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创新石墨烯应用,烯旺科技打造慢病、肿瘤光热疗解决方案

作者: 李秋萩 2024-02-28 08:00
烯旺科技
http://www.szxiwang.cn/
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新材料研发制造商 | 战略融资 | 运营中
中国-广东
2020-01-20
融资金额:RMB¥3000万
雄塑科技
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“19世纪是铁器的时代,20世纪是硅的时代,21世纪是碳的时代。”十年前这句话就流行于材料行业,2024年的今天再看这句话依然不过时。

 

石墨烯,一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,被认为是“21世纪的未来材料”。2004年,英国物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,并因此在2010年获诺贝尔物理学奖。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。

 

作为天然石墨资源大国和生产大国,中国在石墨烯产业中具有天然优势。截止2023年9月,我国共出台600多条石墨烯相关政策,东部地区仍占多数,频频纳入各地十四五新材料规划。根据石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)数据,我国石墨烯专利申请量全球第一,全球占比73.6%,到2023年6月累计达到92366件。

 

就在石墨烯因诺贝尔物理学奖而声名大噪的前一年,2009年,时任深圳清华大学研究院创始院长、力合紫荆创投创始人及近百家高新技术企业董事长的冯冠平教授引进大量海外石墨烯华人专家团队。回国后,冯教授在深圳着手组建科研和创业团队,联同广东省深圳市和江苏省常州政府投资建立石墨烯产业园,投资孵化20多家石墨烯企业,现已成长为中国石墨烯产业的半壁江山,在全世界范围领先解决了石墨烯量产和应用的两大首要难题。

 

在政府引导和企业各界努力下,中国逐渐打开了石墨烯商业应用大门,冯冠平教授也因此被称为“石墨烯产业奠基人”。


图片1.png 石墨烯诺奖得主安德烈·海姆教授和石墨烯产业奠基人冯冠平教授

 

2014年12月,冯冠平教授向总书记汇报石墨烯产业化发展情况。总书记指着演示的样品说:“你能不能用它开发出军民两用的产品?”冯冠平回答道:“行!”2015年4月,70岁的冯冠平教授开始了他的“第101次创业”,在深圳创办了烯旺新材料科技股份有限公司(后简称“烯旺科技”),从上游技术研发、石墨烯制备生产,再到行业应用的石墨烯全产业生态链企业。因为新材料的特殊性,烯旺并不简单等同于普通的创业企业,不是品牌创业,不是技术创业,而是产业创业。

 

发明纯石墨烯发热膜,打造全产业生态链


作为二维碳纳米材料,石墨烯非常薄。单层石墨烯只有头发丝的20万分之一厚,透光率97.7%,所以很难单独存在和使用,必须依附介质。目前主要形态为薄膜和粉末两种,最简单的判断方式就是直观观察是否透明。目前市面上存在很多石墨烯混杂其他材料或氧化石墨烯材料,能够攻克单层真正石墨烯的技术和制备工艺的企业非常少。

 

2015年创办以来,冯冠平教授带领烯旺团队发明了国际专利——纯石墨烯发热膜。烯旺科技具备领先的高品质单层石墨烯制备技术,通过化学气相沉积法(CVD)在铜箔上表面生长石墨烯薄膜材料,同时兼具环保特性,具有未来可持续性发展优势。单层石墨烯制备技术要求非常高,目前仅烯旺科技旗下格菲电子等少数企业可实现规模化制备。

 

石墨烯发热膜的诞生,开创了将石墨烯应用于发热领域的全球先河,让石墨烯材料从实验室走向商业应用之路。石墨烯发热膜加热均匀性良好,使用低电压供电,可以采用日用锂电池,可迅速加热至70-100℃,电热转化率接近100%,97%以上透光率,可广泛用于工业、民用、国防等领域。

 

2023年,烯旺团队正式攻克石墨烯发热玻璃,成功实现量产和规模化制备应用。玻璃基底的单层石墨烯能实现200-250℃的高温,意味着更高能量的远红外热源,达到中医艾灸临床需求,远红外医疗的临床学科应用迈进一大步。

 

“做新材料的难点,在于所有人都是摸着石头过河。当材料实现量产后,没有人知道新材料应该在哪里去应用,如何找到能够大规模应用的场景。”接受动脉网采访时,烯旺石墨烯副总裁、原百度华南市场负责人、智能睡眠品牌享睡联合创始人龙亮臻提到,关注全球范围内的石墨烯研发动态、不断探索“无人区”,就是烯旺科技的常态。最多的时候,研发团队做过200多个产品SKU。

 

在不断探索的过程中,烯旺科技收获了188项发明专利(已授权76项)、4项国际发明专利,累计申请超500项,并在美国、欧洲、日本、韩国等国家布局专利和商标。

 

此外,烯旺科技搭建起全球第一条CVD法石墨烯透明导电薄膜生产线,在世界范围内首先实现石墨烯的规模化制备,建成从材料制备、表征、产品性能测试、应用研究的全系列研发体系。目前,烯旺科技的石墨烯薄膜年产量达40万平方米,石墨烯模组年产能达200万套,全球石墨烯薄膜实际产出量居全球首位,烯旺非常注重科研技术的规模化和可持续性,这是具备更大规模的基础要素。

 

全国范围内,烯旺科技拥有超十家分公司、子公司、产学研基地,形成从上游技术研发、原材料生产到下游产品应用、行业合作及渠道销售为一体的石墨烯全产业生态链企业。

 

烯旺科技的“破局密码”,押注在石墨烯发热技术的医疗大健康应用上。从全球范围来看,医疗健康领域可能是石墨烯首个大规模应用并有巨大价值和意义的领域。

 

远红外线发挥热疗效应,拿下首张石墨烯二类医疗器械注册证


根据国家红外中心检测,烯旺石墨烯发热膜发热时释放的远红外波长范围集中在6-14微米,与人体远红外频谱十分接近,更易被人体吸收。远红外线,又被称为“生命光波”,有较强的渗透力和辐射力,具有显著的共振效应和温热效应,易被物体吸收并转化为物体的内能。

 

根据中国光学会和中国电子学会第八届全国红外加热暨红外医学发展研讨会资料,远红外线被人体吸收后,使体内水分子产生共振,使水分子活化,增强其分子间结合力,活化蛋白质等生物大分子,使生物体细胞处于最高振动能级。由于生物细胞产生共振效应,可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分,皮下深层温度上升,产生的温热由内向外散发。在此作用下,毛细血管扩张,促进血液循环,强化各组织之间的新陈代谢,增加组织的再生能力,提高机体的免疫能力,调节精神的异常兴奋状态,从而起到医疗保健作用。


图片2.png

石墨烯发热膜与人体远红外频谱高度吻合

 

研究显示,烯旺石墨烯透明发热膜几乎不随温度变化而产生辐射位移。医疗热成像研究表明,相比其他发热材料,石墨烯远红外辐射的渗透更深、传导更快、留存更久。

 

基于烯旺石墨烯发热膜的研究和应用延伸,烯旺科技成为了国内首家获得医疗资质的石墨烯企业,推出可促进血液循环、新陈代谢、改善血液流变性、提升免疫力,辅助治疗肺炎胃炎肝炎肠炎等23种疾病的频谱光波治疗房;适用于肩周炎、腰肌劳损、膝骨性关节炎引起疼痛及不适的热垫式治疗仪(国内首张石墨烯二类医疗器械注册证书);拥有4项二类医疗器械认证。

 

应用无创远红外治疗肿瘤,合作20余家医疗科研机构

 

“作为新材料医疗创新者,我们不仅要低头看路,还要抬头拉车。”龙亮臻提到,“站在有史以来极具领军意义的新材料历史节点上,烯旺科技的目标是做深、做全。我们不仅是一个基础研究的公司,也是整个石墨烯行业的平台型公司,为新材料、新科技、新医疗、新健康的底层赋能。”

 

为石墨烯医疗产业底层赋能,烯旺科技加快医疗产业布局,已建立石墨烯医疗研究中心,并联合超20家石墨烯产业、医疗、教育等科研机构开展合作,如深圳清华大学研究院、南京医科大学、广西中医药大学等,已开展超50项医疗研究,合作发表论文超20项,积累了心脑血管、肿瘤疾病、代谢病等8个领域的研究经验。

 

图片3.png 烯旺科技合作医疗应用研究论文


南京医科大学肿瘤实验室合作烯旺科技的实验课题——石墨烯无创治疗肿瘤和石墨烯无创辅助光热疗化疗的两篇论文,已作为封面论文分别发布在国际科学期刊Advanced Therapeutics先进医疗Macromolecular Bioscience大分子生物科学


在乳腺癌移植瘤模型中,石墨烯器件辐射的远红外具有更强的诱导肿瘤细胞凋亡的能力,可显著抑制乳腺癌中转移性强、预后较差、死亡风险较高的三阴性乳腺癌细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移。图中可观察到基于石墨烯的实验小鼠肿瘤明显缩小且体重正常,生命体征稳定,和对照组、碳纤维实验组有显著区别。

 

图片4.png


在石墨烯光热疗与化疗结合实验中,药物化疗+石墨烯远红外联合治疗方案具有明显的对比优势,显著增加了肿瘤细胞的凋亡、削弱了肿瘤细胞的迁移和侵袭能力、抑制了肿瘤细胞标志物CD44和ALDH的活性,表明石墨烯远红外对药物化疗具有明显的协同增强作用。图中可观察到紫色的肿瘤标记物石墨烯协同组有明显抑制迁移和侵袭的优势。


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此外,烯旺科技还合作了江西中医药大学首席教授、国家中医药管理局热敏灸重点研究室主任、热敏灸创始人陈日新教授,发明了石墨烯灸方法,研发石墨烯热灸仪。

 

传统方法中,热敏灸采用点燃艾材产生的艾热,悬灸热敏态穴位,激发透热、扩热、传热、局部不(微)热远部热、表面不(微)热深部热、非热觉等热敏灸感和经气传导,并施以个体化的饱和消敏灸量,从而提高艾灸疗效。烯旺石墨烯材料释放的远红外频谱相比艾灸,与人体远红外频谱更为接近,还具有得气效率高、稳定得气,安全、无创、温度可控、智能便捷等特点。

 

合作研发的石墨烯悬灸仪,以“探感定位,辨敏施灸”的热敏灸治疗方式结合石墨烯远红外技术,模拟传统艾灸的“光/热刺激”,实现智能传感、运动控制等技术手段,实现无明火、无烟尘、可家用的热灸仪器,促进中医灸疗现代化发展。

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龙亮臻强调,“从零到一探索新材料的科研、应用与落地是很奇妙的过程。烯旺科技的经验是重视基础的现象反馈,思考现象背后的原理与可能性,后持续推进多学科交叉认证与研究、材料应用与优化、产品设计验证等等,最终才有可能验证一项科研诞生出一款产品。”

 

最底层的材料往往面临着更多元的竞争——量产的技术驱动、成本的市场竞争、创新的科研尝试。“当新材料仍然处于价格比拼的阶段,价值就还没有被真正挖掘出来。但我们相信最终市场和用户是为价值买单的。”

 

龙亮臻提到,早期有不少知名企业想要“尝鲜”,但因为石墨烯价格退却了,认为其只是普通的发热材料。但随着医疗科研成果发布,明显能看到大家意识和观念的转变,也与很多公司重启合作,这是对于新材料价值最好的认可。石墨烯应用与各领域的融合也在持续深化,逐步由技术驱动转变为应用驱动,寻找产业协同化发展的路径,共同创造价值、实现价值。

 

他呼吁,由于医疗健康市场本身规模庞大,石墨烯作为一种新型基础材料,具有巨大的应用潜力,希望相关医疗大健康的科研、监管能够更早关注并推动石墨烯的应用创新。“类比英特尔和英伟达在消费电子和人工智能领域的颠覆式创新,石墨烯也有望成为医疗健康领域的底层材料和基础资源,带来革命性的赋能,更有效地解决尚未攻克的健康难题。”

 

未来,烯旺科技将继续探索石墨烯在这一领域的应用潜力,也期待着更多先知先觉者,与烯旺科技同行,更早更快地行动起来。

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注:文中如果涉及企业数据,均由受访者向分析师提供并确认。
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李秋萩

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