元素组成分析
用能量色散光谱法(EDS)分析的UNIZ LAB海绵骨针元素组成
* H（氢）低于 EDS 检测限。结构水（·nH₂O）通过 FTIR ν(O-H) 3289–3399 cm⁻¹ + 热重分析（DTA）单独确认。
| SiO₂ | SO₃ | Fe₂O₃ | TiO₂ | K₂O | P₂O₅ |
|---|---|---|---|---|---|
| 99.7 | 0.041 | 0.04 | 0.034 | 0.010 | 0.005 |
经漂白处理的淡水海绵骨针的X射线荧光（XRF）分析值。主要成分为二氧化硅，其余为微量氧化物。原文指出CaO与Al₂O₃可能源自样品处理与前处理，因此予以剔除。分析对象为亚马逊淡水海绵，淡水海绵的成分构成比在各地区几乎相同。出处见下方参考文献9。
分析验证 — EDS / XRD / NMR
通过东亚大学 1 次测量数据 + Drozdov 2021 ²⁹Si NMR 数据，多重光谱法直接验证 SiO₂·nH₂O 分子结构的结果。
Q 基团分析
Drozdov AL et al. (2021) Applied Sciences. ²⁹Si NMR 检测到的 SiO₂·nH₂O 键合结构 — 确认 3 种硅环境。
硅质海绵骨针 vs 钙质海绵骨针
UNIZ LAB 在所有产品中仅使用 硅质 (Siliceous) 海绵骨针
| 项目 | 钙质海绵骨针 钙质 (CaCO₃) | 硅质海绵骨针 (UNIZ LAB) 硅质 (SiO₂·nH₂O) |
|---|---|---|
| 化学成分 | CaCO₃ (碳酸钙) | SiO₂·nH₂O (二氧化硅) |
| 物理硬度 | 莫氏硬度 3 (柔软) | 莫氏硬度 6~7 (坚硬) |
| 对酸的反应 | 接触酸时溶解 | 稳定 (无反应) |
| 生物相容性 | 中等 | 优异 (无机硅酸盐) |
| 微通道效果 | 较弱 | 强力 (坚硬结构) |
| 皮肤残留 | 可能部分残留 | 自然排出 (安全) |
为什么只使用硅质海绵骨针？
硅质海绵骨针物理硬度高，能在皮肤上形成有效的微通道，且在酸性环境中稳定。由于采用无机硅酸盐材料，不会在皮肤上残留，自然排出，其安全性已得到验证。
中空管状结构
BSPN 骨针并非简单的棒状体，而是 中空微管。中心空腔（hollow lumen）作为活性成分的通道，由非晶质二氧化硅构成的外壁提供结构稳定性。
中心的轴向通道（lumen）由非晶二氧化硅壁包围。该通道承载活性成分。
在右侧骨针端头，中空管截面可通过光学直接观察到。
光学显微镜测量
外径的 1/10（天然比例）
270 µm ÷ 15 µm
| 规格 | 长度 | 外径 | 内径（Lumen） | 纵横比 |
|---|---|---|---|---|
| 100 µm | 100 µm | 10 µm | 1.0 µm | 10 : 1 |
| 200 µm | 200 µm | 13 µm | 1.3 µm | 약 15 : 1 |
| 270 µm上图 | 270 µm | 15 µm | 1.5 µm | 18 : 1 |
| 320 µm | 320 µm | 13 µm | 1.3 µm | 약 25 : 1 |
物理特性总结
通过 XRD 分析验证的非晶质（Amorphous）二氧化硅。IARC Group 3（无法分类，安全组）—— 与晶质二氧化硅（Group 1，致癌物）明确区分。
Protechkorea 测试报告（2022, TriStar II 3020, N₂ 吸附）。天然光滑针状结构特性。
UNIZ LAB 光学显微镜测量（×100）。按尺寸的长度/直径比（270 µm 约 18~22:1）。
Protechkorea 测试报告（2022, AccuPyc II 1340, He 气, 5 周期平均, σ ±0.0016）。
学术及测试依据 (References)
- 1동아대학교 EDS Map Sum Spectrum + XRD 분석. SEM ×100, Si Kα1 + O Kα1 매핑. 비결정질(X-ray Amorphous) 확인.
- 2(주)프로테크코리아 시험보고서 (2022-07-04~05). AccuPyc II 1340 — 밀도 2.0417 g/cm³ (5사이클, σ ±0.0016) / TriStar II 3020 — BET 0.5968 m²/g (N₂ 흡착, −195.85°C).
- 3UNIZ LAB R&D 광학현미경 측정 (×100). 종횡비 10:1~25:1 (사이즈 100~320μm).
- 4Drozdov AL, Zemnukhova LA, Panasenko AE, et al. (2021). Silicon Compounds in Sponges. Applied Sciences, 11(14), 6587. DOI: 10.3390/app11146587. （通过 ²⁹Si NMR + FTIR + XRD + XPS 直接验证 SiO₂·nH₂O · 9 种海绵比较 · CC BY 4.0）
- 5Wang X, Schröder HC, Müller WEG (2009). Spicules as blueprints for biofabrication of biomaterials. PMC2755733. （美因茨大学 — silicatein 酶发现者，分子结构标准参考文献）
- 6Müller WEG, Wang X, Schröder HC. Giant Siliceous Spicules From Monorhaphis chuni. ScienceDirect (Chapter 3). ("deposited in the form of amorphous opal — SiO₂·nH₂O")
“…according to ²⁹Si NMR data, silicon is in the form of silicon dioxide SiO₂, or polysilicic acid SiO₂·nH₂O.”
韩文： 根据 ²⁹Si NMR 分析，硅以二氧化硅（SiO₂）或多聚硅酸（SiO₂·nH₂O）的形式存在。
意义： 通过对 9 种海绵（8 种海洋 + 1 种淡水，贝加尔湖）的比较分析，得出「无论海绵种类如何，均可适用相同的 SiO₂·nH₂O 分子式」的结论。
- 7IARC Monographs. 비결정질 실리카(amorphous SiO₂) — Group 3 (분류 불가, 안전군). 결정질 실리카(crystalline silica, e.g. quartz) — Group 1 (인체 발암성)과 명확히 구분. CAS 7631-86-9.
- 8Jørgensen CB (1944). On the Spicule-Formation of Spongilla lacustris (L.). Biologiske Meddelelser XIX(7), Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab. — 스피큘은 유기 축사(axial thread)에서 시작해 규산질이 덧붙으며 두께가 자란다.
- 9Jensen M, Keding R, Yue Y. Microscopic Features of Biologically Formed Amorphous Silica. On Biomimetics, IntechOpen. — 담수해면 스피큘의 축방향 채널과 비정질 실리카 골격. 주: 분석 대상은 아마존 담수해면 Cauxi 로, 본 원료의 종(Spongilla lacustris)과 다르다.