随着社会的发展、科技的进步，微创、精确小切口等概念广泛被医生以及患者所认识和接受，B 超、X 射线及CT引导下的操作，在临床、腔镜技术中的普及和快速发展，就是最有力的证明。发达国家甚至将机械手、机器人引入临床的手术或复杂、精确的操作中。而精确的手术，首先要求有精确的定位，在手术或临床操作前的切口或操作点的标记，是完成所有操作的第一步，清晰的皮肤标记永久染色，对手术的切口大小、手术效果的好坏有着直接的关系。

放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。大约70%的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗。为保证每次放疗体位的重复性，需要在患者体表准确标记出放疗定位线，用于每次治疗时激光对位，即放疗标记。目前常用体表标记方式有激光打点、普通皮肤记号笔标记和普通油性笔标记。

但是现有的用于手术标记的医用皮肤笔绘制的标记固色性差，由于洗澡、擦身、衣服擦碰、皮肤过敏等诸多因素都会导致患者皮肤表面的标记模糊不清，甚至完全丢失，从而对手术过程造成影响；并且现有的医用皮肤笔的墨水稳定性差，易产生沉淀并还有可能出现褪色等现象。

现有的体表标记的方式存在以下缺点：

(1) 激光打点：指用激光束在患者皮肤表面打上永久的标记，且激光标记是一种有创标记，导致患者疼痛难忍，同时，激光打点有可能引起永久性疤痕，影响美观；

(2) 普通皮肤记号笔：目前常用的皮肤记号笔是主要以龙胆紫溶液作为墨水，标记后容易褪色，且标记持续时间短(约3-5 天)但是由于洗澡、擦身、衣服摩擦等诸多因素，常常导致放疗标记模糊不清，甚至完全丢失；

(3)普通油性笔：现在使用的普通油性记号笔标记皮肤后容易褪色、着色时间短(约2-3 天)，且普通油性笔的墨水对人体皮肤刺激大。

为此，研究记号笔墨水致敏提高无创、长效着色、不易褪色的标记方式十分重要。本文主要研究的是在配方中增加京尼平这一新型生物交联剂，其是一种环烯醚酷类化合物，能够与氨基酸反应生成蓝色素。利用京尼平与皮肤角质细胞中的蛋白质发生交联反应生产栀子蓝色素，从而使皮肤染成蓝黑色或藏青色，纹身颜色保留时间一般为1-2 周，与皮肤细胞角质的新陈代谢时间基本一致。京尼平有较强的疏水性，易与皮肤表层细胞膜上的分子亲和，基本上被截留在皮肤角质层，并且用量极小因此京尼平基本不进入人体，只是在皮肤表层起反应，并且会随着角质细胞的脱落而去除。

京尼平在生物医学材料和材料工程、食品和色素添加剂、中药保肝利胆、抗癌和抗炎症、生物检测以及农业生产增产等方面有着广泛的应用。一般染料多通过本身颜色的覆盖进行染色，也可以通过反应而生成有色物质。常见的蛋白质染色试剂，与蛋白质的结合力较弱，主要靠分子间的作用力，因此，很容易褪色，而蛋白质纤维更难染色。京尼平通过与丝素蛋白反应形成最终的颜色产物，可以将人体皮肤硬膜外层永久染色，从而形成蓝黑色的临时纹身，直到皮肤在2-3 周后再生，因此使用本文中皮肤记号笔着后持续时间可达2-3 周，可取代传统有创激光打点标记方式，避免患者在标记时疼痛体验。其次，使用长效皮肤记号笔标记可以避免普通皮肤记号笔标记后颜色的脱落，影响治疗准确性，同时，京尼平分子结构中具有轻基、羚基等多个活性官能基团，可以以单分子和多分子形式进行交联，增加了配方的力学性能。

一、医用记号笔永久染色性设计

京尼平是栀子昔经B-葡萄糖昔酶水解后的产物。有多种用途，一是京尼平作为染色剂能与皮肤表面的角质层中的氨基化物和蛋白质发生反应生成蓝色素，从而使皮肤呈现蓝色，随着皮肤角质层的脱落，蓝色也会随之减淡直至消失，保持时间一般在10-20 天。广泛应用于药品、化妆品中，也可用作食品添加剂；二是京尼平在医学上可以用作天然生物交联剂，制作各种生物敷料；三是京尼平可作为药物治疗疾病，如肝脏类疾病，糖尿病，降血压等；四是京尼平可以使人体指纹显现更加清楚的蓝色，因此也可以用作指纹显色剂。

1.1、医用记号笔长久性设计原理:

京尼平的分子结构式

图a                                               图b

推测的京尼平与丝素的反应机理为丝素分子上的自由氨基可对京尼平上的3-C原子发起亲核攻击，使六元环发生开环形成新的醛基，新生成的二级胺可与醛基形成新的共价键泼的反应单体可发生聚合反应，最终丝素当中可形成新的共价键。交联剂与生物材料内的蛋白分子交联类型大致可分为两种。一种是属于分子内的交联，其交联键是指将同一个蛋白分子内的任意两条链连接在一起，我们把它称为分子内的交联。另一种是属于分子间的交联，其交联键是指将不同的蛋白分子的任意两条不同的链连接在一起。根据京尼平分子内各元素之间的键长估计京尼平分子的大小约为0.8nm~1.25nm，而且京尼平自身在一定条件下可以发生聚合反应。由此可分析得到京尼平交联生物材料，应直接可跟材料上的自由氨基反应，或经过自身聚合后再与生物材料上的自由氨基反应，以形成分子内和分子问的共价键。由此可知，京尼平与丝素分子反应最终生成的共价键为分子内和分子间的共价键。

京尼平与丝素反应机理图如下：

图a形成反应单体

图b形成分子间链结

京尼亚与氨基酸、多肤或蛋白质以及具有伯氨基的其他化合物时，通过缩合反应，能获得天然稳定的蓝色色素(栀子蓝色素)。

具体反应机理如图所示

图 京尼平(C11H14O5) 与氨基化合物(H2N-R) 的反应机理示意图

京尼平是一种环烯醚酷类杂环化合物，具有-OH、-COO等多个活性官能团,能自发与氨基反应。推测京尼亚与含有氨基的聚合物的交联过程主要通过2个反应完成：一个是京尼平上的烯碳原子受到氨基的亲核攻击，开环形成杂环胺化合物；另一个是SN2 亲核取代反应,即京尼平上的醋基团与氨基反应生成酷胺，同时释放出甲醇从而产生交联作用反应过程。

如图所示：

图含氨基聚合物与京尼平交联反应示意

1.2、医用记号笔墨水配方及工艺设计

1)A 组分：常温下，根据配方的要求，准确称取需要的京尼平，丙三醇，95%食用乙醇，进行溶解般搅挫10 分钟就可完全溶解；

2) B 组分根据配方的要求，准确称取聚乙烯醇(PVA217 或者1788) 和超纯水，然后把聚乙烯醇(PVA217 或者1788) 加入到配方中需要的纯化水中进行溶解，开始进行搅拌并对反应釜进行缓慢升温，一般温度设定为70°C~ 80°C，搅拌时间一般2~3 小时，即可完全溶解，然后温度降为60°C，进行保温；

3)称取需要量的羚甲基纤维素钠加入B 组分中并不断搅拌，一般搅拌时间为30min 即可；

4)称取需要量的龙胆紫缓慢的加入“3”中，不断搅拌，同时缓慢倒入“A”组分，不断搅拌，转速一般设定为600~700r/min，搅拌1小时，即可完全溶解，同时降温到40°C开始灌装。

二、医用记号笔实例

2.1 、医用记号笔墨水制备(按照1 千克的总量进行配制)

1)A 组分：常温下，根据配方的要求，准确称取需要30g 京尼平，200g 丙二醇，300g 乙醇，进行溶解，一般搅拌10 分钟就可完全溶解；

2) B 组分: 根据配方的要求，准确称取25g 聚乙烯醇PVA-1788 和422g 纯化水，然后把聚乙烯醇(PVA217 或者1788) 加入到配方中需要的纯化水中进行溶解，开始进行搅拌并对反应釜进行缓慢升温，一般温度设定为70°C ~ 80°C，搅拌时间-般2~3 小时，即可完全溶解，然后温度降为60°C进行保温；

3)称取3g 羚甲基纤维素钠加入B 组分中，并不断搅拌，一般搅挫时间为30min 即可；

4)称取20g 龙胆紫缓慢的加入“3”中，不断搅拌，同时缓慢倒入“A”组分，不断搅拌，转速一般设定为600~700r/min，搅拌1小时，即可完全溶解，同时降温到40°C开始灌装。

2.2、应用效果

2.2.1、医用记号笔应用效果测试结果请见表

备注：

稳定性研究方法：

将制备得到的医用记号笔墨水放置在台式气灯老化试验箱中进行光照，光源为模拟日光光源(1.7kW氙灯，300nm≤λ<400nm)，中心处的平均光强为40mW·m2，反应温度控制在(50±1℃)。每天光照3h，4周后观察所述的医用记号笔墨水是否出现沉淀以及发生颜色变化等。

2.2.2、有益效果情况说明

在临床规定的要求下，挑选皮肤为干性和油性的志愿者各20 名进行研究，对这40 人的体表进行标记，这里可以标记为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、2R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37.R38、R39、R40，其中R1~ R20 为皮肤干性者，R21~R40为皮肤油性者。用洗手液将志愿者的手部清洗干净，其中左手用烘干机用完全烘干，右手仅用毛巾擦拭除去大颗水珠即可，分别在志愿者的左手和右手的手背上进行划线标记，30s~2min后待标记干燥后，志愿者可自由进行普通的日常活动，所述的日常活动包括洗手、洗澡等，但不包括故意破坏所述的标记，记录固色率，和保持时间。

试验结果见表:

分析：

在固色性测试中，在不同肤质、干湿情况不同的皮肤上划线标记在长达2~3 周的测试过程中均表现非常好的固色性。

其中着色效果请见图

三、医用皮肤记号笔市场效应

医用记号笔配方中加入京尼平，大大改善了记号笔的使用性能，不仅达到了长效着色，还增加了记号笔的颜色。改善了现在常用的体表标记的方式存在诸多缺点。正因为这样，研究一种无创、长效着色、不易褪色的标记方式十分重要。本文设计的医用皮肤记号笔，完全解决了上述所有的技术缺点，不仅在理化性能及临床性能上完全符合市场的需求，同时也填补了市场医用皮肤记号笔的空缺处，为市场所认可。