來自海洋的藥妝珍材─珊瑚

 
2013/12/05 劉辰岫 | 特約文字編輯     12,786
 
從陸上植物中萃取化合物作成藥物或藥妝產品並不稀奇,但是從海洋生物中萃取卻很少聽到。尤其,我們一定想不到海中美麗的珊瑚,蘊涵著能夠保養肌膚的成分!
 
這是中山大學、海洋生物博物館和東華大學,歷經25年的共同研究的成果。在國科會(註)及生技製藥國家型科技計畫支持下,研究團隊獲得了豐碩的研究成果,從人工養殖的珊瑚中萃取物質,經由動物實驗發現多個具抗發炎、傷口修復、鎮痛、治療脊髓損傷、預防巴金森氏症及抗癌的海洋活性物質,也確立多種養殖型海洋藥源生物可以大量生產極具臨床或商業應用潛力的活性物質。
 
珊瑚的養殖
 
珊瑚為本研究活性物質萃取的來源為了減低珊瑚野外採集造成生態及永續的衝擊,研究團隊除了研發萃取技術之外,進而對於珊瑚生態環境了解,於室內水池中成功還原其生態環境並進行繁殖技術,以取得本研究所需的材料。位於墾丁海洋生物博物館第二研究中心旁的,是一棟像是廠房的建築物,裡頭布滿了一個個的養殖水池,彼此間有管線相連,不斷將海水在各池之間來回輸送著,空氣中有種淡淡的鹹味。這裡就是全臺灣甚至全世界養殖珊瑚密度最高的地方。
 
珊瑚因為有著植物的外觀,一直被人們認為是植物。而在18世紀,科學家透過研究發現它具有動物的構造和攝食方式,自此被認定為動物。珊瑚的生長需要合適的水溫、堅硬穩定的底質、清澈的水質和充足的陽光。臺灣位處北半球亞熱帶,水溫非常適合珊瑚的生長,但因為西部沿岸缺乏堅硬的底質,河口附近又容易有泥沙等沈積物,使得附近海水混濁,不適合珊瑚生存,只有離島或沒有河川出口的海域才適合珊瑚礁的形成。
 
研究團隊中,養殖珊瑚並且萃取化合物的工作是由東華大學海洋生物科技研究所宋秉鈞所長帶領,他同時也是海生館臺灣珊瑚研究中心的研究員。「我們不斷地研究和改進珊瑚人工養殖的技術,包括如何在最小的面積內將珊瑚的數目增加到最大。」宋所長說。
 
養殖場中水缸內一片片的磚瓦上,覆蓋著養殖的珊瑚,原來珊瑚繁殖需要有合適的材料作為基底,表面的孔隙會讓它牢牢地抓住,並且向周圍擴散蔓延,若將環境控制得好,在8個月內,珊瑚就可以成長為原來的3倍大。使用磚瓦為基底的目的,除了降低成本,不會有破壞自然環境的問題,間接地讓保育團體了解,本項研究所使用的原物料珊瑚都是人工繁殖出來的,並非經由野外開採,因為野外開採回來的珊瑚不可能會這麼巧地,全部都附著在磚瓦上。
 
珊瑚的生長環境
 
人工養殖珊瑚的重點是如何在室內模擬一個接近野外真實且適合珊瑚生長的海域環境,這意味著海水不但要新鮮,還必須含有適當的細菌才會是一個完整的生態系統。因此,研究團隊採用混養的方式,將多種珊瑚養殖在一塊兒,甚至還將幾隻魚和水母養在同一個水缸內,此外,還有一些車渠貝和魔鬼海膽等海底生物。
 
為了保持海水的新鮮,循環式的海水灌注系統讓水不斷地流動,隨著珊瑚數目的增減,流速也需控制得恰到好處。有些水缸的珊瑚數目低,就要把水位降低,「這樣可以節省水循環系統所需要消耗的能源」宋所長表示:「尤其在夏天,為了保持水溫在攝氏25~28度之間,冷卻系統所消耗的電費可以因此而降低。」
 
研究團隊嘗試用不同的人工條件,看看是否能繁殖出最符合市場需求的珊瑚。這不但要養水還要養石頭,讓水生態的菌相能夠完整,其主要目標是將成果推向商業市場。也因此,前幾年已研發出垂直養殖的方法,有效提高產量。垂直養殖的方式看起來跟牡蠣養殖很相似,一條條的繩索將多塊的底基串聯,要採收時拉起來,每塊底基上面都是珊瑚。但是,也因為珊瑚的密度增加,水的循環必須做得更澈底。
 
經過不斷改進的人工養殖方法,除了環保之外,還可避免未來需求過高所產生供不應求的情況,確立了一個藥妝產品的永續經營模式。

萃取
 
當珊瑚從養殖場取出,下一步就是進到實驗室把有用的成分用化學的方式萃取出來。當然,在研究的過程中,最初並不知道珊瑚含有什麼樣的化學成分,所以要嘗試使用不同的溶劑和實驗條件,如溫度和濃度,再利用懸滴的方式,將這些化學成分一層一層分離。再將分離出來的液體作質譜分析,找出其中的化學成分,得知這些液體往往是由數十種甚至高達百餘種的化合物所組成。
 
這些化合物是否有應用的價值?團隊中,負責這部分工作的是中山大學生物醫藥轉譯中心的溫志宏教授。他表示,研究人員接下來會測試不同的成分組合對肌膚組織的影響,包括是否對生物組織有毒性,是否對肌膚傷口有癒療的功效,是否有美妝的效果等。
 
溫教授說:「到目前為止,超過60%以上的藥物及超過95%保養(健)品源自於生物。而美國國家癌症研究中心更指出,產自海洋生物的化學物質其有效活性比例為陸地的100倍。」可見海洋生物是生技醫療領域的藏寶庫。
 
目前市面上已有國際知名化妝品牌使用海鞭子(一種加勒比海柳珊瑚)的萃取物作成保養品,相關權利金每年2,000萬元新台幣,此項海洋珊瑚的原料市場每年產值4,000萬,其最終應用在保養品的市值將高達30億元新台幣。
 
溫教授的團隊從老鼠身上的實驗發現,軟珊瑚存有能夠治療類風濕性關節炎的化合物,已獲得我國專利權。另外,也發現會促進肌膚燒燙傷口癒合的成分,進一步研發出具有多項藥妝功能的「湛藍海珊瑚晶粹」產品。
 
溫教授表示,由國內許多學術機構所組成的「海洋藥妝商品轉譯聯盟」,除了研發新產品外,也希望建立一個服務國內生技業者的平台,支援學者在研發上的問題及技術缺口,也希望藉由聯盟本身的專業,對於目前社會上的熱門議題,像是自然環境的保育和海洋資源的減少等,促成訂定相關規範,做一些直接回饋社會的事情。

註:本研究團隊獲國科會102年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:「海洋藥妝商品轉譯聯盟,執行期間:2013/02/01~2014/01/31)。國科會推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。(資料時間:2013年12月)