發展蒟蒻薄膜為傷口敷料

 
2018/08/14 林蔚文 | 《科學發展》特約文字編輯     705

皮膚傷口的照顧一直都是挑戰,為了加速傷口的癒合、減低感染,在癒合的過程中必須在傷口處以適當的敷料遮蓋。目前市面上使用的敷料主要有傳統紡織敷料與人工合成型敷料兩類,但由於生產時會造成環境汙染,近來,業界出現一種天然生物高分子製成的敷料,功效良好,受到矚目,也認為有潛力取代現有的產品。

 

所謂生物敷料是指可從天然生物體取得,包括來自豬、牛、羊的動物性及植物性基材,並應用於生物醫學領域的高分子材料製造的產品。其中,天然性多醣類就是一例,因其具有良好的膨潤性及生物相容性,並可吸收組織液保持傷口溼潤,加速傷口的癒合。

 

學術團隊研發多年

 

海洋大學食品科學系黃意真教授從事食品科學研究多年,一直希望能把食品中的多醣成分應用於醫學領域。其實,目前市面上的生物醫學材料就有許多是以多醣類為主,而現今生物醫學使用較廣泛的則是褐藻膠跟幾丁聚醣。以化學的分子結構來看,它們的主體都是單糖類的六碳糖,事實上許多食品多醣也都有這樣的結構,蒟蒻就是其中一種。

 

黃意真教授表示,系上的蔡震壽教授在食品多醣領域有相當深入的研究,花了多年的時間探討蒟蒻成膠及成膜的特性,並應用在食品領域上。與蔡教授深入討論後,發現蒟蒻吸水性及膨潤性都很高,只要能改善其機械強度,有潛力開發為傷口的敷料。傷口敷料必須提供有助於傷口癒合的環境,因此需具備維持傷口修復的溼潤環境、能吸收傷口滲出的組織液、移除時不會造成外傷、不會產生碎片及毒性等特性。

 

鹼處理影響成膜狀態

蒟蒻是從魔芋塊莖中萃取而得的天然性多醣類,有很好的膨潤性、成膜性及生物相容性,且可與多種材料混合成膜,常用在食品添加物及食品加工上。但在生物醫學材料的應用卻很少,原因就是機械強度比較弱,容易溶解在水中。惟黃意真教授表示,經過鹼處理後,能使蒟蒻中的葡萄糖甘露聚醣分子形成穩定的凝膠結構,而且是熱不可逆性的膠體,可顯著提升其機械強度,突破在生物醫學領域應用的困境。

 

負責這項開發工作的研究生朱浩文表示,把原本是食品的蒟蒻膜做成生物醫學材料的傷口敷料,必須克服多醣類在機械強度上天生較差的弱點,也要不斷測試哪種機械強度最適合用於敷料。在蒟蒻成膜時,必須做各種的鹼處理,鹼的比率也會影響膜的表面狀態以及膜的細胞貼覆狀態。

 

研究團隊以食品界常用的兩種鹼「氫氧化鉀」及「氫氧化鈣」分別處理了蒟蒻,並觀察各別處理後蒟蒻成膜的特性。結果顯示:以氫氧化鉀處理的蒟蒻薄膜比氫氧化鈣處理的更為透明。另外,比較這兩者的成膜厚度、膨潤度等性質,發現氫氧化鉀的薄膜會釋放較多的殘留鹼,較不利於細胞生長;至於氫氧化鈣處理的蒟蒻薄膜,則有較佳的膨潤性及拉張強度。

 

綜合來說,氫氧化鈣處理的蒟蒻薄膜有良好的膨潤性、可吸收組織液維持溼潤環境、低降解力、具穩定性,比市面上的人工皮有更好的透溼性及膨潤性,可吸附抗生素達到抗菌的效果。

 

研究團隊的下個階段是進行細胞及動物實驗,觀察蒟蒻薄膜做為傷口敷料的可能性。目前的結果顯示:在細胞實驗方面,蒟蒻薄膜具細胞相容性,能促進纖維母細胞及角質細胞的增生,並維持良好的細胞形態;動物實驗也顯示鹼處理的蒟蒻薄膜能幫助肉芽組織及膠原蛋白生成,有效加速傷口的癒合。

 

黃意真教授表示,這項研究發現蒟蒻薄膜是一種極具潛力的傷口敷料,將持續開發富含中藥萃取物或其他有效成分的蒟蒻薄膜,發展為功能性敷料,提高傷口治療的效果,未來開發成為市售商品後可造福大眾。