[納米技術] 多層納米球妙用無窮 理大新技術見微知著

佳昇科技
佳昇科技的創業團隊來自香港理工大學,發展出具潛力的綠色科技,不破壞環境,安全而不具毒性,名符其實為土生土長的科技結晶

眾創時代

納米技術應用無窮,本港亦在新材料研發上以納米技術改善物質功能,並應用在不同場景,物料可發揮以往難以想像的用途。

香港理工大學應用生物及化學科技學系教授李蓓研發的物料平台,以納米技術開發出安全而長效的消毒塗層,與理工校友林峯合作成立佳昇科技研發出抗菌、抗病毒塗料「聚護芯」(CareCoatex),曾獲多個獎項,包括了日內瓦國際發明展,已應用於香港方艙醫院和理工大學學舍。

「聚護芯」既具生物相容性,而不會在使用期間釋放有毒物質,造成身體急性或慢性反應、既無毒又環保,只需噴塗物件表面,就可達致接觸殺滅具長達半年保護效能,消滅多達99%常見細菌(如金黃葡萄球菌)病毒(如 H1N1 和 HCOV-229E),可作消毒、控制污染和防疫等應用。

聚護芯塗料適用於各類材料,不過聚護芯利用俗稱「甲殼素」的「幾丁聚醣」(Chitosan),用途廣泛,一直用於保健食品、化妝品、食品加工、污水處理和防臭。甲殼素從殼類海產提煉副產品,以化學方法變可聚醣,已知具抗菌的能力,但能力不算太高。

專利納米合成技術

李蓓發明了已注冊專利的合成方法,提高了「甲殼素」的殺菌和中和病毒能力,不過聚護芯只是上述技術的其中一種用途。

李蓓研究生物材料超過30多年,尤其在納米材料合成更有重要發明,以化學方法合成新的納米結構,變成了多層核殻的納米材料(Core-Shell Nanoparticle),核殻內外層發展出不同功能。李蓓為這種核殻納米材料發掘出多種應用,其中既安全又環保的抗菌塗料方贏得多項榮譽。

多層納米材料極之難於合成,李蓓為掌握技術的少數專家;納米(Nanometer,nm)指毫微米級的材料,以長度度量單位。1納米相等10負9次方米,比單個細菌長度還小,納米球體再產生多重結構,工藝上非常困難。

李蓓另一突破,則製作了兩親性(Amphiphilic)的納米微粒;外殻以親水性(Hydrophilic)材料,內核則親油性(Hydrophobic)。一般而言,親水及親油互相排斥,此技術則結合兩者,形成新的用途。

第三則引入生物分子作為外層結構。傳統上,納米難以採用生物聚合物(Biopolymer)也就是生物可分解材料(Biodegradable Materials)作原材料。生物聚合物優點除了可降解,故不污染環境,安全亦不對人體有害已是物料學的熱門題目。生物聚合物以天然生物材料作基礎;包括以微生物、植物與動物副產品,使用後堆肥回歸自然,可應用在食品科學、化妝品、生物醫學用途。

多層納米球在多項比賽獲得殊榮
佳昇另一聯合創辦人林峯(右):多層納米球在多項比賽獲得殊榮,包括納米功能材料創新創業大賽最具投資價值將一等獎,也在日內瓦國際發明展獲金獎。

本地專利合成法

納米合成技術神奇之處,就是集成多種不同性質材料,變化出新用途和功能,以取代污染和具毒性的材料。

團隊首先以納米化了「甲殼素」,大大提高抗菌和殺毒能力原因是「甲殼素」發揮效用的功能面積(Surface area)大增。「甲殼素」須溶於有機酸或無機酸,以往不易處理其次即使是可成膜,表面容易脆裂,不夠柔軟度,更不耐抗刮,塗上後容易掉落,限制了「甲殼素」作抗菌塗料的用途。

多層納米材料技術正好大派用場,李蓓將柔軟材料嵌在核心,甲殼素成為外層,就變成了可抗菌又能成為塗層,高效抗菌又抗刮耐磨。

「甲殼素」殺菌原理十分安全甲殼素的氨基帶正電荷,遇上細菌的負電荷,產生了電荷吸附,可萎縮及破壞細胞膜殺死細菌,「甲殼素」對DNA或RNA病毒或逆轉錄病毒具抗病毒活性,且沒毒性副作用,聚護芯可於核心,加入抗菌劑以達長效釋放,延長保護作用。

佳昇聯合創辦人李蓓教授
佳昇聯合創辦人李蓓教授:生物材料超過30多年,尤其多層結構納米材料和不同親和材料,甚至以生物材料製作多層納米球

用於治癌症

「相對而言,大部分清潔劑殺菌原理,包括了次氯酸水、酒精、二氧化氯、漂白水,對人體都有刺激作用,部分有氧化效果,更對細胞有潛在毒性。不少殺菌劑化學成份不穩定,無法形成長期保護效果,多次噴灑又影響人體。」

以往納米單層的結構,限制材料用途,而多層結構則為塗料發展出多項功能,例如作紡織品抗菌塗層,甚至食物防霉和包裝,可安全食用和長久保鮮,也減少塑料包裝,塗在生果表面延長保鮮期,可減少食物浪費。

多層納米納可作生物醫藥用途,例如藥物的載體。李蓓舉例,多層納米球加入磁性物質和黃金,以磁力引導在人體游走到達腫瘤,靠磁力共振(MRI)精凖定位,抵達後以特定波長激光照射,納米金吸收了能量,轉換成熱直接殺死腫瘤細胞,甚至腫瘤附近才釋放藥物,達到精凖治療,減少全身化療的副作用。

李蓓說,多層納米技術有多種用途,隨著合成技術成熟,有望造福更多人群。

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