2016年1月4日

用幾丁質製造奈米纖維!

作者/蔡敏郎(國立臺灣海洋大學食品科學系教授,研究幾丁質多年,最近聚焦於爆炸性膨發對幾丁質去乙醯化和結構修飾)、葉文燕(國立臺灣海洋大學食品科學所碩士,研究幾丁質奈米纖維之製備及其生物活性,2015年投稿「幾丁質幾丁聚醣暨生物材料研討會」榮獲佳作)、江宛柔(國立臺灣海洋大學食品科學系碩士,研究幾丁質奈米纖維與氯化鈉溶液之物化特性,曾參加2014及2015年幾丁質幾丁聚醣暨生物材料研討會)

幾丁質(chitin)是自然界中含量第二豐富的多醣類,僅次於纖維素。幾丁質存在於節肢動物、軟體動物和蕈類中,同時為奈米級的纖維材料(直徑小於100 nm 且長徑比大於100)並具有優異的性質。但是,因幾丁質不能溶解於水和一般的有機溶劑,大大限制其應用,使得大部分的幾丁質原料(主要是蝦殼及蟹殼)常被當作廢棄物而丟棄。因此,如何有效的利用這些生物資源,是非常重要的課題。

因為生物體中的幾丁質纖絲(chitin fibrils)彼此藉由大量的氫鍵緊密結合,故通常很難將其轉換成幾丁質奈米纖維(chitin nanofiber)。為了達成上述目的,需去除蝦殼或蟹殼中的蛋白質、礦物質和色素後, 再使用機械拆卸法(mechanical disassembly)、化學修飾法(chemical modification)和靜電紡絲法(electrospinning)等處理方法,才可得到幾丁質奈米纖維。在pH 值 3~4的條件下,纖維表面上的胺基會質子化,使分子鏈帶正電,並藉由靜電斥力幫助幾丁質奈米纖維化。

將幾丁質原料製備成幾丁質奈米纖維後,增加了許多優異的特性,如尺寸小、高表面積體積比、高機械強度、高水分散性、高黏度、低密度、低熱膨脹率、傷口癒合特性、廣泛的可利用性和再生性、易於化學修飾等。因此,幾丁質奈米纖維具有很大的應用潛力。......【更詳細的內容請見科學月刊第553期】

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