多孔隙材料與自組裝技術

 

自組裝技術在自然界中十分常見，如生物細胞的生成，近年來更是 常見于各種學術期刊中，

 

為不藉由外力之下自行排列、網織成有秩序、規則結構的行為。又稱為bottom up法，廣泛應用于研發奈米 

 

材料上重要的技術之一，而其中又以具高表面積之多孔隙性材料 

 

為炙手可熱，可利用模版或非模版技術調控合成環境來調整材料特 

 

性，在光電、觸媒、廢水處理、生醫等應用領域均頗具應用潛力。 

 

 

 

纖維素是地球上含量相當豐富的天然生物高分子材料，而生物纖維素是由微生物(木質醋酸菌, Acetobacter xylinum)在營養液中經發酵培養而合成的生物纖維，其結構主要是以葡萄糖為單元經由b-1,4 glucan聚合而成的奈米級纖維(纖維直徑約20~100 nm)，由于其分子結構上具有大量的氫氧基(-OH)，可使分子間產生強大的氫鍵，而具有堅韌、高吸水的特性及極佳的生物相容性，因此已被廣泛應用于化妝品及醫療器材產品。 

 

　　生物纖維膜是由奈米級的纖維素組合而成，現在已廣泛被應用在化妝品做為面膜的基材，由于其材質柔軟且親水性佳，能吸收大量的精華液，當此面膜平敷在臉上時，能緊密的與肌膚接觸，觸感相當舒適。由于生物纖維膜為一條條奈米纖維交錯而成，在敷臉時其奈米纖維能輕易的伸入到臉部皮溝深處，使皮溝與皮丘達到相同的保養程度，也使精華液更容易被肌膚所吸收，深層滋潤每一吋肌膚，徹底達到肌膚保養、修復的功效，因此相當受到女性消費者喜愛。 

 

　　在醫療器材方面的應用，生物纖維膜具有極佳的生物相容性、生物可降解性及良好的機械性質，目前常被應用于做為創傷敷材，患者在使用時對傷口不會產生過敏的現象，再加上其具有高吸水、保水的特性，可使傷口在修復的過程中保持適當的濕潤狀態，有助于加快傷口組織修復。目前已被國內、外多家廠商做為外傷照護之高階敷材，且由于其纖維間的孔隙相當緻密(0.5~1.0 mm)，將此敷料服貼在創傷表面時，可將外界的細菌與傷口隔絕，使傷口在創傷復原的過程中不會因受到外界的細菌感染而產生發炎現象，因此生物纖維膜在醫材上的應用廣受好評。 

 

生物纖維膜之簡介及發展現況 

 

　　纖維素在地球上含量豐富，多年來已被衍伸開發出各種產品，尤其是在化妝品及醫療器材上的應用更是受到矚目。早在第二次世界大戰期間，來自植物的纖維素原料就已被開發成各式紗布及泡棉等醫療器材產品，做為創傷止血用的敷材，至今仍然被普遍使用。甚至，在材料不斷創新研發之下，近年來也有許多纖維素改質物所制備的凝膠敷料產品問世，而被應用在皮膚及骨組織再生等方面，具有促進細胞生長的功效。 

 

　　生物纖維素是一種由微生物發酵所合成的多醣體化合物，其中目前以木質醋酸菌具有高的纖維素生產能力。生物纖維素其化學結構與一般植物的纖維素相同(圖1)，主要是以葡萄糖為單元經由微生物複雜的合成程序以b-1,4 glucan聚合而成的線型奈米纖維，纖維純度>99%(無木質素、半纖維或其他雜質)，此生物纖維素主要由菌體先合成微纖維(microfibrils)，再藉由微纖維間的氫鍵彼此結合成互相交錯排列的纖維膜(如圖2所示)，除了具有極大的表面積外，纖維分子結構上大量的氫氧基(-OH)，可使分子間產生強大的氫鍵，使纖維具有結構穩定堅韌、高結晶度(約60%)、高吸水、保水的特性(含水率>97%)及極佳的生物相容性等諸多優異性質，因此近年來除了在醫學、美容方面的應用外，也被應用在許多高附加價值的產品，如：食品、造紙、音響振動膜等。