多孔隙材料與自組裝技術(shù)

 

自組裝技術(shù)在自然界中十分常見，如生物細(xì)胞的生成，近年來(lái)更是 常見于各種學(xué)術(shù)期刊中，

 

為不藉由外力之下自行排列、網(wǎng)織成有秩序、規(guī)則結(jié)構(gòu)的行為。又稱為bottom up法，廣泛應(yīng)用于研發(fā)奈米 

 

材料上重要的技術(shù)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(shù)調(diào)控合成環(huán)境來(lái)調(diào)整材料特 

 

性，在光電、觸媒、廢水處理、生醫(yī)等應(yīng)用領(lǐng)域均頗具應(yīng)用潛力。 

 

 

 

纖維素是地球上含量相當(dāng)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(zhì)醋酸菌, Acetobacter xylinum)在營(yíng)養(yǎng)液中經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)而合成的生物纖維，其結(jié)構(gòu)主要是以葡萄糖為單元經(jīng)由b-1,4 glucan聚合而成的奈米級(jí)纖維(纖維直徑約20~100 nm)，由于其分子結(jié)構(gòu)上具有大量的氫氧基(-OH)，可使分子間產(chǎn)生強(qiáng)大的氫鍵，而具有堅(jiān)韌、高吸水的特性及極佳的生物相容性，因此已被廣泛應(yīng)用于化妝品及醫(yī)療器材產(chǎn)品。 

 

　　生物纖維膜是由奈米級(jí)的纖維素組合而成，現(xiàn)在已廣泛被應(yīng)用在化妝品做為面膜的基材，由于其材質(zhì)柔軟且親水性佳，能吸收大量的精華液，當(dāng)此面膜平敷在臉上時(shí)，能緊密的與肌膚接觸，觸感相當(dāng)舒適。由于生物纖維膜為一條條奈米纖維交錯(cuò)而成，在敷臉時(shí)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(dá)到相同的保養(yǎng)程度，也使精華液更容易被肌膚所吸收，深層滋潤(rùn)每一吋肌膚，徹底達(dá)到肌膚保養(yǎng)、修復(fù)的功效，因此相當(dāng)受到女性消費(fèi)者喜愛。 

 

　　在醫(yī)療器材方面的應(yīng)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(jī)械性質(zhì)，目前常被應(yīng)用于做為創(chuàng)傷敷材，患者在使用時(shí)對(duì)傷口不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏的現(xiàn)象，再加上其具有高吸水、保水的特性，可使傷口在修復(fù)的過(guò)程中保持適當(dāng)?shù)臐駶?rùn)狀態(tài)，有助于加快傷口組織修復(fù)。目前已被國(guó)內(nèi)、外多家廠商做為外傷照護(hù)之高階敷材，且由于其纖維間的孔隙相當(dāng)緻密(0.5~1.0 mm)，將此敷料服貼在創(chuàng)傷表面時(shí)，可將外界的細(xì)菌與傷口隔絕，使傷口在創(chuàng)傷復(fù)原的過(guò)程中不會(huì)因受到外界的細(xì)菌感染而產(chǎn)生發(fā)炎現(xiàn)象，因此生物纖維膜在醫(yī)材上的應(yīng)用廣受好評(píng)。 

 

生物纖維膜之簡(jiǎn)介及發(fā)展現(xiàn)況 

 

　　纖維素在地球上含量豐富，多年來(lái)已被衍伸開發(fā)出各種產(chǎn)品，尤其是在化妝品及醫(yī)療器材上的應(yīng)用更是受到矚目。早在第二次世界大戰(zhàn)期間，來(lái)自植物的纖維素原料就已被開發(fā)成各式紗布及泡棉等醫(yī)療器材產(chǎn)品，做為創(chuàng)傷止血用的敷材，至今仍然被普遍使用。甚至，在材料不斷創(chuàng)新研發(fā)之下，近年來(lái)也有許多纖維素改質(zhì)物所制備的凝膠敷料產(chǎn)品問(wèn)世，而被應(yīng)用在皮膚及骨組織再生等方面，具有促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的功效。 

 

　　生物纖維素是一種由微生物發(fā)酵所合成的多醣體化合物，其中目前以木質(zhì)醋酸菌具有高的纖維素生產(chǎn)能力。生物纖維素其化學(xué)結(jié)構(gòu)與一般植物的纖維素相同(圖1)，主要是以葡萄糖為單元經(jīng)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(wú)木質(zhì)素、半纖維或其他雜質(zhì))，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(jié)合成互相交錯(cuò)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(jié)構(gòu)上大量的氫氧基(-OH)，可使分子間產(chǎn)生強(qiáng)大的氫鍵，使纖維具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定堅(jiān)韌、高結(jié)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(yōu)異性質(zhì)，因此近年來(lái)除了在醫(yī)學(xué)、美容方面的應(yīng)用外，也被應(yīng)用在許多高附加價(jià)值的產(chǎn)品，如：食品、造紙、音響振動(dòng)膜等。