創科廣場｜理大多層納米球妙用無窮 新技術開發出消毒塗層

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」（InnoCoatex），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，不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

李蓓發明了已註冊專利的合成方法，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，變成了多層核殼的納米材料（Core-Shell Nanoparticle），核殼內外層發展出不同功能。李蓓為這種核殼納米材料，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；外殼以親水性（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。

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」殺菌原理也十分安全；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。

可用於治癌症

「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。不少殺菌劑化學成分不穩定，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。

多層納米球可作生物醫藥用途，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）精準定位，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，達到精準治療，減少全身化療的副作用。

李蓓說，多層納米技術有多種用途，隨着合成技術成熟，有望造福更多人群。