创科广场｜理大多层纳米球妙用无穷 新技术开发出消毒涂层

纳米技术应用无穷，本港亦在新材料研发上，以纳米技术改善物质功能，并应用在不同场景，物料可发挥以往难以想像的用途。

香港理工大学应用生物及化学科技学系教授李蓓研发的物料平台，以纳米技术开发出安全而长效的消毒涂层，与理工校友林峯合作成立佳升科技；研发出抗菌、抗病毒涂料「聚护芯」（InnoCoatex），曾获多个奖项，包括了日内瓦国际发明展，已应用于香港方舱医院和理工大学学舍。

「聚护芯」既具生物相容性，不在使用期间释放有毒物质，造成身体急性或慢性反应、既无毒又环保，只需喷涂物件表面，就可达致接触杀灭，具长达半年保护效能，消灭多达99％常见细菌（如金黄葡萄球菌）病毒（如H1N1和HCOV-229E），可作消毒、控制污染和防疫等应用。

聚护芯涂料适用于各类材料，不过聚护芯利用俗称「甲壳素」的「几丁聚醣」（Chitosan），用途广泛，一直用于保健食品、化妆品、食品加工、污水处理和防臭。甲壳素从壳类海产提炼副产品，以化学方法变可聚醣，已知具抗菌的能力，但能力不算太高。

专利纳米合成技术

李蓓发明了已注册专利的合成方法，提高了「甲壳素」的杀菌和中和病毒能力，不过聚护芯只是上述技术的其中一种用途。

李蓓研究生物材料超过30多年，尤其在纳米材料合成更有重要发明，以化学方法合成新的纳米结构，变成了多层核壳的纳米材料（Core-Shell Nanoparticle），核壳内外层发展出不同功能。李蓓为这种核壳纳米材料，发掘出多种应用，其中既安全又环保的抗菌涂料方，赢得多项荣誉。

多层纳米材料极之难于合成，李蓓为掌握技术的少数专家；纳米（Nanometer，nm）指毫微米级的材料，以长度度量单位。1纳米相等10负9次方米，比单个细菌长度还小，纳米球体再产生多重结构，工艺上非常困难。

李蓓另一突破，则制作了两亲性（Amphiphilic）的纳米微粒；外壳以亲水性（Hydrophilic）材料，内核则亲油性（Hydrophobic）。一般而言，亲水及亲油互相排斥，此技术则结合两者，形成新的用途。

第三则引入生物分子作为外层结构。传统上，纳米难以采用生物聚合物（Biopolymer），也就是生物可分解材料（Biodegradable Materials）作原材料。生物聚合物优点除了可降解，故不污染环境，安全亦不对人体有害，已是物料学的热门题目。生物聚合物以天然生物材料作基础；包括以微生物、植物与动物副产品，使用后堆肥回归自然，可应用在食品科学、化妆品、生物医学用途。

本地专利合成法

纳米合成技术神奇之处，就是集成多种不同性质材料，变化出新用途和功能，以取代污染和具毒性的材料。

团队首先以纳米化了「甲壳素」，大大提高抗菌和杀毒能力；原因是「甲壳素」发挥效用的功能面积（Surface area）大增。「甲壳素」须溶于有机酸或无机酸，以往不易处理；其次即使是可成膜，表面容易脆裂，不够柔软度，更不耐抗刮，涂上后容易掉落，限制了「甲壳素」作抗菌涂料的用途。

　　多层纳米材料技术正好大派用场，李蓓将柔软材料嵌在核心，甲壳素成为外层，就变成了可抗菌，又能成为涂层，高效抗菌又抗刮耐磨。

「甲壳素」杀菌原理也十分安全；甲壳素的氨基带正电荷，遇上细菌的负电荷，产生了电荷吸附，可萎缩及破坏细胞膜杀死细菌，「甲壳素」对DNA或RNA病毒或逆转录病毒具抗病毒活性，且没毒性副作用，聚护芯可于核心，加入抗菌剂以达长效释放，延长保护作用。

可用于治癌症

「相对而言，大部分清洁剂杀菌原理，包括了次氯酸水、酒精、二氧化氯、漂白水，对人体都有刺激作用，部分有氧化效果，更对细胞有潜在毒性。不少杀菌剂化学成分不稳定，无法形成长期保护效果，多次喷洒又影响人体。」

以往纳米单层的结构，限制材料用途，而多层结构则为涂料发展出多项功能，例如作纺织品抗菌涂层，甚至食物防霉和包装，可安全食用和长久保鲜，也减少塑料包装，涂在生果表面延长保鲜期，可减少食物浪费。

多层纳米球可作生物医药用途，例如药物的载体。李蓓举例，多层纳米球加入磁性物质和黄金，以磁力引导在人体游走到达肿瘤，靠磁力共振（MRI）精准定位，抵达后以特定波长激光照射，纳米金吸收了能量，转换成热直接杀死肿瘤细胞，甚至肿瘤附近才释放药物，达到精准治疗，减少全身化疗的副作用。

李蓓说，多层纳米技术有多种用途，随着合成技术成熟，有望造福更多人群。