蠶絲蛋白奈微米化量產技術開發及醫美產品應用VOL.106

本計畫為蠶絲蛋白奈微米化量產技術開發及醫美產品應用，主要研發可量產靜電紡絲之自動化多針高效靜電紡絲機構，並以蠶絲蛋白靜電紡絲為基礎，執行紡絲製程優化與醫美產品應用測試分析，藉此發展出高產能與高效能醫美產品。（1）自動化奈微米量產紡絲機構：首先，透過微控制器控制穩定溫濕度環境參數；接著，以龍門移動平台調整紡絲工作距離與工作區域；然後；以滾輪控制傳輸帶動基材移動；最後，進行氣壓切割與真空抽氣收集基材。在整個機構運作流程中，全程皆藉由人機監控介面即時監控運作狀況，降低人為操作疏失，提高紡絲穩定性，並達到自動化操作與人工手動操作之功能。此外，在機構安全防護方面，則是裝設遮罩與接地裝置，以避免靜電紡絲高壓源所造成的漏電，並裝設切割保護裝置，用以保護操作者之安全性。（2）奈米紡絲架構：將單針擴展為十二針之多針陣列架構，在針距為60 mm及紡絲時間為20 mins的條件下；其奈米纖維薄膜產量可由單針的6.1mg增加至81.74mg，其產能提升約13.4倍。（3）蠶絲蛋白靜電紡絲：最佳製程參數為針頭（19號）、操作電壓（20 kV）、操作溫度（室溫）、操作濕度（40%RH）、噴絲距離（90mm）及液體原料流速（0.3 ml/hr）。蠶絲蛋白靜電紡絲會因其蠶絲粉末中是否含有氯與鈣成分而影響紡絲呈現狀態；在蠶絲粉末未含有氯與鈣成分，可形成平均纖維直徑為48.1±11nm之正常奈米靜電紡絲；若蠶絲粉末含有氯與鈣成分則會形成半紡絲半薄膜和全薄膜等非可奈米分離結構狀態。（4）圖樣化控制：靜電奈米紡絲圖樣化控制是透過將夾層絕緣板厚度增加，提升第一和第二電極之距離，使邊界電場干擾效應降低，可達到最佳電壓設定，並可成功製造圓形、正方形及長方形之奈米紡絲圖樣；在方形圖樣下，可藉由相對長度比例進行直角鈍化補償圖形內縮問題，以獲得較為準確的方形圖樣。此外，增加夾層絕緣板厚度為15 mm，提升第一和第二電極之距離，使邊界電場干擾效應降低，可達到最佳電壓設定，即可在不須補償下，完成奈米紡絲圖樣化。（5）醫美產品應用：醫美生化紡絲成功成長於鋁箔紙、不織布、面膜紙（超導、水針、碳黑和天絲）和糊精紙；再將絲素蛋白分別混合蘆薈多醣、銀耳多醣、蜂王乳和真珠粉，用以發展具醫美效用之奈米紡絲纖維；利用傅立葉轉換紅外線光譜儀（PE-FTIR）成功偵測蘆薈多醣在1070 cm-1和1034 cm-1、銀耳多醣在1241 cm-1和1023 cm-1、蜂王乳在1637 cm-1、1537 cm-1和1031 cm-1及真珠粉在957cm-1等正確的特徵波數，分別會產生光譜波形差異，證實上述生醫材料可以成功混合奈米紡絲，具有未來醫美應用之可能性。此外，紡絲和基體分離應用測試上，以塗覆糊精紙當作基底，進行紡絲分離度的初步測試，期望利用蠶絲蛋白的親水性，在手背皮膚上塗覆水分，使紡絲附著於手背皮膚，證實可將紡絲與基底分離。