技術名稱 藥物乘載奈米纖維與顆粒敷料製作技術與設備之開發
計畫單位 國立中山大學
技術簡介
本技術使用FDA認證之聚己內酯(poly(ε-caprolactone), PCL2b200)作為藥物乘載之敷料,將藥物透過靜電紡絲製做奈米纖維時,分別加入微奈米纖維中,形成可控制之藥物釋放纖維敷料。針對傷口癒合與蟹足腫抑制兩種案例,我們分別製作出含有表皮生長因子與咪喹莫特的敷料,並探討了兩種敷料的藥物釋放率,以及纖維細胞增生的情形。
敷料的製作皆透過本團隊所開發的遠端可控之電紡機台所製。使用者能遠端操設備做製造,而生產所需的參數,亦可透過無線傳輸至設備,並藉由資料庫的協助,自動計算出製作紡織的最佳參數。此外,製作敷料所需的參數,如流率、電壓、材料濃度、敷料的微奈米結構等,亦以大量的被本團隊所測試與建立,形成一製作參數資料庫。
綜合所述,本研究將開發之遠端自動化控制電紡機台以及具藥物乘載功能之敷料生產技術, 透過技術轉移,使業者從簡單機械製造跨足生技產業類別,開發符合生醫產業標準之新型敷料生產線、機台,進一步創造新的市場與產值,擴展公司未來競爭力。同時使國內具有量產及生產功能型敷料之技術。
科學突破性
本技術開發出一機台可透過無線連網的方式,在電腦端進行遠端操控,完成參數設定與奈米纖維敷料自動化製作等多種任務。其技術特點如下:
1.遠端操控與自動化生產技術:透過無線資料傳輸模組,本機台能與遠端電腦亦或行動裝置進行連結,完成各項參數設定與敷料紡製,實現遠端操作智慧機械之理念。
2.快拆式複合平台: 在收集器方面本團隊所設計的為複合類型拆換式,能夠快速更換收集板樣式、成絲面積涵蓋範圍大,可將產品的品質提升。此外,更在機台定位上要求精度,利用高靈敏度馬達精準控制所有成絲位置以及調整工作距離,每秒最小推進距離能達到0.001mm。
3.客製化軟體與敷料製作參數資料庫: 本機台能利用資料庫之參數,選擇所需之敷料特性,如敷材的孔隙率、纖維直徑、光滑表面、多孔表面、球狀等奈米纖維以及不同方向與形狀之奈米纖維等。藉由此優點能提升應用廣度,加強相關領域之競爭力。
4.釋放控制型藥物乘載敷料: 具有不沾黏、高體表面積、材料降解速度慢、藥物釋放性能高等特點。利用纖維狀與顆粒狀不同結構所對應之釋放速率,達到控制藥物釋放願景。
產業應用性
透過靜電紡絲技術製備奈米纖維為紡織工程中一展新指標,此技術改變了材料的物理和化學性質,如高孔隙率與體表面積比。其應用場域亦包含許多面向,以下將針對四大產業探討其應用性。
1. 寵物醫療
由於寵物相對於人類而言較不易進行換藥與包紮等手術作業,因此開發一長效型藥物釋放效果與沾粘性強之敷料便是此領域之開發重點。透過本研究之可控制式藥物釋放敷料將能有效解決此問題,而敷料良好的沾粘性對於活動力大的寵物而言也是一大福音。
2. 智慧農業
透過特定的藥物釋放系統與載藥量控制技術,將能有效的應用於農業驅蟲或是自動施灑肥料養分等,讓農民能夠零誤差的監控目前農作物的養分供給量等資訊,實現智慧農業化之理念。
3. 智慧機械
日前推動之工業4.0已讓許多工廠轉型為自動化生產,除了能降低人事成本,亦能減少人為加工之誤差。但此生產方式僅適用於單一標準化大量生產,若須進行客製化產品生產,仍須透過人為操作機台來實現。而本研究開發之系統資料庫與分析套裝軟體,將可整合各類參數找出最佳資料,製作出最佳化、最適合客戶需要的產品。
4.奈米醫療藥物
將奈米級醫療藥物透過靜電紡絲技術包覆於奈米纖維中,並製備成可控制藥物釋放量之生醫材料,透過近紅外光照射或改變溫度等外加條件,增加纖維體表面積或是生成多孔表面,使得藥物能針對特定患部進行釋放與治療,達到標靶治療之功效以及避免不必要之浪費。
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