來自新加坡南洋理工大學(xué)(NTU新加坡)的食品科學(xué)家使用廢棄的流行熱帶水果榴蓮果殼制成了抗菌凝膠繃帶。榴蓮在東南亞被稱為“水果之王”，果皮厚實(shí)，刺刺刺眼，被丟棄，而內(nèi)部種子周圍的果肉則被視為美味佳肴。

通過從榴蓮果殼中提取高質(zhì)量的纖維素并將其與甘油(一種生物柴油和肥皂工業(yè)的副產(chǎn)品)結(jié)合，NTU科學(xué)家創(chuàng)造了一種類似于硅片的軟凝膠，可以將其切成各種形狀和形狀的繃帶。大小。

然后，他們添加了由面包酵母產(chǎn)生的有機(jī)分子，即天然酵母酚，使繃帶對細(xì)菌具有致命性。

由NTU食品科學(xué)與技術(shù)計劃主任William Chen教授開發(fā)的這項創(chuàng)新技術(shù)最近在ACS可持續(xù)化學(xué)與工程雜志上發(fā)表，這是化學(xué)學(xué)會的同行評審期刊。

傳統(tǒng)的水凝膠貼劑可在藥店買到，通常用于覆蓋手術(shù)傷口，以最大程度地減少多余的疤痕組織的形成，從而使疤痕更柔軟，更平坦。使用傳統(tǒng)的創(chuàng)可貼或紗布繃帶時，貼劑可使皮膚保持水分，而不是干燥。

陳教授說，市場上常規(guī)的水凝膠貼劑是由合成材料制成的，例如聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯吡咯烷等聚合物。具有抗微生物特性的那些也使用金屬化合物，例如銀或銅離子。與由天然廢料制成的新型水凝膠相比，這種批準(zhǔn)用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的合成材料的成本更高。

“隨著對抗生素具有抗藥性的超級細(xì)菌的威脅日益增加，世界將需要多種替代方法來預(yù)防感染。保護(hù)開放性傷口的有效方法是使用具有生物相容性且可長期人類安全使用的抗菌繃帶。這對于糖尿病患者尤為重要患有慢性傷口的患者。”化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)系Michael Fam講座教授Chen教授解釋說。

“通過使用目前大量丟棄的廢料(榴蓮果殼和甘油)，我們可以將廢料變成寶貴的生物醫(yī)學(xué)資源，從而可以加快傷口的恢復(fù)速度并減少感染的機(jī)會。

由于果皮占榴蓮的60%，因此通常將其丟棄并焚燒，這對環(huán)境造成了影響。據(jù)《海峽時報》報道，在新加坡，2017年進(jìn)口和消費(fèi)了14,300噸榴蓮(估計為1,000萬榴蓮)。

由于有機(jī)凝膠繃帶無毒且可生物降解，因此與傳統(tǒng)的合成繃帶相比，其環(huán)境足跡也較小。

NTU的李光前醫(yī)學(xué)院副院長(系)副教授陳國安副教授對此創(chuàng)新作了獨(dú)立評論，他是代謝紊亂的專家。他說，市場上現(xiàn)有天然和合成水凝膠，在某些類型的傷口愈合中的有用性已廣為人知。

“水凝膠繃帶以無毒，能夠使傷口床再水化，并能促進(jìn)自溶性清創(chuàng)作用(體內(nèi)的酶和天然液體起到軟化不良組織并將其清除的作用)而聞名。陳教授當(dāng)前的創(chuàng)新和獨(dú)特之處這項工作是將榴蓮果皮進(jìn)行升級處理以獲得纖維素?？紤]到榴蓮的刺可能會受傷，但果皮上的材料可以治愈，這也是非常獨(dú)特的。”

為什么需要抗菌傷口敷料

與慢性疾病有關(guān)的傷口預(yù)計將成為更常見的健康負(fù)擔(dān)，其中皮膚傷口的細(xì)菌感染是嚴(yán)重的風(fēng)險。根據(jù)《歐洲聚合物期刊》(A.Gupta等人，2019年)發(fā)表的一篇論文，傷口敷料市場估計每年價值114億美元。

新的水凝膠繃帶的臨床優(yōu)勢在于，嵌入的天然酵母酚將有助于防止細(xì)菌的生長，例如革蘭氏陰性大腸桿菌和革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌。以及隨后形成的生物膜(一層粘液，可導(dǎo)致細(xì)菌菌落內(nèi)產(chǎn)生抗藥性)。

作為概念的證明，抗菌水凝膠已作為動物皮膚上的傷口敷料進(jìn)行了測試，并顯示了長達(dá)48小時的良好抗菌作用。

只需在傷口上鋪設(shè)新的概念驗(yàn)證水凝膠繃帶即可使用，就像現(xiàn)有的用于傷口敷料的有機(jī)硅凝膠片一樣，這是整容手術(shù)后減少疤痕形成的當(dāng)前金標(biāo)準(zhǔn)。

水凝膠的其他應(yīng)用

陳教授在《科學(xué)報告》(Scientific Reports)發(fā)表的2019年論文中證明了有機(jī)水凝膠也可用于可穿戴，柔性和可拉伸電子產(chǎn)品。

可穿戴電子設(shè)備可以由小型傳感器組成，這些傳感器可以檢測心率和身體活動，就像當(dāng)前的智能手環(huán)一樣。它們可以幫助醫(yī)護(hù)人員監(jiān)測偏遠(yuǎn)社區(qū)中老年人的健康。

為了證明有機(jī)水凝膠在柔性電子產(chǎn)品中的用途，用從豆渣中獲得的豆渣中的豆渣(Okara)獲得的纖維素制成了可以傳導(dǎo)電信號的水凝膠原型。

“我們的許多研究論文都顯示，食品科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)研究在醫(yī)療保健，生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和特種化學(xué)品等其他行業(yè)中具有更多的跨學(xué)科應(yīng)用，” Chen教授補(bǔ)充說。

“我們的創(chuàng)新符合NTU 2025戰(zhàn)略計劃，在該計劃中，研究和創(chuàng)新是應(yīng)對人類最大挑戰(zhàn)的主要重點(diǎn)支柱。通過采用浪費(fèi)資源的方法和綠色制造技術(shù)的使用，我們已經(jīng)表明可以減少地球自然資源的消耗，重新利用被認(rèn)為是垃圾的物質(zhì)，并將其循環(huán)利用為對人類有用的有價值的產(chǎn)品。”

NTU的四名研究人員組成的團(tuán)隊花了兩年時間研究和發(fā)表他們的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在正在尋找可能希望將其抗菌凝膠繃帶推向市場的行業(yè)合作伙伴。