变废为宝有妙招,南洋理工大学团队发明榴梿壳创口贴

206天前     891

榴梿除了果肉可口,布满尖刺的果壳也有大用。新加坡南洋理工大学(NTU)的食品科学家用了两年时间,研发出以废弃的榴梿壳制成的抗菌水凝胶布,不但可生物分解,生产成本更是低于一般市面上的水凝胶布,比传统胶布更环保。

制作原料及原理

变废为宝有妙招,南洋理工大学团队发明榴梿壳创口贴

William Chen教授及研究员 (Cui Xi),来源:NTU

水凝胶布本身并不罕见。通常直接贴在手术后的伤口上,它们在伤口愈合的早期阶段保持伤口部位的水分,有助于减少疤痕。相比之下,普通的纱布敷料会让该区域变得干燥。

水凝胶本身通常由合成聚合物制成,并添加银或铜离子以杀死有害细菌。不过这些聚合物通常是不可生物降解的,此外,金属离子的加入也推高了绷带的成本。

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利用榴梿壳的成分制作的水凝胶布,来源:NTU官网

在南洋理工大学William Chen教授的带领下,研究人员转而将目光投向了榴梿壳,这些榴梿壳原本只会被送往垃圾填埋场或堆肥设施。

为了对废物加以利用,科学家们首先粉化榴梿壳并取出高质纤维,混合纤维与制造肥皂和生物柴油时所产生的废渣甘油,制作出软凝胶,再加入面包酵母的有机分子,为贴布提供抗菌功能。这些原料共同构成了一种质地类似于硅胶的柔软杀菌凝胶,可以切成片状。

约两公斤的榴梿壳去水后剩下约200克的壳粉,其中40克是纯纤维。这40克的纤维足以制作出约1600片长2厘米、宽1厘米的水凝胶布,也就是“榴梿创口贴”。

"通过利用目前被大量丢弃的废弃物——榴梿壳和甘油,我们可以将废弃物变成宝贵的生物医学资源,从而提高伤口的快速恢复能力,减少感染的机会,"Chen教授如是说。

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William Chen教授及研究员 (Cui Xi),来源:NTU

榴梿壳创口贴更环保

据海峡时报早前报道,新加坡单在2017年就进口且食用1万4300吨榴梿,相当于约1000万个榴梿,但每个榴梿的可食用部分只占三分之一,剩余的外壳就须焚化,加重环境负担。

由于有机凝胶绷带无毒且可生物降解,因此与传统的合成绷带相比,其对环境造成的负面影响也较小。

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利用榴梿壳的成分制作的水凝胶布,来源:NTU官网

榴梿创口贴的应用前景

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榴梿壳产生的材料,来源:NTU官网

药房售卖的水凝胶布通常用于包扎手术后的伤口,让伤口保持湿润,促进愈合速度且减少过多的疤痕组织形成以避免疤痕凸起。具备抗菌功能的水凝胶布在动物皮肤上进行概念验证,也证实可提供长达48小时的抗菌效果。但有机水凝胶还能传送电信号,用来制作可测量心率的手表带等柔性科技配件。

比起采用酶(enzymes)进行的传统粉化过程,处理一公斤的榴梿壳须花高达2万7000元,NTU团队研发的绿色科技可把每公斤的处理成本降至120元

变废为宝有妙招,南洋理工大学团队发明榴梿壳创口贴

普通创口贴与榴梿壳创可贴对比,来源:NTU官网

相对一般市场售卖且功能相同的水凝胶布,采用的是较贵的合成材料所制成,新款的有机水凝胶布因材料成本低,售价估计也比一般水凝胶低。研究团队目前正在寻找行业伙伴并商拟价格,希望在两年内把新款胶布推入市场。

参考资料:

1. "NTU Singapore scientists develop antibacterial gel bandage using durian husk" NTU Media Release;

2. Research paper titled "Food waste durian rind-derived cellulose organohydrogels: towards anti-freezing and antimicrobial wound dressing", published in ACS Sustainable Chemistry & Engineering (Jan 2021).

3. Research paper titled "Eco-friendly and biodegradable cellulose hydrogels produced from low cost okara: towards non-toxic flexible electronics", published in Scientific Reports (3 Dec 2019).

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