瑞典、西班牙:靈芝菌絲體可提高「纖維素奈米纖維CNF」傷口敷料的吸水效能

當我們想著該如何拿靈芝來防病治病時,有一群科學家已開始思考如何應用靈芝來友善地球。以下研究來自一群致力將天然生物資源轉化成實用醫材的團隊,他們發現,靈芝菌絲體可以讓來自植物纖維的綠色敷料CNF更吸水、更抗菌,其製程簡易的優勢還有利於降低成本和減少碳足跡。

文/吳亭瑤

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doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.149401

 

傷口滲出液是身體修復機制的一環,其所含的物質有助傷口清創與癒合,然而當滲出液過多時,不僅容易滋生細菌,還會阻礙癒合,此時就需要吸水性強的敷料來控管滲出液。

這類敷料通常具有海綿狀的多孔結構,目前多由聚氨酯(PU)製成,其效能雖好,但畢竟屬於石化原料,因此已有企業選擇可永續生產的綠色材料——纖維素奈米纖維(cellulose nanofibers,簡稱CNF)作為替代方案。

所謂CNF就是把植物細胞壁裡的纖維素,分離成直徑為奈米級的極細纖維。其本身有質量輕、強度高、生物相容性良好等優點,當這些纖維彼此交織並經冷凍乾燥處理後,纖維間就會形成吸水性敷料所需的大量孔隙。

2026年瑞典查爾姆斯理工大學生命科學系助理教授Amparo Jiménez-Quero團隊,聯手西班牙科爾多瓦大學化學工程系博士後研究員Esther Rincón等發表在《International Journal of Biological Macromolecules》(國際生物大分子期刊)的研究,就是以CNF敷料為基礎,探討靈芝菌絲體及其分泌的胞外多醣,對於吸水性敷料在結構與性能上的助益。

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靈芝菌絲體能優化CNF敷料的結構與功能

研究團隊以CNF 90%、靈芝材料10%的重量比,在CNF分別加入:已刮除胞外多醣的「菌絲體」,從菌絲體表面刮取分離的「胞外多醣」,或是未經分離處理、保留原始狀態的「菌絲體與胞外多醣混合物」。

結果這三種靈芝材料均能使CNF敷料形成更多孔隙(孔隙率99%以上),且孔隙大小更一致,平均孔徑90~100 µm更接近人工皮膚,小於0.1 µm的孔壁也較PU泡棉敷料更薄。這些結構上的優化都對CNF敷料的吸水能力有所幫助,但三種靈芝材料各有所長:

❖菌絲體具備幾丁質與β-葡聚醣(β-glucan)構成的結構支撐,格外有助吸水能力和抗壓強度的提升。它能使CNF敷料的吸水率從7600%增至9000%以上,意謂最多可吸收敷料重量90倍的水;敷料在乾燥狀態下的抗壓強度也比原來高出五成多,意味敷料比較不易被外力壓扁,較能有效保護傷口並維持吸水空間。

❖胞外多醣具有親水性強的多醣結構,特別有助提升CNF敷料在吸收水分後的結構穩定性,使敷料比較不會因為吸水而變形,有助延長其作用時間。

❖菌絲體與胞外多醣混合物最有利於CNF敷料形成均勻且互連的孔隙結構,也最有利於抗拉強度的提升。這表示敷料在滲出液吸收達到飽和時,仍能維持良好的結構完整性與延展性,不易因拉扯而撕裂。


靈芝菌絲體能提高CNF敷料吸收滲出液的效率

為了評估實際應用在傷口的狀況,研究團隊利用仿生皮膚模型搭配人工模擬滲出液,觀察滲出液由下而上滲透時敷料的吸收表現。結果發現:

添加靈芝材料的CNF敷料跟純的CNF敷料,48小時後吸收的滲出液差不多都在敷料重量4倍(400%)上下,不過,添加靈芝材料者的初期吸收速度明顯快許多,尤其是添加菌絲體與胞外多醣混合物的CNF敷料,在實驗開始不到4小時,滲出液吸量就已達到敷料重量的3倍之多(如下圖)。

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上述滲出液吸收率看似與純水吸收率相差懸殊,但在模擬人體傷口環境的體外模型中,已是非常優異的表現。因為實驗所用的人工模擬滲出液含有蛋白質,其黏稠的質地跟真實傷口滲出液極為接近,滲出液中的蛋白質容易阻塞微小孔隙,不如純水容易吸收,但添加靈芝材料的CNF敷料仍能有效控管滲出液,又不致過度吸收而使傷口太乾。

 

靈芝菌絲體還能賦予敷料抗菌能力

在安全性方面,所有添加靈芝材料的CNF敷料,溶血率均低於1%(安全標準為5%以下),表示這類材質的敷料在與血液接觸時不易破壞紅血球;在皮膚角質細胞的測試中,細胞在跟各濃度靈芝材料(50~400 mg/L)接觸24~48小時後的存活率都維持在90%以上,顯示對細胞無明顯毒性。

研究還發現,不論是添加胞外多醣,或是菌絲體與胞外多醣混合物的CNF敷料,對傷口常見的金黃色葡萄球菌,都有顯著的選擇性抑制效果一一當該菌與這兩類敷料接觸24小時後,基本上已完全消失。更棒的是,不需要大費周章將胞外多醣單獨分離,只要直接使用原始狀態的靈芝菌絲體(其本身就含有胞外多醣),就能發揮同樣的防護效果。

 

靈芝菌絲體有助敷料減少碳足跡

本研究從科學視角展現了靈芝以「綠色材料」之姿,與植物纖維聯手替代石化原料的潛力。

報告中引用多項數據指出,加入靈芝菌絲體和胞外多醣混合物的CNF敷料,在多項效能指標上均優於市售的PU泡棉敷料,顯示靈芝菌絲體及其胞外多醣不需經過分離純化,只需以其原始的狀態,即可為敷料效能注入更多可能性。這不僅可簡化生產流程、降低成本,在減少碳足跡上也更具優勢。

一直以來人們總是為了愛健康而使用靈芝,未來隨著菌絲體相關產品的開發,我們使用靈芝的理由還會再多一個,那就是愛地球。

〔資料來源〕Rincón E et al. Enhancing wound dressing efficiency: Cellulose nanofiber sponges loaded with Ganoderma lucidum mycelium fractions. Int J Biol Macromol. 2026;337(Pt 1):149401. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.149401.