〔苏庆华专栏〕灵芝研究在北医之4 ── 灵芝人工皮肤SACCHACHITIN的开发历程

发布时间: 2015-11-16 18:04

灵芝人工皮肤SACCHACHITIN可说是北医苏庆华教授的研究心血,其原料来源为毫不起眼的灵芝子实体萃取物废渣。当初,他为什麽会想去研究那些原本要丢弃的废渣?又是怎麽把它们「垃圾变黄金」的呢?中间有哪些惊喜和挫折?且听苏庆华娓娓道来。

文/苏庆华

◎本文原载於2014年《健康灵芝》第64期 2~5页

 

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灵芝子实体(左上),子实体萃取後废渣(右上),灵芝人工皮肤SACCHACHITIN(左下),

把SACCHACHITIN放大看到的菌丝体组成(右下)。(提供/苏庆华)

 

我在回到台大农化所读博士班之前,在一家化工厂工作了很长一段时间(1975~1982年),这个工厂生产牛仔裤所需的靛蓝染料及纺织有关的化学产品,制作过程有许多高温反应程序。1980年的一个下午,一位工作同仁因为不当操作,被反应槽中喷出的高温油脂造成大面积烫伤,虽然经过马偕烫伤中心急救,很不幸,仍无法挽回这位年轻同仁的性命。

这件事情一直在我的脑海中徘徊不去,也不断思考,难道没有一种有效的治疗,能够让皮肤快速再生?这是我後来研发灵芝人工皮肤SACCHACHITIN很重要的动机之一。

 

在纯化灵芝多醣时
看到癒伤材料的可能性

1985年我到了北医以後开始灵芝的研究,从灵芝本身最具特色的成分三类及多醣着手,一些成果也逐渐展现。但随着当时灵芝产品在市场上广受欢迎,有些媒体质疑灵芝产品的功能「过於夸大」而有一些负面报导,甚至有平面媒体点名我是灵芝产品在学术界的推波助澜者。这当然有点伤,因为我自认为是很保守、有一分证据说一分话的人,再者我也没有从灵芝业者取得任何好处,心中自感不平。

还好那些波澜很快就过去了,校方及学术界也忘了这些事儿,灵芝真正有哪些功能,也在很多其他的研究室获得证实,不需要我单独扛起学术责任。但是在我心中还是期望有一天,能从灵芝发展出一项过去没人做过的研究题材,而这个题材,就在我纯化灵芝多醣时逐渐呈现出来。

用液态培养灵芝会产生许多多醣,是现在大家都知道的事。灵芝培养液在去除低分子成分後冷冻乾燥,就形成几乎纯白、像海绵状多孔的多醣。它的样子让我不禁想到,当年脑海里治疗烫伤的材料,有没有可能就是这个东西?

不过,要将灵芝多醣做成促进伤口癒合的敷料,还有一段很长的路要走。首先,灵芝多醣对促进免疫力而言,产率虽然不错,大约在培养液中占0.4%(w/v),但要作为伤口敷料就有些不足了,更何况灵芝多醣乾燥後呈现脆弱的物理性质,很难做成具有弹性的薄膜。

因此这想法又搁置了一些时日,直到1990年一位灵芝栽培业者提出一个问题:「那麽多萃取後的灵芝残渣有什麽用?」这时我才回过神来,原来,找了好久的促进皮肤创伤癒合材料就在眼前。於是,我就请这位栽培业者寄1公斤的废渣样品给我,没想到一星期後,我收到一大麻袋约30公斤的「样品」,足足用了好几年才全部用完。

 

螃蟹壳中有癒伤作用的「几丁质」
灵芝子实体细胞壁里也有!

灵芝是具有多重成分的药用真菌,一般做成分研究,会先将灵芝子实体打成碎片後,以酒精做第一步萃取,一些极性较低的小分子就会从子实体里溶出,再将这些萃取液浓缩,即可得到三类及固醇类。剩下的残渣以热水煮过後,可得到极性较大、包括多醣在内的大大小小分子,取得滤液後,残渣就成为没有多大用途的物质。

这时,我想起更多年前受教於台大指导教授王西华老师的一句话:「真菌的细胞壁组成是什麽?就是含有几丁质的多醣!」这些残渣,不正是灵芝的细胞壁吗?於是赶紧去查有关几丁质的文献。原来,几丁质是从螃蟹壳中纯化出来的,而且早已成为日本健康保险给付的伤口癒合敷料。

刚好,学校同事李玲玟老师的先生陈光阳董事长进口了一些样品,想在台湾推广,所以我们很快就取得日本的几丁质癒伤敷料产品(名为Bes-Chitin)。虽然Bes-Chitin後来因为售价成本过高而未在台湾上市,但无论如何,有了Bes-Chitin作为对照样品,很多实验即可开始进行了。

 

一连串巧合促成初次的动物实验
灵芝膜促进伤口癒合出奇有效

首先,合成膜的困扰很快就解决了!灵芝子实体废渣看起来有如咖啡渣一般,呈深色颗粒状的粉末。我们根据文献上螃蟹壳纯化几丁质的方法做了一些修正,即把这些深色的残渣变成纯白的纸浆。有了灵芝纸浆,就可以做成纸。纸就是一种多孔性的膜,如果进一步以冷冻乾燥处理,多孔性就会更加明显。

灵芝膜做出来了,但有没有用还不知道。就在这个时候,很巧的,实验室来了一位皮肤科的孙启书医师。他原本是当时北医校长胡俊弘教授(也是皮肤科医师)的硕士班研究生,由於我当时担任学校的主任秘书,常有机会遇见老板的研究生,当时胡校长为了校务极为忙碌,孙医师则为缺乏论文题目所苦,我於是野人献曝,请示胡校长能否让孙医师以「灵芝膜」作为硕士论文的研究主题。

胡校长欣然同意,孙医师也很快就绪。恰巧,这时从解剖学科要到一批很大的大白鼠,已经养了一年,不知什麽原因没有进行实验,每只平均约600克(1台斤),非常适合皮肤切除後再生的实验。动物试验於是顺利展开了,结果出乎期待的有效,在9cm2的伤口上贴灵芝薄膜,伤口很快癒合,但用纱布贴覆之伤口,则将近一个月仍无法完全癒合,孙

医师因此顺利取得硕士学位。这是我们第一次做动物试验,而且几乎没有机会再重复这项试验,因为我们再也不可能花上一整年的时间去养一批大白鼠。至於灵芝膜为何能有效促进动物伤口癒合,当时仍懵懵懂懂,不过内心已经笃定认为这是一个值得开发的有趣题材。

 

团队成员从各角度接力探讨
灵芝膜有效的成分与原因

至於研究经费来源呢?刚好那一年卫生署有一些研究剩余款项,开放给研究者申请,我就用灵芝薄膜为主题提出计画,也顺利通过了。虽然钱不多,大概只有十几万元,不过对於初期研究的开支,已经够用了。

接下来的工作,一方面要了解灵芝膜的化学组成,另一方面也想知道,为什麽看来不起眼的一片纸张,会有那麽神奇的癒合能力?於是我们需要更多老师及研究生的参与,学生包括:阮胜威、刘淑慧、朱佑生、王宛如、陈朝澧、刘晓娟、林士凯、黄耀政等几位硕士生,先後陆续加入对这两项问题的探讨。

至於老师方面则有赖文福教授,他从哈佛大学进修回国到北医任教,极力推动生物医学材料,并成立生物医学材料研究中心,而监於灵芝膜的初步成果,我很幸运能够加入这个研究团队,也因此学到组织再生的原理。

此外,细胞及分子生物研究所蔡郁惠教授,负责角质细胞再生及胶原蛋白累积的研究;药学系许明照教授,则从药学的角度探讨灵芝膜。约莫在1996年时,整个团队大致就绪,分别从化学组成、细胞增生、毒性、致过敏性、生物相容性、动物试验、人体试验等不同角度,探讨这一奇妙的薄膜。

简言之,灵芝膜就是几丁质和多醣的复合体,只是灵芝子实体细胞壁含有的几丁质高於其它菇菌类,所测得的几丁质单体N-acetyl-glucosamine约占40~50%,远超过香菇的2~3%,以及洋菇和金针菇的0.3~0.5%。这也难怪灵芝子实体具有「久咬不烂」的牛皮性质。

也因为这种安定的性质,所以灵芝膜对细胞不具毒性,也有很好的生物相容性;其更积极的性质,则会促进角质细胞及纤维母细胞增生、胶原蛋白蓄积等,对皮肤癒合有正面之功效。而我们认为最关键的机转则在於,灵芝膜吸附并抑制分解性酵素之作用。

所以,在伤口上覆盖灵芝膜以後,无论是来自细菌所分泌的蛋白质分解酵素(proteases),或来自伤口上免疫细胞所释放过多的金属型基质分解酶(MMP),都可能被灵芝膜吸附而失去功能。

细菌因此无法分解蛋白质取得氮原,而处於停止生长状态,最後终於被免疫细胞清除;同时,也因为MMP减少,促使伤口发炎期终止,迅速进入肉芽生长期及後续之重塑期,整体缩短伤口癒合的时间,可以比控制组提早一个星期之多。

 

治疗青春痘、修复损伤角膜也行

我们以同样的思考模式,测试了灵芝膜对於痤疮丙酸菌(Propionibacterium acnes )分泌之脂酶的抑制作用,也得到正面的结论,亦即灵芝膜用於治疗青春痘是有很大潜力的。

为了测试灵芝膜是否也具有美白的功能,我们很努力地将灵芝膜奈米化,以期能穿过皮肤抵达基底层细胞,并抑制酪胺酸酶(tyrosinase)的活性,从而减少黑色素形成。很

可惜,灵芝细胞壁实在过於坚韧,只能磨成大约2微米(μm)的大小就达到极限了。不过微米化的灵芝膜却是很好的眼药水,对长期配戴隐形眼镜所造成角膜表皮细胞损伤,有很好且迅速之修复作用。

 

灵芝软膏有效治癒宠物烧烫伤

在整个研究一步步向前推进的过程中,也有一些有趣的事。其中,陈朝澧是专攻宠物皮肤科的兽医师,常常有饲主带着受伤的狗狗去他的动物医院看诊,他从胡校长那里得知我们正在做灵芝膜与伤口癒合的研究,因而开始与我们合作,进行宠物皮肤损伤(以烧烫伤居多)的治疗。

陈医师很惊讶地发现,灵芝膜对宠物伤口癒合的效果竟然那麽好,为此,他展现了他的求知慾,勇敢地报考了北医生物医学材料研究所,进而从我的朋友变成我的学生。

他把动物实验最麻烦的麻醉过程做了标准化,也将灵芝膜改变剂形做成软膏状,以适用於不规则且多毛的宠物伤口,并用这个灵芝细胞壁软膏,治疗了无数烧烫伤的狗宝贝。

 

取手术割除的包皮
做人类毒性与相容性的实验

由於要取得人类细胞进行毒性及相容性之比对,故从人类皮肤中取得角质细胞进行培养,是最迅速的做法,这个责任就落在我硕士班的学生,刘淑慧的肩上。她常需要在手术室前等候泌尿科医师切除的包皮,然後赶回实验室培养。

初期的试验使她十分挫折,倒不是因为包皮令她感到为难,而是取了几次包皮,全因为上面长了菜花,使得每次培养都以失败收场。终於有一次取得的包皮来自一位小朋友,漂亮的角质细胞很快就长出来,她於是一扫阴霾,实验也很高兴地如期完成了。

 

人体试验也顺利完成
对久不癒合的伤口与褥疮皆有效

随着实验持续往前推进,完成了许多细胞和动物实验後,我们很期待灵芝膜用在人身上的效果。这时,虞希尧医师出现了!他当时在彰化基督教医院负责高压氧中心,以高压氧治疗一些皮肤伤口癒合困难(伤口持续六个月以上不癒合)的病人。

高压氧也是治疗所谓「久不癒合伤口」的有效方法,但缺点是必须自费给付医疗费用,而且要长时间待在高压舱中(每天数小时,为期至少一星期)。有些病患因为种种因素限制,只能望高压氧治疗而兴叹,虞医师便找来这些病人,给予伤口清疮後覆盖灵芝膜,很多病人在两星期後伤口都好了。

这个结果给我们很大的鼓舞,也是我们第一次完成在人体的测试。之後万芳医院林伯威医师也做了几个褥疮病人的案例,效果也相当显着。

 

灵芝真是好东西!
连萃取後的「废渣」都令人惊艳

有了这些研究数据加持,我们申请的专利也顺利通过了,但这个专利躺了好几年都乏人问津,让我们开始思考,到底这个专利的诉求是否正确。因为灵芝膜整体的研究方向是以伤口癒合敷料为主,或者说得更吸引人一点,就是「人工皮肤」。

如果以生物医材的方式进入医疗市场,仍需花费一笔庞大的经费来完成相关认证,也因此造成一些厂商怯步,但如果从化妆品的角度去推广,可能会比较容易。

在改弦易张後,经过阳明大学苏正尧教授的推介,我们的专利很快就卖给国内一家知名药厂,接下来的技术转移工作也顺利完成,灵芝膜的工作终於告一段落。

最後,我还是要说明一下,灵芝膜我们称它为SACCHACHITIN,这是许明照教授和我依照它的两个成分,多醣(polysaccharide)的字尾和几丁质(chitin),合并起来的称呼,以别於其它来源的生物医学材料。

1997年我们首先在《Biomateria》期刊以SACCHACHITIN为名,发表第一篇学术论文,後来也都以它作为灵芝膜的代名词进行论述。

灵芝膜的开发算起来前後已有二十年,我们一开始也不知道这个主题可以走多久,更无法预测这些不起眼的「废料」,到底能创造出什麽产品。不过,灵芝毕竟是好东西,不管是萃取物,还是萃取後的废渣,都令人感受到不同阶段的惊艳。

当然,研究是无止境的,我也相信灵芝在许多研究者的努力之下,会创造出更令人赞叹的成果。

 

分類:靈芝學者