CN107041853B - 具优异保水效果的生物纤维膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具优异保水效果的生物纤维膜及其制造方法，该生物纤维膜具有第一表面、第二表面及疏松层，其中该第一表面及该第二表面的平均孔径小于该疏松层。
Description
技术领域
本发明是关于一种生物纤维膜及其制造方法，特别是关于一种具有以孔径大小分层的生物纤维膜及其制造方法。
背景技术
生物纤维是醋酸菌于生长时在培养液的表面形成并堆积直径的微纤维(仅约1.3nm，称为细菌性纤维或细菌纤维素)，其厚度会随培养的时间增加而增厚，即为生物纤维膜。这层生物纤维是醋酸菌为了避免其他细菌的抢食及干扰，也减少紫外线的杀菌作用而产生。
生物纤维是一种酿醋副产物的醋膜，后来被广为应用于各种领域，因生物纤维膜是目前最细致、触感跟皮肤最接近、保水力及弹性均优异，特别适合应用在美容及生医领域，例如面膜、需高度弹性的人工血管、以及要求透气舒适的人工皮肤等。
当以面膜对肌肤进行保养时，面膜中的保养液使该面膜形成湿润状态并渗入肌肤，达到美容护肤功效。惟目前市售面膜均使用单层不织布制成，当使用者在不织布膜布上使用保养液时，保养液会与空气大幅接触，使吸收效果大打折扣，更会因保养液挥发而造成浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种具优异保水效果的生物纤维膜，具有一第一表面、与该第一表面相对的一第二表面、以及位于该第一表面与该第二表面的间的一疏松层，其中该第一表面及该第二表面的平均孔径小于该疏松层。
在本发明的一实施例中，该第一表面及第二表面的平均孔径为20～80nm，该疏松层的平均孔径为50～150nm。
本发明亦提供一种具优异保水效果的生物纤维膜的制作方法，包含：培养一微生物，包含一温度梯度流程，是于该微生物培养时采用一第一低温至一高温至一第二低温的方式进行；以及收集培养该微生物所自然形成的生物纤维膜。
在本发明的一实施例中，前述的微生物可为木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinus)。
在本发明的一实施例中，该第一低温与该第二低温为相同或不相同，并分别选自20～25℃的温度范围。
在本发明的一实施例中，该高温为30～35℃。
在本发明的一实施例中，该第一低温、该第二低温与该高温的培养时间为1:1:2。
由本发明的技术特征，透过温度梯度培养制程所得的生物纤维膜，可形成与恒温培养所得的不同结构，其水分蒸散速度大幅降低，使本发明具备优异保水效果。
以下将配合图式进一步说明本发明的实施方式，下述所列举的实施例是用以阐明本发明，并非用以限定本发明的范围，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
附图说明
图1是本发明生物纤维膜的结构示意图；
图2A是本发明生物纤维膜在10000X的切面照片；
图2B是本发明生物纤维膜在100000X的切面照片；
图2C是生物纤维膜对照组的断面SEM结构照片；
图3是本发明生物纤维膜的水分蒸散测试结果图。
具体实施方式
请参考图1，该图是本发明具优异保水效果的生物纤维膜的结构示意图。本发明提供一种具优异保水效果的生物纤维膜，具有一第一表面(11)、与该第一表面相对的一第二表面(12)、以及位于该第一表面与该第二表面的间的一疏松层(13)，其中该第一表面(11)及该第二表面(12)的平均孔径小于该疏松层(13)的平均孔径。
该第一表面(11)及该第二表面(12)的平均孔径可为相同或不同，但该第一表面(11)及该第二表面(12)的平均孔径需同时小于该疏松层(13)的平均孔径。该第一表面(11)及该第二表面(12)的平均孔径的范围较佳为20～80nm，更佳为20～60nm。该疏松层(13)的平均孔径的范围较佳为50～150nm，更佳为50～120nm。
本发明所揭示的具优异保水效果的生物纤维膜因为第一表面(11)及第二表面(12)的平均孔径较小，而疏松层(13)的平均孔径较大，故在作为面膜使用时，疏松层(13)的大孔径中会饱含保养液，而第一表面(11)及第二表面(12)的小孔径会阻挠保养液的散失，可大幅降低保养液的挥发与浪费，并延长对肌肤保养效果的美容时间。
本发明具优异保水效果的生物纤维膜是利用醋酸菌的生长速度与培养温度的关系来达成。依据醋酸菌生长速度与培养温度的关系，设计一温度梯度培养制程，以在生物纤维基材里形成同时具有致密(第一表面(11)及第二表面(12))与松散(疏松层(13))的结构特性。
可用于本发明具优异保水效果的生物纤维膜制作的醋酸菌包含但不限于木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)。
发明人利用醋酸菌温度高时生长速度快、温度低时生长慢的特性，由控制培养温度控制所产生的生物纤维结构，设计培养温度梯度的控制创造出多层的生物纤维结构。并利用所做出生物纤维面膜中的疏松结构吸收大量保养液，致密结构提高保水降低水分蒸散。在本发明的一实施例中，利用木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinusBCRC12951、BCRC12952、或BCRC11682)，于培养基(Yeast extract 5.0g、Distilled water1.0L、Peptone 3.0g、Mannitol 25.0g)，殖菌量105以上，以温度梯度培养过程为：20～25℃培养18小时后，以30～35℃培养36小时，接着再以20～25℃培养18小时。发明人利用电子显微镜观察制造出的生物面膜结构，并以水分蒸散测试以确认本发明生物纤维膜的保水效果。
本发明中电子显微镜检查的方法为：将生物纤维面膜样品清洗，并经湿热灭菌。将样品剪至适当大小，接着以60度烘干样品，并将样品委托中兴大学贵仪中心，以扫描式电子显微镜拍摄切面照片(10000X及100000X)。扫描式电子显微镜下的生物纤维膜如图2A及图2B所示。图2A为本发明生物纤维膜在10000X的切面照片，而图2B为本发明生物纤维膜在100000X的切面照片。图2B中以双向箭头所框出的部分为本发明的生物纤维膜。
由图中可看出利用扫描式电子显微镜可观察到温度梯度培养的生物纤维膜会产生纤维密度差异的分层结构，且可看出该生物纤维膜具有一第一表面(11)、与该第一表面相对的一第二表面(12)、以及位于该第一表面与该第二表面的间的一疏松层(13)，其中第一表面(11)及第二表面(12)的平均孔径小于疏松层(13)的平均孔径。另外，以30℃恒温培养醋酸菌，将所形成的生物纤维膜作为对照组，生物纤维膜断面SEM结构照片如图2C所示。比较图2A、图2B及图2C可知，恒温培养出的生物纤维膜结构分布均匀，而温度梯度培养会产生纤维密度差异的分层结构。
接着进行水分蒸散测试：以相同大小生物纤维基材，静置于室温下，每10分钟予以秤重并纪录，计算水分散失速率，并以30℃恒温培养醋酸菌所形成的生物纤维膜作为对照组，结果如图3。水分散失速率来说，本发明生物纤维膜的水分散失速率为11mg/min，与对照组的水分散失速率11.39mg/min相较，确实可以证实，同样的水分蒸散表面积下，本发明温度梯度培养的生物纤维水分蒸散速度较慢，因为脸部的面积有限，只要能将水分锁住多停留一些时间，便是作为面膜非常显著的优异功效。
由上述实施例可知，透过温度梯度培养制程所得的生物纤维基材，可以电子显微镜观察到明显与恒温培养不同的结构，其水分蒸散速度也相较于恒温培养的基材要慢。因此，本发明生物纤维膜在具有高效保水结构的同时，也具备了优异的保水效果。
将本发明生物纤维膜用于机能性生物纤维面膜的基材，能够大幅降低保养液水分散失，维持基材较长的湿润度。目前生物纤维基材的生产多不考虑培养温度的精准控制，虽然恒温培养所得的生物纤维基材保养液吸收已相当优异，如以此技术加入后，除了高保养液携带量之外，还可以有效降低水分散失，同时保湿又保水。
同时，本发明生物纤维膜亦可应用于食品类(例如椰果)、医疗材料(例如伤口敷料、人工皮)以及造纸业(例如纸、耳机薄膜)等产业，用途极广。
【符号说明】
11 第一表面
12 第二表面
13 疏松层。
Claims (7)
1.一种具优异保水效果的生物纤维膜，具有第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、以及位于所述第一表面与所述第二表面之间的疏松层，其中所述第一表面及所述第二表面的平均孔径小于所述疏松层，
所述生物纤维膜由以下方法制作形成：
将木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)在以温度梯度条件下进行培养，首先以20～25℃培养后，然后以30～35℃培养，接着再以20～25℃培养；收集培养该木葡糖酸醋杆菌所自然形成的生物纤维膜。
2.根据权利要求1所述的生物纤维膜，其特征在于，所述第一表面及第二表面的平均孔径为20～80nm。
3.根据权利要求1所述的生物纤维膜，其特征在于，所述疏松层的平均孔径为50～150nm。
4.一种具优异保水效果的生物纤维膜的制作方法，包含：
培养一木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)，包含一温度梯度流程，是于该微生物培养时采用一第一低温至一高温至一第二低温的方式进行；所述第一低温为20～25℃，所述高温为30～35℃，所述第二低温为20～25℃；以及
收集培养该微生物所自然形成的生物纤维膜。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述第一低温、所述第二低温与所述高温的培养时间为1:1:2。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述第一低温及第二低温的培养时间为18小时。
7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述高温的培养时间为36小时。
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2017
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN103233050A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 东华大学 | 一种具有梯度结构的细菌纤维素膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Bacterial cellulose membrane produced by Acetobacter sp. A10 forburn wound dressing applications;Moon Hwa Kwak等;《Carbohydrate Polymers》;20150520;第387-398页 * |
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