TW201417827A - 細菌視紫紅質生物凝膠及其製備方法 - Google Patents

Abstract

一種細菌視紫紅質生物凝膠及其製備方法，乃藉由將具增稠性之高分子化合物懸浮於水中，使成為適合用於皮膚上的凝膠基底，並藉此凝膠基底來提供黏稠度，以結合通過培養嗜鹽菌所獲得的細菌視紫紅質培養液，而製成本發明所提供之細菌視紫紅質生物凝膠，它非常有益的維生素、礦物質、氨基酸等組成不但可應用於皮膚的美容與治療上，更可望在許多方面發展出極大的商業潛力。

Description

細菌視紫紅質生物凝膠及其製備方法

本發明係有關於細菌視紫紅質，特別是一種細菌視紫紅質生物凝膠及其製備方法。

人們之所以對嗜鹽菌(halobacteria)這類微生物感興趣，主要是因為來自嗜鹽菌的紫色細胞膜(purple membrane，PM)中含有與視覺中的視紫紅質類似的蛋白質，並且紫色細胞膜中只有這一種唯一的蛋白質，所以稱為細菌視紫紅質(bacteriorhodopsin，BR)。細菌視紫紅質具有單一方向光趨動質子泵(light-driven proton pump)功能，既可以利用光能合成腺苷三磷酸(Adenosine triphosphate，ATP)，類似於光合作用的功能，也可以在無光情況下進行氧化磷酸化，進行細菌生長繁殖。由於細菌視紫紅質在紫色細胞膜中有獨特的結構和功能，已被公認為是除了綠色植物中的葉綠素外最簡單的光能量轉換生物分子，且最具有應用潛力之綠色光電材料之一。其應用範疇極廣，例如人工視網膜、三維光學記憶體、光開關、光電感測器、像緣檢測器、光學圖像單調濾波系統、防偽材料、生物晶片以及生質氫能與燃料電池之開發等多方面。

而本專利申請案發明人則潛心研究此嗜鹽菌的一切，尤其是關於通過培養這些嗜鹽菌所產生的細菌視紫質的研究及應用性開發上，我們已經得知用來生產細菌視紫質的培養液是非常有用的，它有益的維生素、礦物質、氨基酸等組成的液體，可不僅用作任何美容產品的一部分，也可以在其它應用中使用。

有鑑於此，本發明的主要目在於提出一種細菌視紫紅質生物凝膠及其製備方法，乃將細菌視紫紅質培養液結合於具有黏稠性之凝膠基底，使得細菌視紫紅質培養液產生的生理機能效益，可用來提升皮膚 的功能或改善一些皮膚的病變，對於民眾來說有莫大的助益。

為實現上述目的，本發明提出一種細菌視紫紅質生物凝膠，包含有凝膠基底和細菌視紫紅質培養液，其中凝膠基底是由具增稠性之高分子化合物混合於水中所形成，而細菌視紫紅質培養液則分散於凝膠基底中，且細菌視紫紅質培養液包含由耗竭培養液中培養嗜鹽菌所產生的細菌視紫紅質。

另外，本發明提出一種細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其步驟包含有：首先，藉由將具增稠性之高分子化合物混合於水中的步驟來獲得凝膠基底，然後，將藉由在耗竭培養液中培養嗜鹽菌所獲得的細菌視紫紅質培養液加入凝膠基底中，即可製得本發明之細菌視紫紅質生物凝膠。

由於細菌視紫紅質培養液包含許多營養物質，譬如維生素、礦物質和氨基酸等等，不僅有助於保持皮膚的健康與年輕，並有預防及改善疾病的效果。另外，在具體實施例中，高分子化合物可為卡伯波樹脂或黃原膠，黃原膠亦可和其他水性膠體來結合，譬如角豆膠，可使得細菌視紫紅質生物凝膠可保持適當黏稠性而成為適合用在皮膚上的凝膠劑型，再者，此細菌視紫紅質生物凝膠不但製作快速，不阻塞毛孔，會迅速且均勻分佈在皮膚上，而且可以輕易添加其他成份，譬如，可進一步添加香精或親水性的醫藥物質，來提供給消費者一個符合需求及具有良好特性的產品。

因此，本發明所提供之細菌視紫紅質生物凝膠，可望成為一項突破性的醫學美容產品，並可因應不同使用者的需求，發展出其他功能，具有極大的商業潛力。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

根據本發明所揭露之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法之流程 圖，請參考第1圖所示。首先，進行步驟S10，提供一凝膠基底，此凝膠基底基本上是由具有增稠性之高分子化合物懸浮於水中所製備，而高分子化合物可譬如為卡伯波樹脂(Carbopol)或黃原膠(Xanthan)，以下分別對於如何使用這兩種高分子化合物製備本發明之凝膠基底來加以說明。

(1)由卡伯波樹脂製備凝膠基底：

a.首先，將卡伯波樹脂稱重。卡伯波樹脂的含量為凝膠基底的0.2至0.5 wt%(即，每100克凝膠基底中有0.2至0.5公克的卡伯波樹脂)。

b.將卡伯波樹脂過篩加入低pH值冷水中，靜待一天左右，使卡伯波樹脂吸水膨脹。

c.將所得到的溶液進行30分鐘的均勻化過程。

d.加入中和劑，以500轉/分鐘不斷攪拌，進行中和過程(neutralization step)，調節溶液之pH值達到6至7之間，以獲得具有高黏度和良好應用特性的透明凝膠，即本發明之凝膠基底。

中和劑，可選自鹼(alkali)、小蘇打(soda)、碳酸鹽(carbonate)、氫銨碳酸鹽(ammonium hydrogen carbonate)、氨(ammonia)、三乙醇胺(triethanolamine)、氫氧化鈉(NaOH)和氫氧化鉀(KOH)之群組組合。

其中，若使用三乙醇胺，則卡伯波樹脂與三乙醇胺之比例為1.0：1.5。若使用氫氧化物(氫氧化鈉或氫氧化鉀)，則卡伯波樹脂與氫氧化鈉或氫氧化鉀之比例為1.0：2.3。

上述中和過程是非常重要的。由於本發明所使用的卡伯波樹脂中有一個游離羧基(carboxyl group，-COOH)分子，使得分佈有卡伯波樹脂的水溶液之pH值為3至4。當pH值達到大於6時，卡伯波樹脂緊密不規則纏繞的高分子鏈便會開始帶電並互斥打散開來，分子鏈糾結成網狀結構而使黏度增加。因此，透過中和過程，將相對於水為非常少量的中和劑加入，將可使得混合物變稠以形成黏稠的凝膠。

(2)由黃原膠製備凝膠基底：

a.將黃原膠稱重。黃原膠於低濃度，就可以是非常黏稠的凝膠，其使用含量大概為凝膠基底的0.5至2 wt%。

b.將水加熱到約36至38℃的溫度。黃原膠在熱水和冷水中都會良好地溶解，但在此溫度下，其溶解速度會更快。

c.要讓黃原膠在水中容易拌勻而不形成硬塊，而且最好可以容易分離(分散)。要做到這一點，就必須與其他成分充分混合，然後加水。它可以是乾的成分，如玉米澱粉、黏土或燕麥粉。或者，也可以在非水溶劑中，如甘油、酒精或植物油(只是幾滴)，將黃原膠混合，靜待一兩分鐘，再攪拌均勻。

d.在水中加入黃原膠，並強力攪拌，以製得凝膠基底。

另外，可以在凝膠基底中加入其他成分，可以先將其他成分添加到水中，再添加黃原膠。也可以添加防腐劑，以利保存。再者，也可以使用黃原膠結合其他水性膠體，譬如角豆膠。

在上述過程之後，就可以獲得了凝膠基底，並可以搭配使用任何其他成分，譬如添加香精來提供香味，或者進一步添加親水性的醫藥物質，藉此可提供一個符合消費者需求之產品。

然後，我們使用它結合細菌視紫紅質培養液完成細菌視紫紅質生物凝膠的製備，如第1圖之步驟S20。而此細菌視紫紅質培養液之製備，是藉由在耗竭(spent)培養液中培養嗜鹽菌並產生細菌視紫紅質，而此包含有細菌視紫紅質的液體就是我們所要的細菌視紫紅質培養液。

本發明以應用於治療牛皮癬(psoriasis)為範例，我們使用25%的氯化鈉溶液作為耗竭培養液(實際應用上，耗竭培養液可為26至31%的氯化鈉溶液)，來進行嗜鹽菌之培養以及細菌視紫紅質的生產，且細菌視紫紅質培養液樣品的活細胞含量為0.3至4克/公升，我們將此細菌視紫紅質培養液和凝膠基底倒入一個容器中，混合了5分鐘， 使顏色均勻，即完成細菌視紫紅質生物凝膠的製備，如步驟S30。

表一至表四為本發明之範例中細菌視紫紅質培養液成分的色譜分析結果。

綜而言之，本發明所揭露之細菌視紫紅質生物凝膠是非常有用的，藉由細菌視紫紅質培養液所包含維生素、礦物質、氨基酸等等有益的營養物質，可作為任何醫學美容產品的一部分，將有助於保持皮膚的健康與年輕，並可改善一些皮膚的病變，或者，也可以在其它應用中使用，對於民眾來說有莫大的助益。

再者，此細菌視紫紅質生物凝膠乃為可保持適當黏稠性而適合用在皮膚上的凝膠劑型，且製作快速，不阻塞毛孔，會迅速且均勻分佈在皮膚上，也可以輕易添加其他成份，譬如，可進一步添加香精或親水性的醫藥物質，來提供給消費者一個符合需求及具有良好特性的產品。

因此，在不久的將來，本發明所提供之細菌視紫紅質生物凝膠，可望成為一項突破性的醫學美容產品，並可因應不同使用者的需求，發展出其他功能，具有極大的商業潛力。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

第1圖係為本發明細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法之流程圖。

Claims (27)

1. 一種細菌視紫紅質生物凝膠，其包含：一凝膠基底，係由具增稠性之高分子化合物混合於水中所形成；及一細菌視紫紅質(bacteriorhodopsin，BR)培養液，係分散於該凝膠基底中，且該細菌視紫紅質培養液包含由一耗竭(spent)培養液中培養嗜鹽菌所產生的細菌視紫紅質。
2. 如申請專利範圍第1項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該高分子化合物為卡伯波樹脂(Carbopol)。
3. 如申請專利範圍第2項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該卡伯波樹脂的含量為該凝膠基底的0.2至0.5 wt%。
4. 如申請專利範圍第2項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該凝膠基底更包含選自鹼(alkali)、小蘇打(soda)、碳酸鹽(carbonate)、氫銨碳酸鹽(ammonium hydrogen carbonate)、氨(ammonia)、三乙醇胺(triethanolamine)、氫氧化鈉(NaOH)與氫氧化鉀(KOH)之群組組合之中和劑，以進行中和。
5. 如申請專利範圍第4項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該卡伯波樹脂與該三乙醇胺之比例為1.0：1.5。
6. 如申請專利範圍第4項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該卡伯波樹脂與該氫氧化鈉或該氫氧化鉀之比例為1.0：2.3。
7. 如申請專利範圍第1項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該高分子化合物為黃原膠(Xanthan)。
8. 如申請專利範圍第7項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該黃原膠的含量為該凝膠基底的0.5至2 wt%。
9. 如申請專利範圍第7項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該凝膠基底更包含選自玉米澱粉、黏土與燕麥粉之群組組合之乾的成分，來混合該黃原膠。
10. 如申請專利範圍第7項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該凝膠基底更包含選自甘油、酒精與植物油之群組組合之非水溶劑，來混合該黃原膠。
11. 如申請專利範圍第7項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該高分子化合物更包含角豆膠。
12. 如申請專利範圍第1項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該耗竭培養液為26至31%的氯化鈉溶液。
13. 如申請專利範圍第1項所述之細菌視紫紅質生物凝膠，其中該細菌視紫紅質培養液係保持每公升具有0.3至4克的活細胞。
14. 一種細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其步驟包含：提供一凝膠基底，該凝膠基底係藉由將具增稠性之高分子化合物混合於水中的步驟所獲得；及將一細菌視紫紅質(bacteriorhodopsin，BR)培養液加入該凝膠基底中以製得該細菌視紫紅質生物凝膠，該細菌視紫紅質培養液係藉由在一耗竭(spent)培養液中培養嗜鹽菌產生細菌視紫紅質的步驟所產生。
15. 如申請專利範圍第14項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方 法，其中該高分子化合物為卡伯波樹脂(Carbopol)。
16. 如申請專利範圍第15項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該卡伯波樹脂的含量為該凝膠基底的0.2至0.5 wt%。
17. 如申請專利範圍第15項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中將該卡伯波樹脂混合於水中的步驟之後，更包含加入選自鹼(alkali)、小蘇打(soda)、碳酸鹽(carbonate)、氫銨碳酸鹽(ammonium hydrogen carbonate)、氨(ammonia)、三乙醇胺(triethanolamine)、氫氧化鈉(NaOH)與氫氧化鉀(KOH)之群組組合之中和劑，來進行中和。
18. 如申請專利範圍第17項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該卡伯波樹脂與該三乙醇胺之比例為1.0：1.5。
19. 如申請專利範圍第17項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該卡伯波樹脂與該氫氧化鈉或該氫氧化鉀之比例為1.0：2.3。
20. 如申請專利範圍第14項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該高分子化合物為黃原膠(Xanthan)。
21. 如申請專利範圍第20項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該黃原膠的含量為該凝膠基底的0.5至2 wt%。
22. 如申請專利範圍第20項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中將該黃原膠混合於水中的步驟，係將水加熱於36至38℃的溫度下，使該黃原膠易於溶解。
23. 如申請專利範圍第20項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方 法，其中將該黃原膠混合於水中的步驟之前，係先將該黃原膠與選自玉米澱粉、黏土與燕麥粉之群組組合之乾的成分混合。
24. 如申請專利範圍第20項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中將該黃原膠混合於水中的步驟之前，係先將該黃原膠與選自甘油、酒精與植物油之群組組合之非水溶劑混合。
25. 如申請專利範圍第20項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該高分子化合物更包含角豆膠。
26. 如申請專利範圍第14項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中該耗竭培養液為26至31%的氯化鈉溶液。
27. 如申請專利範圍第14項所述之細菌視紫紅質生物凝膠之製備方法，其中在該培養嗜鹽菌的步驟之後，係保持每公升細菌視紫紅質培養液中具有0.3至4克的活細胞。