〔蘇慶華專欄〕靈芝研究在北醫之4 ── 靈芝人工皮膚SACCHACHITIN的開發歷程

靈芝人工皮膚SACCHACHITIN可說是北醫蘇慶華教授的研究心血,其原料來源為毫不起眼的靈芝子實體萃取物廢渣。當初,他為什麼會想去研究那些原本要丟棄的廢渣?又是怎麼把它們「垃圾變黃金」的呢?中間有哪些驚喜和挫折?且聽蘇慶華娓娓道來。

文/蘇慶華

◎本文原載於2014年《健康靈芝》第64期 2~5頁

 

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靈芝子實體(左上),子實體萃取後廢渣(右上),靈芝人工皮膚SACCHACHITIN(左下),

把SACCHACHITIN放大看到的菌絲體組成(右下)。(提供/蘇慶華)

 

我在回到臺大農化所讀博士班之前,在一家化工廠工作了很長一段時間(1975~1982年),這個工廠生產牛仔褲所需的靛藍染料及紡織有關的化學產品,製作過程有許多高溫反應程序。1980年的一個下午,一位工作同仁因為不當操作,被反應槽中噴出的高溫油脂造成大面積燙傷,雖然經過馬偕燙傷中心急救,很不幸,仍無法挽回這位年輕同仁的性命。

這件事情一直在我的腦海中徘徊不去,也不斷思考,難道沒有一種有效的治療,能夠讓皮膚快速再生?這是我後來研發靈芝人工皮膚SACCHACHITIN很重要的動機之一。

 

在純化靈芝多醣時
看到癒傷材料的可能性

1985年我到了北醫以後開始靈芝的研究,從靈芝本身最具特色的成分三類及多醣著手,一些成果也逐漸展現。但隨著當時靈芝產品在市場上廣受歡迎,有些媒體質疑靈芝產品的功能「過於誇大」而有一些負面報導,甚至有平面媒體點名我是靈芝產品在學術界的推波助瀾者。這當然有點傷,因為我自認為是很保守、有一分證據說一分話的人,再者我也沒有從靈芝業者取得任何好處,心中自感不平。

還好那些波瀾很快就過去了,校方及學術界也忘了這些事兒,靈芝真正有哪些功能,也在很多其他的研究室獲得證實,不需要我單獨扛起學術責任。但是在我心中還是期望有一天,能從靈芝發展出一項過去沒人做過的研究題材,而這個題材,就在我純化靈芝多醣時逐漸呈現出來。

用液態培養靈芝會產生許多多醣,是現在大家都知道的事。靈芝培養液在去除低分子成分後冷凍乾燥,就形成幾乎純白、像海綿狀多孔的多醣。它的樣子讓我不禁想到,當年腦海裡治療燙傷的材料,有沒有可能就是這個東西?

不過,要將靈芝多醣做成促進傷口癒合的敷料,還有一段很長的路要走。首先,靈芝多醣對促進免疫力而言,產率雖然不錯,大約在培養液中佔0.4%(w/v),但要作為傷口敷料就有些不足了,更何況靈芝多醣乾燥後呈現脆弱的物理性質,很難做成具有彈性的薄膜。

因此這想法又擱置了一些時日,直到1990年一位靈芝栽培業者提出一個問題:「那麼多萃取後的靈芝殘渣有什麼用?」這時我才回過神來,原來,找了好久的促進皮膚創傷癒合材料就在眼前。於是,我就請這位栽培業者寄1公斤的廢渣樣品給我,沒想到一星期後,我收到一大麻袋約30公斤的「樣品」,足足用了好幾年才全部用完。

 

螃蟹殼中有癒傷作用的「幾丁質」
靈芝子實體細胞壁裡也有!

靈芝是具有多重成分的藥用真菌,一般做成分研究,會先將靈芝子實體打成碎片後,以酒精做第一步萃取,一些極性較低的小分子就會從子實體裡溶出,再將這些萃取液濃縮,即可得到三類及固醇類。剩下的殘渣以熱水煮過後,可得到極性較大、包括多醣在內的大大小小分子,取得濾液後,殘渣就成為沒有多大用途的物質。

這時,我想起更多年前受教於臺大指導教授王西華老師的一句話:「真菌的細胞壁組成是什麼?就是含有幾丁質的多醣!」這些殘渣,不正是靈芝的細胞壁嗎?於是趕緊去查有關幾丁質的文獻。原來,幾丁質是從螃蟹殼中純化出來的,而且早已成為日本健康保險給付的傷口癒合敷料。

剛好,學校同事李玲玟老師的先生陳光陽董事長進口了一些樣品,想在台灣推廣,所以我們很快就取得日本的幾丁質癒傷敷料產品(名為Bes-Chitin)。雖然Bes-Chitin後來因為售價成本過高而未在台灣上市,但無論如何,有了Bes-Chitin作為對照樣品,很多實驗即可開始進行了。

 

一連串巧合促成初次的動物實驗
靈芝膜促進傷口癒合出奇有效

首先,合成膜的困擾很快就解決了!靈芝子實體廢渣看起來有如咖啡渣一般,呈深色顆粒狀的粉末。我們根據文獻上螃蟹殼純化幾丁質的方法做了一些修正,即把這些深色的殘渣變成純白的紙漿。有了靈芝紙漿,就可以做成紙。紙就是一種多孔性的膜,如果進一步以冷凍乾燥處理,多孔性就會更加明顯。

靈芝膜做出來了,但有沒有用還不知道。就在這個時候,很巧的,實驗室來了一位皮膚科的孫啟書醫師。他原本是當時北醫校長胡俊弘教授(也是皮膚科醫師)的碩士班研究生,由於我當時擔任學校的主任秘書,常有機會遇見老闆的研究生,當時胡校長為了校務極為忙碌,孫醫師則為缺乏論文題目所苦,我於是野人獻曝,請示胡校長能否讓孫醫師以「靈芝膜」作為碩士論文的研究主題。

胡校長欣然同意,孫醫師也很快就緒。恰巧,這時從解剖學科要到一批很大的大白鼠,已經養了一年,不知什麼原因沒有進行實驗,每隻平均約600克(1台斤),非常適合皮膚切除後再生的實驗。動物試驗於是順利展開了,結果出乎期待的有效,在9cm2的傷口上貼靈芝薄膜,傷口很快癒合,但用紗布貼覆之傷口,則將近一個月仍無法完全癒合,孫

醫師因此順利取得碩士學位。這是我們第一次做動物試驗,而且幾乎沒有機會再重複這項試驗,因為我們再也不可能花上一整年的時間去養一批大白鼠。至於靈芝膜為何能有效促進動物傷口癒合,當時仍懵懵懂懂,不過內心已經篤定認為這是一個值得開發的有趣題材。

 

團隊成員從各角度接力探討
靈芝膜有效的成分與原因

至於研究經費來源呢?剛好那一年衛生署有一些研究剩餘款項,開放給研究者申請,我就用靈芝薄膜為主題提出計畫,也順利通過了。雖然錢不多,大概只有十幾萬元,不過對於初期研究的開支,已經夠用了。

接下來的工作,一方面要了解靈芝膜的化學組成,另一方面也想知道,為什麼看來不起眼的一片紙張,會有那麼神奇的癒合能力?於是我們需要更多老師及研究生的參與,學生包括:阮勝威、劉淑慧、朱祐生、王宛如、陳朝澧、劉曉娟、林士凱、黃耀政等幾位碩士生,先後陸續加入對這兩項問題的探討。

至於老師方面則有賴文福教授,他從哈佛大學進修回國到北醫任教,極力推動生物醫學材料,並成立生物醫學材料研究中心,而鑑於靈芝膜的初步成果,我很幸運能夠加入這個研究團隊,也因此學到組織再生的原理。

此外,細胞及分子生物研究所蔡郁惠教授,負責角質細胞再生及膠原蛋白累積的研究;藥學系許明照教授,則從藥學的角度探討靈芝膜。約莫在1996年時,整個團隊大致就緒,分別從化學組成、細胞增生、毒性、致過敏性、生物相容性、動物試驗、人體試驗等不同角度,探討這一奇妙的薄膜。

簡言之,靈芝膜就是幾丁質和多醣的複合體,只是靈芝子實體細胞壁含有的幾丁質高於其它菇菌類,所測得的幾丁質單體N-acetyl-glucosamine約占40~50%,遠超過香菇的2~3%,以及洋菇和金針菇的0.3~0.5%。這也難怪靈芝子實體具有「久咬不爛」的牛皮性質。

也因為這種安定的性質,所以靈芝膜對細胞不具毒性,也有很好的生物相容性;其更積極的性質,則會促進角質細胞及纖維母細胞增生、膠原蛋白蓄積等,對皮膚癒合有正面之功效。而我們認為最關鍵的機轉則在於,靈芝膜吸附並抑制分解性酵素之作用。

所以,在傷口上覆蓋靈芝膜以後,無論是來自細菌所分泌的蛋白質分解酵素(proteases),或來自傷口上免疫細胞所釋放過多的金屬型基質分解酶(MMP),都可能被靈芝膜吸附而失去功能。

細菌因此無法分解蛋白質取得氮原,而處於停止生長狀態,最後終於被免疫細胞清除;同時,也因為MMP減少,促使傷口發炎期終止,迅速進入肉芽生長期及後續之重塑期,整體縮短傷口癒合的時間,可以比控制組提早一個星期之多。

 

治療青春痘、修復損傷角膜也行

我們以同樣的思考模式,測試了靈芝膜對於痤瘡丙酸菌(Propionibacterium acnes )分泌之脂酶的抑制作用,也得到正面的結論,亦即靈芝膜用於治療青春痘是有很大潛力的。

為了測試靈芝膜是否也具有美白的功能,我們很努力地將靈芝膜奈米化,以期能穿過皮膚抵達基底層細胞,並抑制酪胺酸酶(tyrosinase)的活性,從而減少黑色素形成。很

可惜,靈芝細胞壁實在過於堅韌,只能磨成大約2微米(μm)的大小就達到極限了。不過微米化的靈芝膜卻是很好的眼藥水,對長期配戴隱形眼鏡所造成角膜表皮細胞損傷,有很好且迅速之修復作用。

 

靈芝軟膏有效治癒寵物燒燙傷

在整個研究一步步向前推進的過程中,也有一些有趣的事。其中,陳朝澧是專攻寵物皮膚科的獸醫師,常常有飼主帶著受傷的狗狗去他的動物醫院看診,他從胡校長那裡得知我們正在做靈芝膜與傷口癒合的研究,因而開始與我們合作,進行寵物皮膚損傷(以燒燙傷居多)的治療。

陳醫師很驚訝地發現,靈芝膜對寵物傷口癒合的效果竟然那麼好,為此,他展現了他的求知慾,勇敢地報考了北醫生物醫學材料研究所,進而從我的朋友變成我的學生。

他把動物實驗最麻煩的麻醉過程做了標準化,也將靈芝膜改變劑形做成軟膏狀,以適用於不規則且多毛的寵物傷口,並用這個靈芝細胞壁軟膏,治療了無數燒燙傷的狗寶貝。

 

取手術割除的包皮
做人類毒性與相容性的實驗

由於要取得人類細胞進行毒性及相容性之比對,故從人類皮膚中取得角質細胞進行培養,是最迅速的做法,這個責任就落在我碩士班的學生,劉淑慧的肩上。她常需要在手術室前等候泌尿科醫師切除的包皮,然後趕回實驗室培養。

初期的試驗使她十分挫折,倒不是因為包皮令她感到為難,而是取了幾次包皮,全因為上面長了菜花,使得每次培養都以失敗收場。終於有一次取得的包皮來自一位小朋友,漂亮的角質細胞很快就長出來,她於是一掃陰霾,實驗也很高興地如期完成了。

 

人體試驗也順利完成
對久不癒合的傷口與褥瘡皆有效

隨著實驗持續往前推進,完成了許多細胞和動物實驗後,我們很期待靈芝膜用在人身上的效果。這時,虞希堯醫師出現了!他當時在彰化基督教醫院負責高壓氧中心,以高壓氧治療一些皮膚傷口癒合困難(傷口持續六個月以上不癒合)的病人。

高壓氧也是治療所謂「久不癒合傷口」的有效方法,但缺點是必須自費給付醫療費用,而且要長時間待在高壓艙中(每天數小時,為期至少一星期)。有些病患因為種種因素限制,只能望高壓氧治療而興嘆,虞醫師便找來這些病人,給予傷口清瘡後覆蓋靈芝膜,很多病人在兩星期後傷口都好了。

這個結果給我們很大的鼓舞,也是我們第一次完成在人體的測試。之後萬芳醫院林伯威醫師也做了幾個褥瘡病人的案例,效果也相當顯著。

 

靈芝真是好東西!
連萃取後的「廢渣」都令人驚豔

有了這些研究數據加持,我們申請的專利也順利通過了,但這個專利躺了好幾年都乏人問津,讓我們開始思考,到底這個專利的訴求是否正確。因為靈芝膜整體的研究方向是以傷口癒合敷料為主,或者說得更吸引人一點,就是「人工皮膚」。

如果以生物醫材的方式進入醫療市場,仍需花費一筆龐大的經費來完成相關認證,也因此造成一些廠商怯步,但如果從化妝品的角度去推廣,可能會比較容易。

在改弦易張後,經過陽明大學蘇正堯教授的推介,我們的專利很快就賣給國內一家知名藥廠,接下來的技術轉移工作也順利完成,靈芝膜的工作終於告一段落。

最後,我還是要說明一下,靈芝膜我們稱它為SACCHACHITIN,這是許明照教授和我依照它的兩個成分,多醣(polysaccharide)的字尾和幾丁質(chitin),合併起來的稱呼,以別於其它來源的生物醫學材料。

1997年我們首先在《Biomateria》期刊以SACCHACHITIN為名,發表第一篇學術論文,後來也都以它作為靈芝膜的代名詞進行論述。

靈芝膜的開發算起來前後已有二十年,我們一開始也不知道這個主題可以走多久,更無法預測這些不起眼的「廢料」,到底能創造出什麼產品。不過,靈芝畢竟是好東西,不管是萃取物,還是萃取後的廢渣,都令人感受到不同階段的驚豔。

當然,研究是無止境的,我也相信靈芝在許多研究者的努力之下,會創造出更令人讚嘆的成果。