【記者黎昕俞綜合報導】市面上塑膠袋因成分無法自然分解，回收費用不僅昂貴，也易產生微塑膠污染毒害下一代。由香港中文大學（以下簡稱港中大）化學系教授魏濤帶領學生鍾曉嵐、張家敏及蔣卓倫，研發新的包裝材料，不僅能像塑膠袋延展性高，更能在自然環境下降解。 團隊研發的包裝材料盼未來可以結合各領域專家，使其可以廣泛應用，逐漸取代塑膠。　圖／團隊提供塑膠袋因輕便、不易破的特性，在日常生活中廣泛得到應用。但是其成分只能在難以實現的高溫條件下分解，故長期積累之下，塑膠垃圾已對地球產生不可忽視的傷害。有鑑於此，團隊利用細菌纖維素製造新的包裝材料「BC基薄膜」，盼取代商業塑膠，減少垃圾污染。細菌纖維素是由木麴菌與酵母菌共同生長而成。透過在培養器皿裡加入醣類，使微生物能夠發酵形成纖維素。就讀港中大化學系博士班的鍾曉嵐補充道：「纖維素會被細菌排在菌體外部，形成結晶度很高的生物膜。」團隊將其風乾後，形成抗水、耐油的「BC基薄膜」。團隊也加入大豆分離蛋白，利用其良好的成膜特性及延展性，讓薄膜延伸效果提高。此外，團隊更加入海藻酸鈉，有效阻隔水蒸氣及氧氣，以延緩食材氧化的時間。因過程中皆使用合法的食品添加劑，故誤食也不會傷害人體。 團隊加入食品添加劑與菌種一起反應，讓生成的膜延伸效果不僅提高，也能阻隔水蒸氣及氧氣。　圖／團隊提供目前作品仍處於利用物理方法，在不改變分子結構的狀況下，透過加入其他材料達到改善性能的目標，因此防油、抗水的能力有限。魏濤表示接下來會持續尋找其他方法，「增強防腐的功效，並讓細菌成膜及厚度成長更加迅速。」國立臺灣大學生物科技研究所教授鄭光成也提醒，因為包裝材料會直接與食材接觸到，故也需要考量食材釋放或滲出等測試，同時後續的回收細項也須符合法規。臺大化學工程學系教授劉懷勝則說明，此作品兼具食品安全及永續概念的優點相當不錯，然而如何降低生產成本也是重點之一。他建議可以應用在醫療領域上，例如人工敷料等需抗油、防水的較高單價商品，或許可以提高進入市場機會。為此，魏濤亦盼未來能加入其他領域專家的協助，讓食品包裝膜的生產速度更穩定、迅速，以及生產流線專業化，藉此達成取代傳統塑膠的目標。 香港中文大學化學系教授魏濤帶領學生鍾曉嵐、張家敏及蔣卓倫，以細菌纖維素製成包裝材料，延展性高且能在自然環境下降解。　圖／團隊提供

【記者王華琳綜合報導】藥物的創新與優化正時時刻刻的運轉中，候選藥物的分子結構修飾則需大量的結構資料庫進行篩選。「吖丁啶」（Azetidine）是藥物設計領域中最具潛力的結構之一，卻因製造不易而無法進入資料庫中。國立中山大學化學系副教授廖軒宏團隊在經歷四年研究首創「極性—自由基接力催化策略」，成功製備吖丁啶，突破原先合成困難。此研究登上《美國化學會期刊》（The Journal of the American Chemical Society, JACS）。吖丁啶在藥物設計領域當中具有增強藥物療效、減少副作用，與有效提升藥物分子結構與代謝穩定度的能力，若能被列入要藥物優化時所需的結構資料庫中，便可大幅提升藥物發展的可能性。「然而傳統製造方法中所使用的危險物質，如強鹼試劑，容易讓複雜的藥物分子結構在過程中遭到破壞，吖丁啶也難以在傳統方法中被建構。」研究第一作者中山化學系博士生許哲銘說道，製造上的困難使得吖丁啶潛力受到限制。研究團隊以二合一型催化試劑（註一）實現首創的「極性—自由基接力」合成策略。「普遍的催化作用（註二）比起傳統合成方式是較溫和的，也能隨著反應的設計做變化，完成許多不一樣的結構。」許哲銘表示，此策略能突破過去催化作用同時僅能進行單一反應的限制，以雙催化循環的方式簡化吖丁啶原先繁複的產製流程，提升成本效益。藉由改善吖丁啶無法被輕易建構，與複雜藥物分子容易在置換過程中受到破壞的問題，使吖丁啶能夠被列入結構資料庫當中，讓科學家在藥物篩選時的有更多選擇。註一：二合一型催化試劑指溴化鎳試劑，於催化策略中分別以溴陰離子作極性反應，以鎳金屬作自由基反應。註二：催化作用指利用催化劑參與化學反應，改變反應速率而不影響化學平衡的作用。而催化劑可循環使用。 創新策略，減少產製程序、降低藥劑用量，提升吖丁啶產率，圖為「極性—自由基接力催化策略」示意圖。　圖／許哲銘提供研究團隊也透過催化策略，成功開發兩款候選藥物，分別是皮膚類疾病，如皮膚癌，以及神經方面疾病，如帕金森氏症、阿茲海默症，證明吖丁啶在藥物研發領域上的應用價值，與創新催化策略的實際成效。東海大學化學系助理教授蔡政哲認為，「此次策略的看點不僅是技術的創新與吖丁啶的藥物價值，而且以鎳金屬作為催化劑的選擇，在永續地球的角度下也是重要的一點。」鎳金屬在價格上的優勢與催化反應的可循環性，對現今注重資源存量的科學界而言，具有極大的發展潛能。 吖丁啶藉由催化策略的產製，實際應用於藥物研究領域，未來將造福更多疾病患者，圖為吖丁啶產物。　圖／許哲銘提供對於未來研究方向，團隊預計以改變試劑種類的方式，使策略符合更多不同結構的吖丁啶合成。同時期望透過目前的催化策略改善過去的試驗，以更溫和、有效的方式，使策略能應用於更多層面。未來也將以綠能科技來進行研究，利用電壓或電波的方式取代目前使用的熱能，不僅達到永續科學，也進一步創造研究發展的可能性。指導老師廖軒宏強調，「過往對於有機化學，時常因為化學藥品的氣味、危險性，甚至是金屬的污染性，讓人留下負面印象，所以我們希望提供化學一個比較正面的形象。」 創新催化策略未來將嘗試產製不同的吖丁啶結構，並跨大所能應用的範圍，為藥物領域創造更多的可能。　圖／許哲銘提供

【記者林昕璿綜合報導】台南市官田區為國內菱角最大產地，然因廢棄菱角殼不易腐化且營養價值低，難以做為肥料使用，造成當地廢棄物處理難題。有鑑於此，國立成功大學化學系團隊將菱角殼製成菱殼炭，並封裝成超級電容，用於驅動電動腳踏車，獲得「第2屆大專校院綠色化學創意競賽」研究組金牌獎。 國立成功大學化學系團隊於「第2屆大專校院綠色化學創意競賽」，以菱殼炭封裝成電容，運用於電動腳踏車的技術，獲得研究組金牌獎。　圖／行政院環境保護署提供「農民以往多透過曬乾焚燒方式處理菱角殼，然而露天焚燒除了造成大量灰煙空汙，也影響當地居民產生呼吸道問題。」團隊學生陳傳仁談到。為解決此問題，團隊指導教授林弘萍五年前開始與當地區長合作，藉由開發炭化系統，將菱角殼炭化製成菱殼炭，用於土壤保濕與固肥。而此次團隊則進一步利用菱殼炭環保與高表面積的特性，將其製成超級電容，希望取代目前市面所使用的活性碳材。國立清華大學化學工程學系教授胡啟章補充，團隊碳化菱殼炭的方法，只需加熱到反應溫度，不必再另外添加燃料較為環保。 農民多透過曬乾焚燒方式處理菱角殼，過程會造成空汙問題，影響當地居民健康。　圖／陳傳仁提供在超級電容中，電解液中的陰陽離子會藉由外線路電子的吸引，吸附於碳材電極，進而使電子儲存於碳材表面。因此，電極的表面積大小是影響電容儲電量的關鍵。林弘萍解釋，菱殼炭高表面積的特質，可以儲存大量電荷，同時，還有孔洞大且密集的優點，因此具高通透性，使得離子能快速通過電極進行充放電。陳傳仁解釋，菱殼炭每公克具有1500平方公尺表面積，相當於足球場的大小，相比同體積傳統電容，儲電量高出許多。 以菱殼炭所製的超級電容，除了取得方式環保，相較傳統電容亦具有較高的儲電量。　圖／陳傳仁提供菱殼炭屬生物炭，用於製造超級電容電極需大量使用碳酸鈣，並在高溫900度下混合進行活化反應，以在其表面製造奈米級的孔洞。陳傳仁說：「在化學式中碳酸鈣與碳的反應用量是1：1的比例，但因固態與固態反應容易接觸不均勻，通常會以四倍碳酸鈣進行過量反應。」製程因而產生大量多餘鈣離子。為了更符合環保綠色概念，團隊將新的菱殼炭加入廢液中，讓菱殼炭吸附鈣離子，並增添小蘇打調節至鹼性的反應環境，使鈣離子沉澱，以再次與碳進行反應。 團隊於製作過程增加「廢液回收法」，使過量鈣離子能再次與新碳材反應，減少化學原料浪費。　圖／陳傳仁提供另一方面，考量製程進入量產後，可能衍生工安危險的疑慮，團隊改良原先以粉塵進行的試驗。陳傳仁補充說：「因為我們使用的是奈米級材料，飄散在空氣中不易察覺，長期吸入會對操作人員健康產生一定危害。」同時也因碳材顆粒細小，容易引起粉塵爆炸。團隊改將未經曝曬的菱殼炭絞碎，使其與液態碳酸鈣混合，在類似水下狀態進行反應，避免粉塵問題。超級電容電池雖然於充放電過程不涉及化學反應，安全性高且充電時間短，可承受大電流的快速充放，但儲電量遠低於一般電池，續航力並不高。而由於驅動電動腳踏車需要高電壓與能量，現階段超級電容提供的單次電能，僅能維持2公里路程。因此陳傳仁表示，提升儲電量為未來首要解決的問題。 團隊將超級電容組裝於電動腳踏車，目前單次電量僅能行駛2公里的路程，因此提升儲電量為未來首要解決的問題。　圖／陳傳仁提供