中興大學食品暨應用生物科技學系 金安兒
食品科技與安全 專題報導 科學發展2009 年9 月， 441 期
微膠囊化技術
微膠囊化技術是利用天然或合成的高分子材料，把液體、固體甚至氣體包裹起來，藉由壁材的包覆提供心材與外界環境間的物理屏障，能賦予心材以往所沒有的特性，在食品、紡織、化妝品、造紙、醫藥、生物技術、農藝、畜牧等領域中都可以應用。在食品的應用上，更使許多以往做不到的事情變成可能，並把傳統的技術加以簡化，對於食品產業技術水準的提升與高價值產品的開發，有極大的貢獻。
微膠囊化能改變物料的狀態，隔絕外界環境的影響，提供使用的方便及貯藏的安定，像粉末油脂就是一個最好的例子。利用微膠囊化技術把液態的油脂固化，使用起來就如同胡椒粉一樣，簡單、清潔、方便，而且可以很容易地和其他原料均勻混合，也因為有壁材的包覆，可以有效防止油脂的氧化變質。此外，微膠囊化後也能控制心材的釋放速率。如果把口香糖有味道的成分先利用微膠囊包埋起來，在咀嚼過程中慢慢釋出，口香糖的餘香就不會在咀嚼三兩下後就消失了。
在台灣酒測標準也越來越嚴格，不論是偶爾與好友小酌一番，或是周末狂歡，酒醉都是許多人生活中會遇到的困擾。
有鑑於此，美國加州大學的科學家研發出新的酒精代謝酶，製成奈米膠囊，未來可望多了一個快速醒酒的好方法。
美國紐約《The Inquisitr》新聞網站報導，美國加州大學洛杉磯分校化學與生物分子工程學、南加州大學生物化學暨分子生物學的科學家共同研發，研究中將含有2種酶的奈米膠囊注入有宿醉情形的老鼠體內，一種是用來代謝酒精的氧化酶，但這會產生有害的產物過氧化氫（hydrogen peroxide），因此需要加入另一種特殊的酶來幫助分解過氧化氫。
研究中，注射此種奈米膠囊進體內的老鼠，血液酒精值在45分鐘後與其他酒醉老鼠相差15.8%，90分鐘後相差26.1%，3小時候差距更拉到34.7%。研究人員表示，酒精原本只能仰賴肝臟代謝，而吃了解酒奈米膠囊，就像是有數百萬個肝臟細胞在人體的腸胃裡面作用，幫助快速代謝酒精。
此篇發表於「自然奈米技術」期刊（Nature Nanotechnology）的內容，尚只針對老鼠做實驗對象，人體試驗還須等到技術更加成熟之時再進行。此外，研究人員也坦承儘管奈米技術可以發揮極大效用，但對於肝臟長期下來是否會有傷害還不得而知，未來也將進一步探討這方面的影響。
國立中興大學化學系賴秉杉副教授、台大醫院謝銘鈞教授、工研院與興大博士生許維喆、研究助理游秀萍等人組成的團隊，經歷5年研究，共同開發光動力腫瘤治療法，經活體試驗證實，可降低光動力療法中皮膚紅腫的副作用，並可有效提高抗腫瘤之效果與減少光感藥物用量，這項光動力腫瘤治療法是一種低侵入性的新興癌症治療方式。
賴秉杉副教授指出，光動力療法多是以靜脈注射的方式，將光感藥物注入體內，再以適當波長的光束照射治療部位，利用光束激發藥物作用，將氧氣轉化成產生大量的單態氧或自由基，破壞癌組織達到治療的目的。但臨床應用上最主要的副作用之一為光感藥物造成的皮膚光敏感，患者需避光多個星期，以防皮膚產生光過敏或灼傷。因此，如何讓光感藥物標的性地到達癌細胞並減少藥物累積於皮膚，成為此療法極欲突破的重點。
研究團隊利用高分子微胞包覆殊水性光感藥物的新劑型，有效提高藥物在水溶液性中的穩定性，相較於目前臨床使用的乙醇、丙二醇與殊水性光感藥物的現有劑型，可降低皮膚的光敏感性副作用。在活體試驗中，打完光感藥劑後的第48小時，用光束照射小鼠，使用一般臨床用藥的小鼠皮膚會產生紅腫、焦黑的情況，而使用高分子奈米微胞系統包覆藥劑的小鼠皮膚則無任何異常反應。
此外，癌細胞表面常有葉酸受體大量表現，研究團隊進一步將葉酸接枝在奈米微胞表面，有助於光感藥物聚集至癌細胞處，經活體實驗結果發現，可增加光感藥物在腫瘤組織的累積量、提升光照後的抗腫瘤效能，與目前臨床用光感藥劑相比可減少三分之一的用藥量即可達到同樣的治療效果，對於光動力藥物傳遞領域是相當重要的發現。
近年來多功能奈米載體被視為是未來癌症造影或治療的一大利器，賴秉杉與興大博士生徐嘉延進一步開發「自組裝中空光感藥物奈米載體」，利用其特性將光感藥物自組裝成一個穩定性極高的中空結構，內部可同時包覆氣體，經實驗證實此奈米載體可同時具有光動力治療及超音波顯影的雙重效果。此成果刊登於國際知名期刊Chemical Communications，並獲選為該期封面。此系列的藥物傳遞系統開發，突顯了奈米藥物載體的價值，有效增加光感藥物治療效果及減少副作用，極具市場潛力。
Phytosome®是由一家義大利米蘭公司Indena S.p.A.所研發並註冊的商標與專利技術，結合了磷脂質與草本植物萃取物所形成的複合物(Phytosome® Complex（植物專屬微脂包覆複合體）)。
經由實驗證明，Phytosome® complex（植物專屬微脂包覆複合體）結構可讓草本萃取物附著在卵磷脂（脂溶性）端點，方便通過雙層細胞膜結構，增加吸收率以及生物可利用率(Bioavailability)。
在保健食品上的應用共有11項產品，個人護膚應用上也有12項產品。
什麼是奈米？奈米是一個長度的單位，為 10 的負九次方公尺( 十億分之一公尺，單位 nm )，約為人類頭髮的八萬分之一，小到肉眼無法看到，雖然一直存在於你我的日常生活之中，但當奈米一被發現，就從此改變我們的生活。保養品奈米化的最大意義，在於能使添加於保養品中的高效活性成分穿皮吸收機會更大，能夠準確到達需要發揮作用的目標區，完美展現卓越的保養效果。
一般來說，奈米保養品大致分為下列三種形式出現
第一種：原料奈米化，將原本分子較大的保養成分奈米化成粒子較小的保養成分，藉此增加保養品的滲透吸收。但是，以膠原蛋白為例，當它變成奈米顆粒時，可能已經變成一般常見的蛋白質或氨基酸成分，效果上也已經沒有原本膠原蛋白的優質表現。
第二種：載體奈米化，其實有許多活性物質本身就已經是奈米級的保養成分，只是過去常只能塗抹在表皮作用，無法真正發揮活性物質強大的保養成效。而透過奈米載體的發展，可以將保養品中比奈米載體還小的活性成分裝在奈米囊球中加以保護，等到奈米囊球穿透到皮膚基底層與活細胞作用時才崩裂、釋放，吸收效果自然不同凡響。
第三種：產程奈米化，譬如說，一般常用的乳液大多是微米大小、以乳白色呈現；而透過奈米技術，可以將配方內所有的成分高壓細碎奈米化，由於分子變得非常細微，滲透率自然提高。另外，當產品改變乳化組合形式，成為超精密乳化配方後，產品從乳白色變成透明，更為清透好吸收，油膩感消失，大大提升消費 者使用滿意度。
AQUANOVA是一個位於德國” Darmstadt地區”的液態配方領導品牌，公司主要的產品線” NovaSOL®”是一種受專利保護的包覆技術，能夠將維生素、輔酶Q10、omega-3脂肪酸、食用色素、植物萃取物或是保存劑包覆後形成很好的溶解態。公司產品的製程與生產皆通過ISO和GMP認證，並且能夠廣泛應用於食品、飲食補給品、保健、化妝品以及藥品等工業上。
AQUANOVE提供一種關鍵技術，能夠將個別物質包覆在液體的微細載體(微胞結構,micelle)中。並且能夠將脂溶性或不溶於水的物質分散在水中(如維生素A, D, E and K)，形成一種澄清透明的水溶液。這個微細載體的尺寸大約直徑30奈米大小，並且在不同酸鹼或溫度的變化下都很穩定。這種攜帶疏水性物質的載體系統能夠增加腸胃道以及皮下的吸收效率。如此一來，百分之百的水溶系統便能夠直接應用於上述的各種產品中。
AQUANOVA 微胞載體系統的主要優點如下:
1.產品製作技術簡易:包覆在載體系統內的疏水性物質無需再添加任何添加物，便可直接導入產品的製程中。
2.再吸收效果提升:提高生物利用率，並增加腸道與皮膚的吸收效果。
新一代的奈米載體藥物經過多年的發展後紛紛開始進入臨床試驗了，這些載體如果成功，將為藥物發展開啟新紀元。
目前的奈米藥物載體主要被用在癌症治療，例如已經上市的兩個藥物Doxil和Abraxane。
Doxil是以pegylated phosphatidylethanolamine穩定化的微脂體(liposome)包裹毒性成份doxorubicin，
而Abraxane是以血清中富含的白蛋白(albumin)包裹毒性成份paclitaxel。
兩者都是利用奈米載體過大無法通過血管壁的原理避免毒性藥物被血流送往正常組織，因而殺死正常細胞引發嚴重的副作用。在腫瘤組織內因為血管發育不完整，而有許多孔洞能使奈米載體通過，Doxil和Abraxane也就能借此被送往癌組織，達成治療的效果。借由奈米載體的幫忙，化療的副作用確實減輕很多。
根據專業諮詢公司分析，奈米食品市場的規模將由2010年的20.4億美元增長至2012年的58億美元。儘管奈米食品似乎蓬勃發展，但全球奈米食品之發展，實際上仍處於萌芽階段，因為奈米食品屬於新穎性食品，乃透過加工技術製成分子級物質，使原料物理、化學，甚至生物性質發生改變。而奈米化製程技術可能改變食品的機能活性、加工適性與生物可利用性，由於奈米粒子與生物細胞交互作用活性顯著增強，使其對人體健康的影響更需要受
重視，因此缺乏標準化理化性質測量方法與足夠安全資料，為限制奈米食品發展的主要因素。
亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)也注意到食品奈米技術的重要性，在功能性包裝、奈米乳化技術、生物感測器與奈米過濾為最可能成功應用的食品奈米技術，因為可以延長架售期又不破壞生態的綠色功能性包裝、可攜帶機能性物質之奈米乳化技術、可檢測病源菌、毒素、重金屬污染的生物感測器及可純化或回收機能性成分或製造純水奈米過濾之技術門檻與投資金額不高、人體安全顧慮低、消費者可接受，應該短期內就可商業化，送件審查較不會有技術問題發生。
的確，目前奈米乳化技術發展迅速，產生許多奈米技術在食品工業應用之商品化實例，包含以色列NutraLease®、德國NovaSOL®微乳化技術產品，以奈米技術製備之微膠囊載體，可裝填不易溶解於水溶劑的營養活性物質，例如：輔酶Q10、異黃酮、葉黃素、β-胡蘿蔔素、植物固醇、α-硫辛酸(α-lipoic acid)、ω-3脂肪酸、維生素A、C、D、E、K等，能夠提升食品的清澈感與透光性，順應加工或生理的需求，調整營養活性物質的溶解性質，並達到提高吸收率與延長保存期限的目的。
加拿大Powder-locTM與日本SunactiveTM的微乳化技術產品，則能改善感官品質，遮蔽魚油腥味與鐵劑味道，能夠穩定分散與緩慢釋放、添加於食品中以滿足嗜好性與營養需求。
台灣微脂體股份有限公司（TLC）乃國內首要從事物傳輸系統研究與新藥開發的生技製藥公司。
以突破藥物傳輸系統配方和量產技術，達到提升藥物療效、降低毒性以及增加藥物用途的效果並進而延長藥品的專利和產品生命週期。
2007年01月11日
新竹清華大學化工研究團隊歷時三年研發，從蝦殼素提煉出幾丁聚糖，運用奈米微粒科技，將治療糖尿病的胰島素包起來，以口服方式進入人體，以防胃酸分解，喪失療效，免除病人挨針注射之痛，堪稱患者福音。目前通過大白老鼠的動物實驗獲致初步成功。不過，藥物尚待通過美國食品藥物管理局（ＦＤＡ，U.S food and Drug Administration）大型動物實驗與人體實驗才能上市。
胰島素屬蛋白質，經胃部會被胃酸破壞，醫界一直以來都希望能找出克服胃酸破壞的方法，因此目前對糖尿病患者只能施以皮下注射胰島素，奈米幾丁聚糖包裹在胰島素外且用口服，免除糖尿病患者一天打三針的皮肉之痛。
以蝦殼素提煉出來的幾丁聚糖（Chitosan）與聚麩胺酸（γ-PGA）合成為100~200NM直徑的奈米微粒載體，包覆胰島素而成為新藥物，可通過胃酸到達小腸，經由幾丁聚糖對腸壁的合成效用讓小腸吸收胰島素，達到治療糖尿病效果。
白老鼠實驗階段，初步完成五組三十隻大白老鼠的對照實驗，發現奈米載體的口服胰島素成效頗佳，服用後八小時仍抑制患者體內葡萄糖達百分之五十五，甚至比注射型胰島素效果要好。全球有三億人以上的糖尿病患，糖尿病藥物市場超過四十億美元，因此該計劃獲不少藥廠矚目。
奈米生物技術在醫藥衛生領域有著廣泛的應用和明確的産業化前景，特別是奈米藥物載體、奈米生物感測器和成像技術以及微型智慧化醫療器械等，將在疾病的診斷、治療和衛生保健方面發揮重要作用。
以奈米顆粒作為藥物和基因轉移載體，將藥物、 D NA和RNA等基因治療分子包裹在奈米顆粒之中或吸附在其表面，同時也在顆粒表面耦聯特異性的靶向分子，如特異性配體、單克隆抗體等，通過靶向分子與細胞表面特異性受體結合，在細胞攝取作用下進入細胞內，實現安全有效的靶向性藥物和基因治療。
藥物奈米載體具有高度靶向、藥物控制釋放、提高難溶藥物的溶解率和吸收率優點，提高藥物療效和降低毒副作用。
奈米顆粒作為基因載體具有一些顯著的優點：奈米顆粒能包裹、濃縮、保護核酸，使其免遭核酸的降解；比表面積大，具有生物親和性，易於在其表面耦聯特異性的靶向分子，實現基因治療的特異性；在循環系統中的迴圈時間較普通顆粒明顯延長，在一定時間內不會象普通顆粒那樣迅速地被吞噬細胞清除；讓核酸緩慢釋放，有效地延長作用時間，並維持有效的産物濃度，提高轉染效率和轉染産物的生物利用度；代謝産物少，副作用小，無免疫排斥反應等。
對專利和文獻資料的統計分析表明，用於惡性腫瘤診斷和治療的藥物載體主要由金屬奈米顆粒、無機非金屬奈米顆粒、生物降解性高分子奈米顆粒和生物性顆粒構成。
皮膚是人體最大的器官，若能善用皮膚做為藥物進入人體的媒介，必定可以獲致許多好處。
所謂的經皮輸藥系統（TDDS）是把適當劑型的藥物，藉由局部投與的方式，控制藥物持續輸送至皮膚，甚至釋放到全身血液循環。它有以下的優勢：
（1）藥物能在投與處發揮最大療效，而大幅降低不需要部位的劑量及副作用；
（2）藥物不會因經過腸胃道、肝臟等器官而導致分解或降低藥效；
（3）不會像針劑注射般造成疼痛感；
