廢棄牡犡殼未來將可化身人工骨粉，成為生醫材料市場新興原料
2018/10/11
廢棄牡犡殼因為無法回收而被隨意棄置，致發出惡臭、孳生蚊蟲而成為環境汙染問題，高雄大學化學工程及材料工程學系教授何文福，運用生醫材料開發專長，將廢棄牡蠣殼變成人工骨粉，並製造出類似人骨結構，具有商業化潛力，可望搶攻每公斤600萬元的化學合成人工骨粉市場。
廢棄牡犡殼問題多，該如何點殼成金
牡蠣為臺灣西部沿海重要養殖產業，過去牡蠣取肉後留下的廢棄蚵殼因無法回收而被隨意棄置，以致於發出惡臭、孳生蚊蟲而成為環境汙染源，為解決這些廢棄牡犡殼問題，政府曾開發牡犡殼用於雞鴨飼料中，但附加價值低，每公斤售價僅有2元左右。
何文福長期研究開發生醫材料，幾年前他與研究生到臺灣養蚵重鎮彰化王功出遊，發現王功海邊有許多棄置的牡蠣殼，因而思考是否能運用牡蠣殼中的鈣開發生醫材料。何文福表示，鈣是骨頭組成元素之一，或許可以運用廢棄牡犡殼製成人工骨粉。
農委會去年推動農業生物經濟產業國際化與永續發展計畫方案，期望能結合專家的研究能力，改善環境生態破壞及廢棄物循環，邁向永續農業，因此何文福與中臺科技大學牙體技術暨材料系（下稱牙技系）合作「利用牡蠣殼粉開發人工骨粉之製程技術研發」，結合前端生醫材料製程與後端生物材料性檢測，打造可運用在人體上的生醫材料。
類似人工骨骼結構，可望成為人工骨粉新選擇
傳統臨床使用的骨粉主要有四大來源，分別為自體骨、異體骨、動物骨及化學合成，自體骨就是自己的骨頭，而異體骨則來自於親屬，過去臨床上會使用牛骨、豬骨等動物骨製成骨粉，但受到狂牛症及口蹄疫等動物疾病影響，動物骨有疾病傳染疑慮，因此近年以化學合成人工骨粉為最大宗骨粉來源，目前每公斤售價大約600萬元。
何文福表示，國內較少運用天然貝殼類等作為人工骨粉原料，國外曾嘗試使用珊瑚作為骨粉原料，不過野生珊瑚有保育問題，若需要透過人工生產珊瑚，還會有養殖成本及時間等問題。
何文福認為，以生物相容性來說，從天然動植物取得材料會比化學合成好，不太需要特別培養材料，使用牡蠣殼製成人工骨粉，除了能解決廢棄物問題，達到循環經濟目的外，更重要的是牡犡殼粉合成的人工骨粉具有似人骨結構特性。
研究團隊目標要合成「仿生結構」的人工骨粉，不管晶體形貌、成分結構都要接近人骨結構，剛好牡犡殼粉具備該優點，而且牡蠣殼還含有鈉、鎂...等多種微量元素，這都是骨頭成長的必須元素，化學合成的人工骨粉無法相比。
從珍珠層到全殼利用，提高良率成為首要目標
牡犡殼開發生醫材料這段路相當艱辛，由於牡犡殼相當堅硬難以處理，何文福剛開發生醫材料時，只能運用牡犡殼內部的珍珠層，得先取出珍珠層再進行合成，但人力投入時間過多，對於商業化相當不利，在這次計畫中，他改善製程，讓牡犡殼達到全殼利用。
何文福表示，廢棄牡犡殼取回實驗室後，會先經過清洗乾淨、搗磨成粉、用水溶解、加熱合成等步驟，有別於過去使用化學藥劑溶解、合成，現在強調「綠色製程」。
不過他苦笑著說，把牡犡殼製成人工骨粉並沒有想像中簡單，只要製作過程有一個失誤，就算材料成分沒改變，但做出來的性質就會不如預期，因此正針對每個製作步驟調整最佳參數，提高良率。
鎖定牙科醫材，切入生醫材料市場
牡蠣殼粉製成人工骨粉需要建立一套專業製程外，更重要的是得經過生物相容性、細胞毒性檢測、動物實驗等多項檢測流程，才能將人工骨粉應用在人體上。
研究團隊評估生醫材料的開發費用及實驗項目，決定先從牙科切入市場，何文福指出，人工骨粉本來就是臨床使用的材料，只是原料從化學合成物質轉變為牡蠣殼粉，檢測項目與投入金額都會比新型醫材少，若投入骨科醫材，可能還得考量硬度、強度跟材料孔洞等問題，因此先將目標鎖定在牙科醫材。
何文福說，牡蠣殼人工骨粉攤提開發、檢測、設備、認證等費用，每公斤成本大約為2萬元左右，附加價值相當高，具商業潛力。
何文福表示，去年牙技系使用開發出的人工骨粉進行一系列細胞培養，整體表現比臨床使用的化學合成人工骨粉好，團隊會持續做細胞實驗，確定能通過所有基礎細胞實驗後，將送到TAF（財團法人全國認證基金會）認證實驗室進行相關檢測，為商業化做好準備。
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想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw
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