解析▪新創技術
太陽能材料新應用 PPy以五大優勢打入「熱」市場
2022-08-24

北醫莊爾元副教授團隊將用於光電與燃料電池的材料 - 聚吡咯(Polypyrrole, PPy)經改良後拓展應用至生物醫學領域。PPy具備良好光熱轉換性質、光照產熱、長時效性與重複使用等優勢,使其成為可應用範圍相當廣泛的特化材料,如: 物理熱治療、禦寒被毯與發熱衣物等...

根據國發會統計,台灣將於2025年邁入超高齡社會,因此老年疾病治療與長照保健勢必是台灣社會必須面對的難題,其中退化性關節炎、免疫系統低下與禦寒照護等常見問題將會形成偌大的市場需求。傳統上,促進局部血流治療的方式以熱敷、紅外光照射或電熱毯為主,但熱水袋與電熱毯面積大而分散,針對患部不夠集中,且紅外光照射相關設備昂貴,須有電源供應等劣勢存在。因此,北醫莊爾元副教授團隊為克服上述痛點,透過光熱技術促進局部血流緩解症狀,且有能聚焦患部、隨時可產熱與具備長時效性等優勢。

太陽能材料賦能 北醫莊爾元改良PPy應用至生醫領域

利用光熱轉換效應做為集中熱治療應用於舒緩肌肉、抗菌、保暖與抗血栓是相當普遍的,常用的材料為具導電性且能產生光熱效應的高分子材料,如: 石墨烯、各式金屬。但你肯定沒有想過有另外一種在紅外光譜中有對於吸收光譜極強的共振帶(發熱效率好)且是環境友善更無須額外電源的特化材料。

「誰說太陽能板不能穿在身上用來發熱?」北醫莊爾元副教授團隊將原2000年諾貝爾化學獎得主Alan Graham MacDiarmid教授開發用於太陽光電與燃料電池的材料 - 聚吡咯(Polypyrrole, PPy)經研發與改良後將其應用至生醫領域。PPy具有良好的光熱特性(意指光照後具發熱性質),且具成本低廉、生產製程簡易等優勢,可靈活應用於熱敷或隔物炙等物理治療相關產品。相較於傳統市售光熱治療產品,PPy有著良好的光熱轉換性質、有白光照射即可產熱、熱敷面積小且聚焦以及長時效性與可重複使用等多項強大優勢。

※北醫莊爾元副教授團隊以PPy改良與應用至生醫領域獲得國家新創獎。(照片來源:生策中心/國家新創獎)

PPy以五大優勢切入市場應用並加速落地

化學聚合物聚吡咯(Polypyrrole, PPy)有著能吸收近太陽能紅外光(波長600-900 nm)引起π鍵共振而穩定發熱,進而產生有效且安全的光熱轉換效應,與傳統紅外光單獨照射(約攝氏35度)相比有著攝氏15度的顯著提升。除了有光即可發熱外,關閉光源再次開啟時,仍能在2分鐘內提升至攝氏40度並穩定提升至攝氏55度。從大鼠與兔子的動物實驗中PPy材料對比於市售紅外燈源組有更好的熱穩定性,不隨時間降低熱治療效果,能有效舒展動物血管,並預期能加速組織修復。

※活體兔子耳朵可知該產品光熱轉換效果下能產生較好的局部熱治療溫度,局部血流增加,進而幫助血管舒張,期望能達到後續快速化瘀、組織傷口修復等效果。(照片來源:莊爾元副教授)

莊爾元副教授團隊則更利用PPy材料使其衍生商品對比市場競品有五大項優勢,首創紅外光照射發熱技術(可從環境、陽光或身體IR獲得光源)、以能量共振舒張血脈、產熱舒緩與範圍集中、無使用年限及低成本高效能。而PPy材料透過這些優勢能應用範圍相當多元廣泛,如: 光熱效應貼布(光舒緩貼布)、禦寒被毯、發熱衣物與V臉神器等。

※光熱效應貼布以環境IR共振產生光熱維持局部熱治療溫度。(照片來源:莊爾元副教授/網路取得)

※系列報導:

※本文由生策中心新創幫編輯群採訪撰寫(口述:莊爾元副教授 執筆:陳柏翔)。如有引用,請確實註明出處來源。

 

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