全球第一!金屬中心三管齊下,止血夾也能被人體吸收

12 / 21 . 2020
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眼前小巧的U型止血夾,看來與一般止血夾無異,其實大有玄機。當手術後完成止血任務時,可在體內自行降解,再透過新陳代謝完全排出體外,讓病患不用受二次開刀之苦。這是在經濟部技術處科技專案支持下,金屬中心耗時六年所研發出的全球第一款具人體吸收性的鎂合金止血夾,亮眼表現獲獎無數,包括2020全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)、德國紅點設計大獎和台灣金點設計獎,大展台灣的創新研發實力。

止血夾能自行降解的關鍵,就在於「鎂合金」這項材質。鎂是一種無毒輕質金屬,不僅在地球上蘊藏豐富,不餘匱乏,更是人體內第四大元素,因此與人體相容性極高,具有生物可降解性,降解後還可經由新陳代謝完全排出體外,不需再動手術取出,適合應用在生醫材料與人工植體上,有機會取代目前臨床使用的不銹鋼與鈦合金,被視為第三代生醫材料。

鎂合金雖然優點無數,近年受到高度關注,但高活性金屬的特性,卻讓它有了抗腐蝕性差的致命傷,容易跟空氣裡的水氣反應,氧化生鏽,成了目前全球亟欲突破的痛點。早在2014年,金屬中心便已開始投入鎂合金生醫材料的研發。

集三大團隊之力,克服技術關卡

想要解決鎂合金易腐蝕的問題,金屬中心三管齊下。首先是鎂合金元素的組成,金屬中心組長曾俊傑指出,由於用在人體,合金成分便有所限制,像是常見的鎂鋁合金,因為鋁會影響神經,就不適合放入體內。最後團隊選了鎂、鈣、鋅,全都是能跟人體相容的元素,再依產品特性,調配出合金的最佳黃金比例。

第二是成形技術的開發,不同比例的合金,成形條件也大不相同。受限於先天的組織結構,鎂不像黃金,只要一小段就能延展成大片金箔,鎂延展性不好,成形困難,線狀的止血夾難度更高,「得先將鑄好的鎂錠,抽成線狀,再彎曲成U字形」金屬中心執行長林秋豐說。

團隊從製程下手,控制溫度和斷面減縮率,「像做麵條,不能一次拉太細,所有過程都要慢慢來,不然它絕對斷給你看」金屬中心處長王俊傑說。經過漫長的研發嘗試,團隊終於將鎂線的良率從5%提升到100%,目前全世界更只有日本跟台灣有能力製作鎂線。

第三是表面處理,王俊傑比喻「表面處理就像女生化妝,在產品外施加特定塗層。」要延緩降解,就要在金屬表面包覆細密的鈍化層,不同的生醫產品,皆有不同的降解需求,表面處理的特性就要依此調整,像是止血夾的降解要求較低,大約只需維持一個禮拜,機械強度三個月後降解即可。

想把鎂合金應用在生醫材上,全靠這三者互相搭配,才能控制降解速度,克服鎂合金易腐蝕的問題。

與時間賽跑,加快研發腳步

鎂合金止血夾的誕生,除了金屬中心的技術能量,還有醫界參與。「台灣的『聚落』很強,我們的團隊每天都跟醫生在一起,更容易發想出跨領域應用,」林秋豐說。

目前在全球仍未看到鎂合金止血夾的相關產品,金屬中心具有領先優勢,今年更已技轉給友荃科技。友荃已計畫投入新台幣1.4億元,在南科的高雄園區設立廠房,預計明年第一季建置完成。等廠房一完工,隨即可將鎂合金止血夾導入生產,預計兩、三年後上市。團隊也延伸鎂合金應用,開發可用在霧耕農業上的鎂錠來幫助植物生長以及其他美容保健用的鎂粉。

「金屬中心的核心是金屬材料與相關加工,未來我們會在核心技術上不斷精進,同時深入別的產業,尋找有潛力的市場應用,」林秋豐說。這款鎂合金止血夾,不僅寫下了全球第一的紀錄,也成了帶動產業創新的最好示範。