載有噬菌體的微針貼片能夠有效對抗食物污染
科技產業資訊室(iKnow) - 謝欣妤 發表於 2025年11月6日
圖、載有噬菌體的微針貼片能夠有效對抗食物污染
根據統計，每年約有超過6億人因食物汙染而引發食物中毒，其死亡率占全球7.5%。其中，大腸桿菌和沙門桿菌等微生物細菌是造成食物污染的主要原因之一。為了降低污染風險並延長食品保存期限，食品產業普遍使用抗生素作為抑菌手段，但長期使用下來將導致細菌產生抗藥性，對食品安全構成潛在威脅。
加拿大麥克馬斯特大學（McMaster University）研究團隊研發出一款創新的微型貼片。其表面覆有內嵌噬菌體的極微小食品級針頭，透過短暫按壓於食物外層，即可讓噬菌體經由微針結構滲入食物內部，在不改變食品風味、氣味與質地的前提下，實現精準且高效的滅菌作用。
研究團隊採用微成型技術（micromolding）製造微針陣列模具。首先經由電腦輔助軟體（CAD）模擬出2D的微針結構平面圖，再透過SLA光固化3D列印機製造出模具。並使用99%的異丙醇針對其模具表面進行平滑處理，確保其無殘餘瑕疵。接著，以PDMS為材料，採10：1的基體樹酯和固化劑比例進行澆鑄，而模型真空乾燥1小時後，再經18個小時的60°C熱固化即可成型。
在多種微針材料的比較與實驗評估後，研究團隊最終採用聚甲基丙烯酸甲酯（poly(methyl methacrylate)，簡稱PMMA）作為主要製作材料。PMMA具備高透明度、化學穩定性與相容性，適合用於製作精密塗料與醫療器材，且符合美國食品藥物管理局（FDA）之標準，可安全用於食品接觸之材料。實驗中，研究人員將PMMA粉末混合於30%乙基乳酸酯或乙基丙酮酸酯容液，並倒入PDMS微針模具中，經真空乾燥1小時後於37°C下加熱固化，形成完整結構。
在此基礎上，研究團隊將噬菌體整合進PMMA微針中，作為賦予其滅菌功能的核心步驟。研究團隊分別以大腸桿菌K12 BL21和腸炎沙門氏菌為宿主菌株，成功繁殖出高純度的噬菌體。此過程包含宿主培養、噬菌體感染與裂解、離心分離及過濾純化等步驟，最終獲得可直接應用於微針製作的噬菌體溶液。而為了與微針結合，在PMMA粉末混合後，研究人員將噬菌體以25%體積比添加至溶液中，並以低速旋轉方式均勻混合，以確保其活性存在。並將含有噬菌體之PMMA溶液倒入PDMS模具中，重複真空乾燥與 37°C 加熱固化步驟，最後所得微針陣列將具備噬菌體的滅菌功能。
研究團隊為驗證微針貼片的可行性，分別在生牛肉與即食雞肉樣本上進行測試。結果顯示，載有噬菌體的微針貼片在抑菌效果上明顯優於傳統的平面型抗菌薄膜，其細菌消滅量達三個標準差的顯著水準。此結果證明該微針技術能有效突破食品表面存在的擴散障礙，使噬菌體得以直接深入食物內部有效殲滅細菌，展現出極高的成效。
此技術憑藉其低成本、高安全性和可控性，有望在食品產業中大規模商業化。透過將微針貼片整合至食品包裝材料中，如托盤襯墊、封膜或容器底部，可使其與食品表面長時間穩定接觸，有助於達到噬菌體釋放與滅菌的效果。此設計不僅能夠有效對抗食物汙染與細菌繁殖，還能延長食品保鮮期，降低食物浪費的風險，為食品工業創造安全且永續的新型防護機制。（1135字；圖1）
參考資料：
Virus-loaded patches successfully kill bacteria in contaminated food. Phys.org, 2025/11/1
Bacteriophage-loaded microneedle patches for targeted and minimally disruptive foodborne pathogen decontamination. ScienceAdvances, 2025/10/29
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