※ [本文转录自 NTU-Karate 看板] 作者: precession (little-boy) 看板: NTU-Karate 标题: 转贴文章--SARS克星 奈米生医 时间: Fri Aug 1 10:13:01 2003 SARS克星 奈米生医 文／李世光（台大应用力学研究所、工程科学与海洋工程系教授） SARS克星 奈米生医 2003.6.29　中国时报 　经过一年多的筹备，我国已於今年开始全面推动奈米科技国家型计划。诺贝尔奖 得主美国哥伦比亚大学史东模教授(Horst R. Stormer)多次在公开演讲中，明确 指出奈米世界是物理、化学、生物、材料等领域相互交融的范畴。易言之，在此 领域中生物与无生物的分野，已日渐消除。 　近几个月来SARS疫情对我国造成相当大的冲击；从另一个角度来看，SARS风暴 在某些意义上正应验着奈米学家常讨论的奈米／生物经济法则：奈米／生物物质 的全球化范畴与其研究对象的尺寸成反比，也就是说奈米／生物物质的尺寸越小， 其对世界的影响却相形增加。 　根据新英格兰医学期刊的一篇论文，在电子显微镜下，SARS病毒的直径为 80～140奈米，但这并不表示我们对抗SARS就只能动用奈米武器，由於目前确认 的SARS病毒主要传播媒介乃是病人之口沫，而口沫的平约直径约为5微米，因此 整个SARS相关的研究便落在微机电与奈米科技的研究领域里。这个现象也说明了 奈米科技的跨领域及系统研究特性。 N95口罩与奈米 　首先来看目前市面上贩售的几种口罩，除了一般外科口罩外， N95口罩和光触媒 口罩等，均普遍为人所知。 　根据美国国家职业安全卫生研究院1995年公布的粉尘类呼吸防护标准，将口罩 区分为三个系列：所有N型口罩都是用来过滤空气中的非油性悬浮颗粒，可反覆 使用，除另有标示外，通常无使用时限；P型口罩都是用来过滤空气中的油性与 非油性悬浮颗粒，无使用时限；R型口罩是用来过滤空气中的油性与非油性悬浮 颗粒，使用时限8小时。前述每系列又划分出3种过滤等级：95%、99%、99.97% （即简称?95，99，100），检验标准以0.3微米之氯化钠（NaCl）微粒或是DOP （dioctyl phthalate）油雾的微粒测试。 　细菌的大小约在1-0.1微米、病毒的大小则大概界於100-1奈米，至於为何美国 职业安全卫生研究所认证的微粒大小是以0.3微米为基准呢？这可以由其过滤机制 来进行了解，以过滤理论而言，主要有以下几种过滤微粒的方法： 1. 引力吸引（Gravitationl Settling）、惯性撞擎（Inertial Impaction）与 拦截（Direct Interception）：物理性过滤机制，主要对大於0.3微米的微粒有效。 2. 布朗运动（Brownian Diffusion）：小於0.1微米的微粒会因为空气分子的布朗 运动而撞在滤层纤维上。 3. 静电吸引（Electrotatic）：滤层纤维经过特殊极化处理变成永久带电驻极体 （electret），适合捕捉中型及小型的微粒。 　由前面这些分析可以知道，对大微粒具有较强过滤效率的第1个机制与对小微粒粉尘 作用的第2、3个机制，过滤效率大约会在0.3微米处出现最弱值，故在检验滤材过滤 效率时以0.3微米为标准，而一般以为越小的微粒越难被过滤的想法，则是似是而非 的观念。 光触媒与奈米 　再谈谈日前大大有名、但未必具有实效的光触媒口罩，此类口罩的运作机制乃是 基於光触媒反应，相关研究工作早在超过30年前就已开始。此一技术乃是以二氧化钛 （titanium dioxide）作为光触媒反应的催化剂，二氧化钛受到紫外光的照射後， 内部会生成电子与空穴，扩散到表面的电子与空穴能参与光触媒反应，形成的空穴 与附在二氧化钛表面的水起氧化反应後生成氢氧基原子团，氢氧基原子团与外界 细菌等有机化合物氧化分解成二氧化碳和水，目前未有任何明确之证据验证光触媒 效应於SARS方面之效益。 　易言之，此关键技术在於如何将二氧化钛的颗粒微小化到奈米的等级，如此才能 提高二氧化钛对光的反应效率，同时也要考虑如何将二氧化钛有效地固定在各种 材料物质上，以便在受光的期间发挥洁净的功能。 　然而光触媒作用有其局限性，即当紫外光为光触媒反应的必要条件时，在口罩 折痕阴影处或紫外光不够充足的地方就会形成过滤的死角；而足够启动光触媒作用 的10奈米等级二氧化钛奈米颗粒之造价更是相当昂贵，除此之外，光触媒口罩於 制造之过程中，尚需控制其触媒效应会在适当之条件下才作用，否则不少口罩均是 由有机物作成，处理不当，最先受到触媒反应分解的将是口罩自己！ 抗煞一号 让病毒解体 　台湾大学及其合作的研究团队将全球对SARS的基础知识、及台大医院在第一线 进行抗煞作战所取得的宝贵经验，整合起来，在短短20天内开发出一个基於奈米 科技中分子设计观念的「八氢氧基辛烷碗酸」，经过实验证实此一命名为「台大 抗煞一号」的化学品，具有破坏SARS病毒外套膜，进而去除其感染特性的功效。 此一技术运用生物晶片、奈米合成、及病毒三度空间构造，对人类病毒感染的 交互作用关系，设计与合成一系列抗SARS病毒之无害有机化合物。 　由於这些化合物是由生物晶片上的生物连结子(Biolinker)转化而来，因此基本上 具有最终产品接近中性、长储存时间的应用优点，再加上可经由浸染、喷雾等方法， 添加於口罩的滤材、防护衣物、空气清静过滤材等处，一旦SARS病毒与这些无害 有机化合物接触，经由与病毒外套膜间分子力的互动关系，将造成SARS病毒如 皇冠般的套膜三度空间构形解体，病毒套膜与宿主细胞受体间的亲和性，决定病毒 对宿主细胞的攻击性，一旦SARS病毒套膜的三度空间构形解体，病毒将失去对 宿主细胞吸附、入侵与感染之能力。 　 相较於传统上利用特殊化学分子与病毒三度空间构形结合来避免感染的做法， 此次台大所提出来的崩解病毒套模构形之无害有机化合物方法，实具有较不受 病毒种类及变异影响、产生效用降低或失效的影响等优点。由於SARS病毒基本上 是一种RNA病毒，而RNA病毒天生较不稳定，因此前述所提利用分子作用力来去除 病毒感染性的做法，应有较宽广的适用范畴。 　除了SARS病毒外，对於同样具有脂蛋白核膜的肠病毒，「台大抗煞一号」已证明 亦能去除其三度空间构造。基於此一技术的广泛应用性，此类奈米生医技术除对 我国抗疫工作有所助益外，对我国相关产业技术的应用范畴及全球竞争性，亦能 产生正面冲击。 -- 曾经沧海难为水 除却巫山不是云 取次花丛懒回顾 半缘修道半缘君 --

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