※ [本文轉錄自 NTU-Karate 看板] 作者: precession (little-boy) 看板: NTU-Karate 標題: 轉貼文章--SARS剋星 奈米生醫 時間: Fri Aug 1 10:13:01 2003 SARS剋星 奈米生醫 文／李世光（台大應用力學研究所、工程科學與海洋工程系教授） SARS剋星 奈米生醫 2003.6.29　中國時報 　經過一年多的籌備，我國已於今年開始全面推動奈米科技國家型計劃。諾貝爾獎 得主美國哥倫比亞大學史東模教授(Horst R. Stormer)多次在公開演講中，明確 指出奈米世界是物理、化學、生物、材料等領域相互交融的範疇。易言之，在此 領域中生物與無生物的分野，已日漸消除。 　近幾個月來SARS疫情對我國造成相當大的衝擊；從另一個角度來看，SARS風暴 在某些意義上正應驗著奈米學家常討論的奈米／生物經濟法則：奈米／生物物質 的全球化範疇與其研究對象的尺寸成反比，也就是說奈米／生物物質的尺寸越小， 其對世界的影響卻相形增加。 　根據新英格蘭醫學期刊的一篇論文，在電子顯微鏡下，SARS病毒的直徑為 80～140奈米，但這並不表示我們對抗SARS就只能動用奈米武器，由於目前確認 的SARS病毒主要傳播媒介乃是病人之口沫，而口沫的平約直徑約為5微米，因此 整個SARS相關的研究便落在微機電與奈米科技的研究領域裡。這個現象也說明了 奈米科技的跨領域及系統研究特性。 N95口罩與奈米 　首先來看目前市面上販售的幾種口罩，除了一般外科口罩外， N95口罩和光觸媒 口罩等，均普遍為人所知。 　根據美國國家職業安全衛生研究院1995年公佈的粉塵類呼吸防護標準，將口罩 區分為三個系列：所有N型口罩都是用來過濾空氣中的非油性懸浮顆粒，可反覆 使用，除另有標示外，通常無使用時限；P型口罩都是用來過濾空氣中的油性與 非油性懸浮顆粒，無使用時限；R型口罩是用來過濾空氣中的油性與非油性懸浮 顆粒，使用時限8小時。前述每系列又劃分出3種過濾等級：95%、99%、99.97% （即簡稱?95，99，100），檢驗標準以0.3微米之氯化鈉（NaCl）微粒或是DOP （dioctyl phthalate）油霧的微粒測試。 　細菌的大小約在1-0.1微米、病毒的大小則大概界於100-1奈米，至於為何美國 職業安全衛生研究所認證的微粒大小是以0.3微米為基準呢？這可以由其過濾機制 來進行瞭解，以過濾理論而言，主要有以下幾種過濾微粒的方法： 1. 引力吸引（Gravitationl Settling）、慣性撞擎（Inertial Impaction）與 攔截（Direct Interception）：物理性過濾機制，主要對大於0.3微米的微粒有效。 2. 布朗運動（Brownian Diffusion）：小於0.1微米的微粒會因為空氣分子的布朗 運動而撞在濾層纖維上。 3. 靜電吸引（Electrotatic）：濾層纖維經過特殊極化處理變成永久帶電駐極體 （electret），適合捕捉中型及小型的微粒。 　由前面這些分析可以知道，對大微粒具有較強過濾效率的第1個機制與對小微粒粉塵 作用的第2、3個機制，過濾效率大約會在0.3微米處出現最弱值，故在檢驗濾材過濾 效率時以0.3微米為標準，而一般以為越小的微粒越難被過濾的想法，則是似是而非 的觀念。 光觸媒與奈米 　再談談日前大大有名、但未必具有實效的光觸媒口罩，此類口罩的運作機制乃是 基於光觸媒反應，相關研究工作早在超過30年前就已開始。此一技術乃是以二氧化鈦 （titanium dioxide）作為光觸媒反應的催化劑，二氧化鈦受到紫外光的照射後， 內部會生成電子與空穴，擴散到表面的電子與空穴能參與光觸媒反應，形成的空穴 與附在二氧化鈦表面的水起氧化反應後生成氫氧基原子團，氫氧基原子團與外界 細菌等有機化合物氧化分解成二氧化碳和水，目前未有任何明確之證據驗證光觸媒 效應於SARS方面之效益。 　易言之，此關鍵技術在於如何將二氧化鈦的顆粒微小化到奈米的等級，如此才能 提高二氧化鈦對光的反應效率，同時也要考慮如何將二氧化鈦有效地固定在各種 材料物質上，以便在受光的期間發揮潔淨的功能。 　然而光觸媒作用有其侷限性，即當紫外光為光觸媒反應的必要條件時，在口罩 折痕陰影處或紫外光不夠充足的地方就會形成過濾的死角；而足夠啟動光觸媒作用 的10奈米等級二氧化鈦奈米顆粒之造價更是相當昂貴，除此之外，光觸媒口罩於 製造之過程中，尚需控制其觸媒效應會在適當之條件下才作用，否則不少口罩均是 由有機物作成，處理不當，最先受到觸媒反應分解的將是口罩自己！ 抗煞一號 讓病毒解體 　台灣大學及其合作的研究團隊將全球對SARS的基礎知識、及臺大醫院在第一線 進行抗煞作戰所取得的寶貴經驗，整合起來，在短短20天內開發出一個基於奈米 科技中分子設計觀念的「八氫氧基辛烷碗酸」，經過實驗證實此一命名為「台大 抗煞一號」的化學品，具有破壞SARS病毒外套膜，進而去除其感染特性的功效。 此一技術運用生物晶片、奈米合成、及病毒三度空間構造，對人類病毒感染的 交互作用關係，設計與合成一系列抗SARS病毒之無害有機化合物。 　由於這些化合物是由生物晶片上的生物連結子(Biolinker)轉化而來，因此基本上 具有最終產品接近中性、長儲存時間的應用優點，再加上可經由浸染、噴霧等方法， 添加於口罩的濾材、防護衣物、空氣清靜過濾材等處，一旦SARS病毒與這些無害 有機化合物接觸，經由與病毒外套膜間分子力的互動關係，將造成SARS病毒如 皇冠般的套膜三度空間構形解體，病毒套膜與宿主細胞受體間的親和性，決定病毒 對宿主細胞的攻擊性，一旦SARS病毒套膜的三度空間構形解體，病毒將失去對 宿主細胞吸附、入侵與感染之能力。 　 相較於傳統上利用特殊化學分子與病毒三度空間構形結合來避免感染的做法， 此次台大所提出來的崩解病毒套模構形之無害有機化合物方法，實具有較不受 病毒種類及變異影響、產生效用降低或失效的影響等優點。由於SARS病毒基本上 是一種RNA病毒，而RNA病毒天生較不穩定，因此前述所提利用分子作用力來去除 病毒感染性的做法，應有較寬廣的適用範疇。 　除了SARS病毒外，對於同樣具有脂蛋白核膜的腸病毒，「台大抗煞一號」已證明 亦能去除其三度空間構造。基於此一技術的廣泛應用性，此類奈米生醫技術除對 我國抗疫工作有所助益外，對我國相關產業技術的應用範疇及全球競爭性，亦能 產生正面衝擊。 -- 曾經滄海難為水 除卻巫山不是雲 取次花叢懶回顧 半緣修道半緣君 --

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