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人造胰島素開啟生技產業——胰島素與生技產業的誕生(下)

賴昭正_96
・2017/02/24 ・4786字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

即將失業的麻省理工學院校友

1975 年的某個冬天,加州大學舊金山分校的生化教授博耶(Herbert Boyer)莫名其妙地接到一通自稱是在舊金山創投資公司 KPVC(Kleiner Perkins Venture Capital)工作之史旺森(Robert “Bob” Swanson)打來的電話,希望能與他會面談談;忙於工作的博耶,心不甘情不願地勉強答應在一個周五下午給史旺森 10 分鐘的時間。隔年元月 17 日,史旺森如約地拜訪博耶的實驗室,沒想到原本 10 分鐘的會談,從實驗室到酒吧,竟變成了三個小時;而在幾瓶啤酒下肚後,更沒想到一個革命性的生物科技產業就此誕生了!

  • 編按:KPVC 後加入了另外兩位合夥人,改稱為 KPCB(Kleiner Perkins Caufield & Byers),中文譯為「凱鵬華盈」。KPCB 位於矽谷,為一美國有名的大創投公司。。
史旺生。生化教授博耶在史旺生的說服下,一個革命性的生物科技產業就此誕生了!圖/By Chemical Heritage Foundation, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

史旺森 1947 年出生,1970 年在麻省理工學院同時取得化學學士及商業管理碩士學位。他畢業後即加入花旗銀行創投部門,卻經歷了一連串投資失敗。在他灰心想換工作時,曾與他合作過一次的克萊納(Eugene Kleiner)因他思想敏銳、做事效率高,而於 1974 年年底把他拉進 KPVC。

帕金斯(Thomas Perkins)回憶謂:史旺森雖然做了幾件案子,但均不是非常成功,因此連克萊納也漸漸對他不滿。是否因此之故,史旺森也不清楚,但克萊納及帕金斯在 1975 年年底告訴他説:「唉,我們很想只有我們兩人工作。……但在你知道要做什麼之前,你可以繼續保留辦公桌及電話。」這顯然暗示他明年就沒有工作了!

不過史旺森是個科普及科幻迷,當他看到重組 DNA(recombinant DNA)及基因工程等報導時,立即意識到了這將完全改變人們對基因與遺傳之思路。因此史旺森告訴 KPVC,他將看看生物科技方面有什麼可以做的……。

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青蛙王子

1972 年,史丹佛大學生化教授伯格(Paul Berg)成功將 λ 噬菌體(感染大腸菌)的一段 DNA,接連到 SV40 濾過性病毒(感染猴子)的 DNA 上,闡釋了「重組 DNA」的可行性(他因之獲得了 1980 年的諾貝爾醫學獎,分得一半的獎金)。

他原想讓這由兩種不同物種基因體組成的 SV40 去感染細胞,複製其混種 DNA 及蛋白質;但突然警覺到:雖然原來之 SV40 對人體無害,但改種過的過濾過性病毒,萬一變成無法控制、對人體有害的傳染病呢?他因此召集同行,於 1973 年元月及 1975 年二月在加州太平洋岸邊的 Asilomar,討論重組 DNA 可能引起的倫理道德及科學家責任等問題。

博耶就是在第二次的 Asilomar 會議裡,碰到了另一位由史丹佛大學來的生化教授科恩(Stanley Cohen);兩人在沙灘上的深夜長談後,發現他們的研究互補——博耶是基因限制酶(restriction enzyme)專家,而科恩則善長於細菌質體(plasmid ,註 5)的操作——因此兩人很自然地決定合作。

1974 年 5 月,他們成功地完成「青蛙王子」的實驗:將青蛙的部份基因導入大腸桿菌的質體內,讓它隨細菌大量繁殖(大腸桿菌每 20 分鐘複製一次)。當同事問科恩怎麼知道青蛙的基因被「表現」出來時,他總是開玩笑地説:與細菌親嘴,看它是否會變成王子就知道了!

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基因泰克公司

如果放進質體的不是青蛙的基因,而是製造胰島素的基因呢?

史旺森似乎毫無困難地説服了博耶:兩人決定各出 500 美元,於 1976 年 4 月 7 月在舊金山正式登記成立 Genentech——由 Genetic Engineering Technology 縮寫而成,中文譯成「基因泰克」。史旺森回憶説:「我不支薪,靠每月 410 美元的失業保險金過日子;我與人同租一間 500 美元的公寓,月付 110 美元租一部 Datsun 240Z 的汽車;其它的就是花生醬三明治,以及偶爾看個電影。我當時雖有些存款,但不多。」

基因泰克公司。圖/By BrokenSphere – Own work, CC BY 3.0, wikimedia commons.

代表基因泰克的洛杉磯律師齊理(Thomas Kiley)——1980 年加入該公司,後來當了法律副總——到舊金山出差時,也只能睡在史旺森那「不起眼」公寓中的沙發。6 月,史旺森寫了一份 8 頁的計畫書,希望 KPVC 能投資 50 萬美元;KPVC 快速地審查後,認為「投機性太大」,因此只答應撥款 10 萬美元相助。1977 年 2 月第二次集資 85 萬美元時,KPVC又投入了 10 萬。

萬事俱備,只欠東風:那裡去找製造胰島素的基因呢?人類的胰島素基因在第 12 號的染色體上,可是要分離出來並不簡單,因此博耶決定自己合成。

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  • 哈佛大學的吉伯特(Walter Gilbert,註 6)及桑格(還記得他吧?)於 1977 年因發展出快速決定 DNA 核酸順序的方法,而合得 1980 年另一半的諾貝爾醫學獎

由於倫理道德的考量,將不同物種 DNA 重新組合的「重組 DNA」技術在兩次阿西洛馬會議(Asilomar conference)後,慢慢受到許多限制(例如政府補助)。因此博耶決定研發人工合成胰島素這「不經意」的決定,事實上可能「救」了基因泰克公司,使它能在「劇烈競爭」下脫穎而出:吉伯特及加州大學舊金山分校的另一團隊古徳曼(Howard Goodman)和盧特(William Rutter,註 7)也均在研究透過「重組 DNA」(使用「自然界基因」)來製造胰島素。

生長抑制素基因

博耶不是有機化學家,因此找了洛杉磯附近之「希望之城國家醫學中心」(City of Hope National Medical Center) 的兩位 DNA 合成專家板倉啓壹(Keiichi Itakura)及里格斯(Arthur Riggs)幫助。可是胰島素具有 51 個胺基酸,似乎太複雜了點;為了能快速確定他的想法是否行得通,博耶同意兩位專家的建議,並説服「要幹就幹實際的」的史旺森,決定先合成同樣也是胰臟分泌、卻只具 14 個胺基酸的生長抑制素(somatostatin)基因

在博耶著急地催促下,板倉啓壹及里格斯兩人果然不失眾望,在 1977 年 6 月邀博耶及史旺森南下一齊觀察最後的勝利產物:不幸地,他們並沒有偵測到大腸桿菌製造出來的生長抑制素!這對史旺森是個相當大的打擊,隔天早上他因急性消化不良,被送到急診室去。史旺森回憶説:「我看到我整個職業生涯付之流水。細菌(大腸桿菌)照理應製造出蛋白質,但我們一點都沒看到!」

為什麼失敗呢?與細菌為伍多年的博耶猜想:細菌可能以為生長抑制素是外來的入侵者而將它「吃掉」,因此他建議在生長抑制素基因上,加掛一些細菌本身的基因來誤導細菌,以爲它們在製造自己的蛋白質,然後將細菌的蛋白質部份切掉,即可得到生長抑制素。這一策略果然奏效,三個月後,在史旺森閉目不敢視的緊張局勢下,他們終於偵測到細菌製造出來的蛋白質,板倉啓壹轉身指著報表告訴史旺森說:「生長抑制素在此!」

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1977 年 12 月 2 日,各地新聞報導了類似《華爾街日報》所刊登之:

科學家首次透過基因操作製出了有用的蛋白質……這在醫藥研究上是一非常巨大的突破,它意味著科學家可能藉細菌製造出便宜的合成荷爾蒙。事實上正如美國科學促進學會(AAAS)所言,此一突破將導致「生物學上的革命」。

7 天後,以板倉啓壹為首的研究論文出現在 AAAS 所出版之 Science 期刊上。

南舊金山

這一令人鼓舞的結果讓史旺森決定基因泰克該有自己的實驗室了。在房地產朋友的推薦下,他終於決定在南舊金山的一片倉庫處定居下來。物以類聚,後來許多生化科技公司也相繼設廠於此城,使它意外地成為美國生化科技中心。如果讀者有機會拜訪該城(在舊金山機場附近),你將可在生化科技區的進口處看到「南舊金山/生化科技的誕生地」的標誌。

南舊金山,生化科技的誕生地!圖/By Coolcaesar, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

除此之外,史旺森也正式開始聘請一些自己的科學家:例如克萊德(Dennis Kleid)及他的博士後研究員哥德爾(David Goeddel)。在挖角克萊德時,克萊德謂如果不同時也雇用哥德爾的話,那他也不會離開史丹佛研究所(不屬於史丹佛大學的一個非營利研究中心)。克萊德果然慧眼識英雄:哥德爾於 1978 年 3 月加入基因泰克公司後,該公司所有的早期產品幾乎全是他(基因)「複製」出來的;他可以説是基因泰克公司之所以有今日之地位的最大功臣,為一生物科技及分子生物界的傳奇性人物。

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人造胰島素

成功製出生長抑制素蛋白質非但沒有讓他們慢下來,事實上反而讓他們更加快了腳步。

1978 年 5 月,他們成功地在細菌內「合成」胰島素的 A 及 B 鏈;7 月純化了那兩條蛋白質;8 月初去蕪存菁地將細菌的蛋白質剪掉;8 月 21 日的深夜,哥德爾——不錯,就是前面提到的那位傳奇性人物——成功地在試管內將 A、B 兩鏈連在一起,造出了第一個以生物科技「合成」的人造胰島素!由 12 人組成的全世界第一家生物技術公司,竟然以小搏大,贏了這場競賽。

克萊德回憶說:「我們到達終點時相當精疲力盡,過一段時間後我們才真正體會到贏了這場競賽。」

禮來製藥公司臨床試驗顯示了,這個人造胰島素不但同樣具人類胰島素的效果,且不會像動物胰島素一樣讓某些人過敏!四天後,禮來就先付 50 萬美元的(知識產權)授權費,與基因泰克公司簽定了 20 年的研發合約。這時間事實上來得正好:因為當克萊德加入基因泰克公司、去參觀禮來之一製造胰島素工廠時,他發現整列的火車載滿了冷凍的豬、牛胰臟,在那裡等著入庫。禮來每年需要五千萬頭的豬、牛才能勉強供應胃口越來越大的胰島素市場;因此如果基因泰克公司不能即時提供所需,禮來很可能去找其對手。

禮來每年須要五千萬頭的豬、牛才能勉強供應胃口越來越大的胰島素市場,對於胰島素的需求只會愈來愈大,因此人造胰島素也要想辦法大量生產。圖/By allyhook @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

但克萊德認為他們剛發展出來的效率太低,將不足應付需求。當他將此想法告訴史旺森時,史旺森回説:「我不想聽到『不可能』這個詞,告訴我你要怎麼樣才能做到。」1980 年,基因泰克公司的科學家們終於找到了一強大的控制基因,能在適當時刻「告訴」質體大量製造胰島素,使產能激增了 50 倍!

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哥德爾成功地在試管內將 A、B 兩鏈連在一起的兩個禮拜後,1978 年 9 月, 基因泰克公司申請「以重組 DNA 讓微生物製造任何蛋白質」的專利。有觀察家認為這等於承認基因泰克公司發明了(所有)重組 DNA 的微生物!

可是生命是自然界的現象,能專利嗎?1980 年奇異公司(General Electric Company, GE)的科學家查克拉巴蒂(Ananda Chakrabarty)發展出一種可以分解原油的細菌,申請專利時卻被美國專利局以「就一般所瞭解,生物不是可專利的題材」駁回;經上訴(基因泰克的齊理也曾出庭為奇異公司辯護),美國最高法院最後以 5 比 4 裁決奇異公司獲勝。

最後美國專利局於 1981 年 3 月 31 日正式核准了該項專利,為基因泰克公司預舖了通往康富的大道。1982 年 10 月 26 日美國專利局批准了基因泰克公司的第一個(也是科技歷史上最賺錢的)專利。1983 年美國藥物管理局批准了禮來用重組 DNA 所製造出來的胰島素(第一個基因工程藥物)上市。雖然從動物胰臟中提煉的舊法成本較低,但因各種(包括心理在內之)因素,用重組 DNA 所製造出來的胰島素現今幾乎已全取代了所有的動物胰島素。據估計,全世界胰島素的市場將從 2015 年的 270 億美元增加到 2021 年的 436 億美元。

生物科技產業

基因泰克公司於 1980 年 10 月 4 日上市,為全世界第一個上市的生物科技公司,在一小時內從開價每股 35 元,跳到 88 元,最後以 71.25 元收盤,共集資 3500 萬元,為最成功的「首次公開募股」(華爾街日報謂「最令人注目之一的首次市場亮相」)。2009 年瑞士羅氏大藥廠(Roche)以 468 億美元收購所有它未擁有的基因泰克公司股票(意即基因泰克公司已不再是一獨立的上市公司)。

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史旺森於 1999 年 12 月因腦癌而英年(52 歲)早逝。他被認為是生物科技革命的先知與先鋒;在 1998 年 12 月出版之《千年千人:影響千年的男性、女性排行榜》(1,000 Years, 1,000 People: Ranking the Men and Women Who Shaped the Millennium)一書內,以他是「生物科技革命的先鋒」排名第 612 位。

麻省理工學院校長魏司特(Charles Vest)説:「麻省理工學院很榮幸有史旺森這樣的校友。……他是典型的美國企業家,不只創辦了一個公司,而是整個產業——一個創造財富及工作、但更重要地改進了健康和生活品質的產業。」

註解

  • 5. Plasmid 中文譯成「質體」,實讓人不知所云。它是細菌染色體之外的小圈形雙螺旋 DNA 分子,可像染色體一樣自行複製,也帶基因(大部份是為了生存),很容易取得、注入、或在(不同)細菌間互換,因此成了生物科技的「寵物」:做為其它基因的攜帶體。
  • 6. 1978 年合創 Biogen,最成功的藥物是基因改蛋白質 α 干擾素(α‑interfero)。
  • 7. 1981 年合創 Chiron,發展第一個透過酵母菌重組 DNA 製出之疫苗(B 型肝炎)。
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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喝糖比吃糖更肥?飲料慢慢喝比較不會胖!——《大自然就是要你胖!》
天下文化_96
・2024/06/25 ・1953字 ・閱讀時間約 4 分鐘

飲料中的添加糖和食物中的添加糖,造成的影響有所不同嗎?

如果生存開關的啟動只與熱量有關,無論是吃軟糖,還是喝汽水,高果糖玉米糖漿所產生的作用理當一樣。但事實並非如此,喝糖通常比吃糖更糟得多。為什麼會這樣?生存開關是由於肝臟中的 ATP 濃度下降所觸發,因此關鍵在於有多少果糖到達肝臟。如果肝臟接收到大量果糖,則 ATP 會大幅下降,刺激生存開關強烈反應。倘若只有少量果糖到達肝臟,果糖代謝效應會比較溫和。這意味著,儘管我們在談論生存開關時,一直將它簡化為一種按鈕,可控制為開或關,但實際狀況比較像是可調整強度的旋轉鈕,會根據狀況產生強弱不同的反應。

換句話說,肝臟的反應是依據接收到的果糖濃度,而不是果糖量。比起果糖一次全部進入的狀況,當果糖緩慢進入時,肝臟接觸到的果糖濃度會比較低。也因為如此,軟性飲料比固體糖類更容易啟動生存開關。軟性飲料含有大量的糖分(以 600 毫升的汽水為例,當中含有約 17 茶匙的高果糖玉米糖漿,其中約 9 茶匙是果糖),通常幾分鐘即可喝完,而且由於是液體,不需要消化,這會讓肝臟中迅速充滿果糖和葡萄糖。相較之下,固體食物必須經過消化,需要更長的時間才能到達肝臟。(這也是完整水果較不易啟動生存開關的原因,因為水果纖維有助於減緩吸收。)因此,固體食物中的果糖到達肝臟的速度較慢,不會讓生存開關一下子轉到最強狀態。

營養學家兼遺傳學家斯皮克曼(John Speakman)進行的實驗證實了這一點,他發現餵食液體糖的小鼠,比餵食固體糖的更肥胖。人體臨床研究也比較食用液體糖(來自軟性飲料或其他飲料)和固體糖(來自糖果和甜點)的差別,所有證據都指向同一個結果:液體糖導致肥胖和(或)糖尿病前期的可能性,比固體糖更高。在一項研究中,將年輕受試者隨機分成兩組,一組每天喝一杯 240 毫升的軟性飲料,一組吃下含糖量相等的軟糖,持續四週,然後恢復正常飲食,也持續四週,並在這段「淨化」期之後,讓兩組受試者交換,原本喝軟性飲料的改吃軟糖,反之亦然,再持續四週。試驗結束時,研究人員發現,受試者在「喝糖」期間攝取的總熱量,比「吃糖」期間多了約 17%。在喝了四週的軟性飲料後,受試者的體重增加,脂肪也增加。相較之下,吃軟糖的四週內,他們的體重並未增加。

液體糖導致肥胖和(或)糖尿病前期的可能性,比固體糖更高。圖/envato

液體糖比固體糖更容易導致肥胖,而且喝液體糖的速度也會造成影響。為了證明這一點,我們在伊斯坦堡科曲大學的合作夥伴坎貝,提供蘋果汁給志願的受試者,這些蘋果汁內的果糖含量與軟性飲料相似。坎貝讓一半的人在 5 分鐘內喝下 500 毫升果汁,另一半則是每隔 15 分鐘喝下 125 毫升,用一小時喝完 500 毫升的果汁。一小時結束時,雖然兩組人喝下的蘋果汁分量一樣,但兩組間的差異卻非常驚人。5 分鐘內喝完蘋果汁的人,體內的尿酸和血管加壓素(肥胖荷爾蒙)快速增加。相較之下,花一小時喝完蘋果汁的受試者,尿酸和血管加壓素的變化比較緩和。由於尿酸和血管加壓素升高相當於生存開關活化的證據,這表示如果一定要喝軟性飲料,慢慢享用會比大口豪飲來得安全。

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含糖飲料慢慢喝會比大口豪飲來得安全。圖/envato

幾年前,曾有人基於軟性飲料含糖量高,提議紐約市政府對軟性飲料課稅。軟性飲料業者指出其他食品也含有大量的糖,專挑軟性飲料課稅並不公平。基於這項爭議,再加上其他因素,飲料稅法案最後沒有通過。但根據前面提到的研究,軟性飲料業界的論點其實有誤。

根據液體糖和固體糖的研究,還可以得到一個結論:「魚與熊掌或許可以兼得」。也就是說,享用富含糖類的甜點時,如果吃得夠慢,或許可能避免觸發生存開關。這時蛋糕就只是熱量而已。問題是,要慢慢的吃甜點幾乎是不可能的事!

喝軟性飲料時不能大口暢飲,而得用一小時的時間慢慢啜飲完畢,也同樣不容易。另外,與其單獨飲用軟性飲料,不如在用餐之間慢慢喝,畢竟邊吃邊喝,讓液體中的糖與食物混合,可減慢吸收速度。

重點

液體糖比固體糖更有害,大口喝下軟性飲料是啟動生存開關最有效的方法。含糖軟性飲料、能量飲料、果汁、含糖的茶和咖啡,全都應該避免。如果偶爾想放縱一下,請放慢飲用速度,並一定要與食物搭配。

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——本文摘自《大自然就是要你胖!》,2024 年 06 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
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縮短發炎期、促進癒合?健保給付糖尿病足潰瘍新式乳膏,遠離截肢風險!
careonline_96
・2024/05/31 ・2446字 ・閱讀時間約 5 分鐘

糖尿病足潰瘍治療對於經濟負擔極大,若患者未能及早發現、儘速治療將一步步走向截肢的結局。

「那是一位 50 多歲的糖尿病患者,走進診間一跛一跛地,相當吃力。」衛生福利部臺北醫院整形外科主任劉明偉醫師表示,「根據患者的描述,一開始是大腳趾頭上出現小傷口,但遲遲沒有癒合。由於缺乏良好的傷口照護,患者的腳便逐漸紅腫,傷口流出滲液,連走路都不方便。」

後續由於感染很嚴重,患者只好接受手術清創,並截掉兩根腳趾。劉明偉醫師表示:「其實,如果患者在發現傷口時便立刻就醫,好好接受治療,應該有機會讓傷口早點癒合,不用面臨截肢的狀況。」但因為患者是弱勢群體,加上步行不便,每一次的回診對於沒有家庭支持的患者來說真的是舉步艱難,後續即使有社工的介入,該名患者依舊未能有效控制傷口潰瘍的進程,往後更可能面臨再次截肢的命運。

在台灣,糖尿病是相當普遍的問題,劉明偉醫師說,糖尿病會造成血管病變與神經病變,而漸漸演變為糖尿病足,約有 25% 的糖尿病患者會有足部潰瘍問題。血管病變會使血管狹窄、阻塞,而影響足部血液循環,可能產生潰瘍、壞疽;神經病變會讓患者感覺遲鈍,容易在無意間受傷、燙傷,因為不覺得疼痛,患者常常會輕忽傷口,容易遭到感染,進展為蜂窩性組織炎、壞死性筋膜炎,而需要動手術清創,甚至截肢。

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「糖尿病足潰瘍患者常常會因為感染而反覆住院、接受清創手術,甚至截肢。」劉明偉醫師說,「研究指出,糖尿病足患者因為感染而再次住院的比例高達 40%,其中每 6 名患者就有 1 人在感染 1 年後死亡。若是不幸截肢,更有高達 5 成患者會在截肢後 5 年內死亡。」

導致糖尿病足患者面臨截肢的原因很多,劉明偉醫師說,常見原因包括傷口照護不良、誤信偏方、使用不明藥膏塗抹傷口,這些藥膏非但沒有治療效果,還可能加速傷口感染、惡化;患者可能完全不曉得足部有傷口,等到足部腫脹、滲液、化膿、發臭才發現;即使知道足部有傷口、潰瘍,患者可能因為不覺得疼痛,而延誤就醫。血糖控制不佳對糖尿病足潰瘍也有負面影響,除了讓足部血液循環惡化、傷口難以癒合、也會增加傷口感染的機會。

糖尿病的併發症相當多,倘若糖尿病足潰瘍惡化、截肢,可能導致行動不便,又會衍生出更多棘手的問題。劉明偉醫師說,糖尿病友平時要儘量避免足部出現潰瘍,而在出現潰瘍之後,一定要及早就醫,接受正確的治療,讓潰瘍儘快癒合。

清創後糖尿病足傷口新式乳膏助糖尿病足傷口早日癒合

在過去,糖尿病足潰瘍的照護大多使用抗生素藥膏。劉明偉醫師說,使用抗生素藥膏的主要目的是預防感染,避免進展為蜂窩性組織炎、骨髓炎等狀況。

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根據中華民國心臟學會與台灣整形外科醫學會於 2024 年公布的「糖尿病足潰瘍治療共識」中建議,若患者周邊血管變病與阻塞已處理完成、傷口也完成清創後,建議下一步可以使用糖尿病足傷口新式乳膏治療,可以幫助傷口快速癒合,降低截肢風險。劉明偉醫師補充,糖尿病足傷口新式乳膏的作用是調控影響傷口癒合的微環境,抑制傷口中會增加發炎的 M1 巨噬細胞,增加促進癒合的 M2 巨噬細胞,促使血管新生、傷口修復。幫助縮短傷口發炎期,進入增生期,促進傷口癒合。

糖尿病足傷口新式乳膏是照護患者傷口的利器,根據臨床使用經驗,確實有助於縮短傷口癒合的時間。劉明偉醫師補充,有些情況患者可能還會搭配高壓氧治療、手術,並利用各種醫材來幫助傷口癒合。

目前糖尿病足傷口新式乳膏已納入健保給付,只要符合條件,醫師便會協助申請使用,健保給付條件如下:

糖尿病足部潰瘍常見分級(Wagner System)為 2 級,清創後最大傷口面積 ≦ 5 平方公分,且符合以下所有條件:

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  1. 傷口深及肌肉層且經抗生素藥膏或燙傷藥膏治療及使用傷口敷料 12 週後,傷口癒合面積 < 50 %。
  2. 檢測糖化血色素 < 8.5 %、白蛋白 ≧ 3.0 g/dL。
  3. 治療前上下肢血壓比值ABI(Ankle Brachial Index)≧0.9。

「現在健保規定的使用條件比較嚴苛,清創後傷口面積要小於 5 平方公分,且需先治療 12 週,傷口癒合面積 < 50 %,還要搭配抽血檢查的數值。」由於目前現行健保給付條件下,患者要等候三個月進行傷口對照後,才能使用,對於是否可能影響患者截肢機率,劉明偉醫師分享,「如果能夠及早使用,對患者應該會有幫助。讓傷口早日癒合不但可以降低截肢風險、避免失能、維持生活品質,還可以節省後續回診、住院、手術的醫療花費。」

貼心小提醒

糖尿病足潰瘍問題很多,糖友們平時要穿著合腳的鞋襪,不可赤腳走路。劉明偉醫師說,請每天檢查雙腳,如果發現龜裂、擦傷、水泡、潰瘍等狀況,務必及早就醫,利用正確的方法照顧傷口。跨專科團隊會運用各種方法來穩定血糖、恢復血液循環、控制感染、促進傷口癒合,幫助患者維持生活品質,遠離截肢的威脅!

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