淺談伊波拉爭議：如果伊波拉病毒爆發，你願意吃實驗藥物嗎？

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

中國新型冠狀病毒 (SARS-CoV-2) 來得又急又快，在此困境下，醫生們不得不將手上的藥物打出，期許某支藥物，能夠撂倒死神，挽救命懸一線的患者。

2020 年 1 月 19 日，一名 35 歲的美國男子出現在了華盛頓州的急診室。儘管沒有顯著的病徵（體溫 37.2℃、脈搏 110次 / 分鐘、血氧濃度 96%），胸部 X 光也無異常¹。

但病人陳述的武漢旅遊史，讓醫護心中敲響了警鈴，立馬向美國疾病管制中心 (US CDC, Centers for Disease Control and Prevention, 以下簡稱美國 CDC) 報告，同時在 48 小時內進行了所有常見呼吸道病毒的測試^{註1, 2}，結果皆呈陰性。

1 月 20 日，美國 CDC 報告出爐，確診為美國第一例 SARS-CoV-2 感染者！於是一場與皇冠死神拉扯的拔河賽正式開始了。

由此例可以發現幾個特點（非通例，僅就此例觀察）：

• 患者全程症狀和流感極為類似（咳嗽、乏力等）
• 患者感到不舒服時，並未有高燒、胸部 X 光無顯著肺部浸潤；直到感染約 6 天後出現高燒；感染第 9 天胸部 X 光出現肺部浸潤。

若非患者誠實告知旅遊史、醫護人員警覺性高、US CDC 慎重以對，則此例武漢肺炎 (COVID-19) 的病例表徵確實和流感極為類似，恐怕送醫的時間會更晚。

一名誠實的患者、一群遵守流程的醫護團隊

醫護們起初僅提供支持性療法，包含退燒、補充液體等。期間生化檢測發現白血球減少、血小板減少、肝功能指數變化等。

儘管入院時病徵不明顯，但隨著病程加速，病毒侵犯全身組織，各處檢體的病毒量開始提高，甚至在糞便中也能採集到病毒（見下圖）。

而在胸部 X 光檢測裡，入院時肺部顯示正常；但病毒持續在男子體內肆虐，病況急轉直下。

感染第 9 天（1/24, 入院第 5 天）發現左肺下葉肺炎，同時臨床上出現呼吸困難、血氧飽和度值降至 90％（最低應至少 96%）。隔日被迫使用氧氣呼吸和抗生素減緩感染。

然而病況並沒有因此轉好，雙肺惡化出肺炎。此時如無法取得進展，死神即將擊倒醫護團隊、取得最後的勝利。

Remdesivir 聽說能搞定RNA病毒？換你上了

Remdesivir 是模仿 DNA、RNA 的藥物，它能鑲入 RNA 的複製酶 (RNA-dependent RNA polymerase)，阻礙 RNA 鏈持續地延展，進而阻斷病毒的生命^{2, 3}。Remdesivir目前在治療伊波拉出血熱裡取得臨床第三期的成果^註3。

由於患者的情況每況愈下，醫護團隊在感染第 11 天起開始靜脈注射 Remdesivir。

沒想到這個臨場拉來的救援投手展現了強大的壓制力，隔日患者的臨床感受就開始恢復、血氧飽和度值上升到 94-96％，無需額外補充氧氣，直到本研究紀錄截止日 (1/30)，各項情況都持續改善，病人逐漸康復中。

從美國第一例中，可以學到啥？

從美國第一例武漢肺炎的案例，從感染、通報到治療，都有值得學習的地方，個人摘要如下：

• 誠實申報，不因畏懼而隱瞞旅遊史。
• 團隊提高警覺、完整訓練。儘管 X 光、病徵並無呈現急症，但醫護團隊顯然受過良好訓練，才能第一時間上報 US CDC。
• 逐日觀察，定量、定性地公佈醫療數據。因此我們才知道原來糞便也藏有病毒、發燒後數天 X 光才有肺部浸潤的表徵、上吐下瀉也可能是武漢肺炎的病徵之一。
• 大膽使用 Remdesivir，並取得極佳的治療效果，鼓舞了全球。個人建請台灣衛生福利部專案進口該藥物，立即投入實驗。

面對疾病，只有透明、團結、無私才能取得上風。因為病毒是全世界最公平的生物，不因國籍、宗教、性傾向而選擇感染者。

人類會因政治傾向、國籍共識而區分敵我。但病毒對全世界都很公平，只要人類不團結，每個人都是病毒的食物。

註解

1. 包含腺病毒、副流感、A 和 B 型流感、鼻病毒等。
2. 台灣決定一旦發現疑似病例，立刻先使用壓制流感的藥物，借此排除流感的可能性。確實是非常高明的做法，值得大力讚美。
3. Remdesivir 設計上是廣效型的抗 RNA 病毒藥物，並非單純僅抵禦伊波拉病毒。

參考文獻

1. Michelle L. Holshue, M.P.H., Chas DeBolt, M.P.H., Scott Lindquist, M.D., Kathy H. Lofy, M.D., John Wiesman, Dr. P.H., Hollianne Bruce, M.P.H., Christopher Spitters, M.D., Keith Ericson, P.A.-C., Sara Wilkerson, M.N., Ahmet Tural, M.D., George Diaz, M.D., Amanda Cohn, M.D., LeAnne Fox, M.D., Anita Patel, Pharm. D., Susan I. Gerber, M.D., Lindsay Kim, M.D., Suxiang Tong, Ph.D., Xiaoyan Lu, M.S., Steve Lindstrom, Ph.D., Mark A. Pallansch, Ph.D., William C. Weldon, Ph.D., Holly M. Biggs, M.D., Timothy M. Uyeki, M.D., and Satish K. Pillai, M.D. for the Washington State 2019-nCoV Case Investigation Team (2020) First Case of 2019 Novel Coronavirus in the United States. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa2001191
2. Guangdi Li & Erik De Clercq (2020) Therapeutic options for the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV). Nature Reviews Drug Discovery. DOI: 10.1038/d41573-020-00016-0
3. Ariane J.Brown John, J. Won, Rachel L. Graham, Kenneth H. Dinnon III, Amy C. Sims, Joy Y. Feng, Tomas Cihlar, Mark R. Denison, Ralph S. Baric, Timothy P. Sheahan (2019) Broad spectrum antiviral remdesivir inhibits human endemic and zoonotic deltacoronaviruses with a highly divergent RNA dependent RNA polymerase. Antiviral Research. 169. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2019.104541

茲卡病毒肆虐中南美洲，在巴西已傳出超過四千例的新生兒小頭略形病例。一般成人被感染茲卡病毒，主要會出現類似溫和的登革熱症狀（我得過差點痛死人的登革熱），包括發熱、皮疹、結膜炎、肌肉和關節痛、全身乏力、眼窩痛以及頭痛。這些症狀往往較輕，持續兩天至一週。如果是懷孕婦女感染，經由母親傳染給孩子，可能會造成小頭畸形。病毒最早在 1947 年於烏干達的茲卡森林中的獼猴體內分離出來，因而得名。

就像大部分的病毒傳染疾病一樣，公共衛生專家已警告台灣，茲卡病毒有很有可能入侵台灣，因為台灣氣候濕熱，很適合斑蚊（尤其是埃及斑蚊）的傳播，加上交通便利，這讓公共衛生專家如臨大敵。

除了茲卡病毒，前不久西非伊波拉疫情的慘烈，令不少衛生狀況已堪慮的非洲國家大受打擊；從駱駝傳染人的中東呼吸症候群（MERS）也一度令許多國家提高防疫警戒；更早之前的 H1N1，在台灣也造成疫情，我也沒有倖免，在家隔離了五天。以上種種令人聞風喪膽的病毒傳染病有一個共同點：它們都是人畜共通傳染病。

台灣大概在十一、二年前，慘遭 SARS 肆虐，許多人仍印象深刻。我當時也感冒發燒，差點就以為得了 SARS。因為 SARS 的防疫，學校關閉了游泳池，讓瘦骨如材的我，因為不能天天游泳運動，兩個月暴胖十幾公斤，從此身材再也回不去了，這也是人生中最大的痛之一。

SARS 是典型的人畜共通疾病，從啥都能吃的廣東傳出。《下一場人類大瘟疫：跨物種傳染病侵襲人類的致命接觸》（Spillover: Animal Infections and the Next Human Pandemic）這本好書，對 SARS 等等人畜共通疾病肆虐人間的過程，有如推理小說般精彩絕倫的描寫。

我在本專欄中介紹過了《下一場人類大瘟疫》的作者大衛．逵曼（David Quammen）的另一本書《致命伊波拉：它藏在哪裡？下一次大爆發會在何時？我們能遏止它嗎？》（Ebola: The Natural and Human History of a Deadly Virus）（請參見〈進擊的致命伊波拉〉）。《致命伊波拉》有部分內容就是來自《下一場人類大瘟疫》，可是後者的深廣度更令人折服。大衛．逵曼果然是一流的科學作家暨新聞工作者，在《下一場人類大瘟疫》中，他處理各種各樣不同的人畜共同疾病，從病毒到克立次體都有，可是卻能有條不紊，把各種脈絡用故事的方法清晰地呈現。

在過程中，我們隨著大衛．逵曼冒死到中國南方、香港、新加坡、馬來西亞、孟加拉、非洲等地遊歷，過程中他和許多當事人以及專家接觸，頗有觀看國家地理頻道的味道，也順便吸收了病毒學、細菌學、遺傳學、流行病學、演化生物學等的知識。

《下一場人類大瘟疫》第一章〈亨德拉和死神的灰馬〉就很令人驚心動魄，彷彿就像看電影一樣，相當好萊塢，可是其實更恐怖的是，書中述說的卻是血淋淋的真實事件，那是發生在澳洲這個先進國家的病例。亨德拉病毒感染了馬，然後傳給了人，有人不幸喪命；書中另一個案例，是發生在馬來西亞的立百病毒（Nipah virus），會引發立百腦炎，也會造成人類和其他動物（尤其以豬隻為主）交叉感染，嚴重的可引致死亡，致死率達四成。

立百病毒在馬來西亞的立白新村發現，1999 年 3 月馬來西亞爆發豬場及屠宰場工人腦炎死亡病例。1998–1999 年間馬來西亞有 265 人因接觸感染立百病毒的豬隻感染而致病，其中 105 個病例死亡。那次疫情亦造成馬來西亞近 900 個豬場近百萬頭豬遭撲殺，對業界造成相當大的損失。

其他有名的病毒，還有禽流感、西尼羅河病毒、馬堡病毒和狂犬病毒。狂犬病應該是最著的人畜共通傳染病之一，絕大部份通過咬傷傳播。沒有接受疫苗免疫的感染者，會出現暴力行為、不可自制的興奮感、恐水症、部分肢體癱瘓、意識混亂或喪失知覺，病毒大量存在於發病者的腦脊液、唾液和體液中，當神經症狀出現後幾乎必定死亡。台灣原本非狂犬病疫區，可是台大團隊 2013 年在鼬獾身上，驗出絕跡 52 年的狂犬病病毒而死灰復燃。

人畜共通傳染病，病原不是僅有病毒而已，也有造成瘧疾的瘧原蟲，它們是單細胞的原生生物，生活史非常複雜；還有 Q 熱、鸚鵡熱和萊姆病，它們都是細菌造成的傳染病，病原分別是貝納氏立克次體、鸚鵡熱衣原體和伯氏疏螺旋體造成的。

《下一場人類大瘟疫》探討了一個有趣的問題，就是為何許多人畜共通傳染病的病毒致病原，都來自蝙蝠。在美國，蝙蝠則是最常見的狂犬病原因。許多其他病毒在不同動物之間傳來傳去，可是源頭往往可以追溯到蝙蝠身上。蝙蝠為何成為重要的病毒儲存宿主？原因現在學界還在探討，《下一場人類大瘟疫》提到幾位好奇的科學家，原本並非蝙蝠免疫專家，可是卻合作探討出一些合理的原因，例如蝙蝠是哺乳動物古老的一支，有群聚的習慣，又能夠飛翔而長途旅行等等，讓蝙蝠成為病毒的良好宿主。

提到人畜共通疾病，另一本好書《共病時代》也非常值得一讀！我們對蝙蝠和其他動物所知的非常有限，這也導致了我們人類在明，人畜共通傳染病在暗，防不勝防。因此，對其他生物的基礎生物學研究，不是種像是集郵的嗜好，或者只能滿足科學家的好奇心而已，對我們的健康和公共衛生甚至政治經濟也是生死悠關的。

在《下一場人類大瘟疫》中，大衛．逵曼不禁要被問或者問自己，為何要高度關注人畜共通傳染病？他沒有懷疑太多，因為有一個世紀絕症，讓他很肯定關注人畜共通傳染病是很重要的，那就是由 HIV 造成的，俗稱愛滋病（AIDS）的後天免疫缺乏症候群。愛滋病是非常令人聞之色變的，這個不必要詳述了吧？《下一場人類大瘟疫》當然也追蹤了這個上個世紀被視作黑死病的疾病的來源。還好在許許多多科學家的努力之下，愛滋病現在算是有藥可救了。

回到上面提到的 SARS，這個急性呼吸道症候群在中國、香港和台灣都造成了重大的衝擊，不僅許多青壯年病人無預警辭世，還對疲弱的經濟造成打擊，也在社會上產生一定的動盪，那時候在公車或捷運咳兩聲，馬上被白眼，嚴重點的還被怒目而視，只差沒演成全武行。

因為有些病例是從香港傳過來的，香港遊客在台灣備受歧視，連我的華僑口音都能讓人明顯表現出敵意。因為生態的破壞而從其他動物溢出，加上氣候變遷及交通便利，再受到新興傳染疾病應該不是會不會發生的問題，而是什麼時候發生的問題而已，不僅是醫界該準備，整個社會遲早都要面對。

一部好電影《全境擴散》（Contagion）也不容錯過，這部鬼才導演史蒂芬．索德柏（Steven Soderbergh）的超寫實作品，描述了人畜共通的傳染病對人類社會的衝擊，全片中不同角色都有血有肉，基本上就是把 SARS 疫情對社會和人性的衝擊演得活靈活現，毫不煽情地說了個好故事，非常適合配合《下一場人類大瘟疫》這本好書一起享用（請參見〈全境擴散的超寫實〉）。

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】，並同步刊登於The Sky of Gene。