使用奈米科技新技術，快速篩檢敗血症病菌

床第運動，抗體要有。「 PTT 鄉民女神」四叉貓（劉宇）日前在臉書上，分享施打「 HPV 疫苗」的心得，引發網友議論該疫苗對不同生理性別的作用。^[1] 人類乳突病毒（human papillomavirus，簡稱 HPV ）疫苗可以預防男女的生殖器疣（俗稱「菜花」；genital warts），以及女性的子宮頸癌與男性的陰莖癌等 HPV 相關癌症。^{[2, 3]} 然而施打疫苗，並非神功護體一勞永逸，所以奉勸以生理女性為大宗，「凡是有子宮頸的人類」^[註]，都要接受定期檢查。^{[4, 7]}

臺灣的衛生福利部鼓勵 30 歲以上婦女，每 3 年進行一次免費的子宮頸抹片（Pap smear）。^[5] 澳洲以前也提供 18 到 70 歲的女性，每 2 年一次相同的服務；但 2017 年起改為 25 至 74 歲，每 5 年做一次子宮頸篩檢（cervical screening test）。^{[6, 7, 8]} 有別於前者偵測子宮頸的異常細胞；後者是一種 PCR 檢測，^{[9, 10]} 能驗出有無 HPV 感染，因此可以更早發現罹癌風險。^[11] 最近澳大利亞聯邦政府又有新政策，宣佈：「從 2022 年 7 月 1 日起，『國家子宮頸篩檢計劃』允許所有符合資格的婦女，自行採集檢測樣本。」^[12]

這意味著澳洲成為全世界第一個，開放 DIY 子宮頸篩檢的國家。^{[7, 10, 13]}

DIY 子宮頸篩檢

依照澳洲政府的規定，如欲自行採集子宮頸篩檢樣本，要先向醫療單位預約門診。聽完專業的操作解說後，於現場完成採樣，並繳回檢體。目前不開放民眾在家土法煉鋼。^[13]

DIY 子宮頸篩檢的基本步驟如下：

醫療院所會安排就診婦女在私密的空間，例如：布簾後或廁所裡，進行採樣。如果有疑問，要在領取檢測器材時，請教醫療人員。不然等會兒被拋下，便只能自食其力了。^[14]

_{圖／資料來源 14 （© Commonwealth of Australia. Images used as ‘fair dealing‘ under the Copyright Act 1968.）}

趁著四下無人，調整個舒適的姿勢，並拉下內褲。^[14] 用潔淨且乾燥的雙手，取出器材包裡，裝著 PCR 拭子^{[9, 10]} 的塑膠管。^[14] 拔出管中拭子時，切勿隨意觸碰（上圖） B 端，以確保其不受汙染。^[14]

_{圖／資料來源 14}

用手把陰部的肉撥開，輕柔地將拭子伸進陰道。有些版本比較貼心，長柄上面有記號，表示插入的正確深度。接著，旋轉拭子 10 到 30 秒，各個方位都要顧及。這頂多造成輕微的不舒服，但不至於疼痛。^[14]

_{圖／資料來源 14}

從陰道將拭子拉出來後，收回塑膠管中關緊，裝進原本包裝的袋子裡。穿好衣服，把檢體整袋交予醫療人員，回家等待檢驗報告。如果樣本中偵測到 HPV 病毒，就會被通知回診，做進一步的檢查。^[14]

_{圖／資料來源 14}

DIY 篩檢的優點

傳統的子宮頸癌檢查，不管是抹片還是 PCR ，都要將私處暴露在醫療人員面前，還得讓俗稱「鴨嘴」的擴陰器（speculum）撐開陰道。^{[10, 15]} 這對更年期下體不適、曾被性侵，或是具有特定文化、宗教背景的婦女，以及擁有子宮頸的變性男子而言，都無疑是天大的身心阻礙。^[10] 正因如此，諸多研究顯示，自己採集樣本的選項，會大幅提升民眾的篩檢意願。此外，其檢測的準確率，與交由專業人員採樣相當。^{[10, 16, 17]}

若是新的政策推廣順利，原本拒絕接受檢查的人都改變心意，那麼澳大利亞或許就有機會在 2035 年以前，成為世界上第一個徹底剷除子宮頸癌的國家。^[10]

備註

在澳洲政府的某些官方宣傳資料裡，將子宮頸篩檢的對象，設定為「年紀介於 25 到 74 歲之間，性行為活躍或曾有過性關係，女性或有子宮頸的人」，^[4] 或是「 25 到 47 歲間，任何有子宮頸的人」。^[7] 之所以用「有子宮頸的人」這種說法，大概是為了涵蓋變性或雙性等可能性。（原文：「You are eligible for a subsidised Cervical Screening Test if you are: aged between 25 and 74; sexually active or ever have been; a woman or person with a cervix」^[4] 以及「anyone aged 25-74 with a cervix」。^[7]）

參考資料

1. 劉宇（四叉貓）（Facebook，2022）
2. The HPV vaccine (HPV Vaccine, accessed in 2022)
3. HPV專欄QA（衛生福利部國民健康署，2022）
4. Should you have a Cervical Screening Test? (Australian Government – Department of Health and Aged Care, 2022)
5. 子宮頸癌防治（衛生福利部國民健康署，2022）
6. National Cervical Screening Program (Australian Government: Ministers – Department of Health and Aged Care, 2022)
7. ‘Pap smears’ can be replaced by do-it-yourself cervical cancer tests (Australian Government: Ministers – Department of Health and Aged Care, 2022)
8. Cervical screening test (Health Direct, 2020)
9. Changes to the National Cervical Cancer Program (NSW Health – Pathology, 2015)
10. Australia to offer self-testing swabs to all women for cervical cancer screening (Sydney Morning Herald, 2022)
11. Understanding your Pap smear or cervical screening test results (Cancer Council Australia, accessed in 2022)
12. Self-collection now available for cervical screening (Australian Government – Department of Health and Aged Care, 2022)
13. Australia now offers ‘game-changing’ self-test for cervical cancer. How does it work and why is screening important for women? (ABC News, 2022)
14. National Cervical Screening Program – How to collect your own vaginal sample for a Cervical Screening Test (Australian Government – Department of Health and Aged Care, 2022)
15. 子宮頸癌篩檢介紹（衛生福利部國民健康署，2016）
16. Hawkes D, Keung MHT, Huang Y, McDermott TL, Romano J, Saville M, Brotherton JML. (2020) ‘Self-Collection for Cervical Screening Programs: From Research to Reality’. Cancers (Basel), 12, 4: 1053.
17. Self-collected vaginal samples (Cancer Council Australia, 2022)

本篇文章由台灣大學提供，PanSci歡迎台灣各科研單位提供您的最新訊息。

病菌檢測是許多重大疾病醫療的基礎，但是，檢測時間往往曠日費時，例如，讓病患飽受死亡威脅的急症之一的敗血症，病菌檢測時間往往需要2至5天。由中研院特聘研究員和臺大物理系合聘教授王玉麟所帶領的跨校研究團隊最近發表一項醫療檢測技術上的重大突破，他們利用奈米科技光譜技術可望將敗血症的檢測時間大幅縮減至三十分鐘（增快約百倍），可以有效提升疾病治癒率、避免藥物濫用、以及減少併發症等。

這個獨步全球的重大成果，已在知名國際期刊「自然通訊」《Nature Communications》於2011年11月15日刊登，它是利用「捕捉與偵測細菌雙功能快速檢驗晶片」來檢驗血液中細菌的新科技。它可以直接從血液捕捉細菌，加以濃縮並就地偵測細菌的光譜訊號，藉此辨別其種類，即得以幫助醫師快速決定如何有效使用抗生素，甚至可分辨此細菌是否具有抗藥性，可望克服抗藥性細菌的難題。此項堪稱醫病福音的重大發明也同時獲國際奈米科技網站媒體《Nanowerk》的報導。

此一研究論文的第一發表人，臺大高分子所助理教授劉定宇表示，這項發明是利用表面增強拉曼光譜技術（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）為基礎，製作「捕捉與偵測細菌雙功能快速檢驗晶片」，具有超高的靈敏度，在幾秒鐘之內就可以取得單隻細菌的光譜，因此，可望在短短三十分鐘內篩檢出敗血症病人血液中的細菌（正常細菌檢測程序則需時2-5天），因此，可以有效幫助醫師快速而有效的使用抗生素，減少濫用抗生素的情形。

劉定宇進一步說明，這是一種奈米科技新技術，「捕捉與偵測細菌雙功能快速檢驗晶片」可以利用它表面上第一層的「萬古黴素」將血液中的細菌牢牢地抓住，以便第二層的「銀奈米粒子陣列」來放大細菌表面分子的拉曼光譜訊號。就像每一種樂器都有自己特定的音色一樣，每一種分子也都有自己特定的 「分子拉曼光譜指紋」，因此科學家可以藉此光譜指紋來區分細菌的種類。

以敗血症為例，台大醫院創傷醫學部韓吟宜主治醫師表示，此一快速檢驗晶片檢測可望帶來的重大效益為：
(1) 檢驗方法大躍進：可在數十分鐘內得到初步檢驗結果，較傳統細菌培養方法，檢測速度增快很多（並可判別此細菌是否具有抗藥性），而檢測準確率也可望提升（敗血症病人的血液培養只有30%呈陽性結果；敗血症休克病人50至60%會有陽性培養結果）；
(2) 降低敗血症病患的併發症與死亡率：在第一時間依檢驗結果指導敗血症抗生素的選擇，不再憑經驗選擇用藥（empirical use），可大幅提升敗血症患者的存活率，降低器官衰竭的發生；
(3) 抗生素管制：避免了抗生素濫用、抗藥性細菌的發展；
(4) 減少醫療支出：因為提升了疾病治癒率、避免藥物濫用、減少併發症等。

此外，此快速檢測平台檢測技術的潛在效益亦十分可觀，它不僅能針對血液臨床檢體來使用，也可將此奈米檢測技術推廣至環境污染（水質檢測）、食品藥品微生物（大腸桿菌、塑化劑等）檢測，甚至病毒、癌症篩檢等多方面來使用。實為病菌檢測技術和促進健康環境和醫療效益的世紀性貢獻。

這項發明是中研院原分所王玉麟特聘研究員（台大物理系合聘教授）所帶領的跨領域團隊經過多年努力的研究成果之一。本篇論文的第一作者為台灣大學高分子所專案計畫助理教授劉定宇，其他作者包括台灣大學凝態中心王俊凱研究員、陽明大學微免所林奇宏教授、台灣大學光電所博士班學生蔡焜棟及中研院原分所王懷賢（SERS晶片發明人之一）、陳玉、陳友暄、趙元駿、張軒豪等人，通訊作者為王玉麟。

本研究由行政院國科會奈米國家型科技計畫、閎康科技股份有限公司、中央研究院深耕計畫與教育部五年五佰億學術邁頂計畫共同支持完成。

論文連結：Functionalized arrays of Raman-enhancing nanoparticles for capture and culture-free analysis of bacteria in human blood

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《近場光學顯微術，開啟奈米世界大門》
• 作者／簡靖航｜科技大觀園特約編輯

傳統光學顯微技術發展幾個世紀之後，從 20 世紀後半⾄今，突破光學繞射極限成為顯微技術的重要課題。繞射極限是光波所能聚焦的最⼩尺寸（約為光波長的⼀半，以可⾒光來說約 200-350 nm），仍遠⼤於分⼦和奈米材料。顯微鏡的發明是進入微觀世界的⾥程碑，⽽突破光學繞射極限後就能開啟進入奈米世界的可能性。 

突破光學繞射極限的超⾼解析度顯微技術⼤致上可以分為遠場（far field）與近場（near field）兩⼤類，這兩者的差別在於是否利⽤探針在靠近樣品距離遠⼩於⼀個波長（約數⼗奈米）處進⾏量測，若有則為近場，其餘則屬於遠場。⽽遠場顯微技術若要達到奈米級別的超⾼解析度， 需要以特殊螢光標定加上大量電腦計算來輔助。 

中央研究院應⽤科學研究中⼼研究員陳祺，專攻近場光學顯微術，屬於探針掃描顯微術（Scanning probe microscopy, SPM）中與光學相結合的分⽀。 

探針掃描顯微術，家族成員眾多 

探針掃描顯微術泛指使⽤探針來掃描樣品的顯微技術，依照原理的差別再細分成多個類別。在整個探針掃描顯微術家族中，最早的成員為 1981 年問世的掃描穿隧顯微鏡（Scanning tunneling microscope, STM），其主要機制是偵測探針與待測物表⾯間的量⼦穿隧電流（註1），作為回饋訊號來控制針尖與待測物的距離，⽽得到待測物表⾯次原⼦級別的高低起伏。1986 年發明的原⼦⼒顯微鏡（Atomic force microscope, AFM）則是⽬前最廣為應⽤的探針顯微技術，其以針尖接觸（contact）或輕敲（tapping）物體，藉由偵測針尖和物體表⾯間之凡得瓦⼒，得知物體表⾯的高低起伏。 

在探針掃描顯微術中，控制針尖與物體的相對距離是重要的課題，STM 可控制距離在一奈米以下，AFM 則可在一奈米到數十奈米間變化。此外，要在奈米世界「移動」並不是⼀件簡單的事。因為⼀般以機械⽅式的「移動」，其尺度都會在微米級別以上，這就像是我們沒有辦法要求⼤象邁出螞蟻的⼀⼩步⼀樣。所幸 1880 年居禮兄弟發現壓電材料會因為外加電場，⽽導致晶格長度的伸長或者收縮，即可造成奈米級別的「移動」。⽬前所有的探針顯微術都是以壓電效應達成對針尖或樣品「移動」的控制。 

近場光學顯微術，探針加上光 

依 STM/AFM 控制針尖的技術基礎，外加光源於針尖上，即為近場光學顯微術（Scanning near-field optical microscopy, SNOM），依照光源形式的不同可區分為兩⼤類： 

1. 微孔式近場光學顯微術（aperture SNOM，簡稱 a-SNOM） 
2. 散射式近場光學顯微術（scattering SNOM，簡稱 s-SNOM）

a-SNOM 是利用透明的 AFM 針尖，先鍍上⼀層⾦屬薄膜，並打上⼩洞，讓光從⼤約 50-100nm 左右的⼩洞穿出，得到⼩於光學繞射極限的光訊號。s-SNOM 則是外加雷射光源聚焦於針尖上，並量測散射後的光訊號。其中，針尖增強拉曼散射光譜顯微鏡（Tip-enhanced Raman spectroscopy, TERS）是屬於 s-SNOM 的⼀種特殊近場光學模式，主要為量測拉曼散射光譜，即可識別分⼦鍵結的種類。由於拉曼訊號相對微弱，透過探針鍍上⾦屬薄膜，即可利⽤針尖端局域電場的放⼤效果，來增強待測物的拉曼訊號，並利用針尖的移動來得到奈米級空間解析度的拉曼成像。 

陳祺的研究歷程與觀點

在陳祺就讀博士期間，其研究領域主要為結合低溫超高真空 STM 的單分子光學量測，需要極度精進探針掃描顯微鏡的穩定與解析度。畢業之後將⽬標轉向室溫室壓下的探針掃描顯微術與光學的結合，用以量測更多種類和不導電樣品。

陳祺在博⼠後期間的⼯作以 TERS 為主，曾發表解析度⾼達 2 奈米以下的成果，維基百科的 TERS 條⽬，也引⽤了陳祺當時發表在《Nature Communication》的論⽂。回國進入中研院之後，陳祺也開始 a-SNOM 的研究。

無論 TERS 或 a-SNOM，兩者的實驗設計都是建構在 AFM 上，因此陳祺會⾃⾏架設更精準的 AFM，以達成近場光學顯微術更佳的穩定性。 

近場光學實驗操作上的困難除了針尖的製作之外，穩定的 AFM 掃描其實也相當不容易，是維持針尖品質的關鍵。傳統上 a-SNOM 都是以接觸式（contact mode）的 AFM 方式掃描，以防止輕敲式（tapping mode）起伏會干擾光訊號，代價就是 AFM 的解析度極差。陳祺將⾃架的近場光學實驗放進⼿套箱裡，能讓針尖在輕敲式時維持極⼩的振幅（在⼀個奈米以下），可以大幅提高 AFM 的形貌解析度，也幾乎不損傷針尖。由於陳祺有非常豐富⾃架儀器的經驗，才能很⼤程度突破⼀般商⽤儀器的限制。 

⼀般認為 TERS 有較佳的解析度，但由於 TERS 在散射訊號影像上有很大程度的不確定性，經常導致假訊號或假解析度的發生。近年來陳祺反⽽把研究的主軸轉向 a-SNOM，因為她更看重是否能由 AFM 得到的材料結構和高度，來解釋近場光學所量測的結果，以期研究材料背後的物理或化學現象。

另外，陳祺近期最重要的突破是在⽔中完成 a-SNOM 的量測，將針尖與光學元件整合在自製的腔體（cage system）之中，得以在保持生物樣品的活性之下得到超高解析度的影像，這將是開啟利用近場光學研究⽣物課題的重要⾥程碑。

最後，⾝為擁有兩個孩⼦的女性研究員，「如何兼顧⼯作與家庭」或許是⼀般新聞媒體會問的問題。然⽽，陳祺分享⾃⼰的⼼得：「是不可能兼顧的啦！先集中精神做好⼀件事，等另⼀件要爆掉的時候再去救它。」可能坦承⾃⼰沒有辦法做好每件事， 反⽽讓陳祺在實驗上永遠能找到促使⾃⼰改進的動⼒。 

註解

註 1：量⼦穿隧電流：在量⼦世界中，物質同時具有波動和粒⼦的特性。因具有波動的性質， 當電⼦撞擊⼀層很薄的障礙物時，有不為零的機率穿過去，並產⽣穿隧電流（tunneling current ）。穿隧電流與障礙物厚度成指數函數遞減，因此可藉由量測穿隧電流強度計算出待測物表⾯極微⼩的⾼低起伏。

• 作者 / 照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《C 肝不治染新冠死亡風險增加，切莫拖延篩檢及治療！肝炎專家圖文解析》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔

「C 型肝炎肝硬化患者若感染新冠肺炎，死亡風險是非肝硬化者的 3.3 倍！」台灣肝病醫療策進會會長暨國立臺灣大學醫學院附設醫院副院長高嘉宏教授說：「C 型肝炎肝硬化患者感染新冠後，會發生全身性發炎反應，甚至導致『細胞激素風暴』，破壞包含肝臟在內的全身器官。有鑑於肝硬化患者正常的肝細胞比正常人少很多，只要有一點損害就可能使肝功能惡化，進展成器官衰竭，增加重症及增加死亡風險。」

高嘉宏教授說，世界上每三十秒就有一人因肝炎死亡，C 型肝炎治療刻不容緩。但因為疫情影響，民眾進行肝炎篩檢、治療 C 型肝炎積極度銳減，根據全球性大型研究指出，若因疫情拖延治療，C 肝患者病程惡化與死亡人口可能增加。我國有高達 12 萬名還沒有治療 C 型肝炎的患者，暴露於肝病三部曲（肝炎→肝硬化→肝癌）、肝外病變與感染新冠死亡風險提升的危機中。

高嘉宏教授說，為了幫助國人快速擺脫 C 型肝炎糾纏，政府特編預算，給付高安全性、高療效的 C 型肝炎全口服新藥。不僅治癒率高達 98% 且副作用輕微，治療更僅需要 2 個月或 3 個月，領藥最少只需要 3 次。疫情期間，其短療程特性更可幫助減輕患者回診的焦慮感，治療也不影響疫苗施打。高嘉宏教授鼓勵：「 45 歲至 79 歲的國人（原住民族群為 40 至 79 歲），應趁疫情趨緩之際，把握一生一次免費肝炎篩檢機會，確認自己是否感染 C 型肝炎。若確認也無須擔心，今日已有多元且有效的全口服新藥可幫助患者快速治癒 C 型肝炎。」

C 肝治療不能等！

感染 C 型肝炎後，患者可能出現疲倦、噁心、食慾不振、腹部不適等症狀，但也可能沒有明顯症狀，很容易遭到忽視。麻煩的是，C 型肝炎會導致肝臟慢性發炎，持續反覆發炎更會導致肝臟纖維化，漸漸演變成肝硬化，肝臟功能越來越差。肝硬化患者可能出現黃疸、腹水、凝血功能變差，嚴重時還可能造成意識改變、中樞神經障礙的「肝腦病變」。

長期處於慢性肝炎的狀態下，還會增加罹患肝癌的風險，加速「肝炎→肝硬化→肝癌」（肝病三部曲）病程惡化。高嘉宏教授解釋，「C 型肝炎病毒會持續破壞肝臟，一旦進入肝硬化，每一年約有 3%〜5% 患者會產生肝癌。如果不能早期診斷，早期治療的話，患者的存活或生活品質都會受到很大的影響。」

B 型肝炎、C 型肝炎患者除了積極治療，也務必定期追蹤，每 3 至 6 個月應做腹部超音波檢查，才能及早發現肝腫瘤。因為 COVID-19 新冠肺炎疫情的關係，部分患者追蹤的間隔可能會拉長，高嘉宏教授提醒，肝炎檢查切莫拖延超過 3 至 6 個月，以免在這段期間裡，小顆肝癌長出來而不自知。

C 型肝炎病毒除了會傷害肝臟之外，還可能導致多種肝外病變（extra-hepatic disease），高嘉宏教授分析，C 型肝炎病毒會造成身體慢性發炎、脂質代謝異常、胰島素阻抗，增加多種疾病發生的機會，包括中風、冠狀動脈疾病、糖尿病、腎臟病、認知障礙等，次外罹患癌症的風險也會上升，例如：口腔癌、非何杰金氏淋巴瘤等。

面對疫情，C 肝患者掌握健康關鍵分析

「除了由國民健康署免費肝炎檢測機會，如臺大醫院在內的許多醫院，也都響應政策，在院內執行召回計畫。把醫院裡面曾經檢驗到 C 型肝炎抗體陽性的患者名單列出來，由肝炎個案管理師聯繫把患者找回來，到胃腸肝膽科接受治療。」高嘉宏教授說，「鼓勵患者若接到相關篩檢或召回電話，應積極配合篩檢及回診治療！」

高嘉宏教授說，近年來C型肝炎治療以全口服新藥為主，療程大約 2 個月或 3 個月，若能完成整個療程，治癒率可達 98%。因為是口服藥，患者服藥也相當便利。對於新冠疫苗施打也不會造成影響，已經登記疫苗施打的民眾，不須擔心療程會延誤疫苗施打時間。高嘉宏教授提醒，接受 C 型肝炎治療的過程中，千萬不要因為疫情就任意停藥，若隨意停藥不僅會使治療成功率降低、甚至失敗，還會可能衍生許多治療問題。

高嘉宏教授也叮嚀，根除 C 型肝炎病毒後，記得定期追蹤。因為清除病毒後，肝硬化依舊存在，患者還是需要定期回醫院接受腹部超音波檢查、胎兒蛋白等肝癌篩檢。日常生活中，請勿與人共用牙刷、刮鬍刀、指甲剪等可能沾到血液的器具，要避免飲酒，並維持健康生活型態，包括規律運動、充足睡眠、攝取均衡營養等。透過積極治療及日常生活管理，才能雙管齊下擺脫「肝」苦人生。

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