這種矽膠微晶片只有 USB 隨身碟的大小，卻能夠模擬複雜的人類器官，如心、肺、腸道等功能，進而改善藥物的研發程序。晶片上內建微流控通道，通道旁排列特定的人類器官細胞；研究人員把化學成分注入這些通道當中，就能在顯微鏡下觀察這些人造「器官」對藥物的反應為何。

舉例來說，肺臟晶片有一側排列人類的肺臟細胞，另一側排列微血管細胞，兩者之間隔著一層滲透薄膜，讓空氣和液體可以通過。薄膜的一邊有空氣流通，另一邊注入類似血液的溶劑，兩旁真空室的收縮和舒展則可模擬呼吸動作。

目前哈佛大學的韋斯研究所（Wyss Institute）已複製出多種器官晶片，並持續測試評估當中。研究人員希望這些晶片能夠取代動物實驗，協助研發新藥。

本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 23 期（2016 年 08 月號）

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來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素，而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」，據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染，原因包括使用父母用過的筷子和湯匙，或輪流喝飲料等；另一個因素就是食物中所含的糖分，主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時，就會發生以下情況：首先，轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為（C₆H₁₀O₅）n，後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面，會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外，口腔中的其他細菌（根據統計，口腔中的細菌有 600 多種）也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」，有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」（biofilm，又稱菌膜）。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後，獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」，引發去礦質作用，最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡，並分解出乳酸；事實上它們也會分解出醋酸，及一種稱為甲酸（HCOOH）的酸，但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用，溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前，必須好好刷牙，以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑（葡聚糖＋細菌）！即使是漱口，具黏性的牙菌斑也不易脫落，最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑（可幫助去除汙垢的顆粒），能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜，但卻不太容易引起蛀牙，其中最有名的分子之一就是「木糖醇」，你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧！這個分子的化學式為 C₅H₁₂O₅，詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的，卻不容易引起蛀牙呢？在回答這個問題前，我們先回想一下為什麼蔗糖（糖）會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料，而反應過程中產生的果糖，會被轉糖鏈球菌做為養分來源，並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢？首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料，另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源，所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜，但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同，但為什麼味道也是甜甜的呢？若像下圖一樣，稍微改變一下木糖醇的畫法，就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像，具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》，2021 年 11 月，快樂文化。