0

0
1

文字

分享

0
0
1

濾掛咖啡的濕強劑風暴,沖泡就溶出致癌物?!

科學新聞解剖室_96
・2016/12/23 ・3782字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 567 ・九年級

科學新聞解剖室—案件編號 19

案情

圖/kimminhyeok1@pixabay, CC0
圖/kimminhyeok1@pixabay, CC0

如果你是一名朝九晚五的上班族,早上來一杯咖啡醒醒腦,濾掛咖啡是當然首選,既方便又快速,你一定會讚嘆濾掛咖啡包的發明者簡直是天才!濾掛包的口味和款式五花八門,也各有死忠的擁護者,商機無限。但是日前,朋友卻傳來一則令解剖員大為驚嚇的新聞:〈名醫指濾掛咖啡溶毒 毒物專家:沒聽過〉,內容指出:

江守山(2016 年 9 月)16日又在臉書發文指出,民眾常喝的濾掛式咖啡通常是紙包裝,因添加濕強劑,才能在熱水沖泡下不會破掉,濕強劑本身就是致癌物,碰上咖啡醇類、油類恐溶到咖啡裡,呼籲民眾少用。

咖啡濾掛包真的有這麼毒嗎?濕強劑是什麼東西?提出警訊的專家夠專業嗎?這樣的訊息為什麼會登上新聞版面?又有其他專家提出不同意見,究竟誰是誰非呢?

解剖

根據江醫師的說法(如圖)總共可以歸納出三個疑點:第一,濾掛式咖啡是紙包裝,有添加濕強劑;第二,濕強劑是致癌物;第三、濕強劑碰到咖啡醇類、油類恐會將致癌物溶到咖啡中,我們依序來瞧瞧這些說法是否合理。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

%e6%b1%9f%e5%ae%88%e5%b1%b1fb%e9%a0%81%e9%9d%a2

一、濾掛咖啡是紙包裝?!

首先,是濾掛咖啡的包裝問題。江醫師點名濾掛咖啡用紙來包裝,他提醒大家這個問題很大、很嚴重,大家不能忽略這個風險。這個發言一出,隨即引來各家媒體的報導,網路也陸陸續續出現相關的討論,由於引起的議論很多,衛福部食藥署也趕緊在五天後發布濾袋材質的檢驗資料,指出:

針對 9 件市售濾掛式咖啡產品之濾袋材質進行檢驗,結果顯示所有濾袋皆為 PP 與 PET 或 LDPE 所製成之複合型不織布材質,並非紙類材質,不織布材質強韌,無須添加溼強劑。

食藥署的資料跟解剖員接觸過的濾掛咖啡一樣,都是不織布材質,因此沒有添加濕強劑的問題,而且新聞一出,也有咖啡業者就立即出面澄清,市面上的咖啡濾掛包材質多數來自日本供應商的專利不織布。

此外,除了濾掛式咖啡之外,還有一種擁有廣大市場的咖啡濾紙,也在這次的風波中引起關注,經過解剖員查詢目前網路販售的咖啡濾紙,都成份標示明確,有 100% 原木漿和 100% 棉質纖維兩種款式,並無濕強劑成分。此外,食藥署也強調,不管是否使用濕強劑或是不織布的材質等,都必須符合「食用器具容器包裝衛生標準」,而且經過這次事件,食藥署也將研議把茶包、咖啡包等包裝袋歸類為食品容器,納入食安法並要求強制標示。不管未來食藥署會再如何強化為國人健康守護的措施,但是至少在現階段,市售的濾掛式咖啡並無報導中紙包裝的問題。

二、濕強劑 = 致癌?!

濕強劑是造紙工業會用到的成份,主要是用來提高紙張濕潤時的強度[1],在我們日常的生活中,只要有紙張強度需求的都可能會有濕強劑的存在,例如面紙、吸油紙等等。江醫師在發文中明確指出「濕強劑本身就是一個致癌物」,但是濕強劑真的就等同於致癌物嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

濕強劑其實是一個集合名詞,常用濕強劑有 UF 樹脂、MF 樹脂和 PAE 樹脂等等,只是不知道江醫師說的濕強劑是哪一種濕強劑。正好這篇新聞有另外訪問毒物科顏宗海醫師,他提供我們如下的一點線索:

他嘗試分析坊間某些濾掛式咖啡紙可能使用添加 PAE 的濕強劑,其中的「E」為環氧氯丙烷(ECH),碰到水會生成「非常微量」的單氯丙二醇,是世界衛生組織(WHO)公布的第 2 級致癌物,動物實驗中長期大量暴露會有致癌風險,但臨床實驗中並無致癌證據。

濾紙有濕強劑嗎?圖/littlepepper@pixabay
濾紙中有濕強劑嗎?會致癌嗎?圖/littlepepper@pixabay, CC0

顏醫師的說法提到如果使用添加 PAE 濕強劑的濾紙,遇水後會產生非常微量的有害成份,那麼,若要達到江醫師所說的致癌風險,需要喝多少的咖啡才會致癌?關於這個疑惑,東華大學的化學教育專家李暉教授,他表示這個議題過去已有許多文章提出反駁,環境中多數微量的單氯丙二醇並不會造成健康的疑慮(例如參考「驚!多吃一片烤吐司 致癌物就超標?!」一文),加上所查閱的各種說法中均無 PAE 含量的具體數據,故無從換算產生單氯丙二醇的多寡。

而且,如果真的有微量的濕強劑就一定會溶出而被我們吃下肚嗎?食藥署食品組簡任技正鄭維智就清楚地表示

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

要讓濕強劑溶出有 3 個要件,就是:高溫、時間長、品質不良。濕強劑是高分子聚合物,……一般手沖咖啡的水溫約在 85 至 95℃,水溫會隨沖泡時間而降低,且整個沖泡時間大約僅有 3 分鐘,原則上不會有溶出的問題。

綜合上述,即便濾掛咖啡的包裝真的有添加濕強劑,在一般正常的沖泡過程,基本上很難讓濕強劑這種高分子聚合物溶出的,即便溶出了,也是非常微量。因此直接把濕強劑等同於致癌的風險,基本上有過度推論之虞。

三、健康專家有善盡社會責任嗎?

經過上述的討論,進一步衍生了一個值得思索的問題:健康專家的這番言論是認真的嗎?有善盡社會責任嗎?

這則新聞斗大的標題寫著「名醫指濾掛咖啡溶毒」,由醫師掛保證,看起來就像是在宣告病人病症那樣地專業、權威、可信;但是,標題的後半段卻是「毒物專家:沒聽過」,到底誰才是專家呢?江醫師的發文中明確指出咖啡濾掛包的風險,因為添加了濕強劑,咖啡含有的醇類和油類會把紙上的濕強劑的致癌物溶出,發文最後還補上反式脂肪與抗菌洗潔用品的例子,來強化他自己的論點。只是在這些發言的背後,似乎沒有任何佐證資料,例如研究資料、分析數據等等,一位腎臟科醫師在沒有針對化學物質進行相關臨床研究的狀況下,真的有辦法對於這樣綜合性的議題提出一個決斷性的宣稱嗎?畢竟醫學與化工,這其實是很不同的兩項專業,如果是善盡社會責任的健康專家,理應都會對於這樣的議題謹慎評論,基於一分證據才講一分話。再加上,這篇新聞中第一段也提到:

繼日前「脫脂牛奶喝多會導致攝護腺癌」爭議發文後,江守山 16 日又在臉書發文指出,民眾常喝的濾掛式咖啡通常是紙包裝……

可見當事人發文惹議已非第一次,更應該引以為戒。這篇新聞中還有採訪另外兩名毒物科醫師,兩位醫師接表示沒有聽過江醫師提出的論點,並提到生活中難免接觸到致癌物,但致癌物會不會導致我們得到癌症,跟種類、攝取量都有關聯性。對比江醫師的發言,兩位醫師的說法顯得較為客觀、有所保留,因為要證明某物確實致癌,還要考慮每人所處得環境不同,若要成為全球通用的依據,是需要許多嚴謹、反覆的實驗與證明過程。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

李暉教授就提醒,在科學研究上,要證明一個否定的命題是非常困難的事,所以沒有任何研究機構可以證明某物完全不含某種物質,因為檢測不出來不代表沒有該物質。在這樣的條件下,說出「XX 也許有毒/致癌」這句話的傳播威力,遠遠大於「XX 產生毒性/致癌的機會微乎其微」,只是心理感受上的嚴重性未必符合科學事實上的真實性。我們相信這些健康專家不會不清楚這些基本道理,因此是不是能夠自我要求並善盡社會責任,應該是大家可以用來判斷是否為「稱職健康專家」的重要指標。

四、媒體只是資訊轉播站?

這篇新聞的主角是和大眾日常生活息息相關的「咖啡」,牽扯人人聞之色變的「致癌」,再加上「知名醫師」的專業光環,這三大要素使得這則新聞成功地攻佔各大媒體的版面。

在通訊軟體盛行的世代,媒體與名人所發布內容的「臉書訊息」,其受關注的程度有時更勝於真正的新聞,只要誰的粉絲人數多、社群聲量大,誰就能成為事件的詮釋者,就搏得版面。在這樣的特殊環境下,媒體投身社群戰局,在臉書上拼命挖掘題材,廣泛追蹤各領域名人,一有任何風吹草動就先發「即時」訊息,略過查證。反正是名人說的話,名人自己背書,而就算說錯了,遲早會有另外一位名人或專家出面反駁,或由公部門的相關單位出面澄清,這時就可再刊登一篇「打臉文」。在這種生態之下,媒體似乎只剩下「轉播」功能,有爆點就出稿,是非對錯交由大眾自行判斷。

根據藏身於媒體界的解剖員表示,現今的媒體以「海量」與「速度」為目標,除要求每位記者一天要發幾篇「即時」,且評斷標準就是速度與瀏覽量,在這樣的前提下,即便記者想做出好新聞也困難重重。當現在的媒體逐漸喪失過往「訊息守門人」的角色之後,一方面方便這些網紅名人可以大行其道,另一方面也提醒閱聽人需要重新定義及檢視現在的媒體功能,畢竟在有聞必錄、資訊氾濫的年代,還是培養好自己的耳聰目明才是最真實的倚靠。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

解剖總結

在這系列的報導中,可明顯看見媒體從過往(大概是很久很久以前)訊息的把關者儼然成為單純的訊息傳遞者,對於報導內容正確性的監督能力,實有待嚴重加強。但更值得大家關注的問題是,一位受過科學專業訓練以及擁有廣大觀眾群的健康專家,公開的發言都應該更加謹慎與嚴謹,以免造成社會上無謂的恐慌。據此,本解剖室給予這系列新聞以下評價(10顆骷髏頭):

綜合剖析評比-科學偽新聞指數(滿分五顆)

「忽略過程」指數:☠☠☠☠

「戲劇效果」指數:☠☠☠☠

「理論錯誤」指數:☠☠

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

(策劃/寫作:賴雁蓉、簡克志、黃馨慧、黃俊儒;科學專家:李暉)

參考資料:

  • [1] 吳翠玲、李新平、王建勇(2005),〈造紙工業常用濕強劑及其發展趨勢〉,《紙和造紙》,6: 35-38。
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
科學新聞解剖室_96
37 篇文章 ・ 12 位粉絲
「科學新聞解剖室」是由中正大學科學傳播教育研究室所成立的科學新聞監督平台,這個平台結合許多不同領域的科學解剖專家及義工,以台灣科學新聞最容易犯下的10種錯誤類型作為基礎,要讓「科學偽新聞」無所遁形。已出版《新時代判讀力:教你一眼看穿科學新聞的真偽》《新生活判讀力:別讓科學偽新聞誤導你的人生》(有關10種錯誤的內涵,請參見《別輕易相信!你必須知道的科學偽新聞》一書)。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
打破小細胞肺癌復發魔咒!PD-L1免疫合併化療讓存活率翻倍,健保給付條件一次看
careonline_96
・2026/05/12 ・1905字 ・閱讀時間約 3 分鐘

擴散期小細胞肺癌第一線健保治療首選:PD-L1免疫抑制劑合併化療存活率翻倍有望!專科醫師圖文解析

小細胞肺癌惡性高且復發快。如今「PD-L1免疫合併化療」打破治療瓶頸,有效阻斷腫瘤逃逸,讓患者五年存活率翻倍!健保已將其納入一線給付,助病友延長壽命並兼顧生活品質。

「過往小細胞肺癌患者往往在第一線化療結束後,兩、三個月就面臨猛烈復發,高達三分之二的病人活不過一年,身為醫師不禁常感覺束手無策之憾。」三軍總醫院內科部胸腔內科主任蔡鎮良醫師表示,「如今,在PD-L1免疫抑制劑問世後,越來越多小細胞肺癌病友能跨過『存活一年』的門檻,且在進入維持治療後,得以卸下化療的沉重負擔,單用PD-L1免疫抑制劑也有機會穩定控制疾病,重拾美好的日常生活。」

肺癌主要分為小細胞與非小細胞兩大類,其中與抽菸高度相關的小細胞肺癌雖罹病比例逐年下降,僅佔約7-8%,但因其細胞分裂增殖與擴散極快,即使進行低劑量電腦斷層(LDCT)也不一定能早期揪出疾病。小細胞肺癌患者多數確診時已無法進行手術,過往近六成存活期少於一年,能活超過五年者僅約6%,被視為惡性度極高的癌症。

蔡鎮良醫師指出,小細胞肺癌預後極差的關鍵點在於「復發快速」。雖然初期對化學治療反應率高,但極易產生抗藥性;一旦復發,僅剩少數患者對化療仍有反應,也沒有其他有效藥物選擇,導致治療陷入難以突破的瓶頸。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

破解小細胞肺癌的「免死金牌」:PD-L1免疫抑制劑破壞腫瘤免疫逃逸!

所幸,醫學迎來了近二十年來極為重要的進展–PD-L1免疫抑制劑。蔡鎮良醫師說,醫學界發現小細胞肺癌腫瘤會利用PD-1與PD-L1的結合機制,躲避免疫系統的追殺,就宛如拿著「免死金牌」般。PD-L1免疫抑制劑能精準阻斷這項結合,破解腫瘤的免疫逃逸機制,讓免疫系統重新主動攻擊癌細胞。

PD-L1免疫抑制劑破解小細胞肺癌的「免死金牌」

顯著降低死亡風險!PD-L1免疫抑制劑合併化療受國際治療指引肯定

研究證實,PD-L1免疫抑制劑合併化學治療可顯著改善無惡化存活期,降低死亡風險。蔡鎮良醫師分享診間觀察,過往能存活過一年的患者很少,如今可說過半數都有機會可存活超過一年;最新的延續性追蹤更顯示,試驗組的五年存活率從過往的6%成功翻倍達12%,為患者帶來了長達五年的長期生存效益。目前PD-L1免疫抑制劑合併化療,已被國際權威癌症治療指引NCCN列入擴散期小細胞肺癌的第一線治療首選。

PD-L1免疫抑制劑合併化療

免疫治療分階段:維持期可免除化療或搭配新型化療兼顧療效與生活品質

小細胞肺癌免疫合併化療可分為前、後兩治療階段:

  • 第一階段(起始治療):前4到6個療程會同步使用化學治療與PD-L1免疫抑制劑。因化學治療較易導致白血球低下,預防感染是保命關鍵。
  • 第二階段(維持治療):進入維持治療期後,視情況患者可完全移除化學治療,或是亦可PD-L1免疫抑制劑合併來自於海洋生物衍生物的新機轉化療藥物,為已接受過含鉑化療又復發的小細胞肺癌患者,提供了有效且副作用較低的治療選擇,成為維持治療的首選組合。

在整體治療期間,病友務必落實健康生活,並且「絕對要戒菸」,同時維持充足營養,確保有足夠體力應付療程。PD-L1免疫抑制劑的安全性較高,但仍需配合常規監測甲狀腺、血糖等數值,若出現症狀如皮疹、腹瀉等,請及時向醫師反應。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
維持期可免除化療或搭配新型化療 兼顧療效與生活品質

蔡鎮良醫師說,目前台灣健保針對擴散期小細胞肺癌患者,將PD-L1免疫抑制劑合併標準化療納入第一線給付,至今已滿兩年;給付條件雖限定於「無腦部轉移」,但若經濟許可或有私人保險時,仍建議腦轉移病友自費使用,因為從臨床實際療效來看,PD-L1免疫抑制劑合併化療對腦轉移病患也有效果,長遠也呼籲健保可積極考慮放寬限制,以盡可能嘉惠更多有需要的病友。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

careonline_96
682 篇文章 ・ 281 位粉絲
台灣最大醫療入口網站

0

2
0

文字

分享

0
2
0
從「細胞機械力」解開癌症抗藥性之謎
顯微觀點_96
・2025/10/16 ・2830字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文轉載自顯微觀點

許多癌症患者在初期對藥物反應良好,腫瘤明顯縮小,但經過一段時間後因為癌細胞會適應治療,例如可能改變藥物的目標分子,使藥物無法再有效作用;或是繞過原本被切斷的「生存」路徑,變得對藥物不再敏感,使得原本的化療、標靶藥物失效。因此癌症治療的一大挑戰「抗藥性」。

為了解決這項難題,臨床治療上有些使用「雞尾酒療法」,也就是同時使用多種藥物攻擊癌細胞的不同弱點;有的則是積極開發新一代藥物,針對已知的抗藥性機制設計不同路徑;或是透過改變腫瘤微環境讓患者產生持久的免疫反應,延緩或克服抗藥性產生。

但癌症逐漸走向精準醫療,藥物是否能夠針對特定癌細胞甚至癌細胞的特定機轉、基因產生作用,是醫療界正努力研究的方向。而從中國醫藥大學生命科學院細胞生物學研究所助理教授徐昭業的觀點,細胞機械力便是一個可以切入的研究窗口。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

微小機械力 左右細胞表現力

過去,生物學多注重在基因、化學對對細胞的影響,而力學生物學(或稱機械生物學,Mechanobiology)則在近二十年迅速興起。因為科學家發現,不論是細胞要維持形狀、移動,或是回應微環境的變化,都受到力學影響。

徐昭業解釋,其實細胞的機械力在生命活動中非常重要,例如大多數細胞都需要貼附在周圍的環境中,無論是與其他細胞形成組織,或是與細胞外基質(ECM, Extracellular Matrix)連結。而這個「貼附」的行為就是一種機械力的展現。

另外,當細胞在分化時,機械力的影響尤其顯著。例如,將幹細胞培養在柔軟如果凍的基材上時,它們傾向分化為脂肪細胞或神經細胞。然而若是培養在像桌子一樣硬的表面時,則更可能分化為骨細胞。這顯示細胞對外在物理環境具有高度的「機械感知」能力。

這些細胞從外部環境(例如黏附表面、周遭組織)感受到的「機械訊號」,會透過細胞膜上的蛋白傳遞進入細胞內部,影響基因表達並調整行為,例如分化或增生。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

傳統上判定癌症藥效(或是是否出現抗藥性)多是透過測量細胞存活率,例如計算 IC50(半數抑制濃度)──也就是殺死 50% 細胞所需的藥物濃度。但徐昭業表示,這樣的測量方式存在著「非死即活」的二分法限制。例如:針對 100 顆細胞投藥,最後存活 50 顆,只知道存活率是 50%,但無法得知那剩下細胞的實際狀態;可能完全健康、也可能受到藥物影響變得半死不活。

不只管死活 力學訊號看抗藥性更精準

圖說:細胞機械力模型。徐昭業團隊便是將這樣密集奈米圓柱的結構裝置,放進微小的生物晶片。攝影/楊雅棠

透過細胞機械力的偵測則可以彌補這樣的空缺。徐昭業和研究團隊開發出一套生物力學量測系統,結合微結構與光學反射,成功簡化細胞力學的觀察與量化方式。

他們將細胞培養於表面覆有密集奈米圓柱的結構裝置上,當細胞貼附並施力於這些奈米圓柱時會導致彎曲,進而改變表面反射鏡的反射角度,影響光訊號的強度。藉由觀察反射光的衰減量,便可快速推估細胞的力學變化。

這些奈米圓柱通常使用 PDMS(polydimethylsiloxane,聚二甲基矽氧烷)等彈性材料製成,直徑約為1至2微米,高度約 5 微米,排列間距也僅有 1 至 2 微米。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

徐昭業表示,過去這類「micropost array」(微柱陣列)主要透過螢光標記位移來計算細胞所施加的力量,但這樣一來不但需要仰賴高倍率顯微鏡,影像分析也較為繁複。

因此,研究團隊改以反射訊號的變化來替代位移量測。他們將金屬反射層鍍於奈米圓柱頂端形成靈敏的反射面。當細胞攤開在表面時,張力會造成圓柱微幅形變,反射光因此產生角度偏移與散射。通常光強度會下降至原始強度的 20% 至 30%,藉此就能反推出細胞所施加的實際力值,依此分析細胞活力。不僅能大幅簡化操作流程,同時提升訊號讀取的效率與數量。

徐昭業說,當細胞死亡或停止活動時,力學(光學)訊號會完全消失,但「活力下降」的細胞則有部分訊號,但弱於「完全未受影響」的細胞。而這樣分群概念在癌症抗藥性研究的重要性在於:即使多數癌細胞對藥物反應良好,仍可能潛伏少數「對藥無感」或「苟延殘喘」的細胞。這些細胞若存活下來,將來就可能演化出抗藥性的癌細胞。

為了驗證設計出的平台在癌細胞檢測上有效果,徐昭業也和中國醫藥大學從事肺癌研究的老師合作,利用對方既有現成的抗藥性細胞株資料庫和相對應生物標記,與力學檢測平台的標記結合進行確認。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

徐昭業表示,過去要確認癌細胞是否出現抗藥性需透過長時間持續給藥,並耗費三至六個月時間培養,看細胞是否出現變異。但一方面長時間持續投藥,訓練出的是「後天抗藥性」癌細胞,和在真實情境不同;人體中可能部分癌細胞一開始就有「先天抗藥性」,卻難以在一開始就揪出來。另一方面,長期、持續的投藥也不符合臨床投藥方式,且耗時過長。

團隊利用力學檢測平台比較抗藥細胞與敏感細胞,發現兩者之間存在顯著差異,且這些力學特徵與既有的生物標記完全對應,證明了這個檢測系統可以直接辨識抗藥性細胞。

研究到臨床 盼打造癌症抗藥性快篩

由於系統採用的是非螢光染色(label-free)設計,偵測的是光學訊號,大幅縮短樣本製備和觀察時間。一片約一平方公分的生物晶片能同時觀測十萬個細胞,儘管有些細胞會彼此黏連,無法進行單細胞分析,但通常仍能取得五萬筆單細胞的力學分布資料。團隊再把這些數據輸入AI模型進行辨識訓練,系統便能在活細胞上快速量測,約半天到一天即可完成分析。

徐昭業表示,癌症病人通常有幾種可選用的藥物,但每個人對藥物的反應不同,第一線有效的藥物不見得適合所有病人。臨床上,醫師通常根據經驗與基因表現推估藥物敏感性,仍難以預測抗藥性的發生;即使用單細胞基因定序也很昂貴且不容易操作。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「雖然一開始仍需仰賴傳統細胞株去建立模型,但當這一系列流程建構完成,後續就能成為精準醫療的重要輔助工具」,徐昭業說,若是透過此平台,就能以「快篩」的概念檢驗不同病人檢體暴露於不同藥物,哪些藥物最容易產生抗藥性表現型(phenotype),進而提供臨床醫師一份建議清單,選擇不易產生抗藥性、最合適的治療策略。

目前團隊也致力於讓系統更具備高度規律性與可重複性,並易於製作母模再複製,以大幅降低成本與技術門檻。徐昭業期待這套系統除了加速細胞力學研究的量測過程,也能為生醫材料、藥物開發與細胞品質檢測等領域提供實用的解決方案。

參考資料:

延伸閱讀:

從材料到癌症研究 徐昭業的跨界探索

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

顯微觀點_96
53 篇文章 ・ 13 位粉絲
從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。