1

0
0

文字

分享

1
0
0

喝乳香精油,能夠治療癌症嗎?

活躍星系核_96
・2017/08/08 ・7728字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 579 ・九年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 作者 / 彭媺涵
    復健科職能治療師xIFA英國國際芳療師xVodder整合退腫治療師,同時也是編輯控兼選字控,尤其是對含有精油、水腫、淋巴等關鍵字的文章更加嚴重。臨床工作外也提供芳香療法、淋巴引流、個人化退腫的接案服務,久之發現要傳達的事情太多了,不如寫寫文章貼一貼比較快,於是也開始經營臉書粉絲頁「治療師解密-職能治療・淋巴引流・芳香療法」與部落格

名人離癌逝世的新聞,在近年雖然已不少見,但卻是越來越具戲劇性了。

例如今年三月,知名女藝人控訴廠商誘買蓮花產品致妹妹乳癌惡化,起初廠商表示並未向買方宣稱產品有治癌療效,極力推卸披著治療外衣的行銷話術,但透過指證、對話記錄、交易明細等資訊,終於在事件二個月後,依詐欺罪嫌起訴經銷商。五月中,另一位演藝圈重量級名人因大腸癌離世後一週,更有放射腫瘤科醫師與直腸癌患者家屬聯合指出,患者在罹癌期間聽從著名抗癌醫師的主張而拒絕開刀,並以數百萬購入天仙液與電解水,最終卻仍不敵腫瘤復發,並留下一張腫瘤竄出直腸的駭人近照!在醫界與病友齊聲撻伐之下,這名抗癌醫師受到衛福部重罰,台中市衛生局也即將將之移送醫師公會懲戒。

癌症患者對於治癒抱持著殷切盼望,這樣的需求打開了眾多商機,卻同時引出眾多似是而非的論點,例如早在數年前有精油業者宣稱喝乳香精油能抗癌,究竟是真的嗎?

精油的崛起,其實就是為了醫療

芳香療法的起源與醫藥是相當密切的:在 1910 年代,法國化學家蓋特佛賽(René-Maurice Gattefossé)在實驗室的爆炸意外中灼傷手臂,他取薰衣草精油外用於手臂壞疽上,發現壞疽不但停止惡化,傷口也幾乎沒有留疤,效果出乎意料的好。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

蓋特佛賽受到薰衣草精油啟發,開始投入研究精油的臨床實效,直到 1937 年,蓋特佛賽出版世界第一本芳香療法專書《Aromathérapie》,創造了「芳香療法(Aromatherapy)」這個新興名詞,他也被尊稱為「芳香療法之父」。當醫學芳療觀念開始萌芽,法國、甚至歐洲地區,開始有醫師與藥師投入其中,自此至今,有越來越多的醫護人士進而學習芳香療法、或是精油的運用。

精油並非僅有「香」、「美」、「舒壓」,它更在醫學史中樹立一道里程碑。圖/まぽ @ www.photo-ac.com

最知名的例子,就是第二次世界大戰時期、也就是蓋特佛賽在世界上首次提出芳香療法的不久後,法國軍醫瓦涅(Dr. Jean Valnet)參考了蓋特佛賽的芳療經驗,將精油應用在戰場上的大量傷患,在當時發揮了極大助益。1978 年,保羅貝雷許醫師(Dr. Paul Belaiche)的著作《草藥與芳香療法(Traité de phytothérapie et d’aromathérapie)》記錄了四十多種精油對抗常見感染症病原體的功效,而後續在 1990 年代,潘威爾醫師(Dr. Daniel Pénoël)與皮耶爾法蘭貢博士(Dr. Pierre Franchomme)更結合了蓋特佛賽、瓦涅、保羅貝雷許等人的科學芳療理念,以化學基礎解析精油結構與作用,完成一本藥用芳療教科書《精確芳療學(L’aromatherapie exactement)》。

現在學術圈也已有許多芳香療法相關研究與精油相關的研究更高達百萬篇,可見芳香療法背負著人們的醫療期待,例如癌症醫療便是熱烈討論的議題。

乳香有極重要的歷史意涵

西元前 1500 年,埃伯斯沙草紙(Ebers Papyrus)即記載著古埃及祭司如何運用乳香樹脂治病,包括痲瘋、蛇咬、腹瀉、或是一般創傷,它亦被使用在木乃伊的防腐工程中;乳香也是祭祀儀式中不可或缺的素材,燃燒後的白煙除了象徵意念上達天聽,吸聞後的放鬆感也讓古埃及人認為是與神明有心靈連結 ;在耶穌基督誕生之時,據傳東方三博士也以乳香作為贈禮之一,象徵尊耶穌為神;種種歷史,說明了乳香在醫學、宗教、以及文化上的獨特地位。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
在十九世紀出土的埃伯斯沙草紙,是最古老、最完整的古埃及醫學文獻。 圖/PEbers_c41.jpg: , CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

在東西方醫學中,乳香相當具有醫藥價值,本身既屬於中草藥,乳香萃取物也是西醫製藥成分之一;近年來,學術界已有數篇關於乳香精油和癌症的研究,然而它們彼此的研究主題各自獨立,並無法完整定論口服乳香精油到底是否有效抗癌,但在抽絲剝繭之下,可以發現 Dr. Mahmoud Suhail 與 Dr. Robert Pappas 這兩方的研究立場,是最能彼此呼應的。

乳香到底厲害在哪裡?

首先在 2011 年,具有輔助療法專長的伊拉克籍醫師 Dr. Mahmoud Suhail 與美國奧克拉荷馬大學醫學院合作,共同發表一篇「乳香精油(Boswellia sacra)可誘發特定腫瘤細胞凋亡機制,並能抑制培養的人類乳癌細胞球體的蔓延」的研究。研究準備了四種人類乳癌細胞的培養株,各種細胞分別施予由攝氏 78 度與 100 度蒸餾而成、並稀釋過後的乳香精油;研究表示乳香精油能夠促使細胞凋亡(Atoptosis)、減少細胞網路(Network)形成、抑制多細胞腫瘤球體的生長。

乳香精油,即是將乳香樹脂透過蒸氣蒸餾法萃取而成。 圖/xbqs42 @ pixabay.com

Dr. Suhail 接著在 2012 年也繼續與美國奧克拉荷馬大學醫學院,共同發表「由乳香樹脂(Boswellia sacra gum resin)蒸餾製備之乳香精油誘發人類胰臟癌細胞在培養品與異種移植鼠體內的死亡」的研究。這次團隊將人類的胰臟癌細胞移植到實驗鼠體內後,多次注射乳香精油並觀察變化,雖然老鼠接受精油注射後,體內癌細胞在體積與重量上都產生了數據變化,但在統計上並未達到顯著意義。

以上兩則研究採用的乳香精油,皆是透過分段萃取、或分批萃取而得到的樣本,隨後實驗者將這些乳香精油樣本同步做實驗,並比較精油成分與實驗成效之間的關係;而就以上兩則研究的實驗結果而言,每個精油樣本各自的癌細胞抑制能力強弱,正好與該樣本中乳香酸含量多寡而有所呼應,例如高溫萃取的精油含有比較多的乳香酸,而高溫萃取的精油樣本,對癌細胞培養株的實驗結果,也確實表現出較強的細胞毒性(Cytotoxicity);對此,Dr Suhail 也在兩篇研究中列舉數篇以乳香酸進行細胞實驗的論文,進一步支持自己的論證。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

乳香酸真的能代表乳香精油的抗癌價值嗎?

當 Dr. Suhail 提起乳香酸含量的話題,正好化學博士 Dr. Robert Pappas 在同一年冬天也發表論文,指出「抗癌活性成分乳香酸,僅存在於樹脂中,乳香精油內並不含乳香酸」;Dr. Pappas 說明乳香酸的分子結構具有約三十個碳,屬於三萜類(Triterpenoid)化合物,分子量高達 456.7 的它並不具揮發性,也就是說:透過蒸氣蒸餾法取得的乳香精油,是不可能含有乳香酸的!

β – 乳香酸的 3D 結構模型中,黑色球體代表碳原子的位置。 圖/Itineranttrader – Own work, Public Domain, wikimedia commons.

以蒸氣蒸餾法萃取的精油成分而言,通常架構上不會大過於二十個碳,也就是幾乎很少在精油中會出現雙萜類(Diterpenoid)化合物,即便不是雙萜類化合物,也不會出現分子量超過 300 的成分,即便有的話,在精油裡頭的含量也相當稀少。

Dr. Pappas 更公開地對讀者宣告,不論乳香酸的療癒價值有多高,如果有人拿著成分分析報告,宣稱自家蒸餾的乳香精油含有高濃度的乳香酸這種三萜類化合物,那麼就能推論:第一,該樣本並非真的經過蒸餾萃取,第二,該樣本可能被人工摻混了其他來源的乳香酸!

能夠抗癌的,到底是乳香精油,還是其中的乳香酸?

不到半年後,這次 Dr. Suhail 針對乳香精油內的化學成分組成,在 2013 年發表了「以水蒸餾法萃取乳香樹脂內的抗癌生物活性化合物」,認為乳香精油活化基因序列,使得能抑制人體不同組織癌細胞的生長、並誘發其細胞凋亡,除了乳香精油裡面的乳香酸之外,其他許多種高分子量化合物也能夠抗腫瘤細胞增生、誘導腫瘤細胞凋亡。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

他更指出,包括乳香酸在內的高分子量化合物,是可以透過蒸餾技術來控制含量的,他比較不同溫度與蒸餾時間獲得的乳香精油,發現透過高溫且短程的蒸餾法取得的乳香精油,保留更高濃度的乳香酸。

然而,Dr. Suhail 一改先前對乳香酸的重視,在文中表示乳香精油中所含的其他成分——甚至比乳香酸還更微量的成分,也同樣能對抗培養的人體癌細胞,像是綠珊瑚酸(tirucallic acid)能夠誘發人類攝護腺癌細胞的死亡;乳香精油本身錯綜複雜的化學組成,就能使許多分子之間夠彼此協同地抗癌,甚至他更話鋒一轉,直指乳香純露(Hydrosol)有高達 15.5% 的乳香酸含量,卻不會為腫瘤帶來細胞毒性!

如此一來,不論是宏觀的乳香精油、或是微觀的乳香酸,似乎都有各自的抗癌能力所在呢!究竟人們要如何追求乳香的療癒價值才好呢?

其他研究,至今如何看待乳香精油與癌症?

直到 2016 年,著名的國際芳療教育者 Robert Tisserand 整合了當時所有關於乳香精油治癌的論文,他認為所謂的「癌症」並不能一言以蔽之,因為癌症也有部位、形態、時程上的區別,這也是為什麼每位癌症患者的治療方針都不盡相同。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
扣除 Dr. Suhail 與 Dr. Pappas 的研究、以及非精油相關的主題後,另有上述六篇以「Frankincense(乳香)」與「Cancer(癌症)」作為標題關鍵字、並在 2016 年前發表的研究文獻。

現行的研究,幾乎都是採人體外實驗(In vitro)來進行,也就是說,精油不過就是殺死了在培養皿中的癌細胞而已,如此並不能完全等於精油能殺死人體內的癌細胞,也就不能定論精油能夠「治療癌症」 ,如果要透過臨床證實,還需要非常多的心力、時間、還有更多的活體實驗(In vivo)與臨床實驗才能定論。

Robert Tisserand 更去搜集了其他精油的抗癌研究,大蒜精油抗癌的研究文獻竟多達 14 篇;相反的,若是從乳香精油中的其他成分來看,單就 α-蒎烯(α-Pinene)就有五篇抗腫瘤的研究;若從大蒜精油其中兩大精油成分去統計——二基丙烯硫化物(Diallyl sulfide)和二基丙烯二硫化物(Diallyl disulfide),那麼就有高達兩百多篇的研究成果了!

雖然 Robert 補充,二基丙烯硫化物(Diallyl sulfide)和二基丙烯二硫化物)比 α-蒎烯的抗癌能力強,但它們的抗癌力,仍缺乏任何臨床研究支持!

學者們一路合力累積的研究成果,難道還無法成為臨床上的實質效益,僅僅只是鏡花水月?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

一雙無形的手,在幕後主導這些研究?

其實回頭細看 Dr. Suhail 所發表的三篇文章,會發現有一位 Gary Young 先生皆列名為共同作者。早在這些論文發表之前, Dr. Suhail 從 2009 年起就在阿曼的農場暨研究中心——Dhofar Frankincense Research Plant 擔任研究顧問,而這間研究中心,也將乳香精油供應給 Gary Young 所經營的精油公司,而且論文內也載明——本次實驗所使用的,就是由該研究中心所提供的乳香精油。

質疑精油內乳香酸含量的 Dr. Pappas 也曾經與 Gary Young 有過一段機緣!他曾因精油化學成份分析的專長,受 Gary Young 聘請進行該公司精油的成分檢驗,然而 Dr. Pappas 與 Gary Young 在檢驗成果的分析上沒有共識, 雙方最終不歡而散。

即使 Dr. Pappas 已無再經手 Gary Young 的公司事務,他仍在 2016 年持續透過自己的研究機構重申:乳香酸並不溶解於乳香精油,即使精油內含有成分,也是相當微量至可忽略的,而並非民眾們所期待的高濃度,還半開玩笑地說,如果你喜歡乳香酸,不如就上網搜尋哪裡買得到乳香酸吧!

到頭來,兜了這麼一圈,莫非這一切只是商業操作下的產物嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「先求不傷身體、再求效果」,聽聽芳療師的擔憂吧!

芳香療法這一門輔助療法,是有完整的訓練與考覈制度的,在琳琅滿目的國際芳療派系中,也有嚴謹的芳療體系是將解剖生理學與其它基礎醫學列為課程,並單獨設立該門考科,並要求學員需要經過足量人次的實習服務,通過考覈後,才可取得官方單位核發的證書及會員編號。

能夠出示資格的芳療師,可以有依據地提供民眾們貼身的諮詢與建議,民眾也能從芳療師所出具的訓練時數與內容了解對方的專業程度。 圖/acworks @ www.photo-ac.com

在二十世紀芳療起源之初,精油最常見的用法是(稀釋後)塗抹在身上、或是透過嗅聞使用,一直以來,在全球英系、澳系、德系⋯⋯等等各大芳療學派中,雖然各家的精油濃度規範不同,但這兩種用法,基本上是被認為是安全且適合長期使用的。

精油本身為濃縮物質,每一滴精油蘊含諸多種類的分子,每一分子又依其結構與化學性質的不同,而對於人體各種組織器官有不同的親和性,造就每種精油各自不同的專長。若直接口服,可能會由於直接接觸黏膜而造成灼傷,接著精油也將會透過循環系統正常地運行全身,而肝腎即無可避免地必須要負擔大量的代謝工作。

一般受過認證訓練的芳療師,基於對人體與精油交互反映的理解,並不會主動向使用者推薦有諸多考量的口服用法,例如英系芳療訓練就是完全禁止口服的!

口服精油觀念,已經慢慢歪樓了

其實口服在芳療歷史上並不稀奇,例如深受精油成效所鼓舞的瓦涅醫師,也自此積極地探究精油的潛力,最後集結為一本芳療經典《The Practice of Aromatherepy》,並在此書中介紹如何口服;具備自然療法、中醫、藥草學專長的法蘭貢博士,也在自己的著作中多次提及口服精油。

如此的法式芳香療法,最初是預期精油能攻擊病原體來抑制感染症,並要求需由接受過臨床芳療訓練的醫師施行,至今歐洲也有醫師接受芳療訓練,並將之應用在臨床上;這種「以醫療目的口服精油」即被視為是「法系芳療(French aromatherapy)」的一大特色。

口服行徑看似大膽,但過程皆受到專業芳療人士的監督,評估範圍包括對象的年齡、健康狀態、使用目的、有無並行其他療程等等因素,慎選精油種類後,以精算後的準確劑量(單位通常為毫克)將精油放入具有載體(如植物油或明膠)的膠囊,以不刺激消化道黏膜的方式吞服,最後也會訂定明確的次數或頻率,確保小心使用,而不是以養生保健為由,無限上綱地每日大量口服。

然而不曉得是從何時開始,有人提倡將精油滴在水中拌勻後飲用,也有精油狂熱者直接滴在舌下含服,認為這樣能夠讓精油以更快的速度在人體內發生效用,更有人出版精油烹飪書了呢!市面上也有精油銷售商用「我的精油可以喝」來營造良好的精油品質印象,或是私人傳授口服方法作為行銷手段,如此是與原先口服精油的用意相距甚遠了。

口服精油的意思絕對不是直接拿精油來喝!飲水中必須要加入分散劑(如糖漿或蜂蜜),舌下含服前也必須要與油相載體混合。最精確的口服方式是使用膠囊。 圖/がらくった @ www.photo-ac.com

不口服、低用量,不代表就能輕忽安全守則

前文所提到的 Robert Tisserand 不只是芳療教育者,他擁有四十年以上芳療產品研發與製作經驗,追蹤所有醫界、草藥界、藥理學界的精油研究文章,整合科學數據,致力於推廣精油安全,更在 2013 年寫了一本芳療圈的精油安全聖經——《精油安全:給醫護健康專業人士的指引(Essential Oil Safety: A Guide for Health Care Professionals)》。

Robert Tisserand 在該書指出:長期不當使用精油,可能會有慢性毒性(Chronic Toxicity)的隱憂!在進行精油的毒性測試時,儘管產品取得的是低於急性毒性(Acute toxicity)的劑量,但長期慢性的使用,即等於有「累積」的風險,因為這些外來物會持續地被血液與組織吸收,或是依附在蛋白質上,可能造成酵素的崩解或功能失調。

無獨有偶,隨著此書在 2015 年再度改版,正好出現了一位口服精油造成全身過敏近乎致死的案例;一位女性曾經多年使用不經稀釋的純精油,直接擦皮膚與口服,雖然一直都沒有出現異狀,但在停用精油數年後,她因腹部不適而擦了以椰子油稀釋過後的微量精油,想不到全身泛起嚴重紅疹,脈搏快而微弱、血壓降低、暈眩、呼吸困難、五官泛腫。

「少即是多(Less is More)」,是專業芳療師的用油心法。 圖/ APS @ photo-ac.com

說了這麼多,到底「喝」乳香精油能不能抗癌?

很遺憾,我們還無法回答這個問題,因為以上提到的論文,完全沒有透過口服做研究!任何學術研究成果,都不應直接視為醫療意見。先不論喝不喝乳香精油,您在喝之前,有沒有想過喝這件事有什麼意義呢?

.真的抗癌嗎?
沒有足夠證據。因為每則研究是僅針對單一癌症議題做個別實驗,所以沒有被提及的癌症,目前應保持否定的態度;而若是膀胱癌、胰臟癌等等已被研究所觸及的癌症種類,您必須要思考——你對於「抗癌」的定義是什麼,如果您認為「可以殺死培養皿裡面的癌細胞」就等於「抗癌」,那麼恭喜您,您應該找到了理想中的抗癌神器了。

.對人體真的有幫助嗎?
不知道,因為目前頂多是取人類的細胞做體外實驗,還沒有進行人體實驗,而且未來若進行人體實驗,也必須要以喝精油的方式做為實驗方法,否則也不方便把其他實驗方式得到的結果,比照為口服精油的預期效果。

.搞不好是真的有效啊!
或許吧!但就目前所知道的資訊,你可能要找文章所使用的精油,然後「把精油滴在有自己癌細胞的培養皿裡面」,如果沒有培養皿,那麼可能要「直接開膛剖肚、然後把精油注射或滴在患灶上」,這樣的做法想必是比口服精油還要貼近實驗情境,更能期待效果出現(喂)。

.那為什麼我看到某癌症患者喝了乳香精油就有效?
或許您真的看到了一個成功的例子,但是樣本數並不多,無法成為有力舉證,而且您有去確認這位患者是完全沒有接受過其他治療、僅有口服乳香精油嗎?

精油商品在坊間四處可見,但消費者的安全意識並未隨著商品而普及。 圖/mitchf1 @ pixabay.com

癌症、精油、人體,都是獨一無二的存在

回歸到癌症醫療本身,其實在國家衛生研究院所編製的各類癌症治療共識手冊中,已經針對定義、診斷標準、治療計劃等等所有醫療環節,統整出原則性之癌症醫療建議;同時也明文指出每位患者病情的變異性,因此鼓勵醫師、患者、家屬共同溝通個人化治療方案。

當然,每個人能夠在接受常規治療的同時,依照自身需求選擇使用精油——未必要採用口服途徑,例如用「擴香」來改善空氣品質,用「嗅聞」讓自己感覺更舒服,就是簡便又安全的芳療方法。或者,既然患者已從事常規治療,那麼在意義上,還有必要額外採用輔助療法嗎?

現今的正統醫療與輔助療法發展極廣,民眾相當容易接觸到癌症養生建議,在資訊未明的狀況下,請務必謹慎為上,尤其是輔助療法的個人差異性較高,在研究上較難呈現出實驗的再現性,請要謹慎分析訊息的驗證強度與臨床有效性,莫將特例當作是通例、或僅將單一一篇實驗成果做為依據,會是更客觀的考量。

在任何疾病面前,您並非是無能為力的角色,患者本身都有權選擇自己想要的醫治方法,只要回歸到自己的身心靈需求,踏實且自信地面對處置計劃,都將擁有痊癒的潛能!


參考資料

  1. Suhail MM, Wu W, Cao A, Mondalek FG, Fung KM, Shih PT, Fang YT, Woolley C, Young G, Lin HK: Boswellia sacra essential oil induces tumor cell-specific apoptosis and suppresses tumor aggressiveness in cultured human breast cancer cells. BMC Complement Altern Med. 2011, 11: 129-10.1186/1472-6882-11-129
  2. Ni, X., Suhail, M., Yang, Q., Cao, A., Fung, K.M., Postier, R.G., Woolley, C., Young, G., Zhang, J., Lin H.K. (2012). Frankincense essential oil prepared from hydrodistillation of Boswellia sacra gum resins induces human pancreatic cancer cell death in cultures and in a. BMC Complementary and Alternative Medicine, 12, 253
  3. Pappas R. (2012). Frankincense Oil and Boswellic Acid. International Journal of Professional Holistic Aromatherapy. 2012, 4 (1-3), from ( https://ijpha.wordpress.com/2014/03/13/frankincense-oil-and-boswellic-acid/ )
  4. Fung, K., Suhail, M., & McClendon, B., Woolley, C., Young, D.G., Lin H.K. (2013). Management of basal cell carcinoma of the skin using frankincense (Boswellia sacra) essential oil: a case report. researchgate.net, 1(2), 1–5.
  5. Tisserand R, Frankincense Oil & Cancer in Perspective, http://tisserandinstitute.org/frankincense-oil-and-cancer-in-perspective/

本文為泛科學院「用科普寫作打造個人品牌」學員作品,如果你也想展現自己的專業素養,將知識用大家聽得動、有興趣的方式傳達出去,歡迎一起來跟泛科學總編輯學。報名請洽 #泛科學院

文章難易度
所有討論 1
活躍星系核_96
778 篇文章 ・ 126 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

1
0

文字

分享

0
1
0
揭密突破製程極限的關鍵技術——原子層沉積
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/08/30 ・3409字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 ASM 委託,泛科學企劃執行。 

以人類現在的科技,我們能精準打造出每一面牆只有原子厚度的房子嗎?在半導體的世界,我們做到了!

如果將半導體製程比喻為蓋房子,「薄膜製程」就像是在晶片上堆砌層層疊疊的磚塊,透過「微影製程」映照出房間布局 — 也就是電路,再經過蝕刻步驟雕出一格格的房間 — 電晶體,最終形成我們熟悉的晶片。為了打造出效能更強大的晶片,我們必須在晶片這棟「房子」大小不變的情況下,塞進更多如同「房間」的電晶體。

因此,半導體產業內的各家大廠不斷拿出壓箱寶,一下發展環繞式閘極、3D封裝等新設計。一下引入極紫外曝光機,來刻出更微小的電路。但別忘記,要做出這些複雜的設計,你都要先有好的基底,也就是要先能在晶圓上沉積出一層層只有數層原子厚度的材料。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

現在,這道薄膜製程成了電晶體微縮的一大關鍵。原子是物質組成的基本單位,直徑約0.1奈米,等於一根頭髮一百萬分之一的寬度。我們該怎麼精準地做出最薄只有原子厚度,而且還要長得非常均勻的薄膜,例如說3奈米就必須是3奈米,不能多也不能少?

這唯一的方法就是原子層沉積技術(ALD,Atomic Layer Deposition)。

蓋房子的第一步是什麼?沒錯,就是畫設計圖。只不過,在半導體的世界裡,我們不需要大興土木,就能將複雜的電路設計圖直接印到晶圓沉積的材料上,形成錯綜複雜的電路 — 這就是晶片製造的最重要的一環「微影製程」。

首先,工程師會在晶圓上製造二氧化矽或氮化矽絕緣層,進行第一次沉積,放上我們想要的材料。接著,為了在這層材料上雕出我們想要的電路圖案,會再塗上光阻劑,並且透過「曝光」,讓光阻劑只留下我們要的圖案。一次的循環完成後,就會換個材料,重複沉積、曝光、蝕刻的流程,這就像蓋房子一樣,由下而上,蓋出每個樓層,最後建成摩天大樓。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

薄膜沉積是關鍵第一步,基底的品質決定晶片的穩定性。但你知道嗎?不只是堆砌磚塊有很多種方式,薄膜沉積也有多樣化的選擇!在「薄膜製程」中,材料學家開發了許多種選擇來處理這項任務。薄膜製程大致可分為物理和化學兩類,物理的薄膜製程包括蒸鍍、濺鍍、離子鍍、物理氣相沉積、脈衝雷射沉積、分子束磊晶等方式。化學的薄膜製程包括化學氣相沉積、化學液相沉積等方式。不同材料和溫度條件會選擇不同的方法。

二氧化矽、碳化矽、氮化矽這些半導體材料,特別適合使用化學氣相沉積法(CVD, Chemical Vapor Deposition)。CVD 的過程也不難,氫氣、氬氣這些用來攜帶原料的「載氣」,會帶著要參與反應的氣體或原料蒸氣進入反應室。當兩種以上的原料在此混和,便會在已被加熱的目標基材上產生化學反應,逐漸在晶圓表面上長出我們的目標材料。

如果我們想增強半導體晶片的工作效能呢?那麼你會需要 CVD 衍生的磊晶(Epitaxy)技術!磊晶的過程就像是在為房子打「地基」,只不過這個地基的每一個「磚塊」只有原子或分子大小。透過磊晶,我們能在矽晶圓上長出一層完美的矽晶體基底層,並確保這兩層矽的晶格大小一致且工整對齊,這樣我們建造出來的摩天大樓就有最穩固、扎實的基礎。磊晶技術的精度也是各公司技術的重點。

雖然 CVD 是我們最常見的薄膜沉積技術,但隨著摩爾定律的推進,發展 3D、複雜結構的電晶體構造,薄膜也開始需要順著結構彎曲,並且追求精度更高、更一致的品質。這時 CVD 就顯得力有未逮。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

並不是說 CVD 不能用,實際上,不管是 CVD 還是其他薄膜製程技術,在半導體製程中仍占有重要地位。但重點是,隨著更小的半導體節點競爭愈發激烈,電晶體的設計也開始如下圖演變。

圖/Shutterstock

看出來差別了嗎?沒錯,就是構造越變越複雜!這根本是對薄膜沉積技術的一大考驗。

舉例來說,如果要用 CVD 技術在如此複雜的結構上沉積材料,就會出現像是清洗杯子底部時,有些地方沾不太到洗碗精的狀況。如果一口氣加大洗碗精的用量,雖然對杯子來說沒事,但對半導體來說,那些最靠近表層的地方,就會長出明顯比其他地方厚的材料。

該怎麼解決這個問題呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
CVD 容易在複雜結構出現薄膜厚度不均的問題。圖/ASM

材料學家的思路是,要找到一種方法,讓這層薄膜長到特定厚度時就停止繼續生長,這樣就能確保各處的薄膜厚度均勻。這種方法稱為 ALD,原子層沉積,顧名思義,以原子層為單位進行沉積。其實,ALD 就是 CVD 的改良版,最大的差異在所選用的化學氣體前驅物有著顯著的「自我侷限現象」,讓我們可以精準控制每次都只鋪上一層原子的厚度,並且將一步驟的反應拆為兩步驟。

在 ALD 的第一階段,我們先注入含有 A 成分的前驅物與基板表面反應。在這一步,要確保前驅物只會與基板產生反應,而不會不斷疊加,這樣,形成的薄膜,就絕對只有一層原子的厚度。反應會隨著表面空間的飽和而逐漸停止,這就稱為自我侷限現象。此時,我們可以通入惰性氣體將多餘的前驅物和副產物去除。在第二階段,我們再注入含有 B 成分的化學氣體,與早已附著在基材上的 A 成分反應,合成為我們的目標材料。

透過交替特殊氣體分子注入與多餘氣體分子去除的化學循環反應,將材料一層一層均勻包覆在關鍵零組件表面,每次沉積一個原子層的薄膜,我們就能實現極為精準的表面控制。

你知道 ALD 領域的龍頭廠商是誰嗎?這個隱形冠軍就是 ASM!ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商,自 1968 年,Arthur del Prado 於荷蘭創立 ASM 以來,ASM 一直都致力於推進半導體製程先進技術。2007 年,ASM 的產品 Pulsar ALD 更是成為首個運用在量產高介電常數金屬閘極邏輯裝置的沉積設備。至今 ASM 不僅在 ALD 市場佔有超過 55% 的市佔率,也在 PECVD、磊晶等領域有著舉足輕重的重要性。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

ASM 一直持續在快速成長,現在在北美、歐洲、及亞洲等地都設有技術研發與製造中心,營運據點廣布於全球 15 個地區。ASM 也很看重有「矽島」之稱的台灣市場,目前已在台灣深耕 18 年,於新竹、台中、林口、台南皆設有辦公室,並且在 2023 年於南科設立培訓中心,高雄辦公室也將於今年年底開幕!

當然,ALD 也不是薄膜製程的終點。

ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商。圖/ASM

最後,ASM 即將出席由國際半導體產業協會主辦的 SEMICON Taiwan 策略材料高峰論壇和人才培育論壇,就在 9 月 5 號的南港展覽館。如果你想掌握半導體產業的最新趨勢,絕對不能錯過!

圖片來源/ASM

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
204 篇文章 ・ 311 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

參考資料

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
204 篇文章 ・ 311 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
乳癌化療以外的新選擇?CDK4/6 抑制劑搭配抗荷爾蒙治療與停經針,延續患者生命!
careonline_96
・2024/05/10 ・2130字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「那是一位大學教授,發現乳癌後便接受手術,不過大約一年半後發現肝臟轉移。」新光醫院乳癌中心主任鄭翠芬醫師表示,「因為患者屬於停經前荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌,所以便開始接受口服 CDK4/6 抑制劑標靶藥物、抗荷爾蒙治療與停經針。」

經過一年的治療後,患者肝臟的腫瘤幾乎完全消失。鄭翠芬醫師說,經過討論後,患者決定接受手術,切除部分肝臟。術後患者持續使用口服 CDK4/6 抑制劑,至今又過了 4 年,病情依然維持穩定,都沒有使用到化學治療。因為是口服藥,沒有明顯肝心毒性副作用,只有些許的白血球低下,可透過調整劑量而控制改善,所以患者的生活沒有受到影響,依然在大學裡教書、作研究。

「這在過去是難以想像的狀況,因為以前的乳癌患者若出現肝臟轉移,都必須接受化學治療,而存活期大概僅有一年。」鄭翠芬醫師說,「CDK4/6 抑制劑不僅大幅提升治療成效,也讓患者能夠維持生活品質。經常有患者出國旅遊,回診時還特地帶小禮物來跟我們分享。」

鄭翠芬醫師說,從今年開始,停經前轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌患者也納入健保給付,相信能帶給年輕的乳癌患者非常大的幫助!

乳癌是台灣女性最好發的癌症,其中約有四成患者尚未停經。鄭翠芬醫師指出,確診乳癌後,會根據雌激素受體 ER、黃體激素受體 PR、人類表皮生長因子受體 HER2 等生物標記將乳癌分成幾種亞型,包括荷爾蒙受體陽性乳癌、HER2 陽性乳癌、三陰性乳癌等。

停經前乳癌患者以荷爾蒙受體陽性佔多數,而且癌細胞的惡性度較高,術後復發的風險也較高。鄭翠芬醫師說,由於停經前乳癌患者較年輕,在擬定治療計畫時,往往還會有生育、工作、家庭的考量。如果患者只有三十幾歲,可能要討論關於生育能力的保存。

治療停經前乳癌,一般需要讓患者進入停經的狀態,才能達到較好的治療效果。鄭翠芬醫師說,過去的作法是將卵巢切除,現在則可以用停經針,讓患者進入停經的狀態。在完成療程後,較年輕的患者還有機會恢復月經。

針對轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌,以往只能使用化學治療,而在 CDK4/6 抑制劑標靶藥物問世後,治療成效大幅提升,是相當重要的治療工具。鄭翠芬醫師說,細胞週期素激酶 CDK(cyclin-dependent kinases)是調節細胞分裂週期的重要蛋白質,CDK4/6 抑制劑是一種細胞週期抑制劑,可以阻斷細胞分裂週期,進而抑制癌細胞的分裂複製,並延緩荷爾蒙抗藥性的出現。目前的國際治療指引建議使用 CDK4/6 抑制劑標靶藥物,搭配抗荷爾蒙治療與停經針。

根據臨床試驗,停經前轉移性荷爾蒙受體陽性、HER2 陰性乳癌患者接受 CDK4/6 抑制劑標靶藥物,搭配抗荷爾蒙治療與停經針,能夠發揮顯著治療成效,延長存活時間。鄭翠芬醫師說,疾病無惡化存活期大概可達到 2 年以上,也有患者達到 3、4 年。

CDK4/6 抑制劑標靶藥物採用口服,便利性高,且副作用較化療少,有助維持生活品質。鄭翠芬醫師說,如今健保已將 CDK4/6 抑制劑標靶藥物、抗荷爾蒙治療與停經針納入給付,幫助停經前、停經後之轉移性荷爾蒙受體陽性乳癌患者降低經濟負擔。

停經前或正在停經乳癌婦女患者使用 CDK4/6 抑制劑,須與芳香環轉化酶抑制劑及停經針合併使用,並符合以下條件:

  1. 荷爾蒙接受體為:ER 或 PR>30%。
  2. HER-2 檢測為陰性。
  3. 經完整疾病評估後未出現器官轉移危急症狀(visceral crisis)且無中樞神經系統轉移。
  4. 骨轉移不可為唯一轉移部位。

「目前健保會給付 2 年 CDK4/6 抑制劑,在滿 2 年後,如果治療效果仍然不錯,可以考慮自費使用。」鄭翠芬醫師說,「有不少患者已經使用了 4、5 年 CDK4/6 抑制劑,病情都維持穩定,不用接受化學治療。」

貼心小提醒

乳癌早期沒有症狀,建議定期接受檢查,才能早期發現乳癌。鄭翠芬醫師叮嚀,隨著藥物的進步,乳癌的治療成效也持續提升,不但能夠顯著延長存活期,也可維持生活品質。確診乳癌後,務必和醫師配合,盡快接受治療!

careonline_96
494 篇文章 ・ 275 位粉絲
台灣最大醫療入口網站