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新型高效能篩選平台發現抑菌天然物分子,研發抗生素新方向

PanSci_96
・2018/03/02 ・1237字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 793 ・高於十二年級
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  • 抗藥性細菌已對人類健康形成重大威脅,研發新型的抗生素以對付抗藥性細菌因而成為人類目前極需努力的方向。圖/EmilianDanaila@pixabay

新平台找到可作為抑菌劑的天然物分子

由於人類長久以來不當地使用抗生素,加上地球暖化與全球化,使細菌產生抗藥性的狀況日趨嚴重,在缺乏有效治療的情況下,抗藥性細菌已對人類健康形成重大威脅。因此,研發新型的抗生素以對付抗藥性細菌,是人類目前極需努力的方向。

天然物(natural products)一向是抑菌劑的重要來源之一。為了尋找新的細菌轉醣酶抑制分子,中央研究院吳韋伸博士生(國防醫學院生命科學所)在本院基因體中心翁啟惠院士與鄭婷仁博士指導下,研發出一種新型高效能篩選平台。透過這項技術,研究團隊篩選出 4 種天然物分子,可有效抑制細菌轉醣酶,未來可望進一步打造為新型的抗生素。本研究於近日發表於《美國化學學會期刊》(Journal of the American Chemical Society)。

新平台,新篩選角度

在目前使用的抗生素中,有些抗生素的作用為阻止細菌的細胞壁之合成,細菌細胞壁的主要成份為胜肽聚醣(peptidoglycan),它是由盤尼西林結合蛋白(penicillin-binding protein)中的「轉醣酶(transglycosylase)」和「轉胜肽酶(transpeptidase)」催化合成。

細菌細胞壁主要由胜肽聚醣(peptidoglycan)組成,它是由盤尼西林結合蛋白(penicillin-binding protein)中的「轉醣酶(transglycosylase)」和「轉胜肽酶(transpeptidase)」催化合成。

針對「轉胜肽酶」的抗生素在過去已有顯著的進展,然而,目前可以抑制「轉醣酶」的化學分子卻是少之又少,且都尚未能發展成可供人類使用的抗生素。事實上,「轉醣酶」就座落在細菌細胞壁外圍,具容易與小分子接觸的特性,而且它也是細菌合成細胞壁時不可或缺的要素,非常適合作為對抗細菌的標的。因此,針對「轉醣酶」設計開發新型抗生素,成為現階段消弭抗藥性細菌的重要目標。

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研究團隊本次首先研發出一種採用親和性分離的篩選平台(affinity-based search),此平台可以快速且高效率地分離並純化出細菌轉醣酶的抑制分子。透過這個機制篩選再經結構鑑定後,研究團隊找到 4 種天然物分子(TAN1532B、Bequinostatin E、Benastatin B、Albofungin)可有效抑制細菌轉醣酶。

這些天然物分子不僅能夠抑制細菌轉醣酶,更具有廣泛的抑菌效果,尤其是可以成功抑制抗藥性葡萄球菌與抗藥性腸球菌的生長。除此之外,其中一種分子(Albofungin)對大部分的革蘭氏陰性菌均能有效地抑制其生長,例如,它可以對抗鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)與克雷伯氏肺炎菌(Klebsiella pneumonia),以及這些細菌的抗藥性突變株。

研究團隊表示,目前已與其他實驗室合作,測試相關分子對不同臨床抗藥性菌株的效果,並計畫以這些分子與細菌轉醣酶結合的結構,發展更有效的抗生素。

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如何靠溫度控制做出完美的料理?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/06/21 ・2705字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 Panasonic 委託,泛科學企劃執行。 

炸雞、牛排讓你食指大動,但別人做的總是比較香、比較好吃?別擔心,只要掌握關鍵參數,你也可以做出完美料理!從炸雞到牛排,烹調的關鍵就在於溫度的掌控。讓我們一起揭開這些美食的神秘面紗,了解如何利用科學的方法,做出讓人垂涎三尺的料理。

美味關鍵 1:正確油溫

炸雞是大家喜愛的美食之一,但要做出外酥內嫩的炸雞,關鍵就在於油溫的掌控。炸雞的油溫必須維持在 160 到 180℃ 之間。當你將炸雞放入熱油中,食物的水分會迅速蒸發,形成氣泡,這些氣泡能夠保證你的炸雞外皮酥脆而內部多汁。

水的沸點是 100℃,當麵衣中的水分接觸到 160℃ 的熱油時,會迅速汽化成水蒸氣。這個過程不僅讓麵衣變得酥脆,也能防止內部的雞肉變得乾柴。

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如果油溫過低,麵衣無法迅速變得酥脆,水分和油脂會滲透到食物中,使炸雞變得油膩。而如果油溫過高,水分會迅速蒸發,使麵衣變得過於硬或甚至燒焦。

油炸時,麵衣水分會快速汽化。 圖/Envato

美味關鍵 2:焦糖化與梅納反應

另一道美味的料理——牛排。無論是煎牛排還是炒菜,高溫烹調都會帶來令人垂涎的香氣,這主要歸功於焦糖化反應和梅納反應。

焦糖化反應是指醣類在高溫下發生的非酵素性褐變反應,這個過程會產生褐色物質和大量的風味分子,讓食物變得更香。而梅納反應則是指醣類與氨基酸在高溫下發生的反應,這個過程會產生複雜的風味分子,使牛排的色澤和香氣更加迷人。

要啟動焦糖化反應和梅納反應的溫度,至少要在 140℃ 以上。如果溫度過低,無法啟動這些反應,食物會顯得平淡無味。

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焦糖化反應


焦糖化反應與梅納反應。圖/截取自泛科學 YT 頻道

油溫與健康

油溫不僅影響食物的風味,也關係到健康。不能一昧地升高油溫,因為每種油都有其特定的發煙點,即開始冒煙並變質的溫度。當油溫超過發煙點,會產生有害物質,如致癌的甲醛、乙醛等。因此,選擇合適的油並控制油溫,是保證烹調健康的關鍵。

說了這麼多,但是要怎麼控制溫度呢?

各類油品發煙點 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

科學的溫度控制

傳統電磁爐將溫度計設在爐面下,透過傳導與熱電阻來測溫,Panasonic 的 IH 調理爐則有光火力感應技術,利用紅外線的 IR Sensor 來測溫,不用再等熱慢慢傳導至爐面下的溫度計,而是用紅外線穿透偵測鍋內的溫度,既快速又精準。

而且因為紅外線可以遠距離量測,如果甩鍋炒菜鍋子離開爐面,也能持續追蹤動態。不會立即斷開功率關掉,只要鍋子放回就會繼續加熱,效率不打折。

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好的溫度感測還要搭配好的溫度控制,才能做出一流的料理。日本製的 Panasonic IH 調理爐,將自家最自豪的 ECONAVI 技術放進了 IH 爐中。有 ECONAVI 的冷氣能完美控制你的室溫,有 ECONAVI 的 IH 調理爐則能為你的料理完美控溫。

有 ECONAVI 的 IH 爐不只省能源、和瓦斯爐相比減少碳排放,更為料理加分。前面說了溫度就是一切的關鍵,但是當我們將食材投到熱鍋中,鍋中的溫度就會瞬間下降,打亂物理與化學反應的節奏,阻止我們為料理施加美味魔法。

所以常常有好的廚師會告訴我們食物要分批下,避免溫度產生太大變化。Panasonic IH 調理爐,只要透過 IR Sensor 一偵測到溫度下降,就能馬上知道有食材被投入並立刻加強火力,讓梅納反應與焦糖化反應能持續發揮變化。而當溫度回到設定溫度,Panasonic IH 調理爐也會馬上將火力轉小,透過電腦 AI 的迅速反應,掌握溫度在最完美區間不劇烈起伏。

不僅保證美味關鍵,更不用擔心油溫超過發煙點而導致油品變質,讓美味變得不健康。

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透過 IR Sensor 精準測溫並提升火力。圖/截取自泛科學 YT 頻道
IH 調理爐完美控溫 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

舒適的烹飪環境

最後,IH 爐還有一個大優點。相比於瓦斯爐,因為沒有使用明火,加熱都集中在鍋具。料理過程更安全,同時使用者也不會被火焰的熱氣搞得心煩意亂、汗流浹背,在廚房也能過得很舒適。而且因為熱能集中,浪費的能源也更少。

因為沒有使用明火,料理過程安全又舒適。圖/截取自泛科學 YT 頻道
Panasonic IH調理爐火力精準聚集在鍋內。圖/Panasonic提供

為了更多的功能、更好的效能,我們早已逐步從傳統按鍵手機換成智慧型手機。一樣的,在廚房內,如果你想輕鬆做出好料理,同時讓烹飪的過程舒適愉快又安全。試試改用 Panasonic IH 爐,一起享受智慧廚房的新趨勢吧!👉 https://pse.is/649gm5

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用 LED 燈傳資料?探秘可見光通訊的前世今生
數感實驗室_96
・2024/06/22 ・768字 ・閱讀時間約 1 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

今天我們來聊聊一種超酷的通信技術——用 LED 燈來傳遞訊息。

你可能會疑惑,LED 燈怎麼能傳數據?其實,這背後的原理並不難理解。無線電波是電磁波的一種,而 LED 發出的「可見光」也是電磁波的一部分,只是頻率更高。既然都是電磁波,那用光來通信似乎也很合理。

光通信並不是新鮮事。早在周朝,人們就用烽火台來傳遞戰情;我們熟悉的發明家貝爾也發明過光電話(Photophone),且 1880 年 4 月 1 日,貝爾還成功地用光電話在 200 多公尺的距離上實現了通信。

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然後?就沒有然後了,光通信技術沉寂了一百多年,直到太空通信中找到了新的用途。

可見光通訊帶來了通信技術的全新篇章。當然,我們也要提到,像遙控器和一些太空通信其實用的是紅外線,但這些都和可見光屬於同一大類——電磁波通信。所以,嚴格來說,可見光通訊也是電磁波通信的一部分。

未來的世界,燈光不僅僅是照明工具,更是我們連接信息世界的橋樑。

更多、更完整的內容,歡迎上數感實驗室 Numeracy Lab 的 YouTube 頻道觀看完整影片,並開啟訂閱獲得更多有趣的資訊!

參考資料

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72 篇文章 ・ 46 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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解密 Wi-Fi、WLAN、802.11:網路通信的差異與演進
數感實驗室_96
・2024/06/21 ・774字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

在現代社會,如果我們到咖啡廳或其他公共場所,打開筆電坐下來後,通常的第一句話都是「請問這裡有 Wi-Fi 嗎?」。

沒除了 4G、5G 行動通信以外,Wi-Fi 是我們日常生活中常用的上網方式。那麼,Wi-Fi 到底有什麼特點呢?

首先,來解釋一下幾個常見的名詞:Wi-Fi、WLAN、802.11。

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你或許都聽過這些詞,特別是 Wi-Fi,但它們之間有什麼差別呢?

LAN 是 Local Area Network,區域網路的意思。通常指的是像一間網咖這樣的範圍。而 WLAN 就是 Wireless LAN,無線區域網路,這是現在的主流用法。而 802.11,則是專門針對區域網路中無線部分的技術標準。而 Wi-Fi 呢,則可以看作是 802.11 這個技術標準的口語化說法。而 Wi-Fi 的 logo 一黑一白,與太極圖非常相似並非巧合,其 logo 衍生自太極圖,就是想取其相容於任何設備、平台,不管在哪裡都能順利連上網的意象。

有人說 Wi-Fi 在現代已經像空氣、陽光、水和電一樣,成為不可或缺的基本需求。

除了 Wi-Fi 我們還介紹 MIMO 這個關鍵技術,如果對更多技術細節感興趣,或是想聽聽像 Bluetooth 是以國王名字命名的科技小故事,都歡迎在留言告訴我們,期待與你們繼續分享更多有趣的科技知識!

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