越黑越火爆

日常生活中，每天多少會曝曬微量的陽光。未受保護的皮膚，不知不覺地損壞、老化。這種情形在正中午，或是夏季尤為明顯。^[1]雖然人體本身的黑色素，可以對抗紫外線，但是濃度因天生膚色而異，保護力通常又不太足夠。^[2]美國西北大學（Northwestern University）研究團隊於是人工合成，可以塗抹皮膚的「超級黑色素」（Super Melanin）。^[1]

抗氧化

氧化壓力（oxidative stress）是阻礙皮膚正常修復的主要機制之一：^[3]帶有氧氣的自由基（free radicals），即活性氧化物（reactive oxygen species），^[4]在皮膚曬傷或化學灼傷後，會被釋出抵禦微生物，並散佈發炎訊號。可是當它們的量太多，氧化了酵素、核酸、細胞膜的脂質，以及結構性蛋白等，便會導致細胞功能失常或死亡。因此，氧化還原（reduction-oxidation）是局部性傷口治療的關鍵。^[3]

木犀草素（luteolin）、維生素C、甲殼素（chitosan）、丁香酚（eugenol）、添加薑黃素（curcumin）的聚乳酸奈米纖維，以及檸檬酸（citrate）水凝膠等，都具有這種抗氧化的功效。不過，科學家希望能找到，生物相容性跟藥效傳遞更好的化合物。^[3]

合成黑色素顆粒

紫外線曝曬後，體內濃度增加的黑色素，會清除自由基。理所當然地，奈米等級的合成黑色素顆粒（synthetic melanin particles；SMPs），就成為西北大學研究團隊開發的對象。^[3]奈米是極為渺小的單位，在同樣的體積範圍內，能創造非常龐大的表面積，來產生反應。^[5]他們以此技術，分別做了多孔而有高表面積的SMP_Hi；以及表面積與天然黑色素接近，無孔洞的SMP_Lo。^[3]然後將這兩種合成黑色素顆粒，加到普通乳液裡。^[2]抹在皮膚受到氮芥（nitrogen mustard）和紫外線傷害的小鼠身上，進行測試。氮芥是一種治療皮膚淋巴癌的局部化療藥物，能引起刺激性皮膚炎和水泡等劇烈反應；而紫外線曬傷，則會使皮膚發炎。^[3]

實驗觀察皮膚受創的表面積與深度、發紅和水腫的程度、結痂脫落的速度，以及免疫反應等。SMP_Lo跟SMP_Hi只是停留在皮膚表面，不會穿透角質層。^[3]然而，研究團隊解釋，它們的訊號會傳遞給下方的表皮，「與整個身體溝通」，抑制過度亢奮的免疫反應，進而促進癒合。^[1]使用合成黑色素顆粒的小鼠，復原狀況優於不給藥的對照組：^[3]以氮芥傷害來說，面積減半，而且原本16天以上的恢復期，縮短為10至12天。^[2]其中SMP_Hi又更勝一籌，第11天就有50%的結痂剝落；SMP_Lo此時僅30%；而對照組尚無動靜。^[3]

另外，研究團隊從西北紀念醫院（Northwestern Memorial Hospital），取得腹部整形手術（abdominoplasty）割除的人體皮膚。處理過後，放在培養皿裏頭，以氮芥進行破壞，再測試合成黑色素顆粒的療效。SMP_Lo顯然有清除受損組織，並預防水泡的功能；而SMP_Hi的表現不如預期，或許是因為採用的組織，缺乏完整的免疫系統支援，並不代表正常運作的情況。整體而言，研究團隊仍然認為高表面積的合成黑色素顆粒，對傷口復原的效果會比較好。^[3]

成立公司

研究抗紫外線的初衷，促成了可以防曬、抗老、療傷迅速，甚至可能保護放射線治療病患的超級黑色素。他們受美國國防部（Department of Defense）及國家衛生研究院（National Institutes of Health）贊助，其他相關研究，還包括用黑色素染色的軍服，來吸收神經毒氣等。^[1]最近西北大學團隊已經成立公司，在持續測試產品效果的同時，打算將超級黑色素商業化，^[2]希望能造福大眾。^{[2, 6]}

參考資料

1. Paul M. (02 NOV 2023) ‘‘Super Melanin’ Heals Skin Injuries From Sunburn, Chemical Burns’. Feinburg School of Medicine, Northwestern University, U.S.
2. Service RF. (02 NOV 2023) ‘Synthetic ‘super melanin’ speeds skin repair’. Science.
3. Biyashev D, Siwicka ZE, Onay UV, et al. (2023) ‘Topical application of synthetic melanin promotes tissue repair’. npj Regen Med, 8, 61.
4. ‘Free radicals vs. reactive oxygen species: what’s the difference?’. (30 AUG 2021) Cell Guidance Systems.
5. ‘What Is So Special about “Nano”?’. U.S. National Nanotechnology Coordination Office. (Accessed on 12 NOV 2023)
6. Northwestern University (03 NOV 2023) ‘‘Super melanin’ heals skin injuries from sunburn, chemical burns’. YouTube.

你的手機能無線充電嗎？不過，雖說是無線充電，但還是得要放在充電盤上，由充電盤連結一條電線，這樣的充電方式，想必跟大家期待的「真．無線充電」有落差。

好消息是，有人提出一種藉由捕捉空間中的無線電波、獲得電能的無線充電方式，所以代表這些電能是完全免費的！但……這是真的嗎？

隔空充電可行嗎

現在我們已經可以透過無線網路串連全球的資訊，但是遠距能量傳輸卻尚未成真。

當代的無線通訊裝置，舉凡手機電話、wifi 網路、無線電、衛星定位等，都可以靠著不斷地發射無線電波來交換訊息。不過其實仔細想想，無線電波、電磁波其實就是不斷變化的電磁場。既然可以透過磁場變化來傳遞能量，那這些強大的電磁波網絡，是不是也可以拿來傳遞電能呢？

實際上還真有類似的例子，一百年前最早的收音機竟然完全不需要插電！礦石收音機只需要天然礦石、金屬針、線圈和一些電線，就能收到附近廣播電台送出的訊號，轉換成聲音並放出。

那麼為什麼沒有沿用至今呢？主要就是效率的問題。礦石收音機需要不斷調整金屬針接觸礦石的位置，還得拉長長的天線來捕捉更多的無線電波；市售的礦石收音機玩具，甚至附有一條長長的鱷魚夾電線，可以接到大型金屬家具，產生更清楚、更大聲的聲音。當然這種收音機很快就被以電驅動的真空管收音機取代了。

2021 年初小米曾發表過隔空充電技術專利，利用指向型遠距充電，系統會先定位出手機的位置，再透過多個天線組成的陣列將電波瞄準發射給手機，克服電磁波發散的問題，據稱能在數公尺內進行無線 5W 的無線充電，雖然還不到快充，但也算是革命性突破。不過目前還在技術發表階段，尚未正式推出。

無線射頻獵能

再換個角度思考，能量在傳遞的時候會向四周發散，而我們生活周遭到處都是會發出電磁波的 3C 產品，那能不能反過來，捕捉這些由其他電器溢散的電磁波，並轉為能量呢？

還真的有人這麼做了。收集這些廢能，並轉化成可用電能的技術，就稱為「無線射頻獵能」。近十年來，有許多相關的技術與研究，不過效率大多還未到達實用階段。

就在今年一月，美國麻州大學團隊發表了一種可以用於無線射頻獵能的線圈手環，而且功率竟然比一般的線圈天線高十倍以上。

有趣的是，其實他們當時並不是在研究無線充電，而是如何使用 LED 快速閃爍來傳遞訊息；這種名為可見光通訊 VLC 的技術，有望成為未來 6G 通訊的方式。但發現到，這種技術需要 LED 以每秒數百萬次的頻率閃爍，過程中會釋放出大量不可用的無線電波，浪費掉許多能量；於是轉念一想，嘗試用線圈收集這些逸散的能量，降低傳訊時的能量浪費。

研究團隊發現，當線圈靠近金屬片時，收集能量的效率會變得更好。透過反射增強訊號，金屬片吸收環境中的電磁波再向外放出；隨著金屬片面積越大，攔截到的電磁波也越多，收集能量的效果也越好。

但是無線充電就是要擺脫這些笨重的金屬板，於是研究人員開始拿生活周遭的 3C 產品來進行實驗。從獵能的功率來看，效果最好的依序是筆電、平板、手機。這和預期的一樣：面積越大，獵能效果越好。

然而，意想不到的是，實驗效果最好的，竟然是人體！

推測這是因為人體中含有大量水分，其容易導電、被極化的特性有助於蒐集空間中的電磁波。人體就是一根巨大的共振天線，能增加無線電訊號的發射效率，同樣的道理，也可以用來收集環境中的無線電波能量。

研究團隊將線圈手環的設計稱為「Bracelet+」，是第一個借助人體的獵能裝置；後續又嘗試將線圈做成戒指和手環，希望能打造出輕便的隨身獵能裝置。

那這樣是不是以後只要綁條線圈在手上，就再也不需要幫手機充電了呢？該線圈手環目前在數公尺的距離外最多可以捕獲微瓦等級的功率，也就是百萬分之一瓦。用這種電壓當然不可能幫手機充電，不過已經足以供應一些低功耗的隨身裝置，像是常見的智慧健康手環，或是負責監控體溫或血糖的元件，甚至類似心律調節器的植入式醫療器材，或許就可以利用該線圈設計，減少充電的頻率。

在 5G 物聯網的架構中，各種居家和隨身裝置必須隨時維持連線，如何為這些獨立、低功耗的裝置供電便成了重要的課題。在這種情況下，如果可以汲取周遭無線電波的廢能，不只可以節省能源，還能免去定期更換電池或充電的麻煩。

遠距充電熱潮

目前的 5G 和開發中的 6G 技術，都持續往電磁頻譜中更高頻率的部分去探索，設置覆蓋率更高、頻譜更寬的無線通訊網絡，而這些頻率的電磁波也將為無線充電帶來新的發展機會。

去年在 Scientific Reports 期刊上，有篇研究提出了 5G 網路作為電力網的想法。團隊針對 5G 使用的頻率設計出一種天線以及搭配的電路，可以在 180 公尺外接收到 6 微瓦，為無線電力網的夢想邁出了第一步。

不過，在這波遠距無線充電的熱潮下，市面上也出現許多令人半信半疑的遠距充電技術。

例如 2011 年一家新創公司推出了超音波充電技術，宣稱可以透過空氣的震動替手機充電；然而，雖說超音波充電雖然在原理上可能可以運作，但在充電效率和經濟成本上根本不切實際，對人體健康的影響也相當有爭議。

除此之外，還有一家叫做 TechNovator 的公司推出了前所未聞的量子充電技術，他們宣稱可以透過「能量量子化」來傳輸能量，並且在「空間中創造能量結構」，還不需要任何形式的電磁場，就可以達成 100 瓦的無線充電！至於到底有沒有這麼好的事，就留給各位判斷了。

在所有物品與資訊都以無線網路相連的這個時代，無線的電力傳輸與電力網是關鍵的下一步；能夠有效的無線傳輸能量，才能讓我們生活周遭的智慧裝置擺脫電線的束縛，減少電池的消耗，成為一個自由移動，自給自足的物聯網。

不論是透過可見光、wifi、還是 5G 訊號，無線且遠距的充電與獵能，將來勢必會有讓人驚豔的發展。

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日本警察逮捕了一名年紀約三十出頭的男性嫌犯，認為他強姦年輕女子。^[1]

在嫌犯否認指控的同時，警察找到其手機裡的一支影片，內容正是記錄犯罪的行為。就一般的辦案程序而言，警方會期望從中瞭解加害人的生理特徵，例如：髮色、傷疤或刺青等，作為接下來指認身份的根據。然而，儘管其畫面包含性侵者性器的外貌，偏偏就是看不到人臉。嫌犯逮到這個天賜良機，辯稱別人闖入他家，在那裏發生性關係，並用該手機拍攝過程。總之，就是把責任撇得一乾二淨。^[1]

幸好鍥而不捨的警方在無奈之餘，注意到錄像中的陰莖，有個不明顯的特徵。這讓他們想到一個好主意。^[1]

警方把手機影片中陰莖畫面的截圖和嫌犯下體的照片，帶去日本自治醫科大學附屬埼玉醫療中心（自治医科大学附属さいたま医療センター）的法醫部門。他們請教皮膚科醫師，該陰莖上的色素沉著（pigmentation），是否能夠證明性侵者的身份。醫師觀察到嫌犯的陰莖，有輪廓不規則的零星斑點，呈現濃淡不一的灰黑色，並在接近龜頭處顏色較深。根據嫌犯本人的說法，那些不痛不癢的色斑從青春期就存在。於是，皮膚科醫師以此做出診斷，並針對案件證據以及嫌犯的健康，提供專業意見。^[1]

首先，嫌犯應該患有性器黑色素沉著症（genital melanosis）。這種變異在皮膚科的病人中，僅佔 0.01% 左右。^{[1, 2]}不過，因為除了皮膚顏色改變，沒有其他症狀，以致容易被患者忽略，所以真實的盛行率或許更高。有如此罕見的病徵與錄像吻合，皮膚科醫師當然非常肯定這是足以定罪的重要證據。^[1]

其次，雖然性器黑色素沉著症是良性的，但在此皮膚科醫師並沒有取得切片，做更深入的檢查，所以無法排除黑色素瘤（melanoma）的可能性。此外，在生殖器惡性腫瘤裡，有 8 – 10% 為性器黑色素瘤，是第二常見的性器癌症。就算嫌犯陰莖上的僅是黑色素沉著症，這類患者中 15% 的人，在身體的其他部位，也會出現黑色素瘤。換句話說，他罹癌的機率比一般人高。^[1]

黑色素瘤有口訣為 ABCDE 的五大徵兆：形狀不對稱（asymmetrical）、邊緣不規則（border）、顏色不均勻（colour）、尺寸比豆子大（diameter），還有持續變化（evolving）。^[3]從皮膚科醫師的描述，以及嫌犯陰莖的照片，可知他的情形明顯符合上述徵兆中的幾項。即使沒有任何不適，為了以防萬一，也早該去醫院諮詢。

最後，在皮膚科醫師斬釘截鐵的證詞，以及令人魂飛膽喪的罹癌風險下，焦慮至極的嫌犯終於俯首認罪，而且同意去皮膚科做更進一步的檢查。大功告成之後，自治醫科大學附屬埼玉醫療中心的團隊，把此案寫成論文拿去投稿，登載於 2021 年的《鑑識科學、醫學與病理學》（Forensic Science, Medicine, and Pathology）期刊上，並在結論中強調整合皮膚科理論與刑事鑑定的重要性。^[1]

延伸閱讀

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參考資料

1. Yamada A, Demitsu T, Umemoto N, et al. (2021) ‘Video image of genital melanosis provides strong evidence to support identification of a sexual offender’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, 510–512.
2. Haugh AM, Merkel EA, Zhang B, et al. (2016) ‘A clinical, histologic, and follow-up study of genital melanosis in men and women’. Journal of American Academy of Dermatology, 76 (5): 836-840.
3. ‘What Are the Symptoms of Skin Cancer?’ (18 APR 2022) U.S. Centers for Disease Control and Prevention.