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為什麼紙會變黃?

陸子鈞
・2012/04/03 ・342字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 471 ・五年級

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紙張放了一段長時間之後,就會開始泛黃。長久以來,科學家知道紙張泛黃是因為製成紙張的纖維素(cellulose),隨著時間氧化,會產生帶色基團(Chromophore)的化學物質。不過科學家並不曉得是哪一種帶色基團使紙張泛黃。直到這個月,一則發表在《物理學綜合評論通訊》(Physical Review Letters)的研究中,研究團隊檢驗老紙和新紙反射的光譜波長,並和已知的化學物質光譜波長比較。根據結果,研究團隊認為紙張泛黃的主要元兇,是因為一種醛基帶色基團(aldehydic chromophores)。這項研究有助於收藏家保存紙本古物,抵抗黃化。或許能開發藥劑使帶色基團還原為未氧化態。不過這樣的藥劑也可能會傷害到古物,最好的辦法還是將文物封存在不見天日的地方。

資料來源:ScienceShot: Why Old Paper Turns Yellow [2 April 2012]

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陸子鈞
295 篇文章 ・ 4 位粉絲
Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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巴黎時裝週:噴霧製衣,一體成形
胡中行_96
・2022/10/03 ・2083字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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2022 年 9 月 30 日,[1]在巴黎時裝週 2023 春夏大秀上,近乎全裸的超模 Bella Hadid 緩步走上伸展台。她氣定神閒地,任由與法國時尚品牌 Coperni 合作的科學家們,用噴槍將液態布料覆蓋在她身上。[2, 3]經剪刀裁去布邊,並劃出高衩,一件服貼簡約的雪白平口洋裝,當場完成,驚豔全場。[4]

巴黎時裝週 2023 春夏大秀上,噴霧製衣的現場表演。影/參考資料 4

時裝秀的科技時刻

英國品牌 Alexander McQueen 也曾於 1999 春夏系列時裝秀中,讓超模 Shalom Harlow 在緊湊高亢的音樂襯托下,接受二支機械手臂的顏料洗禮,演繹出時尚史上經典的噴墨洋裝。[5]不過,這兩次乍看雷同的科技嘗試,其實有根本上的差異:Alexander McQueen 的做法,是把洋裝當作畫布,透過機械手臂在上頭忘情揮灑。放蕩不羈的風格,使模特兒的皮膚上沾染不少墨水,帶著一縷淒美的頹喪。[5]然而,這次巴黎時裝週的白色洋裝製作,則是宛如迪士尼動畫《睡美人》的情節。噴槍就是設計師的魔杖,妙手一揮便幻化出成品,整個過程乾淨俐落。做完馬上走秀,都不怕沿路滴水。[4]

這款神奇的噴霧布料,是 Manel Torres 博士研發的 Fabrican。[3]

Alexander McQueen 1999 春夏系列服裝秀中,Shalom Harlow 與機械手臂演繹經典的噴墨洋裝。影/參考資料 5

Fabrican 噴霧的原理

來自西班牙的 Torres 博士,[6] 2003 年於英國倫敦創立 Fabrican 有限公司。他希望用皮膚般貼身的媒材,來製作衣服,並加速生產的流程。[7]一件 Fabrican 服飾的生成,從無到有約莫只要 9 到 15 分鐘,[1, 6]而且材質和顏色都有多元的選擇。[8, 9]無論是棉、毛、亞麻、尼龍或是奈米碳纖維等原料,[6, 9]加入特製的揮發性溶劑後,噴在人體上便會快乾成形。 [6]這種液態布料能做出一年四季的服飾,差別主要在於塗層的厚度。成品噴好後,不僅可以重複穿著和洗滌,也能以溶劑即刻還原再利用,[10]十分環保。

Torres 博士示範用 Fabrican 噴出T恤,女模表示會冷。影/參考資料 10

Fabrican 服飾的量產

Copern i 的二位品牌創辦人 Sébastien Meyer 與 Arnaud Vaillant ,在這次的巴黎時裝週開始前 6 個月,就已經緊鑼密鼓地和 Torres 博士,一起研究如何呈現這件白色洋裝。「我們不會因此賺錢」,回想秀場上的那一刻 Meyer 如是說:「但那是段美麗的時光 ── 一個創造情感的體驗。」[3]

以人工一件一件地噴出衣服,並不符合經濟效益,所以除了上述量身訂做的方法,Torres 教授還開發出適合工業化量產的模式。這個概念有點類似 Alexander McQueen 1999 春夏系列服裝秀的演出,不過要把那位面目驚恐,非常入戲的模特兒,換成冰冷的人體模型。如此一來,裝有噴槍的機械手臂以及負責運算的可程式邏輯控制器(programmable logic controller,簡稱PLC),便能以每秒 9 公尺的速度噴出原料,不眠不休無休地將已經設計好的服飾,精準地製作出來。由於針對不同產品,只要依照個別需求,微調程式或液態布料的成份,Fabrican 官網宣稱,這比起仰賴為數龐大的傳統機器,更適合剛起步的事業和開發程度較低的國家。[11]

Fabrican 的其他用途

此外,同樣的技術也能運用在汽車內裝,[11]以及醫療器材上。比方說,口罩、繃帶、藥物貼片、創傷敷料,[12]還有取代石膏的骨折固定器等。[13]比較出乎意料的是,據說 Fabrican 也有清除海洋汙染,例如:原油外洩等的功能,可惜相關的資訊不多。[14]看到如此萬用的布料科技,只能期望它無論如何都要打入一般市場,造福大眾。別像伸展台上的高級服飾,永遠那麼遙不可及。

Fabrican 可望取代醫療石膏。影/參考資料 13

延伸閱讀

蠶繭電池是綠能的未來?!

參考資料

  1. Testa J. (02 OCT 2022) ‘The Best Moment of Bella Hadid’s Life’. The New York Times.
  2. Yang R, Chen L, Chiang R, Tseng R.(01 OCT 2022)〈巴黎時裝周2023春夏秀場盤點!Coperni現場噴墨製衣、Balmain邀請傳奇巨星Cher壓軸走秀〉Harpers Bazaar.
  3. Maguire L. (01 OCT 2022) ‘A spray-on dress and a solid gold bag: Coperni goes after Gen Z with novelty and fun’. Vogue Business.
  4. iDest. (01 OCT 2022) ‘Bella Hadid Closing Coperni Spring 2023 Collection’. YouTube.
  5. Couture Daily. (13 JAN 2013) ‘Alexander McQueen spring/summer 1999’. YouTube.
  6. Sample I. (17 SEP 2010) ‘Spray-on clothing becomes a reality’. The Guardian.
  7. Fabrican History’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022)
  8. FannVideo Best. ‘New Spray-on Clothing Future Technology’. (28 MAY 2013) YouTube.
  9. Fabrican Technology’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
  10. New Scientist. ‘Spray-on clothing could be the future of fashion’. (17 SEP 2010) YouTube.
  11. Industrial – Industrial Application’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
  12. Healthcare – Innovation, choice and flexibility in healthcare’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
  13. fabricanltd. (15 MAY 2012) ‘Spray-on arm cast. Fabrican Ltd’. YouTube.
  14. Environmental – Protecting our environment from seaborne spills’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
胡中行_96
66 篇文章 ・ 24 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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器官移植新技術───37度保存三天的肝臟
Charlotte 熊_96
・2022/06/24 ・2699字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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哪些人會需要換肝呢?

需要換肝的族群年齡分佈大致上呈兩大族群,一邊是剛出生帶有先天疾病的小朋友,一邊是後天罹病的成年人[1]。譬如說小兒科會見到的膽道閉鎖,這些小朋友天生膽道就發育不良,膽汁無法順利排到膽管,而淤積在肝臟。如果不處置,會在數個月後快速進展成肝衰竭而有生命危險。

天生膽道就發育不良的小朋友,膽汁無法順利排到膽管,而淤積在肝臟。如果不處置,會在數個月後快速進展成肝衰竭而有生命危險。圖/Pexels

成年人需要換肝的在在台灣以前常見的是因為 HBV 或 HCV 造成的猛爆性肝炎,現在可能就屬肝癌、酒精性肝炎、非酒精性脂肪肝炎、藥物中毒等最為大宗。依照巴賽隆納小細胞肝癌(hepatocellular carcinoma)治療指引[2],在肝功能還未受損太嚴重時,若腫瘤數目、大小、位置理想,肝癌病人是可以接受換肝手術,「治癒」肝癌的。這比起許多以延長幾個月的餘命為目標的癌症治療而言,是很難得的。

台灣其實是特例?國際肝臟移植的現況

據衛福部 2020 年統計數據,台灣 2005 至 2018 總計執行了 6211 例的肝臟移植,其中活體肝臟移植就佔了其中的 4915 例[3]。所謂的「活體」移植就是在幾乎相同的時間內,兩個開刀房、兩組醫護人馬,同時開刀,一邊把受贈者有問題的肝臟取下,一邊把捐贈者的部分肝臟擷取,最後接到受贈者體內。這也常常躍升至媒體,如「捐肝救父」、「捐肝救子」的佳話。

活體移植不僅考驗主刀者的技術、也考驗醫護團隊的默契。開刀只是其中一關,開刀前的配對、開刀後的術後照顧、抗排斥治療等等,皆是重重的考驗。不過台灣日本等國家活體移植的盛行,其實是國際移植界的特例。

台灣活體移植的盛行,其實在國際移植界是特例。 圖/envato

活體移植牽涉到的倫理議題,也讓台灣目前活體移植只限於親屬。若非親屬捐贈,則只能排隊,等意外死亡者的肝臟捐贈。所以在國際上行之有年、且更常見的其實是大體捐贈,一般上會是來自因意外或因疾病而腦死的病人。

肝臟從捐贈者體內被取出後,會在 2-5°C 的液態保存液中暫存,並且在數小時內必須移植到受贈者體內。這黃金數小時,是沒有血液灌流的,換句話說,肝臟組織無法有效率的得到生存所需的氧氣,以及排泄代謝廢物,所以一般來說會把這段黃金時間限縮在 12 小時內。如果算上捐贈肝臟組織的運輸以及兩個手術(捐贈以及受贈者)的時間,整個移植是一個跟時間賽跑的過程。如果到目前為止,這個任務還不夠艱鉅的話,我們可以看看美國的統計數字。

在美國大約有 17,000 人在等肝臟捐贈,但實際上每年只有約 6,500 個肝臟被捐贈[4]。所以肝臟捐贈目前還是非常短缺的,而需要換肝的人在等待過程中,存活機率也一點一滴的流失。

全新的方向:瑞士的跨領域研究

在大體捐贈以及活體移植各有其限制的狀況下,一組在瑞士的人馬開始了一個全新的肝臟移植方式[5]。這群人結合了工程、生物化學以及醫學專業,一起研發了一台機器,可以在體外模擬許多類似人體內的環境,讓肝臟在移植過程中,有最小的轉換過程。可能的環境衝擊包括溶血、血行動力學不穩、溫度控制、血糖控制、肝醣消耗、以及物理壓力造成的組織壞死。而在今年,他們發表了第一個使用此機器的人體肝臟移植案例。

肝臟組織是來自一個 29 歲的年輕病人,因為腹部硬纖維黏液瘤(desmoid fibromatosis),併發長期感染以及敗血症,為了要控制病情而必須切除部分肝臟組織。一般來說,這樣的肝臟組織是不會再捐出去的,不只因為有腫瘤病史,而且又有進行中的感染,如果腫瘤細胞在受贈者體內繼續生長,或是感染持續進行,那麼受贈者的預後一定也很慘淡。但是這組瑞士人馬,在經過捐贈、受贈者兩方同意後,決定利用手術後剩下的肝臟組織。於是這個被取下來的肝臟組織,在肝門靜脈、肝動脈、下大靜脈、以及總膽管都被恰當的接到機器上後,就開始了這個神奇的體外之旅

一切的變因都盡量模擬體內環境,包括溫度(37 度)、血液灌流速度、脈衝式血壓,並且持續抗生素(因為捐贈者有細菌以及真菌感染)。三天後,這個肝臟再重回人體中,是位 62 歲的受贈者。

瑞士的跨領域研究團隊研發了一台機器,可以在體外模擬許多類似人體內的環境,讓肝臟在移植過程中延長保存時間。圖/Pixabay

這個嘗試特別的地方在於,雖然肝臟在體外保存了三天,卻沒有在大體捐贈常見的組織再灌流傷害(是指經過一段缺血的時間後,血管重新被打通,血液帶來充足的氧氣,但同時也產生很多自由基),這是只有活體捐贈才比較能看到的優點。而且可能因為肝臟先天免疫功能的保留,後續的排斥反應並不明顯,病人術後的抗排斥藥用量逐步地降低。與此同時,體外保存期間還可以持續治療,譬如在這個例子中的抗生素治療,讓一些本來無法使用的組織,變成可以捐贈的祝福。

肝臟移植的一線曙光

雖然在台灣大體肝臟捐贈比較不常見,反而活體肝臟移植是比較盛行的做法,但活體移植仍存有道德辯證、危害健康捐贈者健康等等的疑慮。畢竟捐贈者一般都是健康人,而捐肝的大手術也是有一定的風險的。

在這個器官需求者眾、捐贈者匱乏的社會中,這個體外保存的技術絕對是一個令人興奮的新發明。只是就像任何新的醫學發明,臨床的資料需要長期而且大量病患的累積,才能有足夠的證據支持。這個幸運的受贈者已經持續被追蹤了一年,也許再五年、十年,再百個、千個病人,而有了世代研究,體外保存技術將會變成移植醫學的顯學。

在這個器官需求者眾、捐贈者匱乏的社會中,肝臟體外保存的技術絕對是一個令人興奮的新發明,幫助更多人。圖/Pexels

參考資料

  1. Kasper, D. L., Fauci, A. S., Hauser, S. L., Longo, D. L. 1., Jameson, J. L., & Loscalzo, J. (2015). Harrison’s principles of internal medicine (19th edition.). New York: McGraw Hill Education.
  2. Llovet, J.M., Fuster, J. and Bruix, J. (2004), The Barcelona approach: Diagnosis, staging, and treatment of hepatocellular carcinoma. Liver Transpl, 10: S115-S120. 
  3. 衛福部公布:我肝移植成功率逾八成高雄長庚雙冠王
  4. https://hospital.uillinois.edu/primary-and-specialty-care/transplantation-program/liver-transplantation/your-liver-transplant-options/cadaver-liver-transplant
  5. Clavien, PA., Dutkowski, P., Mueller, M. et al. Transplantation of a human liver following 3 days of ex situ normothermic preservation. Nat Biotechnol (2022).

Charlotte 熊_96
5 篇文章 ・ 6 位粉絲
著迷於世界的多彩,也希望帶給人對生命的熱愛。現任美國愛因斯坦醫學中心小兒科住院醫師,畢業於台大醫學系。目前最希望成為小兒心臟科醫師,也沒忘從高中就想去無國界醫生當臨時醫師的夢想。 https://www.instagram.com/charlottethesunbear/

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埃及莎草紙——紙的緣起與改良│環球科學札記(15)
張之傑_96
・2021/02/24 ・1585字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

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  • 文/張之傑

和平號通過蘇伊士運河時,不知何時上來兩個埃及小販,在八樓巴伊雅廳門口賣些服飾和藝品。莎草紙畫每三張十塊美金,我已許久不買藝品,但有一張描繪用天平稱取亡魂的紙草畫吸引了我。西方的地獄有類似的天平,中國也有業秤。是心同此理還是互有淵源?這是個值得研究的課題。

五月十七日,上午參觀開羅埃及博物館,時間只有兩小時,導遊只能走馬觀花似的重點解說。在莎草紙畫廳,他介紹的正是那張以天平稱取亡魂善惡的莎草紙畫原件。我們約十一時二十分走出博物館,搭上遊覽車。車行五、六分鐘,來到尼羅河岸邊的一家船上餐廳午餐。吃過午餐,導遊帶我們到一家莎草紙畫店參觀,車程僅約五分鐘。

莎草紙的製作過程

解說員通華語,不停地說些肉麻當有趣的話。對我來說,最大的收穫是看到製作莎草紙的莎草,和看到莎草紙的製作過程。

莎草科和禾本科很像,其差異是:莎草科的莖桿呈三角形,實心;禾本科的莖桿呈圓形,中空。藺草就是常見的一種莎草科植物。然而,埃及紙莎草(Cyperus papyrus)的莖桿特別粗,從沒看過那麼粗大的莎草。

莎草紙的製法是:將莎草的皮剝掉,取其髓部,剖為薄片,用木槌打薄,然後泡在水裡一週,取出編成蓆狀,再壓榨一週即成。我問解說員,浸泡的水裡要不要加膠水?他把我帶到櫃台,要我買一張,我說我已買了六張,只想長點知識。他才很不耐煩地說,沒加膠水,莎草天然就有黏性。

埃及紙莎草,取其髓部,剖為薄片,編為蓆狀,可製作莎草紙。作者攝

我們的這一車,沒人買那家紀念品店的紙草畫,導遊和解說員都很失望。我將小販昨天上船賣紙草畫的事告訴導遊和解說員。他說,一般小販賣的紙草畫是用香蕉葉做的,放置幾週就會變質。店裡賣的的確較為精緻,說小販賣的是用香蕉葉做的就言過其實了。

走出這家紙草畫店,有位船友問我:「埃及早就有紙了,怎麼說是中國發明的?」我對他說,紙有紙的定義。紙是用煮爛了的植物纖維(紙漿)做的。埃及的莎草紙只是將莎草的髓部壓扁,編成蓆狀,不能算是紙。

紙的緣起與改良

在紙沒發明前,古巴比倫人用泥板書寫,古埃及人用莎草紙書寫,古印度人用一種棕櫚科植物的葉子(貝葉)書寫,古歐洲人用羊皮書寫,古中國人用竹簡或木簡書寫。這些書寫材料不是使用不便,就是所費不貲。以西方人用的羊皮來說,抄寫一部《聖經》要用三百隻羊,一般人哪用得起啊!

古埃及《亡靈書》以文字及圖像敘說亡靈之去處,以其中以作於公元前1275年的大英博物館中莎草紙藏本最為有名。圖為其插畫〈奧斯里斯對死者審判〉之摹本。作者攝

紙的發明起源很早,但早期的紙並不適於書寫。到了東漢,蔡倫綜合前人的經驗,用樹皮、麻頭、破布和破魚網做原料,將它們剪碎、蒸煮、搗爛,然後「抄」在蓆子上,晾乾就變成紙。用這種方法造的紙又薄又平,很適合寫字。東漢元興元年(105),蔡倫把這項成就報告漢和帝,從此全國各地都開始用這種方法造紙。

蔡倫改進造紙技術成功以後,造紙業迅速發展,所用的原料也愈來愈廣,從樹皮、竹子到麥桿、稻桿,凡是有纖維的東西幾乎都可以造紙。到了晉代,紙已取代了竹、木簡,成為人們最普遍使用的書寫材料。

八世紀時,中國人發明的造紙術開始西傳。唐玄宗天寶十年(751),中國和大食(阿拉伯帝國)在怛羅斯(今哈薩克、吉爾吉斯境內)打了一仗,中國戰敗,許多官兵被俘虜過去,這些被俘官兵中有不少造紙工人,於是造紙術就傳到大食。

公元一一五○年,阿拉伯人在西班牙設立紙廠(從八世紀初,西班牙就被阿拉伯人佔領),造紙術開始傳入歐洲。這時,距離蔡倫改進造紙術成功,已經有一千年了!

張之傑_96
69 篇文章 ・ 214 位粉絲
張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。