國輻中心拍電影，把台灣之光變有趣好懂──《阿卡的冒險》觀後感

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

到藥局買藥或是去醫院看病，民眾多少會被問到是否對任何東西過敏。如果是初診的話，有些醫療單位還會強調要病患詳細填寫「所有已知過敏原」（All known allergies）。

一般人的反應，第一個會想到藥物過敏原，例如：盤尼西林（penicillin）；再來是食物過敏原，像是海鮮或麥麩等。這些答案的確符合原本問題設定的目的：防止療程中使用的器材和藥物，或是醫院提供的住院飲食，讓病患產生不良反應。但是，如果您對壁蝨或是倉鼠過敏，也要據實以告嗎？

對倉鼠過敏？中國倉鼠卵巢細胞又是什麼？

西方文獻中俗稱的「中國倉鼠」（Chinese hamsters），又譯為「灰倉鼠」或「灰地鼠」，學名是「Cricetulus griseus」。中國倉鼠常被人養來當寵物，再加上漢醫不會把牠們拿來入藥，一般臺灣民眾應該鮮少將牠們跟醫療做聯想。不過，有些西醫的藥物資訊和臨床試驗手冊，會在過敏注意事項中，提到中國倉鼠。乍看之下，就算不是「逢中必反」，對寵物或絨毛過敏者，也很容易產生不必要的恐慌。然而，看起來楚楚可憐的中國倉鼠是無辜的，因為真正的罪魁禍首其實是牠的卵巢細胞……

以「中國倉鼠卵巢細胞」（Chinese hamster ovary cells，簡稱「CHO 細胞」）製藥的技術，有一段相當傳奇的歷史故事：1948 年胡正祥教授^[註1]與華生醫師（Dr. Robert Watson），將原生於中國北方的倉鼠偷渡去美國。後來在冷戰的氛圍下，二人的行為被中國政府視為犯下戰爭罪，胡正祥教授還因此被判刑。根據輝瑞（Pfizer）藥廠官方網站的介紹，1950 年代美國科學家的研究發現，CHO 細胞有許多適合生化製藥的特質：

1. 容易繁殖：與其他哺乳類動物的細胞比起來，CHO 細胞比較「好育飼」（台語），可以用工業規模的生物槽（biotanks）盛裝，讓它們在製藥使用的化學溶劑中大量生長。
2. 適合人體的蛋白質：一條條的胺基酸，要摺疊才會變成蛋白質，而它們摺疊的形狀，會影響蛋白質的功能。CHO 細胞能穩定地複製這些摺疊。此外，雖然細菌、酵母、藻類等一樣能製造蛋白質，但哺乳動物細胞製造的蛋白質，構造跟人體比較相容。
3. 正確的「醣類」修飾：許多哺乳動物的蛋白質，有醣類（glycans）附著在胺基酸上，稱為「醣基化」（glycosylation）。這些醣類對蛋白質在免疫反應中的功能，有著關鍵的影響。有些微生物無法用正確的醣類修飾蛋白質，但對 CHO 細胞來說是輕而易舉。
4. 預防病原體的擴散：使用 CHO 細胞，可避免製藥過程中病原體的傳播。這對產品安全來說，十分重要。
5. 容易改造的 DNA：DNA 就像一張食譜，依照改編過的食譜，能煮出特定的菜餚。CHO 細胞的 DNA 很容易被改造，來產生製藥所需的蛋白質。

Alpha-gal 症候群會產生諸多過敏症狀

基於 CHO 細胞的眾多優點，目前市面上用它們製造出來的藥物與疫苗繁多。及至2020年為止，光是這樣做出來的治療用單株抗體（therapeutic monoclonal antibodies）就有將近70種被核准上市，接受免疫療法的病患遇到的機率頗高。此外，國產的高端（MVC-COV1901）與聯亞（UB-612）武漢肺炎疫苗，也是這樣來的。不過，沒有人是完美的，就連可愛的中國倉鼠也不是。雖然以CHO細胞培養出來的產品，許多都非常安全，但 abatacept 和 infliximab 等特例，因為含有低濃度的過敏原「Alpha-gal」，所以會使極少數的人嚴重不適。

Alpha-gal 是一種會出現在非靈長類哺乳動物（例如：中國倉鼠）身上的醣類。對這種醣類過敏的情形，稱作「Alpha-gal 症候群」（Alpha-gal syndrome；簡稱 AGS），其症狀包括：蕁麻疹、呼吸困難、咳嗽、血壓遽降、噁心想吐、腹瀉、胃痛、胃食道逆流（俗稱「火燒心」）、消化不良、暈眩或昏厥，以及嘴唇、喉嚨、舌頭、眼皮腫脹。

值得注意的是，AGS 不僅出現在極少數 CHO 細胞培養出來的藥物中，由小鼠骨髓瘤細胞（SP2/0）等其他管道製造出來的也有，cetuximab 就是一例。^[註2]由於大部份的民眾不會沒事去做免疫球蛋白 E（IgE antibody）的抽血檢查，了解自己會否對 Alpha-gal 過敏，不少人其實是因為被「壁蝨」咬傷，才發現不能使用特定藥品。讀到這裡，您可能會感到無比荒謬：剛剛不是說 Alpha-gal 只存在於非靈長類哺乳動物，要怪也是怪鼠輩，怎麼現在又賴給壁蝨？

Alpha-gal 藉由壁蝨傳播

這一切的因緣業力，就像蝴蝶效應一樣扯很遠：壁蝨先去咬了某種非靈長類哺乳動物，接著跑來咬人。過程中，壁蝨把動物的alpha-gal帶到人的身上。被咬的 2 到 6 小時後，有些人就出現過敏反應。從此以後，他們不僅得成天躲著壁蝨，禁食豬、牛、羊、鹿、兔等非靈長類哺乳動物（紅肉）及其衍伸產品，還不能使用某些藥物，生活非常不便。

Alpha-gal 症候群盛行於美國、歐洲、南非、澳大利亞以及包含日本在內的部份亞洲地區。臺灣目前似乎沒有大量案例的報導，況且也不是每個被壁蝨咬的人都會出現過敏症狀，所以無須過度緊張。民眾只要於整理庭院或到郊外踏青時，穿著長袖衣褲，在身上噴灑防蟲液，並牽好隨行寵物，就能避免被壁蝨咬傷。

回到文章最開頭的問題：在醫療院所填寫「所有已知過敏原」的時候，該寫哪些？既然都說是「所有」了，當然建議全部都要寫。因為除了壁蝨、紅肉、中國倉鼠卵巢細胞和小鼠骨髓瘤細胞，可能還有其他您未必知道與治療有關的過敏原，會在奇特的巧合下，影響到療程安全。

註解

• 註 1：輝瑞藥廠和美國化學工程學會（American Institute of Chemical Engineers，簡稱 AIChE）的原文，都稱該中國學者為「Dr. C. H. Hu」，而多數介紹「中國倉鼠卵巢細胞」科技的中國網路文章，則提到北京協和醫院病理科「胡正祥」教授，因此推論是指同一人。由於上述二個英文的網頁，考證似乎都較中文的嚴謹，因此採用為本文故事的參考資料。
• 註 2：Cetuximab 向來以引發「Alpha-gal 症候群」（AGS）著稱，其藥物資訊上，也常提醒病患注意是否曾被壁蝨咬傷或對紅肉過敏。有趣的是，雖然小鼠骨髓瘤細胞（SP2/0）和CHO細胞都能培養 cetuximab，但以 CHO 細胞製造出來的 cetuximab，因為缺乏人體免疫細胞能夠辨識的物質（α-1,3-galactosyltransferase），所以不會與 AGS 患者的血清產生反應。換句話說，CHO 細胞產生的 cetuximab 比較不會過敏。

• Trastuzumab Injection: MedlinePlus Drug Information
• A Study of Atezolizumab Versus Placebo in Combination With Paclitaxel, Carboplatin, and Bevacizumab in Participants With Newly-Diagnosed Stage III or Stage IV Ovarian, Fallopian Tube, or Primary Peritoneal Cancer – Full Text View – ClinicalTrials.gov
• The ‘Immortalized’ Cells That Sparked an International Incident and Their Role in Producing Medicines | Pfizer
• Frontiers | Strategies and Considerations for Improving Recombinant Antibody Production and Quality in Chinese Hamster Ovary Cells | Bioengineering and Biotechnology
• Monoclonal Antibodies – National Cancer Institute
• 打了高端疫苗後，身體裡會產生哪些免疫反應？
• CpG-adjuvanted stable prefusion SARS-CoV-2 spike protein protected hamsters from SARS-CoV-2 challenge | Scientific Reports
• Frontiers | SARS-CoV-2 Vaccines Based on the Spike Glycoprotein and Implications of New Viral Variants
• Diagnosis & management of alpha-gal syndrome:lessons from 2,500 patients – PMC
• Chinese hamster ovary cells can produce galactose-α-1,3-galactose antigens on proteins – PMC
• Alpha-gal Allergy | Ticks | CDC
• Alpha-Gal-containing biologics and anaphylaxis – ScienceDirect
• Alpha-gal syndrome – Symptoms and causes – Mayo Clinic
• Recombinant Protein Therapeutics from CHO Cells – 20 Years and Counting
• Cetuximab Injection: MedlinePlus Drug Information
• 當代醫藥法規月刊第94期

《侏羅紀公園》系列電影掀起大家對恐龍的好奇，但其實科學家早就在研究遠古時代的各種生物。以恐龍為例，平均每星期會發現一種新種恐龍，每年大約會發現五十種新種恐龍。而在探討物種起源及鑑定遠古生物領域，同步輻射分析技術也展現了它的獨特價值。

例如，南非威特沃特斯蘭德大學（University of the Witwatersrand）領導的國際科學家團隊，針對一些世界上最古老的恐龍蛋胚胎頭骨，進行 3D 複製重建，發現牠們的頭骨生長順序與當今的鱷魚、雞、烏龜和蜥蜴相同，研究成果發表在《科學報導》（Scientific Reports）上。

在台灣，由加拿大多倫多大學教授賴茲（Robert Reisz）與台灣學者組成國際團隊，花費兩年時間，運用超高解析二維紅外光譜顯微術，在活躍於一億九千五百萬年前的雲南祿豐龍胚胎股骨化石中，發現殘留有機物，找到古化石內保存複雜有機物的最古老紀錄。這個破天荒的發現在 2013 年登上了《自然》（Nature）雜誌封面。

此外，在祿豐龍肋骨化石的微血管通道中，國輻中心研究員李耀昌也發現全球最古老且保存完整的膠原蛋白與赤鐵礦微粒聚晶。

「即使經過億萬年時空轉換，恐龍的軟組織經血液中鐵的氧化及碳酸鈣化包覆作用後，還是有機會被保存下來，」李耀昌表示，這將有助科學家進一步了解恐龍的生理機能與遺傳密碼。

李耀昌團隊將成果發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊，並獲選為《發現》（Discover）雜誌「 2017 年全球百大發現」第十二名，是近年來台灣學者主導的研究成果首度登上《發現》雜誌全球百大發現。

發現牙齒裡的避震器

恐龍胚胎裡有膠原蛋白，恐龍的嘴巴裡則是自帶「避震器」。

國輻中心團隊與台灣博物館、台灣石尚博物館、中國大陸北京自然博物館、加拿大安大略皇家博物館，以及中國大陸地質科學院地質研究所合作，蒐集十五種肉食性與植食性恐龍牙齒，利用同步輻射穿透式 X 光顯微術與現代的眼鏡凱門鱷牙齒進行研究比對，首度發現肉食恐龍牙齒具有避震結構。

在肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間，存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的被覆牙本質層，可以保護牙齒，避免因撕裂骨肉造成牙齒瞬間斷裂。這項研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知，因此登上國際知名期刊《科學報導》（Scientific Reports）與各大媒體。為了蒐集恐龍牙齒進行研究比對，國輻中心研究員王俊杰透露了一段小故事。

「當時我到桃園興仁花園夜市拜訪鱷魚攤，沒想到使用斜口鉗幫鱷魚拔牙時，斜口鉗當場應聲斷裂，只好再買一把硬度更高的老虎鉗，費了好大一番功夫才順利拔下鱷魚牙齒。」

牙齒的特殊結構，使得肉食恐龍成為頂尖獵食者，稱霸地表一億六千五百萬年。相較於人類咬合力約為 40 公斤、眼鏡凱門鱷咬合力約 1,000 公斤，以及咬合力可達 2,000 公斤、目前世上咬合力最大的動物—— 灣鱷，「暴龍的咬合力約 6,000 公斤，且拖行的獵物體重可能超過 1 公噸，但靠著微小的避震結構設計，便不致因巨大應力而造成牙齒斷裂，」王俊杰說。

遠古生物的活動型態一直是科學家亟欲解開的謎題，透過同步光源高解析度檢測技術，可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異，提供了一種嶄新的古生物分類與古生態研究檢測方法，而藉由恐龍胚胎化石中探測到的有機質殘留物，未來將可逐步解開更多遠古生物的奧祕。

——本文摘自《追光之旅：你所不知道的同步輻射》，2021 年 8 月，天下文化。