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電漿手電筒消滅皮膚上惡名昭彰的病原體

only-perception
・2012/04/13 ・1022字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

light-web

一群中國與澳洲科學家開發出一種手持式的、由電池供電的電漿產生裝置,可使皮膚立即擺脫細菌。此裝置能用於救護車緊急呼叫,天然災害場址,軍事作戰行動以及遠方許多需要治療的其他場合。

這款電漿手電筒,於今日(四月五日)發表在 IOP 出版的 Journal of Physics D: Applied Physics 期刊,由一顆 12 V 電池所驅動,而且不需要任何其他的外部發電機或市電(wall power);它也不需要任何外部氣體灌注或處理系統。

在實驗中,這款電漿手電筒有效地使其中一種最具抗藥性與抗熱性的細菌,Enterococcus faecalis(糞腸球菌,這種細菌常在牙科治療期間感染根管)的厚厚一層生物膜鈍化。

生物膜是在培養細菌七日後形成的。生物膜約 25 微米厚,由 17 層細菌組成。每一次都以電漿手電筒處理五分鐘,接著分析有多少細菌存活。

結果顯示,電漿不僅使上層細胞鈍化,還能深入到非常底層,殺死細胞。

研究共同作者 Kostya (Ken) Ostrikov 教授(來自 CSIRO 材料科學與工程部的澳洲電漿奈米科學中心)表示:”細菌形成厚厚的生物膜,那使得它們在對抗鈍化上有極大的抗性,使其窒礙難行。高溫通常被拿來利用,不過那顯然也會燒掉我們的皮膚。”

“在這項研究中,我們選擇一種極端的例子來示範:即便在室溫下,電漿手電筒依然非常有效率。對於單一的細菌來說,鈍化時間可能只要十秒鐘。”

電漿 — 除了固態、液態、氣態之外的物質第四態 — 先前藉由有效殺死皮膚表面與水中的細菌及病毒,證明其在醫療產業中的價值。

雖然電漿抗菌功效背後的確切機制大部分仍然未知,不過科學家認為電漿與周遭空氣之間的反應創造出一種反應性族類(reactive species),類似在我們免疫系統中所發現的那種。

研究者們進行分析,看看什麼樣的族類會出現在電漿中,結果發現與高反應性氮與高反應性氧相關的族類主宰這些結果。有理論提出紫外線輻射也是電漿成功背後的原因;然而,電漿手電筒所創造的噴流(jet),經證明紫外線輻射量不高,對於此裝置的安全性又多增加一層保障。

在實驗中,電漿柱(plume)的溫度約在攝氏 20 – 30 度間,那非常接近室溫也因此避免對於皮膚的傷害。該裝置本身有電阻能阻止它熱起來,使得它能夠安全觸碰。

“此裝置可以很容易製造出來且成本不到 100 美元。當然,也要進行某些微型化與工程設計使得它更吸引人且準備好商業化,” Ostrikov 繼續說。

該裝置是由華中科技大學、CSIRO 材料科學與工程部、雪梨大學與香港城市大學所組成的國際性研究團隊所創造。

原始文獻:X Pei, X Lu, J Liu, D Liu, Y Yang, K Ostrikov, Paul K Chu and Y Pan. J. Phys. D: Appl. Phys. 45 165205 (2012) doi: 10.1088/0022-3727/45/16/165205

資料來源:PHYSORG:Handheld plasma flashlight rids skin of notorious pathogens[April 4, 2012]

轉載自only-perception

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only-perception
153 篇文章 ・ 1 位粉絲
妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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