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成為「3D 畫家」的雷射光束

only-perception
・2012/09/06 ・1095字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

在微米尺度下創造三維物體的方法有很多。但材料的化學性質如何在微米的精確度下被調整呢?維也納科技大學(Vienna University of Technology)的科學家已開發出一種方法,能使分子精確地附著到正確的位置上。當生物組織生長時,這種方法允許化學訊號定位,告訴活細胞該往何處附著。這種新技術可望為感應器技術帶來希望:能創造出微小的三維「實驗室晶片(lab on a chip)」,在其中,定位精確的分子與來自環境的物質反應。

材料科學與化學

「3D-photografting(3D 光嫁接)是這種新方法的名字。二個來自維也納科技大學的研究團隊密切合作開發它-Professor Jurgen Stampfl 的材料科學團隊以及 Professor Robert Liska 的巨分子化學研究小組。」

二個研究小組過去都受到密切關注,正開發新型 3D 印表機。然而,對科學家目前正在進行的研究來說,3D 印表機並不管用:「從微小的、具不同化學性質的基石拼湊出某種材料,會非常複雜,」Aleksandr Ovsianikov 說。「那就是為何我們從三維支架(scaffold)開始,接著將想要的分子精確附著在正確的位置上。」

水凝膠中分子利用雷射固定位置

科學家從一種以巨分子製成的材料,所謂的水凝膠(hydrogel)開始,以一種鬆散的網狀組織(meshwork,網絡)排列。在這些分子間,仍留有大型孔隙,其他分子或甚至是細胞都能遷移通過。

特別的是,所選擇的分子被引入水凝膠網絡中,然後某些以雷射光束輻照。在這些位置上,聚焦的雷射光最強烈,光化學上不穩定的鍵結(labile bond)破裂。在那種情況下,具高度反應性的中間產物被創造出來,局部地、非常迅速地附著到水凝膠上。精確度端看雷射的透鏡系統,在維也納科技大學,可達到 4 μm 的解析度。「十分像一位藝術家,將顏色放置在畫布(canvas)的某些點上,我們能將分子置於水凝膠中 — 不過是三維的且具高精確性,」Aleksandr Ovsianikov 說。

細胞的化學訊號

這種方法可用來以人工方式生長生物組織。如同藤蔓植物纏繞在植物架上,細胞需要某些支架讓它們能夠附著。在天然組織中,細胞外基質( extracellular matrix)藉由使用特殊的胺基酸序列,發訊給那些它們認為會生長的細胞。

在實驗中,科學家試圖利用類似化學訊號。在各種實驗中,細胞附著能在二維的平面上被引導,但為了要生長更大的、具內部特殊構造的組織(例如毛系血管),需要真正的三維技術。

微感應器偵測分子

依靠這項應用,能使用不同的分子。3D 光嫁接並不僅對生物工程有用,其他領域也一樣,例如光伏或感應器技術。在非常小的空間中,分子能被定位,那附著到特定化學基質上,讓它們能被偵測。微型三維「實驗室晶片」將成為可能。

資料來源:The laser beam as a “3D painter” phys.org [August 27, 2012]

轉載自 only perception


 

文章難易度
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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回到大正 13 年的臺北!認識植物採集人的日常——《採集人的野帳 第二集》

蓋亞文化_96
・2022/01/23 ・1642字 ・閱讀時間約 3 分鐘

由蓋亞文化出版,臺灣首部植物採集漫畫續作《採集人的野帳 第二集》於 12 月 15 日上市,本書描繪大正 13 年植物採集人的日常,由漫畫家英張構思取材並汲取台北植物園研究史料,帶領讀者重溫臺灣原生植物發掘的黃金年代。

採集人的理想與堅持

《採集人的野帳》故事描述大稻埕藥草堂獨子涼山意外將植物學者上山採集的標本燒毀,於是被父親送到植物園勞動抵債。從採集、鑑定到研究、紀錄,讀者將逐步了解植物標本的製程,同時也將隨著劇情推進經歷各種事件,如於山區採集期間誤闖私種罌粟並自製生阿片販賣的山賊村、於颱風天時追捕在蘭花溫室行竊的小偷、於基隆採集時見證當地腦寮的興衰。此外本系列也揭露各種植物的神秘面紗,從死而復生的萬年松、能預測未來的颱風草,到被視為不祥之兆的竹子花等等,讀者將踏上百年前的植物旅路,探索採集人的足跡與精神。

國立臺灣博物館.jpg
總督府博物館(現稱為國立臺灣博物館),是日治時期重要的植物標本典藏設施。圖/WIKIPEDIA

穿梭古今,還原歷史

注重漫畫娛樂性的同時,《採集人的野帳》為了能正確傳達知識,每一個環節都有林試所學者專業監修,上至植物名稱下至葉片形狀、長度、分布等細節,都有層層的把關與考據,力求能修改成最完美、最還原的植物樣貌。此外本書也重現了大正時期植物園與博物館的樣貌,從植物園蘭花溫室到臺灣總督府博物館 (今國立臺灣博物館) 都參考了當代照片,並由作者英張還原時代背景下的種種細節。

植株細節特徵修正前後對比圖。圖/蓋亞文化 提供

植物串起的羈絆與成長

《採集人的野帳》除了是一部職人漫畫,同時也是部青春成長的故事,個性看似幼稚急躁的藥草堂獨子涼山,卻熟知植物種類並以其獨特藥性來幫助別人,與父親的衝突以及對於繼承藥草堂的排斥更是源於一段悲傷的過往;看似成熟可靠的松尾做事拼搏努力,背後也有著他的苦衷;而從山賊村逃出、缺乏山下生活常識的霧草,透過涼山與松尾的教導和幫助才能融入大家。

本集內容更深入描寫了採集人的日常和植物園腊葉館眾人的羈絆,帶領讀者探索採集人的足跡與精神,重溫台灣原生植物研究蓬勃時期。

▲博物館館長介紹植物學家川上民彌 ( 致敬川上瀧彌 )。圖/蓋亞文化 提供

▲作者英張參考老照片繪製的蘭花溫室,潮濕的痕跡還原日治時期的排水降溫法。圖/蓋亞文化 提供

▲涼山運用對植物藥性的了解救人。圖/蓋亞文化 提供

▲因泡水而恢復生機的萬年松。圖/蓋亞文化 提供

▲在基隆加工樟腦的「腦寮」附近,佐佐木先生科普樟腦的知識,樟腦加工後可以製成火藥、藥物以及用途廣泛的賽璐珞。圖/蓋亞文化 提供

▲因為竹子的開花週期長,加上竹林可能為同一株竹子長成,所以會同時開花,在當時這少見的景象被人們視為凶兆。圖/蓋亞文化 提供

——本文摘自《採集人的野帳 第二集》/ 英張,2021 年 12 月,蓋亞


 

蓋亞文化_96
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蓋亞文化,記憶與想像的國度。成立於2001年,致力於挖掘、出版台灣與香港、中國的華文原創作品,同時也譯介歐美日韓書籍。 2009年起,新增圖文漫畫品牌(原動力出版),透過圖像說故事,累積原創漫畫能量。 不論是文字作品或圖文漫畫,我們期許透過精準選書與合宜的編輯行銷,提供讀者多元題材的閱讀樂趣, 在作者與讀者,個人與社會,這個世界與其他世界之間,扮演文化傳遞者的角色。