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可用於靶向給藥的蛋白膠囊

NanoScience
・2012/10/21 ・737字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

澳洲與法國研究人員發展出一種製作蛋白膠囊的簡單新技術,製成的膠囊不僅耐用,而且無須使用催化劑以及其他複雜的處理步驟。這種中空膠囊可望作為理想的藥物輸送媒介。

這項研究由墨爾本(Melbourne)大學的Damien Mertz與Frank Caruso以及史特拉斯堡(Strasbourg)大學的合作伙伴共同完成。他們將異丁醯胺(isobutyramide, IBAM)連接至蛋白質上,此舉在兩結構之間產生強烈的非共價鍵結,並且導致中空蛋白的形成,大小約在微米或次微米等級。此技術不同於一般方式需使用催化劑或共價連接物,而且所製作出的膠囊亦相當穩定耐用。

Mertz解釋,此組裝過程的第一步是以異丁醯胺修改二氧化矽模板,接著將蛋白質吸附至此模版上。透過與胺基的反應,蛋白質表面可用異丁醯胺進行「重新設定」(reinitiated),並且能接著覆蓋上第二層蛋白質。最後把模板溶解便形成蛋白膠囊。實驗中使用了人血清白蛋白(human serum albumin),此球狀蛋白質由585個氨基酸所構成,是人體血漿中最常見的蛋白質。

這些蛋白膠囊的直徑、厚度以及成分能加以控制,並且能以不同生物配體對蛋白膠囊進行功能化。例如,經由酵素、核酸和糖份所功能化的膠囊在靶向給藥(targeted drug delivery)的應用領域上將可望派上用場。此外,該蛋白膠囊不僅對生物細胞不具毒性更可生物降解。由於製作簡單,因此也能輕易大量生產。

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此研究團隊在去年曾發表關於以異丁醯胺和各種生物分子(如蛋白質、核酸與多醣體)所構成的膠囊,並且在最近證實了類似的蛋白膠囊能載運抗癌藥物,並在生物環境下透過所謂的蛋白質降解(protease degradation)釋放藥物。他們目前則計畫更深入探討異丁醯胺與蛋白質間的交互作用。詳見ACS Nano|DOI: 10.1021/nn302024t。

資料來源:Protein capsules for targeted drug delivery. NanoTechWeb [Sep 27, 2012]

譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝

轉載自 奈米科學網

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NanoScience
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主要任務是將歐美日等國的尖端奈米科學研究成果以中文轉譯即時傳遞給國人,以協助國內研發界掌握最新的奈米科技脈動,同時也有系統地收錄奈米科技相關活動、參考文獻及研究單位、相關網站的連結,提供產學界一個方便的知識交流窗口。網站主持人為蔡雅芝教授。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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晚期肝癌只能化療?免疫治療如何改變治療標準?
careonline_96
・2025/02/21 ・1963字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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圖 / 照護線上

「那是位 50 多歲男性,診斷肝癌時腫瘤已經接近 10 公分,且有脊椎骨的轉移,屬於晚期肝癌。」中國醫藥大學附設醫院內科部消化系許偉帆醫師指出,「當時患者恰好有機會參加臨床試驗,利用雙免疫合併療法作為治療。」

接受雙免疫合併治療的成效顯著,腫瘤逐漸縮小,讓病情得相當好的控制。許偉帆醫師說,從發現至今已有兩年時間,目前胎兒蛋白、PIVKA-II 等指數正常,而且不管是電腦斷層掃描、骨頭掃描都沒有找到腫瘤存活的跡象,患者已回到工作崗位,也持續在門診追蹤。

在台灣,每年約有 8000 例新診斷的肝癌。許偉帆醫師說,患者年齡多在 45 至 60 歲之間,通常是家庭的經濟支柱,因此肝癌往往會對家庭與社會的經濟產生嚴重的影響。

B 型肝炎、C 型肝炎是肝癌的主要危險因子,因為肝炎病毒會導致慢性肝炎、肝硬化及肝癌,常被稱為「肝病三部曲」。許偉帆醫師說,酒精性肝炎、脂肪肝也都可能導致肝硬化,增加罹患肝癌的風險。近年來由脂肪肝導致的肝硬化患者越來越多,不可輕忽。

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「由於肝臟缺乏痛覺感受器,所以早期肝癌大多沒有症狀。」許偉帆醫師說,「晚期肝癌可能出現體重減輕、食慾不振、腹脹、腹痛、黃疸等症狀。正常的黃疸指數約 1 mg/dL,曾經有位老太太來就診時黃疸指數已經高達 25 mg/dL,進一步檢查才發現已是晚期肝癌。」

因為肝癌的治療與腫瘤狀態(大小、數目、侵犯血管程度、肝外轉移)、肝臟殘存功能、病人健康狀態等因素有關,臨床上會使用「巴塞隆納分期(BCLC stage)」將肝癌分為 Stage 0、Stage A、Stage B、Stage C、Stage D。根據統計,台灣早期肝癌(Stage 0)患者比例不到 10%,第一期(Stage A)患者約占三成,中期到末期(Stage B、C、D)患者比例超過 50%。許偉帆醫師說,早期肝癌建議接受手術切除,晚期肝癌的治療難度較高,必須仰賴全身性治療。

晚期肝癌的治療過去以化療為主,但是反應率較低,治療成效有限。許偉帆醫師說,隨著免疫療法的發展,晚期肝癌的治療成效漸漸提升,如今免疫治療已成為晚期肝癌的標準治療。

雙免疫合併療法顯著提升治療成效
圖 / 照護線上

研究發現,晚期肝癌患者使用雙免疫合併治療的成效顯著優於過往傳統療法。許偉帆醫師說,過往單用標靶藥物治療時,晚期肝癌患者平均存活期約一年;若使用雙免疫合併治療,患者的存活期有望可延長至近 2 年。

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接受雙免疫合併治療後,治療反應率(objective response rate)約 20-30%,腫瘤有機會獲得穩定控制、甚至縮小,使患者增加長期存活的機會。

然而,雙免疫合併治療還是可能出現皮疹、疲倦、腹瀉、肝功能異常等副作用,治療過程中都會持續監測,並給予適當的處置。

免疫治療的運用顯著提升了晚期肝癌的治療成效,患者要和醫師詳細討論,擬定個人化的治療策略,達到較佳的預後!

筆記重點整理

  • 由於肝臟缺乏痛覺感受器,所以早期肝癌大多沒有症狀。晚期肝癌可能出現體重減輕、食慾不振、腹脹、腹痛、黃疸等症狀。
  • 台灣早期肝癌(Stage 0)患者比例不到 10%,中期到末期(Stage B、C、D)患者比例超過 50%。早期肝癌建議接受手術切除,晚期肝癌的治療難度較高,必須仰賴全身性治療。
  • 晚期肝癌的治療在過去十多年皆以標靶治療為主,但是反應率較低,治療成效有限。隨著免疫療法的發展,晚期肝癌的治療成效漸漸提升,如今免疫治療已成為晚期肝癌的標準治療。
  • 晚期肝癌患者接受過往傳統療法的平均存活期約一年;若使用雙免疫合併治療,患者的存活期有機會延長至約 2 年。
  • 雙免疫合併治療的治療反應率約 20-30%,腫瘤能獲得穩定控制、甚至縮小。部分患者有機會從無法開刀轉變為可進行手術、電燒、栓塞等局部治療,增加長期存活的機會。
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乳癌標靶治療太辛苦?新皮下注射劑型如何改變現況?
careonline_96
・2025/02/19 ・2396字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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圖 / 照護線上

「那是一位 60 歲 HER2 乳癌患者,在接受 HER2 雙標靶藥物治療後,病情獲得控制。」高雄長庚醫院乳房外科吳世重醫師表示,「但由於患者體態較豐腴、脂肪層較厚,每次打針都是挑戰;加上靜脈輸注兩種 HER2 標靶藥物,每次都需要 2、3 個小時,容易讓患者感到不便與不適。」

後來,患者的家屬聽說 HER2 雙標靶藥物有新的皮下注射劑型,主動提出詢問。吳世重醫師說,改採 HER2 雙標靶皮下注射劑型後,每次給藥時間大幅縮短,僅 5 至 8 分鐘即可完成,終於讓患者如釋重負。

改寫 HER2 乳癌治療預後—HER2 標靶藥物對早期、晚期病友都重要!

乳癌治療目前已十分進步,確診後醫師會根據癌細胞特性,判斷患者乳癌亞型,判斷因子包括荷爾蒙受體(ER、PR)、「第2型人類表皮生長因子受體」(HER2)等。其中,HER2 陽性乳癌約佔所有乳癌的 25%,因其惡性度較高,在標靶藥物問世前,屬於預後較差的乳癌。吳世重醫師說, HER2 標靶藥物的出現,大幅改善 HER2 乳癌的存活率,後續又發展成 HER2 雙標靶治療,更進一步提升治療成效。

HER2乳癌雙標靶成為國際治療趨勢

圖 / 照護線上

HER2 雙標靶治療對早期與晚期 HER2 乳癌患者都相當重要。吳世重醫師說,早期 HER2 乳癌在接受手術治療外,搭配使用 HER2 雙標靶治療可顯著提高治療成效,降低復發機率。對晚期 HER2 乳癌來說,在國際治療指引中 HER2 雙標靶治療更已成為推薦的第一線選擇,可有效延緩腫瘤進展,提升患者存活時間與生活品質。

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過往 HER2 雙標給藥時間長 病友不適狀況多 新皮下劑型問世後有解!

HER2 雙標靶雖對 HER2 乳癌治療來說不可或缺,但傳統 HER2 雙標靶治療需透過靜脈輸注給藥,單個藥物都需要耗費約 1 至 1.5 小時,兩種標靶必須分開注射,因此總給藥時間長達約 3 小時,每 3 週就要施打一次。吳世重醫師說,早期乳癌患者通常建議連續施打 1 年,而晚期乳癌患者則需持續接受治療,直到腫瘤對藥物產生抗藥性或患者無法耐受副作用為止。每次治療皆須到院接受 3 個小時的給藥,再加上前後一定處置與等待時間,長期下來對患者的生活、工作都會造成不小困擾。

此外,採用靜脈輸注時,若患者的血管不明顯,護理人員可能需多次嘗試穿刺,造成疼痛與不適;即使成功建立靜脈管路,也有因針頭滑脫而導致藥物滲漏的風險。長期或頻繁的靜脈輸注亦可能引發靜脈炎,導致局部紅、腫、熱、痛。如果想要使用人工血管,便需要接受手術,但也仍有發生感染、血栓等風險。

新皮下HER2雙標靶把留院縮短

圖 / 照護線上

部分患者可能因給藥時間過長或靜脈注射之不適而對治療產生排斥,影響治療遵從性,因此如何縮短給藥時間、減輕不適,成為臨床上期望改善的目標。在劑型研發的進步下,目前已有 HER2 雙標靶皮下注射劑型問世,其療效和安全性皆與靜脈注射劑型相當,但給藥時只需以皮下注射方式緩慢推入藥物,因此可大幅縮短給藥時間。吳世重醫師說,首次給藥只要 10 到 15 分鐘,隨著注射次數增加,若沒有過敏現象,後續注射時間更可以逐漸縮短成 5 至 8 分鐘。

採用皮下注射新劑型的另一項優點,就是不再需要反覆尋找靜脈,也不用擔心出現滲漏或靜脈炎的狀況,讓病人可以更輕鬆地接受治療,免除因長時間靜脈輸注,而造成的疼痛或心理壓力。

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113 12 月起皮下 HER2 雙標靶獲健保!助病友減輕負擔 達成自我實現

HER2 雙標靶藥物皮下注射新劑型目前也迎來納入健保給付的好消息!早期及轉移性 HER2 乳癌都納入給付,幫助病友大幅減輕經濟壓力。

目前的給付規定(113年12月1日起)如下:

【早期乳癌】

外科手術前後以本藥品及化學療法(術前輔助治療或輔助治療)併用作為輔助性治療用藥,用於具HER2過度表現(IHC3+ 或 FISH+),且具腋下淋巴結轉移但無遠處臟器轉移之早期乳癌病人,若使用於外科手術後,須達病理上緩解(pCR)。

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【轉移性乳癌】

與 docetaxel 併用於治療轉移後未曾以抗 HER2 或化學療法治療之 HER2 過度表現(IHC3+ 或 FISH+)轉移性乳癌病人。

須經事前審查核准後使用,核准後每 18 週須檢附療效評估資料再次申請,若疾病有惡化情形即不應再行申請。

皮下注射HER2雙標靶治療納入健保給付

圖 / 照護線上

HER2 雙標靶藥物皮下注射新劑型能夠降低給藥時的不適與不便,有助提升生活品質,讓乳癌病友能避免長時間留院,擁有更多自我實現的時間。

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「乳癌治療持續在進步,如果罹患乳癌,千萬不要迷信偏方。」吳世重醫師提醒,「請與醫師密切配合,才能達到較佳的預後!」

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