「抗體中和效價」是什麼？看懂高端疫苗二期試驗的眉角

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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截至 2022 年 6 月 19 日，台灣的 COVID-19 確診數已達三百三十多萬人，已快到達總人口數的 15% 。最近許多研究及報導分別提出，即使是得過了 covid-19 ，仍然不能像瑪利歐兄弟中吃了「無敵星星」一樣刀槍不入，還是會有二次感染的風險。究竟，確診後到底能不能像吃了無敵星星一樣視病毒於無物呢？

延伸閱讀：為什麼無敵星星會失效？確診BA.5 症狀可能會更嚴重？

不同的病毒株，不同的免疫效果

確診後是否會再次確診，應該分成二個部分來討論:

1. 確診者是否會確診相同的病毒株？
2. 確診者是否會確診不同的病毒株？

以台灣目前盛行的 Omicron 變異株為例，確診過 Omicron 後康復的人是否會再次被 Omicron 變異株所感染？或是未來是否會再被其他新的變異株所感染？
根據 Nature 期刊在 2022 年 5 月所發表的最新研究顯示1，研究者收集了感染不同變異株（包含WA1、Delta 和 Omicron）七天後的老鼠血清，觀察這些血清中的抗體對於不同的病毒株是否有中和能力（Neutralization），研究結果顯示感染這三種病毒株的老鼠血清對各自病毒株有一定中和能力^[註一]（NT50 304、422、113）。

然而，感染後對不同病毒株的保護能力不同， 感染 WA1 與 Delta 的小鼠血清雖然對於非自身病毒株中和能力較弱，但仍具有一定程度的中和能力。而感染 Omicron 的小鼠血清對於不同的病毒株，則幾乎沒有中和能力（NT50<10）。
結果顯示，在沒有打疫苗的形況下，若感染 Omicron 後，未來是否能避免再度感染 Omicron 的效果其實有限，尤其面對未來可能有的新變異株，保護效果可能幾乎沒有！

該研究同時收集了 10 位未打疫苗的 Omieron 確診者血清，結果與小鼠試驗類似，這些確診者的血清只對 Omicron 病毒株有良好的中和能力（NT50 1452），而對於其他不同的變異株中和能力則較低（NT50<100）。

這樣的結果顯示，如果你未打疫苗而染上 Omicron ，產生的抗體對於保護你免於其他病毒株的感染效果是非常有限的。

想要「無敵星星」？先打疫苗吧！

雖然染上 Omicron 後的保護力不是這麼高，但台灣目前的疫苗接種率第一劑、第二劑與追加劑分別為 91.18% 、 82.74% 與 69.47%² ，那如果是有打完疫苗後又被感染，是否能在提供額外的保護力呢？

該篇研究針對了打完二至三劑默德那或輝瑞疫苗後又被 Omicron 或 Delta 突破感染的人進行研究，發現打完疫苗的人又被感染後，其血清對於不同的病毒株皆有非常好的中和能力，被 Delta 或 Omicron 突破性感染的人對皆對於 WA1 有最好的中和能力 （NT50 17994 與 23308），此外，其對於 Omicron 的中和能力雖相對較低，但仍然具有良好的中和能力 （NT50 1241 與 1692），值得注意的是，這些打完疫苗後又被突破性感染的案例，其血清對不同病毒株的平均中和能力為單純打完三劑疫苗的人的十倍！

須注意的是，無敵星星也並非真的無敵，該研究只利用血清中和病毒的能力來闡述研究結果，而未真的進行活體保護力相關實驗，且資料量未達到大規模分析的等級。

此外，對於未來新的病毒株是否能有保護力也是未知，可以確定的是，對於未打疫苗的人與完整接種的人相比，染疫後再度染疫的風險也較大。想要染疫後能夠避免再次感染？就目前數據上來說，完成疫苗接種才是最好的方法！

註解

註一：中和能力為抗體能防止細胞免於細菌或病原體感染，提供保護力之能力。NT50 即為能中和百分之五十病毒感染的血清稀釋倍數，數值越高，代表血清即使稀釋高倍後仍能中和百分之五十的病毒。亦即可能提供較佳的保護力。

參考資料

1. Suryawanshi, R. K.; Chen, I. P.; Ma, T.; Syed, A. M.; Brazer, N.; Saldhi, P.; Simoneau, C. R.; Ciling, A.; Khalid, M. M.; Sreekumar, B., et al. Limited cross-variant immunity from SARS-CoV-2 Omicron without vaccination. Nature 2022.
2. 衛福部疾管署COVID-19疫苗接種統計資料

高端疫苗（MVC-COV1901）的緊急使用授權（EUA）由申請、審查到現在審查核可，緊急使用授權也成為大家關注的議題。此外，也有人說高端疫苗是「趕鴨子上架」，是否是有這一回事呢？要回答這個問題，我們必須從藥物許可的審核三個重點^[1]：「安全性」、「有效性」、「品質」來討論。

安全性（Safety）

臨床試驗上的「安全性」，主要觀察藥物在施打後，是否會有嚴重的不良反應，以及不良反應症狀發生的比例多寡。另外，也會考量該藥物針對的疾病，是否有其他可取代藥物？

過去有許多藥物因為安全性不合格而在臨床試驗失敗。例如 1960 年在美國進行的嬰兒 RSV 疫苗試驗中，「疫苗組」造成了比「對照組」更多的住院患者，甚至在 「疫苗組」中，還出現了死亡案例 ^[2]，1993 年試驗的 B 肝藥物 Fialuridine，15 名受試者中有 6 名產生嚴重肝毒性，且有 5 名受試者死亡 ^[3]。而在 2006 年，測試治療白血病的免疫療法抗體「TGN1412」的臨床試驗一期中，僅使用少於動物試驗五百分之一的劑量，就造成了 6 名受試者產生嚴重的器官衰竭 ^[4]。

值得一提的是，有些通過試驗安全性的藥物，反而是在上市後才被發現有問題。例如曾經用於治療孕吐問題的沙利竇邁（Thalidomide），在 1960 年之後被發現會造成新生兒海豹肢症 ^[5]。又如糖尿病用藥 rosiglitazone（商品名 Avandia）在 1999 年通過以後，後續報告卻逐漸顯示此藥會增加心肌梗塞與心衰竭的風險 ^[6]。

相較於過去的臨床試驗，這次新冠疫情造成的社會經濟影響與傷亡人數皆十分巨大，而疫苗研發在這段期間，也比往常來得更快。因此，有些疫苗在開始施打後，才發現其他安全性上的問題，例如 AZ 跟嬌生在上市後，才發現有些施打者出現了血栓 Thrombosis with Thrombocytopenia Syndrome（TTS）反應。

在近期的統計中，AZ 疫苗 TTS 的發生率約為百萬分之十，發生 TTS 後的總死亡率則高達 5~44% ^{[7] [8]}。另外，mRNA 疫苗也被報導出有心肌炎的風險 ^[9]。

在疫情仍肆虐的情況下，儘管接種這些疫苗有安全性的風險，但部分國家也有相對應的「解決方案」。例如因 TTS 的症狀多發生在年輕人身上，部分國家會給年輕人在疫苗施打通知書中加上警語，或是直接改打 mRNA 疫苗。

而根據食藥署所提供的會議紀錄，高端疫苗在臨床試驗第二期中總共有近 4000 名受試者，在這些受試者中，似乎沒有發現嚴重的不良反應 ^[23]。然而， AZ 、BNT、Moderna 不僅在第三期試驗中有數萬人進行測試，目前全世界施打這些疫苗的人口總數，已超過數億人，並有超過半年的觀察時間。相較於目前高端疫苗的受試者數量以及時間，其安全性仍應審慎評估。

有效性（Effectiveness）

藥物（疫苗）的發展目的是「治療或預防疾病的發生」，因此「有效性」（也就是常聽到的「保護力」）是必須考慮的重點。就當前各種新冠疫苗的三期數據來看， BNT 的有效性是 95% ^[10]、Moderna 為 94.1% ^[11]、AZ 為 70.4% ^[12]。

那麼，這些數字是怎麼跑出來的呢？假設有一個對照組與疫苗組各有 10000 名受試者（兩組人數相同）的試驗，若結果為對照組有 200 名感染者，疫苗組有 40 名，這表示在 10000 人中，原本應該會有 200 名感染者，但有 160 人因施打疫苗而避免感染，因此有 80％ 的有效性。此外，「預防重症跟死亡率」也是類似的邏輯，如果對照組有 20 名重症死亡，但疫苗組只有 1 名，那就有 95% 的預防重症跟死亡率。 

目前 WHO 的疫苗有效性標準是「能夠達到預防疾病 50% 的效果」，亦即在上述的假設中，對照組有 200 名感染者，而疫苗組有 100名感染者就能達標。

有效性評估是第三期臨床試驗的重要研究內容。 但隨著各種新冠疫苗陸續獲得緊急授權，這樣的實驗設計會在試驗倫理上出現疑慮，例如：明明就有獲得許可的疫苗，卻還讓受試者施打安慰劑暴露在感染風險中。因此，一些替代試驗也開始被提出討論，像是「非劣性試驗」，或「免疫橋接試驗」。

非劣性試驗，是指將對照組的安慰劑，換成目前已經獲得許可的藥物（疫苗），來比較新藥與原有藥物的有效性，若兩組最終的感染人數沒有顯著差異，則可以說明新藥與原有藥物具有相似的保護力。目前，日本第一三共公司的疫苗第三期研究有打算採取此試驗方法 ^[13]。

而免疫橋接是指「用其他可替代指標來評估有效性」，在施打疫苗後，身體所引起的免疫作用包含產生抗體，也會引起Ｔ淋巴球的反應，這些都具有對抗病毒的效果。因此，理論上可藉由比較新疫苗與取得授權的疫苗，在人體施打後產生的抗體量等各種指標上是否有差異，來說明新疫苗的有效性。

目前認爲跟疫苗所產生保護效果相關指標包含：中和抗體的量 ^[14] 、 CD4 Ｔ淋巴球及 CD8 Ｔ淋巴球 ^[15]。不過，單用抗體似乎無法完整預測有效性，Curavac（CVnCoV）在第一期的實驗中看到很高的抗體效價^[16]，但實際上的有效性卻只有 47% ^[17]．由此可知，光是抗體效價並不能完全代表有效性。

不過，未來 T 淋巴球的相關指標，可能會是免疫橋接的重要指標。目前市面上的新冠疫苗，皆是設計成對抗最原始的病毒株，而在新冠肺炎流行一年多的現在，病毒也產生了變種，這導致施打疫苗後所產生的抗體，對於變種病毒的中和效果變差。但是，T 淋巴球的功能卻沒有減弱，因此 T 淋巴球被認為在對抗變種病毒中扮演重要角色。

在衛福部公布的「COVID-19 疫苗緊急使用授權審查標準」中的「療效評估標準」提到，國產疫苗的有效性評估是使用免疫橋接來確認，將國產疫苗所產生的抗體濃度與 AZ 疫苗做比較，然此條件僅考慮中和抗體。另外，在「疫苗專家審查會議」的會議紀錄中提及，高端疫苗臨床二期試驗數據，並未包含相關 T 淋巴球及變種病毒株之相關資訊，因此疫苗有效性尚待更多驗證 ^[23]。

品質（Quality）

在確認有效性跟安全性後，品質也是非常重要的，必須確保藥物（疫苗）的「安定性」無虞。

「安定性」包含不同批次生產的藥物（疫苗），有效成分是否過低或超量，是否有其他物質或微生物污染之虞，以及包裝完整性 ^[18]。2018 年世界曾發生過多款血壓藥物因致癌物質污染而回收藥物 ^[19]，日前嬌生疫苗銷毀 6000 萬劑，便是因為生產線交叉污染而導致。去年國內知名藥廠也曾因製程異常及產品安定性規格偏離，而需回收藥品 ^[20]。

Novavax 疫苗在六月發表的第三期試驗，總試驗人數有 14012 人，實驗設計採 1:1 隨機分配，實驗結果說明其有效性可達 89.7% ^[21]。但因為必須向 FDA 展示製程的一致性，而再度延遲了向美國申請 EUA ^[22]。

在疫苗專家審查會議的會議記錄上，可以看到高端疫苗在原料製程放大的過程中（2L-50L）出現了不一致的結果，而 高端有條件通過 EUA 的「條件」，正是要求未來逐批檢驗每一批疫苗是否合於安定性，直至能確定 50L 製程穩定 ^[23]。

結論

根據以上三點，高端疫苗的安全性在目前臨床試驗二期中，似乎沒有出現嚴重的不良反應，但長期需要持續追蹤。有效性雖有中和抗體指標做為參考，但仍需更多證據支持，品質則為蛋白質疫苗的一大挑戰，因為高端及 Novavax 疫苗都出現了這個問題，尚須積極克服。

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