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奈米蛋白結合氣膠,蹦出防疫新妙方——AirParma™ 新冠奈米盾團隊臺灣納諾帕瑪 (NanoParma) 專訪

泛科市集的B編_96
・2021/08/03 ・3119字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 泛科市集 委託,泛科學企劃執行。

  • 文|姚荏富

全球疫情持續延燒,雖說各國現已開發出了各種疫苗來應對,但隨著病毒變異,疫情的擴散仍難以阻止。當「與病毒共存」將不可避免地成為我們未來生活,除了疫苗、口罩、酒精、次氯酸、紫外光等傳統方式可以對抗病毒的方法外,在防疫上我們還有沒有其他解方呢?

當然是有的,在這次疫情中就出現了一種新型態對抗病毒的方法,那就是用氣膠粒子來阻斷病毒的傳播。

氣膠與感染之間的關係

根據目前為止各類研究數據來看,新冠病毒會以氣膠為載體進行傳播已被多方驗證,甚至WHO 在今年 4 月 30 日正式承認「氣膠傳播」也是 COVID-19 重要傳染途徑。

氣膠傳播是漂浮在空氣中的微米級顆粒,當在我們講話時,會從氣管裡面呼出水氣,如果是微米等級的,類似 PM2.5 的大小的水珠或顆粒,就會懸浮在空氣中,成為我們所謂的氣膠。

氣膠是漂浮在空氣中的微米級顆粒,當我們講話、打噴嚏或咳嗽時,都會產生氣膠。圖/Pixabay

氣膠的濃度,會因為每個人說話時的呼氣量不同而有所差異,例如打噴嚏就會產生比較多氣膠,小聲講話會比較少。而這些氣膠通常可以懸浮在空氣中好幾個小時,因此新冠病毒能藉由附著在氣膠上,被人體吸入進而感染人類。

從氣膠中斬斷新冠病毒的感染路徑

中山大學醫學科技研究所副教授楊閎蔚的跨系所研究團隊,針對新冠病毒透過氣膠傳染的途徑,結合重組蛋白質技術,成功製造能阻斷新冠病毒藉由氣膠傳播的「奈米盾」(AirParma)粒子。這種粒子模仿新冠病毒要進入人體的關鍵受體 ACE2(第二型血管收縮素轉換酶 angiotensin converting enzyme II),利用這個「餌」,在病毒進入到人體前搶先與病毒結合,不只減少病毒和人體的 ACE2 受體結合後進入細胞的機率,這些結合後的奈米粒子還會成為小水珠快速沉到地面,減少被吸入的可能性,而且即使吸入了也比較難被感染。目前這項設計已經由楊副教授後來成立的 NanoParma 團隊成功量產。

從體內大戰到體外大戰

新冠病毒表面的棘蛋白會與宿主細胞表面的 ACE2 結合,然後進入宿主細胞。這代表新冠病毒需要透過 ACE2,才能進入細胞,而人類的呼吸系統中的細胞,就含有許多 ACE2 受體,因此病毒主要會感染呼吸道,進而發展成肺炎。

照著這個思路,楊副教授與其研究團隊採取了「投其所好」的作戰策略,做一個類似 ACE2 的餌,在病毒接觸到人體前,棘蛋白就會跟這個假餌結合,只要病毒被假餌誘捕後,就很難再跟其他 ACE2 結合了,這樣病毒自然也比較難感染人體。而這個餌就是他們開發出來的「奈米盾」(AirParma)粒子。

圖/臺灣納諾帕瑪提供

這樣設計有兩個很大的好處,其一,他不需要怕變種病毒的出現。因為只要病毒是藉由 ACE2進入人體的的情況下,病毒就會被假餌誘捕,除非病毒變異到不會抓 ACE2,但這時候仍然可以透過針對變種病毒設計新的餌來誘捕。

其二,如果有其他不同的病毒出現,基於上述的捕捉邏輯,依現在生物工程的能力,只要改變餌的設計就可以針對不同的病毒去做應對,模組化的載體平台也可以像釣魚竿換魚餌一樣換上不同的誘餌,可以說是廣效性非常好的設計。

撒下空氣防禦網,降低病毒傳染機率

經實驗測試,「奈米盾」(AirParma)粒子在半小時內可以和空氣中 67.8% 的新冠病毒結合,大幅減少空氣中病毒的傳播效率,此外「奈米盾」(AirParma)可配合霧化器使用,運作半小時就可以讓空間擁有足夠濃度的「奈米盾」(AirParma)粒子,而這些「奈米盾」(AirParma)粒子在空氣中約可存在 1~2 小時,如果在人多的空間就非常建議持續使用。而「奈米盾」(AirParma)的應用空間還可以搭配其他器材使用,像是配合空氣清淨機的 HEPA 濾網加速過濾空間中的病毒,有效降低空間內群眾感染的風險。

配合霧化器使用的 AirParma。圖/臺灣納諾帕瑪提供

目前,「奈米盾」(AirParma)已經應用在台安醫院、恩主公醫院、新竹馬偕醫院等各大醫療院所,幫助醫療人員有效降低病毒氣膠傳染的風險。

台安醫院使用 AirParma 降低氣膠傳染的風險。圖/臺灣納諾帕瑪提供

跨領域的延伸應用,看似簡單但困難重重

楊閎蔚副教授表示,其實團隊之前並不是主攻氣膠研究,而是主攻奈米技術開發,這些技術的應用場景多半是在癌症治療的環境上,但這一兩年因為新冠肺炎的關係,才開始規劃把原本的奈米技術轉移到用在新冠肺炎的防疫上,才產生了研發「奈米盾」(AirParma)的發想。

NanoParma 團隊的 CEO 林芷瑋和我們補充說明,為了這個情況要特別開發,在實務上成本跟時間都偏高,所以團隊就選擇使用已經成熟的技術來去做設計。基本上就是把原本的技術拿來看能不能結合現在這些情況,然後利用擅長的技術來嘗試著解決它。這其實也是為什麼這麼多國家可以快速開發疫苗的原因。

不過,開發的過程中也沒有想像中的順利,研究員龎浩翰表示,當初要從蛋白質技術轉到氣膠與防疫領域,對自己來說算是完全全新的概念,原本做奈米材料跟癌症治療,是比較偏基因工程、重組蛋白還有藥物輸送這幾個方向,這跟病毒傳播可說是大相逕庭,因為癌症治療跟藥物輸送是生物體內或細胞裡面的事情,而現在改成必須要決戰體外的世界,真的是一大挑戰。除此之外,這次設計病毒餌的概念,對團隊來說也是全新的嘗試,在開發氣膠蛋白粒子時,其中穩定性和有效性的驗證都是之前完全沒有接觸過的領域。此次能有這樣的開發成果,是團隊夥伴們不懈的努力與突破換來的成就。

當然,要從學術跳到產業界也是一個很大的課題,CEO 林芷瑋 表示:「每一個產品從實驗室到製造,其實都是非常不容易的事。很多時候實驗室裡做 OK,但到製造的時候無法量產,光是參數的調整就要花不少的時間,甚至可能要打掉重練。但 AirParma 整體來說都還蠻順利的,有趣的是一開始決定要做的時候,團隊其實花比較多在做另外一項快篩的產品,但五月中臺灣疫情開始爆發,這時候團隊就開始想要不要把原本就有在設計的 AirParma 開始商品化,大概一個月之後就開始試量產,整個過程都蠻順利的,也很感謝找到的合作廠商都很專業,也積極配合團隊,一起幫忙做各種調整,感覺冥冥之中有種祝福,才能在一個月就能完成,真的很神奇。」

談起疫情延續了近兩年,全世界除了疫苗之外也開始有許多不同的抗疫產品出現,被問到 AirParma 與這些抗疫產品有哪些差異,CEO 林芷瑋認為像現在市面上疫苗或是藥物,基本上就是走與病毒直接對抗的模式,這樣的模式雖然能讓病毒快速被抑制,但存留下來的病毒若發生變異,也會增加在宿主體內突破疫苗或產生抗藥性的風險,而 AirParma 的模式則是投其所好,病毒喜歡 ACE2 ,就給病毒這種餌去抓,被捕捉的病毒感染能力也會隨之降低,也算是另類的與病毒共存。利用這套邏輯,未來只要知道那些可以氣膠傳播病毒喜歡什麼受體,NanoParma 團隊就可以設計出相應的餌給病毒,有效的阻斷病毒的傳播,可謂是讓人類的防疫陣線,有了全新的防疫生力軍。


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今年夏天絕不能錯過——「搞笑諾貝爾獎世界展」首度登台!

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/05/17 ・1966字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你一定知道諾貝爾獎,但你知道世界上竟然還有搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)嗎?搞笑諾貝爾獎是對諾貝爾獎的有趣模仿,甚至還會邀請真正的諾貝爾獎得主來參加!

搞笑諾貝爾獎由美國的科學雜誌《不可思議研究年報》的主編馬克·亞伯拉罕斯發起,每一屆都號稱「第一屆」,每次都會頒發十座獎盃給各領域中「無法被複製」或「荒唐到不應該再來一次」的研究者,頒獎要旨是希望讓大家能夠"先大笑,再思考"。臺灣也有多位學者共襄盛舉,並曾六度獲獎,臺灣立法院更曾拿下和平獎,其中原因竟然是因為他們以打架替代戰爭!典禮現場更是充滿歡笑,讓人佩服科學家怎麼一本搞笑做研究!

搞笑諾貝爾獎頒獎現場超搞怪!

  • 量身打造獎盃,每年都以當年獲獎的研究為靈感,製作不同主題的獎盃!
  • 不值錢獎金,得獎者會獲得比壁紙還不值錢的高額辛巴威幣作為獎金。
  • 甜便便小姐,得獎者只有 60 秒的時間能發表感言,只要一超時,年幼的「甜便便小姐」就會大叫:「請停下來吧!煩死人了!」直到得獎者下台。
  • 全場亂飛的紙飛機,頒獎典禮中會安排一名背著一個紅色靶心的人,讓台下觀眾將手中紙飛機射向台上的靶心。
2009 年的得獎者們。

今年夏天搞笑諾貝爾獎世界展將首次登台!廢到笑的研究與發人省思的成果,一次集結歷屆讓人目瞪口呆的得獎研究及五大互動體驗,讓你一本正經的捧腹大笑!展區內充滿更多腦洞無極限的幽默科學得獎,一定要揪朋友一起來漲知識。

5/2-5/26 早鳥 $260 限時搶購,購票請洽:https://kham.tw/t14cjEav

ㄎㄧㄤ到爆獎項搶先看

搞笑諾貝爾獎世界展將集結眾多搞笑諾貝爾獎的獲獎研究,其中有許多讓人會心一笑的內容,像是鴿子也懂藝術?日本學者就曾做過實驗,證明鴿子可以分得出畢卡索和莫內的畫;在野外遇到熊怎麼辦?只要穿上防熊裝就不用怕;指甲刮黑板的聲音經研究證實為世界上最讓人痛苦的聲音!

曾有科學家發明出可迅速變身防毒口罩的胸罩,並成功獲得搞笑諾貝爾獎的公共衛生獎,其發明聽起來很荒謬,但背後原因是胸罩是會隨身穿戴的物品,能夠在緊急時刻變成防毒口罩保護他人,符合了搞笑諾貝爾獎頒獎要旨「先大笑,再思考」,另外還曾有一年的「獸醫學獎」頒給發現幫乳牛取名字,就能夠增加產乳量的專家學者!以及最經典的貓貓是液體嗎?也都存在於搞笑諾貝爾獎的得獎研究裡!

  1. 鴿子也懂藝術?|連鴿子都分得出畢卡索和莫內的畫!
  2. 野外遇到熊了怎麼辦?|穿上防熊裝,再也不怕!
  3. 動物也吃重口味!?|綠頭鴨也有戀屍癖!?
  4. 用「屁」交流!|看看鲱魚怎麼用放「屁」溝通!
  5. 逃跑鬧鐘|還想賴床按鬧鐘嗎?鬧鐘本人跑起來給你追!
  6. 最討厭的聲音!|指甲刮黑板太邪惡了!
  7. 如何增加乳牛的產乳量?|不妨給牠取個名字吧!
  8. 胸罩變口罩|在突發的緊急狀況時胸罩變防護口罩!?  
  9. 恐龍走路長甚麼樣子?|在雞的屁股裝上一根棒子就知道!
  10. 貓是液體嗎?|喵星人的貓體力學大解密!

五大互動體驗,只有實驗了才知道

展區現場將規劃五種關於搞笑諾貝爾獎得獎研究的實際互動體驗,讓你能夠化身為小小研究學者,一起來實際試試看、探討世界上經典的搞笑研究!

  1. 吐司永遠是塗奶油的那面先落地嗎?
  2. 挑戰「說話干擾器」!你能夠堅持把話說完嗎?
  3. 極高速烤肉!液態氧+木炭可以燃起多大的火花?
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 圖/歷屆得獎者授獎畫面
圖/日本展出現場照

展覽資訊

  • 展覽名稱:搞笑諾貝爾獎世界展
  • 展覽日期:2022 年 6 月 25 日(六)至 2022 年 9 月 11 日(日)
  • 展覽地點:國立臺灣科學教育館 七樓南側特展區(臺北市士林區士商路 189 號)
  • 展覽時間:平日9:00-17:00/週末、國定假日、暑假 9:00-18:00
    (閉展前 30 分鐘停止售票及入場)
  • 休展日:6/27(一)、9/5(一)
  • 主辦單位:寬宏藝術經紀股份有限公司、三貝多股份有限公司
  • 企劃單位:株式会社ドリームスタジオ(Dream Studio Company)
  • 授權單位:IMPROBABLE RESEARCH, INC.

購票請洽:https://kham.tw/t14cjEav


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