大膽創新的研發計畫，化不可能為可能——《輝瑞登月任務：拯救人類的疫苗研發計畫》

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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• 作者／艾伯特．博爾拉 Dr. Albert Bourla 博士
• 譯者／廖月娟

各國疫苗分配失衡

大多數高收入國家都是第一批下訂單，以確保 2021 年一整年的疫苗供應無虞。歐洲、美國、日本與英國等多個國家都訂購了我們的疫苗。

遺憾的是，很多國家因為對 mRNA 技術沒有信心，或是由於其他藥廠承諾會在當地生產，決定完全使用其他疫苗，特別是中等收入與低收入國家。我們在當地的團隊盡了全力，可惜沒能改變這些國家領導人的想法。我看著 Excel 表格，發現分配給高收入國家的疫苗數量高得不成比例，實在令人憂心。

我親自和沒有向我們訂購疫苗的中、低收入國家接洽。我寄信給這些國家的領導人，同時我們在當地的團隊則繼續努力，但是大都沒有成功。到了 2020 年 10 月，即使在這場新冠疫苗競賽中，輝瑞顯然已經拔得頭籌，又有幾個國家向我們預購疫苗，但是訂購的中、低收入國家仍然不夠多，疫苗分配比例依然失衡。

關於美國多訂購的那一億劑

不過，當疫苗獲得證實有效之後，情況就有了變化。首先，已經訂購一億劑疫苗的美國政府與我們接洽，表明要再買一億劑。幾個月前，當我們能夠供應的疫苗產量即將售罄時，早已經告知曲速行動，最好再多訂購一億劑。然而，他們拒絕了。我親自打電話給曲速行動的領導團隊，告訴他們歐洲已經訂購兩億劑，為了謹慎起見，他們也應該這麼做。還記得我當時說，如果美國政府無法從一間美國公司獲得疫苗，豈不是挺尷尬？我還強調，輝瑞將尊重承諾，嚴格依照已經確認訂單的順序來分配疫苗。換句話說，如果他們日後改變主意，想要多訂疫苗，我們也不會從已經下訂單的國家那裡調動產量過來，結果還是遭到曲速行動拒絕。

然而，現在他們要求再多訂購一億劑，而且還要我們立即交貨。問題是，我們前六個月的預計供應量都分配好了，很難在六月前額外生產出美國政府要的一億劑疫苗，但是 2021 年下半年交貨就沒問題。然而，出於其他原因，談判陷入僵局。

這時，川普總統的女婿兼白宮顧問傑瑞德．庫許納（Jared Kushner）打電話給我，想要解決這個問題。

我們原本以為再提供美國一億劑疫苗是很單純的一件事。根據我們已經達成的協議，美國政府可以額外添購疫苗，但是官僚主義作祟，從中阻礙疫苗採購流程。此一時彼一時，現在由於疫苗已經獲得核准，他們沒辦法或者是不想依照當初疫苗等待核准時的協議下訂。我則是不願重啟談判，總覺得這像是潘朵拉的盒子，畢竟先前我們花費好幾週談判才達成協議。這時，抨擊川普政府沒有購買足夠疫苗的聲浪愈來愈大。庫許納打電話來了解問題。我向他解釋情況，並且要求在合約中新增條款以重啟談判。

庫許納指出，這些事情實在荒謬，並承認這是官僚主義的問題，他會再打電話給關鍵人物。

秉持平等原則

多虧庫許納的介入，事情終於解決了。幾天後，經過幾次的電話溝通，我們的律師擬出一個雙方都同意的解決方案。但是，交貨時程表的問題再次浮現。庫許納態度強硬，要求增購的一億劑疫苗必須在 2021 年第二季全部交貨。如果答應他的要求，我們就得把原來要給加拿大、日本與拉丁美洲國家的疫苗先調給美國，但是這些國家都比美國更早下訂單，也在等待第二季可以取得疫苗。因此，我拒絕他的要求，兩人吵得臉紅脖子粗。我還提醒他，我早就和曲速行動的負責人施勞威說得一清二楚，我們不會把其他國家的疫苗調給美國，先前簽訂第一份協議時甚至低聲下氣的請求曲速行動增購疫苗，但他們一再拒絕。

然而，庫許納不肯讓步。在他看來，美國無論如何都得優先拿到疫苗；不過對我而言，平等才最重要。他還堅持，一旦我們的疫苗可以從卡拉馬祖工廠出貨，必須先給美國額外的一億劑，再給其他國家。他提醒我，他代表政府，他們會設法貫徹自己的意志。

「悉聽尊便，傑瑞德，」我說：「我寧願日本首相是向你抱怨東京奧運取消，而不是向我客訴。」

幸好，我們的生產團隊繼續創造奇蹟。他們提交新的生產時程表給我，看來我們得以在 4 月至 7 月間增加產量，滿足美國添購疫苗的要求，卻不必削減給其他國家的疫苗。有了這個兩全其美的辦法，我們總算簽訂合約。兩天後，庫許納從海湖莊園（Mar-a-Lago）打電話給我，感謝我的合作，這次風波終於圓滿落幕。

——摘自《輝瑞登月任務：拯救人類的疫苗研發計畫》，2022 年 3 月，天下文化。

近一百六十萬人的研究發現，輝瑞 – BNT疫苗保護力超過九成

疫苗的三期試驗裡，儘管受試者多達萬人。但細分到人數較少的族群（如：糖尿病患者）時，由於特定族群的人數稀少，其保護力數據之可信度，仍有局限性。

以色列是新型冠狀病毒瘟疫（COVID – 19）中，疫苗覆蓋率最高的國家之一。其百萬人的施打數據，在 02/24 發表於《新英格蘭醫學期刊/ New England Journal of Medicine》 [1]。其大規模施打的研究成果，非常值得作為台灣疫苗政策、國境管理的參考和依據。

整體保護力高達 94 %！

科學家選了近 60 萬名（596,618人）接種兩劑輝瑞 – BNT 疫苗者，並從無施打疫苗的民眾中，挑選了年齡、性別等變因接近的族群做為對照組（人數亦為 596,618 人，且各族群人數相近）。藉由百萬人的對照，評估疫苗在不同年齡、族群，或時間的保護力。

表 1 為接種第 2 劑後第 7 天起計算的疫苗保護力（針對有症狀之感染）。整體保護力約 94%，而各組間的保護力相當接近，亦在九成以上（若罹患多種慢性病等高危險因子，保護力似乎略有降低）。顯示輝瑞 – BNT疫苗在真實世界裡，保護力極高！同時對高齡者、高危險族群，更展現了可靠、可信的高保護力。

依時間觀察，顯示約在施打第一劑後第 12 天出現保護力（疫苗組和對照組的被感染曲線開始出現不同，參考圖 1）。

預防重症、住院率等

疫苗最主要目的是降低住院、避免重症，以減輕醫療負擔。數據顯示，輝瑞 – BNT疫苗預防患者住院的效力達 87% 、預防重症的能力更高達 92% [1]，顯示疫苗能協助減輕醫護壓力，大幅降低病人惡化的困境。

研究限制

在報告的最末，團隊提出了研究限制：

• 以色列很少南非突變株（B.1.351）的感染者，故本研究無法證明疫苗對南非突變株的效力。
• 英國突變株（B.1.1.7）在以色列境內快速擴散（在數據截止前數日，80% 的新增患者是被英國突變株病毒感染），故本研究應可間接支持疫苗對該突變株的效力。

輝瑞 – BNT 疫苗在以色列裡，超大規模的研究，展現了驚喜的效果。且各小組裡的人數都達數萬人，其疫苗對於脆弱族群的保護力，有了堅實的證據力。

保持冷靜，繼續前進。Keep Calm and Carry On.

參考文獻

1. Noa Dagan, M.D., Noam Barda, M.D., Eldad Kepten, Ph.D., Oren Miron, M.A., Shay Perchik, M.A., Mark A. Katz, M.D., Miguel A. Hernán, M.D., Marc Lipsitch, D.Phil., Ben Reis, Ph.D., and Ran D. Balicer, M.D. (2021) BNT162b2 mRNA Covid-19 Vaccine in a Nationwide Mass Vaccination Setting. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa2101765

其他疫苗的保護力，看影片就能知道啦！