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用「光」就可以治療癌症?人類一百多年前就發現,讓不正常的細胞通通炸掉的療法——淺談光動力治療 PDT

Bei
・2022/08/03 ・2465字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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光動力療法,起源於 100 多年前

1903 年,諾貝爾獎得主 Niels Ryberg Finsen 發現照射紅外線可以預防天花的生成,而照射太陽中的紫外線可以治療皮膚結核病,此項發現也為光治療領域開啟了新的一個章節。

接著在 1950 年,科學家發現可以利用特定波長的光源來激發感光劑(Photosensitizer),且對細胞具有一定能力的破壞。

利用雷射進行的光動力療法。圖/維基百科

1966 年,科學家首次嘗試將光動力治療(photodynamic therapy, 以下簡稱 PDT)運用於腫瘤,一開始只是對感光劑可做為腫瘤細胞的螢光定位感興趣;一直到了 1975 年,科學家們發現利用感光劑定位的小鼠腫瘤,在特定波長的光源照射下可以被消除,且不會傷害到周圍正常的細胞組織

此後 PDT 成了在臨床上研究腫瘤治療的新方法。

PDT 的治療三要素

PDT 的三個要素為:感光劑 、光源(可以是雷射光或其他光源,例如 LED)、組織及細胞內的氧分子。PDT 必須在這三個元素共同的作用下才能達到治療的效果,缺一不可。

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首先,將感光劑加入組織細胞中,一開始所有的組織細胞都會吸收等量的感光劑,但在經過一段時間後,感光劑會從正常的細胞中被代謝,且累積在不正常增生的腫瘤組織(或惡化組織)中,之後再利用適合感光劑的特定波長光源激發感光劑,產生電子的能階變化,也就是電子從基態轉變成激發態,當能階恢復時,感光劑便能釋放出能量。

PDT 三要素之一:光源,激發感光劑使電子產生能階變化,便能釋放出能量。圖/維基百科

受釋放出的能量及光化學反應的影響,組織內的物質會產生氧化反應,進而生成對細胞具有毒性的自由基(free radicals),引起細胞毒殺作用,達到消除癌細胞的效果。就像把定時炸彈送到每個細胞上,但正常的細胞就會把它丟掉,不正常的細胞就會把它留在身上,直到引爆訊號發出,把所有帶著炸彈的不正常細胞都炸掉

由於 PDT 為非侵入性治療,臨床上將其與傳統的放療、化療結合使用,如此可以達到消除腫瘤組織,又不影響到周邊正常組織的效果,且因為是非侵入性的治療,也可以大幅降低術後產生的傷口感染與癒後不佳的情況。

日光性角化症——皮膚癌前病變

有 60% 的皮膚鱗狀細胞癌(squamous cell carcinoma, SCC),是由日光性角化症(actinic keratosis, AK)轉變而來。目前認為發病原因與長期陽光曝曬有關,且好發在中老年人。

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日光性角化症為肉眼觀察到的最早期之皮膚鱗狀細胞原位癌(squamous cell carcinoma in situ),因此在臨床治療上極具重要性。

皮膚鱗狀細胞癌通常由日光性角化症引起;皮膚表面通常有鱗,並常伴有潰瘍。圖/維基百科

日光性角化症如果放著不進行治療,將有相當高的機率會繼續惡化。

傳統上常見治療是利用冷凍、電燒、雷射或是手術切除等,然而若病人身體尚有多處皮膚癌病灶、大範圍病灶火這病灶邊界不清楚等情況,目前已有更新穎的治療方式——光動力療法

治療皮膚的新利器

由於皮膚為人體的最外層,光線容易照射,所以多數皮膚相關疾病很適合接受 PDT。

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目前普遍應用於日光性角化症的治療,並被美國食品與藥物管理局(FDA)核可為 PDT 的適應症,由近期的研究報告顯示,PDT 與傳統的冷凍療法的效果不相上下,但經由 PDT 治療後,對於皮膚外觀的破壞較小。

皮膚容易被光線照射,多數相關疾病很適合接受 PDT,對外觀的破壞較小。圖/Pexels

PDT 在其他癌症的臨床應用

目前癌症治療方法,主要還是以手術切除、化學治療、放射線治療,或是合併療法,來破壞或抑制癌細胞,但治療成效有限,且時常伴隨著癌症的再次復發。所以近年來,科學家們積極尋找新的癌症輔佐性療法。

近十年來,PDT 已廣泛地應用來治療癌症腫瘤。因為光的穿透性,所以用來治療表淺性的腫瘤組織,如口咽部、食道、氣管和支氣管、胃、結直腸、泌尿道和腹腔等部位可以達到顯著療效,甚至根治;而位於較深層的腫瘤組織,也可以配合其他類型的治療來提高療效。

綜合來說,PDT 治療上的優點包含了:

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  1. 感光劑低毒性且安全,不會影響身體其他的正常部位。
  2. 感光劑及特定波長的光源,使 PDT 的治療上更具選擇性及專一性。
  3. 傳統的癌症療程,可能在反覆治療下,使病人產生抗藥性。
  4. 治療的傷口較傳統相治療小,可減少破壞組織完整性,且降低傷口癒合的感染機率。

但受到目前技術上的限制,PDT 目前最大的缺點除了治療價格昂貴外,光源的穿透性也使得 PDT 對於體積較大的腫瘤治療效果差,且第一代感光劑會滯留於皮膚,造成光過敏反應。

未來的發展希望:適用於多種疾病

PDT 的研究結合了光化學、光生物學、生物醫學工程學、藥學、基礎生物醫學和臨床醫學等多種領域。

近年來,配合新一代感光劑的開發,及光電生物科技的快速發展,加快了 PDT 臨床應用的研究速度,不僅癌症治療上有了新進展。應用在其他的醫療領域,如類風濕性關節炎(Rheumatoid arthritis)、心臟冠狀動脈阻塞(Coronary artery occlusion)、子宮內膜異位(Endomeriosis)、老人黃斑退化症(Macula degeneration)、乾癬症(Psoriasis)等相關的治療,也是值得讓人期待。

  1. 光動力療法-維基百科
  2. 對抗皮膚癌,光動力療法有效—台北長庚醫院皮膚科
  3. 治療皮膚癌的新利器——光動力療法—台北榮民總醫院皮膚科
  4. 光動力刀治療—新光醫療財團法人新光吳火獅紀念醫院
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從PD-L1到CD47:癌症免疫療法進入3.5代時代
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/25 ・4544字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文與 TRPMA 台灣研發型生技新藥發展協會合作,泛科學企劃執行

如果把癌細胞比喻成身體裡的頭號通緝犯,那誰來負責逮捕?

許多人第一時間想到的,可能是化療、放療這些外來的「賞金獵人」。但其實,我們體內早就駐紮著一支最強的警察部隊「免疫系統」。

既然「免疫系統」的警力這麼堅強,為什麼癌症還是屢屢得逞?關鍵就在於:癌細胞是偽裝高手。有的會偽造「良民證」,騙過免疫系統的菁英部隊;更厲害的,甚至能直接掛上「免查通行證」,讓負責巡邏的免疫細胞直接視而不見,大搖大擺地溜過。

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過去,免疫檢查點抑制劑的問世,為癌症治療帶來突破性的進展,成功撕下癌細胞的偽裝,也讓不少患者重燃希望。不過,目前在某些癌症中,反應率仍只有兩到三成,顯示這條路還有優化的空間。

今天,我們要來聊的,就是科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?

科學家如何另闢蹊徑,找出那些連「通緝令」都發不出去的癌細胞。這個全新的免疫策略,會是破解癌症偽裝的新關鍵嗎?/ 圖片來源:shutterstock

免疫療法登場:從殺敵一千到精準出擊

在回答問題之前,我們先從人類對抗癌症的「治療演變」說起。

最早的「傳統化療」,就像威力強大的「七傷拳」,殺傷力高,但不分敵我,往往是殺敵一千、自損八百,副作用極大。接著出現的「標靶藥物」,則像能精準出招的「一陽指」,能直接點中癌細胞的「穴位」,大幅減少對健康細胞的傷害,副作用也小多了。但麻煩的是,癌細胞很會突變,用藥一段時間就容易產生抗藥性,這套點穴功夫也就漸漸失靈。

直到這個世紀,人類才終於領悟到:最強的武功,是驅動體內的「原力」,也就是「重新喚醒免疫系統」來對付癌症。這場關鍵轉折,也開啟了「癌症免疫療法」的新時代。

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你可能不知道,就算在健康狀態下,平均每天還是會產生數千個癌細胞。而我們之所以安然無恙,全靠體內那套日夜巡邏的「免疫監測 (immunosurveillance)」機制,看到癌細胞就立刻清除。但,癌細胞之所以難纏,就在於它會發展出各種「免疫逃脫」策略。

免疫系統中,有一批受過嚴格訓練的菁英,叫做「T細胞」,他們是執行最終擊殺任務的霹靂小組。狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,這個偽裝的學名,「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, PD-L1) 」,縮寫PD-L1。

當T細胞來盤查時,T細胞身上帶有一個具備煞車功能的「讀卡機」,叫做「程序性細胞死亡蛋白受體-1 (programmed cell death protein 1, PD-1) 」,簡稱 PD-1。當癌細胞的 PD-L1 跟 T細胞的 PD-1 對上時,就等於是在說:「嘿,自己人啦!別查我」,也就是腫瘤癌細胞會表現很多可抑制免疫 T 細胞活性的分子,這些分子能通過免疫 T 細胞的檢查哨,等於是通知免疫系統無需攻擊的訊號,因此 T 細胞就真的會被唬住,轉身離開且放棄攻擊。

這種免疫系統控制的樞紐機制就稱為「免疫檢查點 (immune checkpoints)」。而我們熟知的「免疫檢查點抑制劑」,作用就像是把那張「偽良民證」直接撕掉的藥物。良民證一失效,T細胞就能識破騙局、發現這是大壞蛋,重新發動攻擊!

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狡猾的癌細胞為了躲過追殺,會在自己身上掛出一張「偽良民證」,也就是「程序性細胞死亡蛋白配體-1 (programmed death-ligand 1, 縮寫PD-L1) 」/ 圖片來源:shutterstock

目前免疫療法已成為晚期癌症患者心目中最後一根救命稻草,理由是他們的體能可能無法負荷化療帶來的副作用;標靶藥物雖然有效,不過在用藥一段期間後,終究會出現抗藥性;而「免疫檢查點抑制劑」卻有機會讓癌症獲得長期的控制。

由於免疫檢查點抑制劑是借著免疫系統的刀來殺死腫瘤,所以有著毒性較低並且治療耐受性較佳的優勢。對免疫檢查點抑制劑有治療反應的患者,也能獲得比起化療更長的存活期,以及較好的生活品質。

不過,儘管免疫檢查點抑制劑改寫了治癌戰局,這些年下來,卻仍有些問題。

CD47來救?揭開癌細胞的「免死金牌」機制

「免疫檢查點抑制劑」雖然帶來治療突破,但還是有不少挑戰。

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首先,是藥費昂貴。 雖然在台灣,健保於 2019 年後已有條件給付,但對多數人仍是沉重負擔。 第二,也是最關鍵的,單獨使用時,它的治療反應率並不高。在許多情況下,大約只有 2成到3成的患者有效。

換句話說,仍有七到八成的患者可能看不到預期的效果,而且治療反應又比較慢,必須等 2 至 3 個月才能看出端倪。對患者來說,這種「沒把握、又得等」的療程,心理壓力自然不小。

為什麼會這樣?很簡單,因為這個方法的前提是,癌細胞得用「偽良民證」這一招才有效。但如果癌細胞根本不屑玩這一套呢?

想像一下,整套免疫系統抓壞人的流程,其實是這樣運作的:當癌細胞自然死亡,或被初步攻擊後,會留下些許「屍塊渣渣」——也就是抗原。這時,體內負責巡邏兼清理的「巨噬細胞」就會出動,把這些渣渣撿起來、分析特徵。比方說,它發現犯人都戴著一頂「大草帽」。

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接著,巨噬細胞會把這個特徵,發布成「通緝令」,交給其他免疫細胞,並進一步訓練剛剛提到的菁英霹靂小組─T細胞。T細胞學會辨認「大草帽」,就能出發去精準獵殺所有戴著草帽的癌細胞。

當癌細胞死亡後,會留下「抗原」。體內的「巨噬細胞」會採集並分析這些特徵,並發布「通緝令」給其它免疫細胞,T細胞一旦學會辨識特徵,就能精準出擊,獵殺所有癌細胞。/ 圖片來源:shutterstock

而PD-1/PD-L1 的偽裝術,是發生在最後一步:T 細胞正準備動手時,癌細胞突然高喊:「我是好人啊!」,來騙過 T 細胞。

但問題若出在第一步呢?如果第一關,巡邏的警察「巨噬細胞」就完全沒有察覺這些屍塊有問題,根本沒發通緝令呢?

這正是更高竿的癌細胞採用的策略:它們在細胞表面大量表現一種叫做「 CD47 」的蛋白質。這個 CD47 分子,就像一張寫著「自己人,別吃我!」的免死金牌,它會跟巨噬細胞上的接收器─訊號調節蛋白α (Signal regulatory protein α,SIRPα) 結合。當巨噬細胞一看到這訊號,大腦就會自動判斷:「喔,這是正常細胞,跳過。」

結果會怎樣?巨噬細胞從頭到尾毫無動作,癌細胞就大搖大擺地走過警察面前,連罪犯「戴草帽」的通緝令都沒被發布,T 細胞自然也就毫無頭緒要出動!

這就是為什麼只阻斷 PD-L1 的藥物反應率有限。因為在許多案例中,癌細胞連進到「被追殺」的階段都沒有!

為了解決這個問題,科學家把目標轉向了這面「免死金牌」,開始開發能阻斷 CD47 的生物藥。但開發 CD47 藥物的這條路,可說是一波三折。

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不只精準殺敵,更不能誤傷友軍

研發抗癌新藥,就像打造一把神兵利器,太強、太弱都不行!

第一代 CD47 藥物,就是威力太強的例子。第一代藥物是強效的「單株抗體」,你可以想像是超強力膠帶,直接把癌細胞表面的「免死金牌」CD47 封死。同時,這個膠帶尾端還有一段蛋白質IgG-Fc,這段蛋白質可以和免疫細胞上的Fc受體結合。就像插上一面「快來吃我」的小旗子,吸引巨噬細胞前來吞噬。

問題來了!CD47 不只存在於癌細胞,全身上下的正常細胞,尤其是紅血球,也有 CD47 作為自我保護的訊號。結果,第一代藥物這種「見 CD47 就封」的策略,完全不分敵我,導致巨噬細胞連紅血球也一起攻擊,造成嚴重的貧血問題。

這問題影響可不小,導致一些備受矚目的藥物,例如美國製藥公司吉立亞醫藥(Gilead)的明星藥物 magrolimab,在2024年2月宣布停止開發。它原本是預期用來治療急性骨髓性白血病(AML)的單株抗體藥物。

太猛不行,那第二代藥物就改弱一點。科學家不再用強效抗體,而是改用「融合蛋白」,也就是巨噬細胞身上接收器 SIRPα 的一部分。它一樣會去佔住 CD47 的位置,但結合力比較弱,特別是跟紅血球的 CD47 結合力,只有 1% 左右,安全性明顯提升。

像是輝瑞在 2021 年就砸下 22.6 億美元,收購生技公司 Trillium Therapeutics 來開發這類藥物。Trillium 使用的是名為 TTI-621 和 TTI-622 的兩種融合蛋白,可以阻斷 CD47 的反應位置。但在輝瑞2025年4月29號公布最新的研發進度報告上,TTI-621 已經悄悄消失。已經進到二期研究的TTI-622,則是在6月29號,研究狀態被改為「已終止」。原因是「無法招募到計畫數量的受試者」。

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但第二代也有個弱點:為了安全,它對癌細胞 CD47 的結合力,也跟著變弱了,導致藥效不如預期。

於是,第三代藥物的目標誕生了:能不能打造一個只對癌細胞有超強結合力,但對紅血球幾乎沒反應的「完美武器」?

為了找出這種神兵利器,科學家們搬出了超炫的篩選工具:噬菌體(Phage),一種專門感染細菌的病毒。別緊張,不是要把病毒打進體內!而是把它當成一個龐大的「鑰匙資料庫」。

科學家可以透過基因改造,再加上AI的協助,就可以快速製造出數億、數十億種表面蛋白質結構都略有不同的噬菌體模型。然後,就開始配對流程:

  1. 先把這些長像各異的「鑰匙」全部拿去試開「紅血球」這把鎖,能打開的通通淘汰!
  2. 剩下的再去試開「癌細胞」的鎖,從中挑出結合最強、最精準的那一把「神鑰」!

接著,就是把這把「神鑰」的結構複製下來,大量生產。可能會從噬菌體上切下來,或是定序入選噬菌體的基因,找出最佳序列。再將這段序列,放入其他表達載體中,例如細菌或是哺乳動物細胞中來生產蛋白質。最後再接上一段能號召免疫系統來攻擊的「標籤蛋白 IgG-Fc」,就大功告成了!

目前這領域的領頭羊之一,是美國的 ALX Oncology,他們的產品 Evorpacept 已完成二期臨床試驗。但他們的標籤蛋白使用的是 IgG1,對巨噬細胞的吸引力較弱,需要搭配其他藥物聯合使用。

而另一個值得關注的,是總部在台北的漢康生技。他們利用噬菌體平台,從上億個可能性中,篩選出了理想的融合蛋白 HCB101。同時,他們選擇的標籤蛋白 IgG4,是巨噬細胞比較「感興趣」的類型,理論上能更有效地觸發吞噬作用。在臨床一期試驗中,就展現了單獨用藥也能讓腫瘤顯著縮小的效果以及高劑量對腫瘤產生腫瘤顯著部分縮小效果。因為它結合了前幾代藥物的優點,有人稱之為「第 3.5 代」藥物。

除此之外,還有漢康生技的FBDB平台技術,這項技術可以將多個融合蛋白「串」在一起。例如,把能攻擊 CD47、PD-L1、甚至能調整腫瘤微環境、活化巨噬細胞與T細胞的融合蛋白接在一起。讓這些武器達成 1+1+1 遠大於 3 的超倍攻擊效果,多管齊下攻擊腫瘤細胞。

結語

從撕掉「偽良民證」的 PD-L1 抑制劑,到破解「免死金牌」的 CD47 藥物,再到利用 AI 和噬菌體平台,設計出越來越精準的千里追魂香。 

對我們來說,最棒的好消息,莫過於這些免疫療法,從沒有停下改進的腳步。科學家們正一步步克服反應率不足、副作用等等的缺點。這些努力,都為癌症的「長期控制」甚至「治癒」,帶來了更多的希望。

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死亡率最高的皮膚癌——黑色素瘤,標靶藥物提升治療成效
careonline_96
・2023/04/18 ・1659字 ・閱讀時間約 3 分鐘

70 多歲的老太太因為腳底的黑斑到皮膚科就診,原本看起來像瘀青,但是卻越來越大片,相當不尋常。切片檢查結果確認,這不是尋常黑斑,而是皮膚癌,更是惡性度很高的黑色素瘤。

高雄醫學大學附設中和紀念醫院皮膚科鄭詩宗醫師表示,因為已經出現轉移,屬於較晚期的黑色素瘤,除了接受手術治療,還需要全身性治療。

基因檢測發現患者的黑色素瘤具有基因突變,可以使用對應的標靶藥物。鄭詩宗醫師說,接受標靶治療後,病情受到控制,患者也持續接受治療,至今已超過 5 年。

黑色素瘤源自黑色素細胞,是死亡率最高的皮膚癌,鄭詩宗醫師說,「幾年前,台灣有針對轉移性黑色素細胞癌的病人做統計,當時第 4 期的 5 年存活率是 0,惡性度很高!」

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全身各處的皮膚都可能產生黑色素瘤,患者皮膚上可能出現黑色病灶、較怪異的痣、或指甲有出現黑線等。根據腫瘤型態,黑色素瘤具有不同類型,包括結節型、肢端痣型、表淺擴散型等。

鄭詩宗醫師指出,亞洲人的黑色素瘤常長在腳底、手掌、指甲下方,早期黑色素瘤有時候看起來像瘀血,但是瘀血通常會在 1、2 週內消散,黑色素瘤卻會逐漸擴大。

如果發現自己或家人的皮膚有異常,務必及早就醫,把握治療時機。

較早期的黑色素瘤可以利用手術治療,鄭詩宗醫師說,若黑色素瘤已轉移至淋巴結或肝臟、肺臟、腦部等遠端器官,便需要接受全身性治療,例如標靶治療、免疫治療、化學治療等。傳統化學治療對黑色素瘤的效果較差,且副作用較強。

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相較於化學治療,標靶治療的作用機轉較精準,若使用相對應的標靶藥物,能發揮較好的治療成效,且副作用較少,因此建議進行基因檢測,以擬定個人化的治療計畫。鄭詩宗醫師說,研究發現有多種基因突變與黑色素瘤相關,較常見的有 B-RAF、N-RAS、KIT 等。

在使用一線標靶藥物後,黑色素瘤可能逐漸產生抗藥性,鄭詩宗醫師表示,在二線治療也有標靶藥物可以使用,能精準抑制癌細胞提升治療成效,達到較高的反應率和較長的疾病無惡化存活期。若符合條件,健保已有給付標靶治療的藥物。

標靶治療雖然不一定會讓腫瘤完全消失,但是能夠避免腫瘤持續惡化。鄭詩宗醫師說,「第三期黑色素瘤的患者在接受手術後,建議要接受輔助治療,有助於穩定病情,減少進展至第四期的機率。」

貼心小提醒

黑色素瘤是死亡率很高的皮膚癌,其預後與期別有很大的關係,越早發現,治療效果越好。大家要留意身上的痣、黑斑、胎記,並定期觀察外觀變化。

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觀察的時候,請利用 A-B-C-D-E 口訣,「A」形狀是否對稱(Asymmetry),「B」邊緣是否規則(Border),「C」顏色是否均勻(Color),「D」軸徑是否超過 0.6 公分(Diameter),「E」外觀是否持續變化(Evolving)。

若對皮膚病灶有任何疑問或發現皮膚上有難癒合的潰瘍、指甲出現黑線,務必及早就醫,讓醫師進一步評估喔!

  • 本衛教資訊由台灣諾華協助刊登
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別擦防曬乳去游泳?可能會分解出致癌物!?
florinn
・2017/08/02 ・2250字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

夏日炎炎,太陽每天都熾熱得嚇人,大多數人都會擦防曬乳,以阻擋紫外線,減少對皮膚的危害。不過,一則近期的研究指出,擦防曬乳其實也有可能會對皮膚造成負面的影響,該研究發現,各家廠商愛用的防曬成分──亞佛苯酮(Avobenzone、Butyl Methoxydibenzoylmethane),與含氯分子的水(例如泳池水)接觸並照射紫外光之後,會產生有危害的化學物質。

圖/chezbeate@Pixabay

為何亞佛苯酮為什麼能獲得各家防曬乳廠商的青睞呢?這就要從防曬乳怎麼保護你的肌膚開始說起了。

防曬乳就是你的防護罩

從太陽而來的紫外線,依據波長可以分為紫外光A(UVA,波長320-400奈米)和紫外光B(UVB,波長280-320奈米)和紫外光C(UVC,波長100-280奈米)三種。其中UVC則在臭氧層就幾乎被消耗殆盡,只有UVA和UVB有辦法穿透大氣層抵達地表,而能夠到達地表的紫外光又以UVA為主。

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圖/防曬乳讓你晒SUN不晒傷

皮膚曬紅或是曬傷的主因是皮膚照射了UVB區段的紫外線;而UVA對皮膚穿透力高,可以到達真皮層,UVA也是皮膚老化和罹患皮膚癌的主因之一。

塗上防曬乳,就像是在皮膚上塗上一層防護罩,這層防護罩可以阻隔紫外線,皮膚沒有接收過量的紫外線,就不會產生傷害了。而根據阻隔紫外線的方式,可以將防曬乳分為兩種:一種是直接把照在皮膚上的紫外光反射掉,另一種則是把照到皮膚上的紫外光吸收。

反射紫外光的方法屬於物理性防曬,是把一些金屬氧化物塗在皮膚表面,直接反射紫外光,例如:二氧化鈦或氧化鋅;而吸收紫外光的方法就屬於化學性防曬,這類方法是把一些會吸收紫外光的有機分子塗在皮膚表面,它們會吸收紫外光,並把吸收的能量以熱能或其他方式釋放出來。

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長期以來,人們較注重曬傷的防護,因此目前多數的化學性防曬成分都是以吸收UVB的波段為主(各種不同防曬成分對應的紫外光波段,可以參考這篇)。以美國來說,常用於阻擋吸收UVA的成分只有化學性的亞佛苯酮以及物理性的氧化鋅,而亞佛苯酮可以吸收幾乎全波段UVA,自然就成為重要的防曬乳成分。

廣泛使用的亞佛苯酮,有機會分解成有毒的小分子

亞佛苯酮本身其實並沒有毒性。它在1973獲得專利,於1978、1988分別被歐盟和美國FDA核准使用後,且因為這個分子能吸收幾乎整個波段的UVA的特性,很快地便成了各廠牌的防曬相關用品的成分清單裡的一分子,大多數的防曬相關用品中都可以找到它的蹤跡。

亞佛苯酮在含氯分子的水中,可能產生的分子。圖/研究團隊2016年發表的論文

雖然說分子本身無毒,但有研究者在去年(2016)發表的研究中發現,在有水分存在的情況下,亞佛苯酮也會如其他的防曬分子一樣,被紫外光照一照就分解、失去功能了。研究人員也好奇,如果在游泳池裡面使用含有亞佛苯酮的防曬乳的話,會發生什麼事,他們實驗結果顯示,在游泳池水的環境裡,亞佛苯酮如果被紫外光照射,就有機會和水中的氯氣分子反應,產生兩種含氯的衍生物(單氯和雙氯衍生物,如上圖的A和C)。

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他們今年(2017)五月發表的研究又近一步的發現,分子C(兩個氯)會比分子A(一個氯)或亞佛苯酮(沒有氯),更容易因為照到紫外光而分解。而且他們發現,分解後產生的小分子是含氯的苯乙酮分子、含氯的苯甲酸,以及含氯的酚類,這些都是已知對人體有一定程度危害的物質。

目前,研究人員正繼續研究在氯化或溴化的淡水或海水中,亞佛苯酮可能產生的反應。如果將海水氯化或溴化後,亞佛苯酮能分解出來的小分子,種類會更多樣化;又如果亞佛苯酮在含有銅離子的水中(銅鹽可用作游泳池的殺藻劑),則會生成含溴仿(Bromoform),這個分子會對肝、腎或神經系統造成影響。

別擦防曬乳去游泳,就不用太過擔心

事實上,在衛福部食藥署2016年7月公告的「化粧品含有醫療或毒劇藥品基準」中,有明列限制亞佛苯酮在化妝品類產品中的添加量必須要低於5%。而且常用來阻擋UVB的成分(例如:octinoxate、octocrylene)都能幫助穩定亞佛苯酮分子,雖然讓吸收UVA的能力降低,但比較不容易分解。

更重要的是,要產生這項研究所說的有毒分子,需要的條件是讓亞佛苯酮與含有氯分子的水接觸,才有機會產生。日常生活中體表流的汗並沒有可以進行反應的氯分子,必須要擦防曬乳去游泳,才能產生這些危害物質,而且池水也會把這些分子連同防曬乳一併帶走,所以我們其實不需要太擔心毒物會直接透過皮膚進入身體,比較大的問題反而會是水的污染(不過大部分的游泳池都禁止擦防曬乳下水,所以其實也不用太憂心啦)。

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在台灣,除了低濃度的純二氧化鈦(物理性)防曬以外,噴霧型奈米二氧化鈦和化學性防曬,都必須先向衛福部食藥署申請許可,所以如果你還是有點擔心自己使用的防曬乳的話,除了看瓶身標示,確認成分之外,你也可以到衛福部食藥署的含藥化妝品許可的查詢頁面,看看自己使用的產品申請許可,還有它的成分是什麼喔!

原始文獻:

  1. Transformation of avobenzone in conditions of aquatic chlorination and UV-irradiation, Water Research (2016), Polonca Trebše et al., DOI: 10.1016/j.watres.2016.05.067
  2. Stability and removal of selected avobenzone’s chlorination products, Chemosphere (2017), Cheng Wang et al., DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.04.125

資料來源:

  1. Sunscreen creams break down into dangerous chemical compounds under the sunlight, Phys.org
  2. How do the chemicals in sunscreen protect our skin from damage? ,  Phys.org

延伸閱讀:

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florinn
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曾任泛科學實習編輯,是個從學術象牙塔逃離的化學系、化學所學生。比起做實驗,更喜歡分享科學故事、聽科學趣聞,寫科普文的目的就是希望能和大家一起領略科學的力與美。