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

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《死亡率最高的皮膚癌！使用標靶藥物，提升黑色素瘤治療成效，皮膚科醫師圖文解說》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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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！」

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。

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。

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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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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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：

1. 2017 最新防曬產品第三方檢測彙整圖表與評比 – MedPartner 美的好朋友
2. 物理性防曬和化學性防曬到底哪個好？關鍵5點讓你秒懂！防曬全攻略4 – Med美的好朋友 
3. Sunscreens: An overview and update, Journal of the American Academy of Dermatology, (2011) Sambandan, Divya R. et al., DOI: 10.1016/j.jaad.2010.01.005