0

0
0

文字

分享

0
0
0

近視族福音?不動刀、無傷口的「飛秒振盪器」視力矯正技術走到哪了?【挺健康】

PanSci_96
・2026/03/30 ・1978字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

還記得 2018 年曾轟動一時的新聞嗎?當時各大媒體紛紛報導,美國哥倫比亞大學團隊研發出一項「不動刀」、「無傷口」且能「永久矯正」近視與遠視的神奇雷射技術。許多眼鏡族與隱形眼鏡重度使用者無不歡欣鼓舞,甚至有人預測隔年就能在診所看到這項技術。

然而,幾年過去了,這項技術似乎石沉大海,難道這只是一場學術界的超級大餅嗎?身為關注醫療科技發展的科學編輯,我們對這項名為「飛秒振盪器(Femtosecond Oscillator)」的非侵入式角膜交聯技術進行了深度追蹤。好消息是:這項技術不僅沒有夭折,反而正在經歷嚴格的商業化與法規驗證,準備迎接臨床挑戰!

拋棄「減法工程」:用光化學改變角膜形狀

要了解這項新技術到底有多神,我們得先看看現有的雷射近視手術。不管是傳統的 LASIK 還是近年的 SMILE 全飛秒,其核心邏輯都是「減法工程」——透過切削或移除部分角膜基質,改變角膜的弧度來矯正屈光度數。

但這種物理切削不可避免地會帶來一些副作用,像是切斷角膜神經造成的乾眼症,或是讓角膜變薄導致整體結構強度下降(約下降 15-25%),這讓原本角膜就偏薄或高度近視的患者只能望之興嘆。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

哥倫比亞大學 Sinisa Vukelic 教授團隊則提出了一個根本性的顛覆:我們能不能在不移除任何組織、不製造傷口的情況下,僅透過改變角膜的「材料屬性」來改變它的形狀?

「高頻低能」的魔法:水分子與膠原蛋白的共舞

關鍵在於雷射的選擇。傳統眼科雷射使用的是「飛秒放大器」,單發能量極高,會產生微型爆炸來物理切割組織。而 Vukelic 團隊改用當時極罕見的「飛秒振盪器」,特點是能量極低(納焦耳級别)但頻率極高(百萬赫茲級別)。

這種「高頻低能」的設定創造出一個溫和的「低密度電漿(LDP)」模式。雷射光束聚焦於角膜基質內,精準地將焦點處的水分子電離,產生微量且受控的「活性氧化物(ROS)」。這些短壽命的自由基會迅速與周圍的膠原蛋白纖維產生化學反應,形成新的共價鍵,這個過程稱為「光化學交聯」。

簡單來說,醫師可以像在角膜內部進行「3D 列印」一樣,透過繪製特定圖案(例如治近視畫同心圓、治散光畫橢圓),讓角膜局部收縮、變形,進而改變屈光度。而且,交聯作用還會讓角膜變得更堅固!這對於角膜太軟或太薄的患者來說,簡直是一大福音。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

消失的五年:深科技的「打怪練功」之路

那麼,為什麼從 2018 年發表於《Nature Photonics》後,這項技術就沒了聲音?這其實是「深科技(Deep Tech)」典型的研發週期。

從死豬眼睛推進到活體動物試驗,團隊面臨巨大的安全性挑戰。活性氧化物雖然能促進交聯,但過量會殺死細胞。團隊花了數年微調雷射參數,確保雷射既能改變度數,又不會造成細胞凋亡。

有趣的是,在等待眼科臨床資源的同時,團隊還把這項技術應用到「骨關節炎」的軟骨修復上。由於軟骨跟角膜一樣富含膠原蛋白,團隊利用飛秒振盪器「硬化」早期受損的軟骨。這不僅讓他們獲得了美國國立衛生研究院(NIH)的資金挹注,還累積了大量關於雷射安全性的寶貴數據,並成功築起專利護城河。

成立新創 ClearVision:現在走到哪了?

隨著基礎科學問題逐步解決,Vukelic 教授正式將這項技術分拆,成立了新創公司「ClearVision」。2024 年,他們在國際光電產業創業挑戰賽(SPIE Startup Challenge)中榮獲第二名;2025 年,更入選紐約中部生物科技加速器(CNYBAC)的醫療器材創新者計畫。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這些活躍的動作表明,技術正在從實驗室的原型機,朝向符合醫療法規的臨床設備邁進。然而,市場上也有強勁的對手,例如羅切斯特大學開發的 Clerio Vision(LIRIC 技術)。不同於 ClearVision 是改變角膜「形狀」並增強硬度,Clerio Vision 是直接改變角膜的「折射率」(類似在眼球內寫入隱形眼鏡度數)。兩者各有千秋,但 ClearVision 在強化角膜生物力學上的獨特優勢,使其在薄角膜與病理性角膜治療上具備不可替代的潛力。

結語:我們什麼時候能用到?

對於迫不及待想丟掉眼鏡的朋友,最關心的莫過於「何時上市」。由於這涉及改變人體組織的第三類醫療器材,FDA 的審查極為嚴格。

目前的進度正處於申請人體臨床試驗前的籌備期。樂觀預估,2026 至 2027 年可能會開展小規模的早期可行性研究(EFS);隨後需進行數百人的大規模臨床試驗。真正要獲得 FDA 批准並進入醫療市場,可能需要等到 2030 年之後。

雖然這項無痛無痕的視力矯正技術距離普及還有五到十年以上的路要走,但它絕對不是失敗的實驗,而是眼科醫學從「減法切削」邁向「材料改性」的顛覆性革命。在此之前,如果真的深受近視所苦,仍建議諮詢眼科醫師,尋求目前成熟的雷射手術或植入式晶片(ICL)等解決方案喔!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

PanSci_96
1302 篇文章 ・ 2684 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

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)」:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  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。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
251 篇文章 ・ 321 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia
繁 简