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銅金屬在奈米等級狀態的材料性質

科景_96
・2011/02/07 ・729字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 503 ・六年級
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Original publish date:Sep 23, 2001

編輯 HCC 報導

研究人員發現銅金屬的材料性質例如塑性,即使在奈米等級的結構仍然與塊材狀態時的性質相同,不會變化。

許多的研究人員在進行奈米元件的製造或模擬分析時,會躊躇不前,因為無法確定奈米結構的材料基本性質如機械性質,是否會與一般同材料在塊材中之性質相同。而且由於奈米科技的進展,元件會越做越小,所以科學家急欲了解一些基本材料的機械性質在奈米尺寸時,是否仍能適用。美國Sandia國家實驗室的Darcy Hughes與丹麥Risø實驗室的Niels Hansen對此問題進行實驗,獲得出乎意料的結果,他們發現銅金屬的材料性質例如塑性,即使在奈米等級的結構仍然與塊材狀態時的性質相同,不會變化。

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研究人員係使用離子束在銅塊表面輕輕的刻出一條幾個微米深度的淺坑,然後以穿透式電子顯微鏡對銅表層受影響的區域進行檢視,結果發現類似裂縫型態的結晶變形遍佈銅的結晶格子,在變形區域外圍之間的結晶範圍看起來像細胞一般,結晶範圍的大小會隨著與銅表層的距離而增加。在正常尺寸的金屬塊材試件,金屬的強度與延展性也會以類似的微觀變形型態來表徵。研究人員原以為距銅表層非常小的距離內,結晶範圍與變形外圍的圖樣型態會有所改變,因此能代表奈米銅結構的基本材料性質已經產生變化,結果發現無論是表層或距表層較遠的位置其結晶圖樣型態都沒有變化,表層結構看起來像是下層結構的縮小版而已;即使是在距表層3到10奈米的距離內,僅僅是表層區域的結晶組織較緻密(細胞較小)而已,圖樣型態都不變。

Lawrence Livermore National Laboratories的Wilhelm Wolfer對這個實驗結果評價極高,他認為此發現將導引為一定律,能據以為製造從電腦到汽車內的微結構元件。

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

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科景_96
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手術前就開始免疫治療?局部晚期頭頸癌的新策略,讓治療目標從「延命」變成「治癒」
careonline_96
・2026/03/26 ・2191字 ・閱讀時間約 4 分鐘

局部晚期頭頸癌圍手術期免疫治療

「圍手術期免疫治療」是局部晚期頭頸癌的治療趨勢,可望將治療目標從「延長存活」進一步調整為「治癒」!中國醫藥大學附設醫院血液腫瘤科主任暨癌症中心主任謝清昀醫師表示,術前先給予ICI免疫檢查點抑制劑進行免疫治療,讓免疫系統更容易辨識腫瘤抗原,術後再持續使用免疫治療,提升免疫系統消滅殘存癌細胞的能力。國際臨床研究已證實,「圍手術期免疫治療」有助降低局部晚期頭頸癌復發風險,顯著延長存活期。

晚期頭頸癌的治療以手術為主,只要狀況許可,都會建議接受手術治療,術後再視狀況搭配放射治療、化學治療。但是因為頭頸癌對化學治療的反應較差,使得過去的治療成效較不理想,晚期頭頸癌在手術後五年內的累積復發率達39%。亞洲大學附屬醫院頭頸耳鼻喉醫學副院長花俊宏醫師指出,由於腫瘤侵犯範圍較廣,很難徹底切除,而且可能有微量癌細胞已經擴散到其他器官。

近年來,ICI免疫檢查點抑制劑的發展替晚期頭頸癌帶來新希望,已成為重要的整合治療選項。花俊宏醫師解釋,ICI免疫檢查點抑制劑讓免疫系統的T細胞能夠辨識並毒殺癌細胞,有效抑制殘存癌細胞,可顯著降低局部復發與遠端轉移的風險。若腫瘤的PD-L1表現量≥1%,預期對免疫治療有較佳的反應,可考慮使用ICI免疫檢查點抑制劑。

ICI免疫檢查點抑制劑示意圖

ICI免疫檢查點抑制劑已運用於復發或遠端轉移頭頸癌的治療,相較於傳統化學治療,能夠發揮較佳的治療成效,甚至有機會達到長期存活。謝清昀醫師說,現在的治療趨勢是把免疫治療往前挪到局部晚期頭頸癌,在手術前即開始給予免疫治療,希望能透過更早介入,帶來更大的治療效益。

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「圍手術期免疫治療」是在手術前先使用ICI免疫檢查點抑制劑進行免疫治療,幫助縮小腫瘤、改善手術效果。花俊宏醫師表示,臨床研究發現,在手術前進行免疫治療,不會像化學治療那樣對體能或營養狀況造成較大的影響,而且免疫治療藥物給完後可很快銜接手術,對手術治療的干擾較小。

在腫瘤尚未切除時先給免疫治療,可以讓免疫系統更容易辨識腫瘤抗原,待手術將大部分腫瘤切除後,再持續使用免疫治療,可提升免疫系統偵測殘存癌細胞的能力,有助降低復發風險、延長疾病控制時間,甚至達到長期存活。

圍手術期免疫治療流程圖

傳統的輔助治療主要仰賴放射治療或化學治療,屬於「毒殺腫瘤」的方式。謝清昀醫師說,而圍手術期免疫治療是採用「手術前先啟動免疫、手術後再維持免疫」的策略,目的是強化身體長期對抗腫瘤的能力。

圍手術期免疫治療是圍繞著手術前後進行免疫治療,手術前先給予免疫治療,手術恢復後按照標準流程進行放射治療、化學治療,輔助治療期間會同步加入免疫治療,完成輔助治療後再持續給予長期免疫治療。花俊宏醫師說,國際大型臨床研究證實,圍手術期免疫治療的整體存活率(Overall Survival)優於傳統治療,疾病復發率也較低,未來應該會成為局部晚期頭頸癌的標準治療。

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圍手術期免疫治療存活率研究

從局部晚期階段開始使用ICI免疫檢查點抑制劑,代表治療目標可望從「延長存活」調整為「治癒」。謝清昀醫師說,在頭頸癌復發或遠端轉移後使用ICI免疫檢查點抑制劑,可以延長存活期,而在局部晚期階段開始使用ICI免疫檢查點抑制劑,能幫助降低術後復發風險,提升治癒機會。

花俊宏醫師說,隨著免疫治療的成熟、大型臨床研究的結果發布,提供充分的證據支持「以免疫治療為核心的圍手術治療」,進一步提升局部晚期頭頸癌的治療成效!

筆記重點整理

  • ICI免疫檢查點抑制劑讓免疫系統的T細胞能夠辨識並毒殺癌細胞,有效抑制殘存癌細胞,可顯著降低局部與遠端復發的風險。若腫瘤的PD-L1表現量≥1%,預期對免疫治療有較佳的反應,可考慮使用ICI免疫檢查點抑制劑。
  • 「圍手術期免疫治療」是在手術前先使用ICI免疫檢查點抑制劑進行免疫治療,希望能縮小腫瘤或改善手術效果。臨床研究發現,在手術前進行免疫治療,不會像化學治療那樣對體能或營養狀況造成較大的影響,而且免疫治療藥物給完後可很快銜接手術,對手術治療的干擾較小。
  • 在腫瘤尚未切除時先給免疫治療,可以讓免疫系統更容易辨識腫瘤抗原,待手術將大部分腫瘤切除後,再持續使用免疫治療,可提升免疫系統偵測殘存癌細胞的能力,有助降低復發風險、延長疾病控制時間,甚至達到長期存活。
  • 國際大型臨床研究證實,圍手術期免疫治療的整體存活率優於傳統治療,疾病復發率也較低,未來應該會成為局部晚期頭頸癌的標準治療。
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一站起就頭暈?醫師解析腎性貧血注射與口服治療全攻略
careonline_96
・2026/03/24 ・788字 ・閱讀時間約 1 分鐘
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「「哎呦……一站起來就頭暈。」

你有過這種感覺嗎?其實,貧血的原因很多,其中一種叫『腎性貧血』,常發生在慢性腎臟病或透析的患者身上。

腎臟會製造一種叫『紅血球生成素』(EPO)的物質。腎臟衰竭的病人常會因為紅血球生成素分泌減少、鐵質缺乏、營養不良等因素導致貧血。

目前腎性貧血的治療方式主要有兩大類:一種是透過注射補充基因重組的紅血球生成素;另一種是口服藥物缺氧誘導因子穩定劑(HIF PHi)。

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注射型治療是透過補充外來的紅血球生成素,幫助刺激骨髓製造紅血球。

口服穩定藥物則是利用身體對缺氧反應的自然機制,促進體內自行產生紅血球生成素,並增加鐵質移動,治療貧血。

兩種方式各有使用時機,由醫師依照病情、血紅素數值、治療反應等因素來共同決定。

不管是注射藥物或口服藥物,都需要在醫師處方下使用。治療期間應配合主治醫師醫囑定期抽血追蹤血紅素、鐵質、血壓、肝腎功能等指標。若出現頭痛、噁心、血壓變化、過敏、血栓、痙攣、注射部位反應等不適,請務必告訴您的醫療團隊。

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每位患者的腎臟功能、發炎程度、鐵狀況與生活需求都不同。選擇哪一種治療方式,都是由『醫師評估』並『與您討論後』一起做出的決定。只要持續追蹤、按時治療,大多數腎性貧血都能穩定管理!

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渺小如塵埃的果蠅大腦,藏著解開人類記憶與意識之謎的鑰匙
顯微觀點_96
・2026/03/20 ・2156字 ・閱讀時間約 4 分鐘

FlyWire 果蠅大腦50條大型神經元圖譜

2024年10月,神經科學的劃時代里程碑,成年雌果蠅完整大腦神經圖譜系列研究,發表在《自然》期刊(Nature)。此圖譜詳盡至果蠅腦中每一條神經的所有分支、每一個突觸的尺寸和型態,這樣的腦神經圖譜稱為「連接體」(connectome)。要繪製完整成熟雌性果蠅連接體,需要辨識近14萬個神經元(神經細胞)與其間的5千萬個突觸(不同神經元的連接處)。

「世上還沒有另一個如此複雜的成年動物全腦連接體。」

馬拉.莫西/普林斯頓大學神經科學研究所長

普林斯頓大學神經科學研究所長馬拉.莫西(Mala Murthy)、神經科學與電腦科學教授承現峻(Sebastian Seung)率領跨國科學團隊建造果蠅連接體雲端平台「FlyWire」,並在《自然》同時發表12篇論文,以《成熟大腦的神經連接圖》(Neuronal wiring diagram of an adult brain.)為旗艦研究,展現果蠅大腦的完整神經迴路,包含8453種神經元的構造與位置,其中4581種為本系列研究的新發現。

連接體開拓腦科學高速公路

有了詳細的腦神經地圖,科學家得以規劃嶄新的神經科學研究路徑,更加直接、詳盡地實驗神經構造與行為之間的關聯。例如,按圖索驥蒐集所有關於果蠅「剎車」動作的神經元,建構完整的動作神經網路,找出過往研究方式所遺漏的因素;或是利用果蠅連接體推論出「觀看」等動作的完整神經活動,捕捉新的神經科學現象。

生物資料科學家更進一步利用此完整連接體搭配演算法建立一個虛擬蠅腦,不僅完全重現神經元線路,更能及時推算各神經訊號的傳輸路徑與功能,模擬果蠅的真實腦內活動。接收初始訊號之後,這個虛擬蠅腦啟動一連串神經訊號,最後以運動神經元控制肢體作為結果,就像活生生的果蠅在對環境刺激進行反應。

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讓神經科學換檔加速的果蠅連接體,在「FlyWire」網站向公眾徹底開放。由公眾人力與人工智慧合力打造的龐大資料庫,現在平等地提供研究資源,科學界認為,FlyWire的完整度與開放性將大幅加速人類大腦的解密。

「蠅」來連接體學大躍進

人類大腦含有超過500億個神經元,形成上百兆個突觸,具備了人工智慧還無法達成的認知、思考與創造力。若能理解人腦的基礎運作方式,科學家有機會找到帕金森氏症等退化性腦部疾病的解藥,或是掌握思覺失調症等精神疾病的生理機制。甚至逐漸實現承現峻的科學狂想:以連接體科技上傳記憶與意識,讓人類達到永生。

發展四十年後,連接體學家終於掌握了果蠅大腦,這個器官最寬處不到0.75毫米,渺小如塵埃,其中蘊含的連接體奧秘卻超越過去累積的科學資料。以果蠅連接體完成博士學位的多肯沃(Sven Dorkenwald)比喻,果蠅連接體彷彿是一座茂密森林,神經元猶如樹木,可以透過根系彼此溝通。但在空間比例上,果蠅的某個視神經橫跨全腦連接雙眼,有如一棵紐約的樹木能夠和位在洛杉磯的樹木互通聲息。

相對「頭腦簡單」的線蟲與果蠅幼蟲缺少成年果蠅的複雜行為與反應,成年果蠅卻與人類共享許多認知功能與神經生理反應。例如:辨別同類、劃分地盤/食物、求偶交配等行為,以及時差、酒醉、咖啡因亢奮等特殊生理狀態。

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果蠅(Drosophila melanogaster)側面特寫
果蠅(Drosophila melanogaster)。圖片來源:André Karwath / Wikimedia Commons(CC BY-SA 2.5)

果蠅:當前最佳人腦模擬器

在動物行為領域,果蠅大腦與人類大腦面對許多相似的問題,如何前往目的地、判斷氣味來源、觀察周遭物體的移動,以及複雜的社會性行為,如歌唱求偶、爭奪資源;以及注意力與情緒調節等。從神經科學技術的現實面來看,果蠅大腦也是最適合進行全腦研究的複雜連接體,現有科技僅能對斑馬魚、小鼠的大腦進行分區重建。

「連接體研究需要夠複雜但體積不太大的腦,果蠅正好位在這個甜蜜點上。」

馬拉.莫西

莫西實驗室深入研究果蠅行為,發現果蠅的生存、繁殖行為蘊含複雜的模式。例如,雄果蠅演奏求偶時,會依照雌果蠅與它的距離改變演奏的音量與編曲,並追隨雌果蠅。運用FlyWire,莫西團隊清點雌果蠅中腦關於聽覺的600多個神經元與其突觸,辨認出20種新的神經元,發現其功能網路比過往所知更加複雜。

莫西團隊發現,雌果蠅聽覺迴路中,神經元的回饋訊號可以憑藉音訊特徵進行預測,未來可以據此模型預測真實雌果蠅對「情歌」的回應行為。或許我們深深自豪的音樂品味也刻劃在我們的腦神經細胞之間,只是和我們的連接體一樣,比果蠅的複雜萬倍。

在基因層面,果蠅與人類共享約60%的基因,包括學習、時差反應與唐氏症相關的基因。接近3/4的人類遺傳疾病能在果蠅DNA中找到對應的基因。因此,完整的成年果蠅連接體被視為通往人類大腦奧秘的橋頭堡。

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美國太空總署(NASA)在1947年將果蠅送上太空,作為地球生命前往太空環境的實驗品。牠們竟生還返地,為太空人開拓了道路。作為經典模式生物,果蠅相關研究獲得6項諾貝爾獎,生理學、神經科學與行為學領域已累積豐富資料,搭配完整連接體圖譜的跨領域研究,勢必能帶人類深入探索腦宇宙。

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