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碳奈米管中的碳奈米線

科景_96
・2011/02/08 ・450字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 558 ・八年級
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Original publish date:May 06, 2003

編輯 Morris 報導

單純的一維碳鏈-碳奈米線(Carbon Nanowire-CNW)-很早之前就已經被觀察到了,而日本名古屋大學研究人員竟在碳奈米管中製造出碳奈米線,這可是目前世上頭一遭,而其研究結果發表於Physical Review Letters期刊。

同時日本名古屋大學的研究小組也已製造出直徑僅4 nm的現今已知最細單層碳奈米管以及最小內徑僅1 nm的多層奈米碳管。

而碳奈米線在電子學方面的應用,若金屬和金屬之間的間距極小時,碳奈米線可為一最佳的媒介,又或者碳奈米線也可作為高同調性的點電子源。

原始論文:
X. Zaho, Y. Ando, Y. Liu, M. jinno and T. Suzuki. Carbon Nanowire Made of a Long Linear Carbon Chain Inserted Inside a Multiwalled Carbon Nanotube. Physical Review Letters, 90, 187401, (2003).

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Apr 16, 2005] 像液晶的碳奈米管
  • [Jan 23, 2003] 一“線”光芒
  • [Nov 21, 2002] 嶄新的半導體奈米線磊晶技術
  • [Feb 13, 2002] 具有不同化學成分組成的奈米線

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  • 文章難易度
    科景_96
    426 篇文章 ・ 7 位粉絲
    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

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    別讓心臟悄悄衰竭!二尖瓣閉鎖不全的風險與最新治療解析
    careonline_96
    ・2025/03/19 ・1957字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    圖 / 照護線上

    60 多歲的陳女士(化名)患有中度二尖瓣閉鎖不全,某天因突然喘得厲害,而被送到急診室。衛生福利部雙和醫院心臟血管外科主治醫師李紹榕表示,「經過檢查後,發現二尖瓣閉鎖不全已惡化為重度,導致急性症狀發生,故安排患者接受了二尖瓣修補手術,讓瓣膜恢復正常功能,並持續觀察。」

    頭暈、胸悶、喘 當心二尖瓣膜出問題!嚴重恐心臟衰竭

    「心臟裡有四個瓣膜,幫助維持血液流動的方向,而二尖瓣位於左心房與左心室間,會在左心房收縮時打開,左心室收縮時關閉。」李紹榕醫師指出,二尖瓣膜可能出現狹窄或逆流的狀況,二尖瓣狹窄(Mitral Stenosis)的原因可能與風濕性心臟病有關,由於瓣膜鈣化、組織增厚,導致瓣膜無法完全開啟,讓血液無法順利從左心房流至左心室,造成左心房壓力上升,可能引發肺高壓、心房顫動、呼吸困難等問題;二尖瓣逆流(Mitral Regurgitation)的原因包括瓣膜鬆弛、瓣膜腱索異常、瓣膜結構破壞等,導致瓣膜閉鎖不全。當左心室收縮時,部分血液逆流回左心房,造成左心室與左心房負荷增加,長期可能導致心臟衰竭。

    二尖瓣出問題時,患者可能出現頭暈、胸悶、心悸、呼吸急促等症狀,活動耐受度也逐漸下降,李紹榕醫師提醒,二尖瓣疾病的治療必須依據病患的年齡、瓣膜狀況、併發症風險及整體健康狀況來判斷,為了避免心臟功能持續惡化,一定要及早接受治療。

    瓣膜損壞不擔心 置換手術專家解析

    針對二尖瓣狹窄,大多會建議更換人工瓣膜,幫助患者獲得穩定且明確的療效;二尖瓣逆流,則大多會先嘗試進行瓣膜修補手術,但若是感染已對瓣膜造成嚴重破壞便得考慮瓣膜置換手術。李紹榕醫師進一步分享,「案例陳女士經討論後,雖先採二尖瓣修補手術,但是在幾個月後二尖瓣閉鎖不全的狀況又漸漸惡化,為避免病情加劇,建議患者接受二尖瓣膜置換手術。」

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    二尖瓣置換手術可以採用傳統開胸手術或微創手術。李紹榕醫師分析,傳統開胸手術的優點是視野清晰,且可以同時處理多個瓣膜或其他心臟問題;微創手術的優點是傷口較小、術後疼痛較輕、恢復期較短,但是因為視野受限,不易處理多重病變。在手術前,醫師都會和患者與家屬詳細討論,根據患者的年齡、健康狀況、病情嚴重度等,共同選擇合適的手術方式。

    瓣膜選擇不擔心 置換手術專家解析

    除了手術方式之外,人工瓣膜的選擇也是術前必須討論的重點。李紹榕醫師說,一般而言,65 歲以上患者常優先考慮「生物瓣膜」,50 歲以下患者較傾向使用「機械瓣膜」。

    機械瓣膜的使用年限較長(約20-30年),但若未來瓣膜再次受損,通常需重新使用傳統開胸手術更換瓣膜;生物瓣膜的使用年限雖較機械瓣膜稍短,但優點是若未來瓣膜退化,可透過經導管瓣膜置換術進行,侵入性較低。

    新型乾式瓣膜使用年限增加、開口面積更大
    圖 / 照護線上

    隨著科技進步,目前有新型乾式生物瓣膜,材質經過特殊處理,可以突破傳統生物瓣膜的使用年限,可上達約 10-15 年,趨近於機械瓣膜。另外,新型乾式牛瓣膜較豬瓣膜具更大的瓣膜有效開口面積(EOA),提供給病患在生活上更佳的血液流動力。

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    李紹榕醫師說,針對心臟相關術式,患者不必過於擔心與畏懼,現臨床手術經驗越來越完善,過程中可能附帶的中風風險僅約 1-3%,且越年輕風險越低,提醒患者可以透過共享決策(SDM),與醫師共同討論,將有助於選擇適合的手術方式與瓣膜類型。並以雙和醫院心臟血管外科團隊為例,能夠提供多元且全方位的心臟血管外科治療,無論是傳統開胸手術、微創手術、達文西機械手臂輔助手術、經導管手術,均能熟練執行,提供給患者完善的照護。

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    不再無解!晚期肝癌新突破,釔-90 微球合併免疫療法,創造手術新機會
    careonline_96
    ・2025/03/14 ・2230字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    圖 / 照護線上

    肝癌是台灣重要的健康議題,因為沒有明顯症狀,患者往往會在較晚期才發現肝癌。高雄長庚醫院放射診斷科教授鄭汝汾醫師表示,當腫瘤較大、較多或侵犯重要血管時,可能無法直接進行切除或肝臟移植,必需考慮多種整合性治療,包括肝動脈栓塞、標靶治療、免疫治療、釔-90 微球放射治療等。接受這些治療後,如果能夠讓腫瘤降期,患者便有機會接受手術切除或肝臟移植。

    釔-90(Yttrium-90)微球放射治療是經由肝動脈將放射性微球注入肝臟腫瘤,利用釔-90 釋放的 β 射線殺死癌細胞。鄭汝汾醫師說,有些患者的肝臟已經佈滿腫瘤,像滿天星一般,在接受釔-90 微球放射治療後達到完全緩解,而有機會接受後續的手術治療。

    在六十多年前,有醫學論文發現針對原發部位進行體外放射治療後,轉移至遠端的腫瘤也跟著消失。鄭汝汾醫師說,釔-90 治療屬於體內放射治療,醫學研究也曾發表類似的結果,並稱之為「遠端效應(Abscopal effect)」。

    釔-90治療有機會誘發遠端反應
    圖 / 照護線上

    「遠端效應」被認為與免疫系統活化有關,因為局部放射治療造成腫瘤細胞崩解,釋放出腫瘤抗原,進而誘發全身性的免疫反應,而一併消滅轉移至遠端的腫瘤。鄭汝汾醫師說,「有位七十多歲的肝癌患者,除了右側肝臟中的大腫瘤外,還有多顆散佈的小腫瘤。當時我們針對大腫瘤進行釔-90 治療,不過在後續的電腦斷層影像中,可以發現大腫瘤與小腫瘤皆完全消失。」

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    根據這樣的發現,大家開始思考釔-90 治療搭配免疫治療的可能性。鄭汝汾醫師說,Mazzaferro 是制定肝臟移植規範的重要人物,至今仍是肝臟移植的重要依據。Mazzaferro 發現接受釔-90 治療後約一個月時,患者體內的免疫反應達到高峰。若結合免疫療法增強治療效果,理想時機點可能落在此高峰期內。

    下圖是一位晚期肝癌患者,原本有顆很大的腫瘤,在 2020 年 6 月接受釔-90 治療合併免疫治療。鄭汝汾醫師說,三個月後的電腦斷層影像顯示,腫瘤完全壞死,後續的胎兒蛋白 AFP 也降到小於 2ng/ml。至今已追蹤 4 年多,患者的狀況穩定,腫瘤沒有復發的跡象。

    釔-90合併免疫治療扭轉晚期肝癌
    圖 / 照護線上

    另一位晚期肝癌患者的肝臟佈滿腫瘤,像滿天星一般。鄭汝汾醫師說,經過肝癌團隊討論,決定先由外科醫師切除右側肝臟的大腫瘤,後續再進行釔-90 治療合併免疫治療。

    接受釔-90 治療合併免疫治療後,電腦斷層影像顯示原本像滿天星般的腫瘤已全部緩解,幫助患者達到較佳的預後。

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    釔-90合併免疫治療扭轉晚期肝癌
    圖 / 照護線上

    根據高雄長庚醫院的經驗,晚期肝癌患者接受釔-90 治療合併免疫治療後,若達到完全緩解,其兩年存活率達 100%,對晚期肝癌患者而言,是相當優異的結果。鄭汝汾醫師說,原本無法接受肝臟移植的晚期肝癌患者,有機會在降期之後,重新評估肝臟移植的可能性,釔-90 治療已是促使肝癌降期的重要工具,幫助患者達到較佳的預後。

    肝癌的治療持續進步,即使是晚期肝癌,仍有機會獲得完全緩解。患者要和醫療團隊密切配合,共同選擇適合的治療方式!

    筆記重點整理

    • 肝臟腫瘤的血液供應約 99% 來自肝動脈,經由肝動脈能精準地將藥物或放射線聚集於腫瘤部位,減少對正常肝臟組織的影響。釔-90 是一種放射性同位素可釋放 β 射線,半衰期約 64.1 小時。β 射線的穿透深度僅 1.1 公分,使放射能量主要侷限於腫瘤內部,正常肝組織的輻射劑量相對較少
    • 「遠端效應」被認為與免疫系統活化有關,因為局部放射治療造成腫瘤細胞崩解,釋放出腫瘤抗原,進而誘發全身性的免疫反應,而一併消滅轉移至遠端的腫瘤。
    • 接受釔-90 治療後約一個月時,患者體內的免疫反應達到高峰。若結合免疫療法增強治療效果,理想時機點可能落在此高峰期內。釔-90 治療合併免疫治療有機會讓晚期肝癌患者達到完全緩解或部分緩解。
    • 原本無法接受肝臟腫瘤切除手術或移植的晚期肝癌患者,有機會在降期之後,重新評估肝臟手術或移植的可能性,釔-90 治療已是促使肝癌降期的重要工具,幫助患者達到較佳的預後。
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    缺席的普拉修,2008 年諾貝爾化學獎第 4 位得主 (3)
    顯微觀點_96
    ・2025/03/13 ・3195字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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    本文轉載自顯微觀點

    圖/顯微觀點

    科學:一場每天進行的淘汰賽

    在以錦標賽理論(tournament theory)運作的專門領域中,贏家獲得的獎勵將遠超出輸家,即使兩者的實際表現、累積貢獻僅有毫釐之差。就像奧運百米賽跑,0.005 秒決定了金牌與銀牌,只慢了 0.01 秒的第四名沒有資格出現在頒獎台。

    諾貝爾獎、終身職制度、學術獎金、研究計畫的經費審核,也依照近乎贏者全拿的錦標賽理論運作。錦標賽制度在運動賽事中可以促進選手與隊伍不斷提高表現水準,但在科學領域呢?

    諾貝爾獎作為額外的最高榮譽,嚴格維持其傳統限制(獎項最多由 3 人共享、僅頒發給在世者),許多傑出科學家成為遺珠,但這不阻礙他們在專業領域得到足以安心的資源,作出重要貢獻。

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    2008nobel Prize Group Photo 2
    2008 年,諾貝爾獎得主合照。左一為錢永健,左二為下村脩,左四為查菲。普拉修曾想像自己置身其中,並得到更光明的學術前途。Courtesy of Nobel Prize website.

    但是,目標包含鼓勵尖端學術研究、探索重要問題的學術終身職制度與計畫審查系統,它們的錦標賽特質卻在普拉修身上呈現負面效果。

    若說錦標賽模式的獎勵機制可以鼓勵科學家投入潛力豐厚的研究題材,以及努力實踐靈感的能力。那麼普拉修和查菲一樣,及早意識到能夠獨立發光的 GFP 是生物學研究的金礦,可以用來追蹤活體細胞中的基因與蛋白質表現。而且普拉修更早著手研究,優先踏上 GFP 基因轉殖的跑道。

    「要是我們在普拉修完成 GFP 序列後馬上展開合作,他應該不需要離開伍茲霍爾。」
    說起自己與普拉修在 1989 年到 1992 年之間的失聯,查菲如此猜測

    查菲和錢永健之所以能夠找到普拉修,搶先實現 GFP 應用(當時有其他競爭團隊在研發細胞內的螢光標記),是因為當時網路快速發展,使美國國家醫學圖書館(NLM)的線上文獻查詢系統 Medline 在 1992 年進入大學圖書資訊系統,他們才能起身實踐靈感,唾手找到普拉修的最新研究。

    就普拉修的運氣來說,網路卻發展得不夠快。在 1990 年代中期開始流行的電子郵件若早個幾年普及化,普拉修更可能維繫與查菲的合作,及時得到經費與GFP轉殖成果,並晉升終身職。

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    當年普拉修的電話留言渺無回音,他以為查菲退出學術圈(查菲年輕時確實曾刻意遠離科學)。而查菲則猜測普拉修挫敗於GFP基因選殖,連個通知都沒有。在網路、電子郵件還不普及的 1990 年,要維持與合作者的聯繫需要付出更多心力與時間。通訊的困難與少許不足的人際積極性,導致兩年的延遲發表,讓普拉修耗盡研究經費與終身職的機會。

    查菲的gfp線索筆記
    查菲的 GFP 線索筆記,普拉修出現在右下區,線索的末端。他的前雇主科米爾、GFP 純化者下村脩(Shimomura)也出現在上方。查菲在回憶錄中說,這些線索引導他實現後來的成就。Courtesy of M. Chalfie

    查菲團隊實現 GFP 基因轉殖的時候,實驗室裡甚至連一台螢光顯微鏡都還沒添購,他們必須和其他學者借用、排隊等候系所共用的共軛焦顯微鏡,才能觀察大腸桿菌與線蟲體內新生的螢光。後來,查菲多次要求顯微鏡供應商帶螢光顯微鏡來提供「試用」,團隊才得以更便利地檢驗轉殖成果。

    GFP 的應用需求,大力刺激光學顯微技術的進展。它最早期的轉殖實驗成果,竟是由免費試用的螢光顯微鏡呈現。這聽起來是令人莞爾的科學史軼聞,但能夠靈活周轉的人脈、儀器,也是孤立的普拉修和著名大學教授查菲的學術資本落差之一。

    透過改變訓練技巧與累積訓練量、最大化優勢、競賽當下的意志與觀察力,運動員偶有逆轉資本落差的機會,以黑馬之姿獲勝。但是在學術領域,研究題材的重要性與個人的才華、執行能力卻不像跑道上的衝刺秒數一樣清晰。

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    「他們大可以把我從諾貝爾獎名單去掉,換上普拉修。」
    查菲總是對媒體表示,普拉修的貢獻不可忽視

    在科學這個由同儕評價定勝負的錦標賽中,多數科學家難以逆轉經費、人脈等資本差距,也很難讓不同領域的專家了解自己的研究重要性,只能努力支撐、累積資本,期待自己贏得經費與知名度的時刻。等待運氣與環境好轉的餘裕,得以截長補短的經濟與社會資本,卻正是學術領域錦標賽中多數年輕科學家所缺乏的。

    落敗的運動員至少獲得在競賽中表現的機會,以及某個程度的肯定。論文發表日期稍微落後競爭對手的科學家,則連努力被看見的機會都非常稀少。

    普拉修與諾貝爾化學獎失之交臂、鬱鬱不得志的職涯是段引人喟嘆的個人史,並非科學體系的挫敗。他只是科學錦標賽持續依照慣例淘汰的諸多優秀人才中,有幸被贏家們提及的一位。

    比普拉修年輕一歲,學術晉升之路卻順暢許多的錢永健曾說,「下村脩和普拉修對 GFP 研究的貢獻是無可取代的。」而且在普拉修 1992 年發表 GFP 基因的純化與定序,並且樂意對任何人分享之後,

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    「後面那些以研發 GFP 獲得榮譽的人,與其他人的不同可能只有些微的進度落差。」

    錢永健在 2004 年至 2008 年之間,積極地建議諾貝爾獎委員會頒獎給下村脩與普拉修,但結果並非如此。

    生命中的萬花筒 陳樂融
    源自錢永健開發的多種螢光蛋白,形成 brainbow 技術。作品名:生命中的萬花筒,作者:陳樂融 Courtesy of Taiwan顯微攝影競賽

    後續發展

    普拉修從斯德哥爾摩回到亨茨維之後,受到包括國家公共廣播電台(National Public Radio)、《科學》期刊、亨茨維時報等美國媒體關注。但在訪談與報導的熱潮過後,普拉修依然坐困時薪 8.5 美元的豐田接駁車裏頭。

    從諾貝爾頒獎典禮的輝煌榮譽,回到乏味、有時不受尊重的駕駛座上,失落的普拉修不敢相信自己依然找不到科學研發相關的工作。他喪氣地想,「經歷了這一切,我竟然還是沒有辦法回到科學領域。這中間一定出了什麼錯。」

    在最憂鬱的那天,普拉修一度把接駁車停在路邊,撥號向亨茨維自殺防治熱線求助。過不多時,他在 2010 年找到科技研發的職位,2012 年他接受錢永健的提議,進入他的實驗團隊擔任研究員。重新在一個充滿支持與資源的環境投入科學研究,讓普拉修再度感到生活的動力與快樂。

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    2016 年錢永健逝世,實驗團隊解散,而普拉修在前一年就已離開 UCSD,從此沒有留下任何公開痕跡。曾被自殺防治熱線的機械式留言激怒到啞然失笑,決定繼續活下去的普拉修今年已經 73 歲,科學錦標賽的勝負再也不能困擾他,但科學思考帶給他的樂趣或許能夠不斷更新。

    Prasher In Ucsd
    普拉修在錢永健實驗室的照片。讓他對人生更加滿意的不是體面的加州大學聖地牙哥分校制服,而是可以實現對科學的好奇與想像,並得到周遭的支持。Courtesy of San Diego Union Tribune

    延伸閱讀:

    參考資料:

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    顯微觀點_96
    26 篇文章 ・ 5 位粉絲
    從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。