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偵測塑膠炸藥的新裝置

科景_96
・2011/02/08 ・1030字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

Original publish date:Aug 15, 2003

編輯 Agape 報導

利用微機電系統製造的新型塑膠炸藥感應器。

自從美國911事件之後﹐世界各國在航空安全上﹐無不投入特別的資源來加強﹐期望能夠偵查出潛伏的危機﹐達到早期預警及時防範的目的。特別是在對於塑膠爆炸物的偵測﹐更是一切安全措施的重點。在本期的Applied Physics Letters 期刊中﹐田納西大學與Oak Ridge國家實驗室的Thomas Thundat與其研究小組的科學家們﹐發表了利用微機電系統所製造而成的塑膠炸藥感應裝置。

在目前的塑膠炸藥裡﹐最具危險性的要算是PETN(pentaerythritol tetranitrate)與RDX(hexahydro-1, 3, 5-triazine)。因為這兩者不僅可以作成各種形狀﹐而且在引爆前極為穩定﹑但微量的爆炸卻足以造成相當程度的傷害。有鑑於此﹐Thundat等人的微機電偵測裝置﹐就是針對這兩種爆炸物所設計的。他們所製造的元件﹐核心部份是一個以矽所製成﹑一端黏結於彈簧接線﹑180×25 um的平板(與游泳池邊的跳水跳板類似)。這個平板的一面上鍍有金﹐這一面的其中一端則鍍有一層會與PETN及RDX反應的物質4-MBA(4-mercaptobenzoic acid) 。如果受測的環境中有PETN或RDX的分子﹐平板將會因4-MBA與這些分子結合而產生彎曲。透過計算平板彎曲的程度﹐就可以達到偵測微量塑膠炸藥的目的。

Thundat等人將他們所製成的裝置封裝在一個真空玻璃中﹐然後通入一小段含有微量塑膠炸藥的空氣。他們利用改裝的原子力顯微鏡﹐來測量平板彎曲的程度。經過20秒的偵測及反應時間﹐實驗的結果顯示﹐他們的元件的靈敏度可以達到14×10-12。換算成重量的話﹐則是可以測到僅有數femtogram(10-15 g ) 的炸藥量。

相較於現今體積龐大的塑膠炸藥偵測裝置﹐Thundat等人的研究結果極有希望可以應用在製造攜帶方便﹑高靈敏度的偵測器。為了達成這個目標﹐他們下一步的實驗﹐就是要測試他們的元件在實際環境中﹐是否仍然有效。希望在不久的將來﹐我們可以看見這項研究結果的實現﹐為社會﹑世界的安全維護來把關。

參考資料﹕

Physics News Update: Detecting Plastic Explosives in Air, August 13 (2003).

Sensitive detection of plastic explosives with self-assembled monolayer-coated microcantilevers, L. A. Pinnaduwage, V. Boiadjiev, J. E. Hawk, and T. Thundat, Applied Physics Letters 83, 1471 (2003).

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Aug 25, 2004] 鋰、鉬、硒奈米線化學感應器
  • [Mar 23, 2004] 病毒有多重?
  • [Aug 01, 2003] 新的奈米結構合成技術
  • [Jul 17, 2003] 奈米碳管微型氣體偵測器
  • [Nov 23, 2002] 偵測微量爆破物質蒸氣的新技術
  • [May 19, 2001] 微型鏡面的新驅動方式
  • [Apr 08, 2001] 科學家利用微機電系統測量 Casimir 效應


     

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    科景_96
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    Omicron 變種病毒從哪來?打疫苗有用嗎?Omicron相關研究彙整

    台灣科技媒體中心_96
    ・2022/01/22 ・2931字 ・閱讀時間約 6 分鐘

    國內境外移入已出現變種病毒 Omicron 案例,引發國人擔憂。至去年 12 月中為止,我們僅略知 Omicron 會造成曾染疫者再次染疫的風險增加,不過,初次感染比率卻下降,而 Omicron 病毒的傳播力尚待研究證實。

    另一方面,Omicron 變種病毒從去年底爆發全球疫情至今,大家最關注的就是新冠疫苗的保護力是否會因為 Omicron 病毒而失效。科學家在 2021 年底初步用施打疫苗的血清做測試,發現這些血清對 Omicron 病毒的抗體反應有下降;但台灣科技媒體中心綜整至今(2022)年陸續發布尚未同儕審核的預印本研究,發現人體由疫苗或感染病毒獲得的 T 細胞免疫反應,並沒有因為 Omicron 變種病毒而受到太大的影響,表示人體過去打疫苗或受新冠病毒感染後,仍帶有一定程度的保護力。

    人們施打疫苗或受新冠病毒感染後,面對Omicron 仍帶有一定程度的保護力。圖/envato elements

    「台灣科技媒體中心」彙整 Omicron 相關科學文獻,提供國人參考,增加對最新變種病毒的認識。

    Omicron 從哪來?這次變種有什麼特徵?

    Omicron 變種病毒在 2021 年 11 月 26 日,由 WHO 正式命名。科學家觀察 Omicron 的序列時發現,它與之前的變種病毒相較,突變位置的數量最多。造成全球大流行的 Beta 和 Delta 病毒,改變棘蛋白功能的突變分別是 10 個和 9 個,而 Omicron 有 36 個,這是引起科學家們擔憂的最主要原因。

    研究發現,Omicron 病毒在南非,「再感染」的風險增加,但這並不能說明是因為 Omicron 病毒的傳播力變強。南非流行病模擬暨分析中心(SACEMA)於 12 月 2 日,發表尚未經同儕審核的研究,根據 11 月 1 日至 27 日間的數據指出,南非當地曾經感染新冠病毒者,又再感染 Omicron 病毒的風險較高。推測應是從自然感染新冠病毒獲得的免疫力,對抗 Omicron 的效果下降。該研究提醒,雖然再感染率上升,初次感染比率卻下降,研究無法回答再感染率增加的原因,也無法說明 Omicron 免疫逃脫的程度。

    南非國家傳染病研究所(NICD)病毒學家潘妮.摩爾(Penny Moore)認為,南非的新冠疫苗覆蓋率較低,再感染率高,所以關鍵在於感染後的症狀與重症程度。雖然目前 Omicron 在南非案例增加快速,但在英國主要流行的變種病毒還是 Delta,因此很難從案例數字看出 Omicron 的傳播狀況。

    (示意圖)圖/envato elements

    Omicron 會讓疫苗失效嗎?

    目前科學家是依據觀察抗體量,來判斷疫苗的作用,而其中的原理,長庚大學臨床醫學研究所教授顧正崙說明:在對抗致病性微生物的戰爭中,後天免疫系統由 B 細胞產生的抗體與 T 細胞的細胞免疫,組成兩個交叉火網。新冠疫苗可以誘發 B 細胞產生抗體,抗體主要中和病毒預防感染。

    Omicron 由於在棘蛋白上有高達 30 個以上的突變,由疫苗誘發中和抗體的能力對 Omicron 的結合能力下降,這點也在大量的體外抗體中和實驗中所證實,解釋為什麼接受過疫苗的人仍會被 Omicron 感染;尤其是 AZ 疫苗這種抗體誘發抗體能力較低的疫苗,幾乎沒有辦法有效預防感染。

    國立陽明交通大學微生物及免疫研究所退休教授 黃麗華 也說明,相反的,T 細胞辨識的不是棘蛋白結構,而是呈現在細胞表面上的小片段蛋白質(約 10~24 個胺基酸)。棘蛋白中,約估有數十條小片段可被呈現在細胞表面,可被輔助型及殺手型 T 細胞所辨識。

    Omicron 病毒在棘蛋白上雖然有 30 多個突變點,但其中可能影響T細胞功能的分別只有 28% (輔助型 T 細胞)及 14% (毒殺型 T 細胞)而已。換言之,絕大部分因疫苗引發的 T 細胞仍可充分辨識被 Omicron 病毒感染的細胞、並且將之清除。T 細胞反應沒有因 Omicron 病毒而受到太大的影響。(但若未來突變持續增加,呈現在細胞表面上的小片段蛋白質受到更多影響時,T 細胞反應有可能也會隨之降低。)

    Omicron 的突變能讓抗體結合力下降,但對T細胞的辨識功能影響不大。圖/envato elements

    這樣的研究也解釋了為什麼 Omicron 病毒雖然能造成接受疫苗後的人得到突破性感染,造成感染人數大幅上升,但是由於 T 細胞免疫還是能有效對抗感染,比起未接種疫苗者,這些確診者多為輕症或無症狀。

    我應該接種第三劑疫苗嗎?第三劑如何挑選?

    中興大學獸醫病理生物學研究所所長吳弘毅 指出,Omicron 會快速流行有許多原因,例如南非疫苗覆蓋率低,各國的防疫措施不同也是影響的重要因素。而判斷 Omicron 影響疫苗效果的關鍵在於,疫苗是何時施打的,因為較早施打疫苗者產生的抗體會逐漸下降。國內病毒專家施信如 則表示,台灣現在的相對優勢是,大多數人最近已施打完第二劑,保護力較高。

    但兩人皆認為,提高現階段的保護力,國內最早施打疫苗的第一線人員與高齡老人,可加打第三劑作好保護、提升抗體濃度。另外,較早施打 AZ 疫苗的人,也需要盡快打第三劑。

    在第三劑挑選上,施信如說明,AZ 疫苗是利用「腺病毒載體」,免疫系統再次辨認腺病毒時容易消滅疫苗載體,而減低 AZ 疫苗的效果,可能不適合作為第三劑。反過來說,原先打 mRNA 疫苗的,可以第三劑再打 AZ 疫苗,也應該考慮其他種類和品牌的疫苗,包含 Medigen(高端)與 Novavax,蛋白質疫苗也可以是很好的選擇,而不是僅限 AZ、BNT 和莫德納。

    國內最早施打疫苗的第一線人員與高齡老人,可加打第三劑作好保護。圖/envato elements

    此外她也提醒,疫苗施打策略應該考量全球疫苗的整體覆蓋率,富國可以一直補打第三劑疫苗,但這次 Omicron 疫情來自的非洲,相對之下較沒有量能施打第三劑,應要趕緊提升其他各國(窮國)第二劑疫苗的施打率,並持續關注這些疫苗覆蓋率低的國家的病毒變異。

    吳弘毅則表示,以整體來看,未來,我們可能需要如同流行性感冒疫苗一樣,每年固定的月份同時補打新冠疫苗,讓全球的抗體或免疫能力同步。

    Omicron 的研究還在進行中

    有關 Omicron 的突變對傳播力、各廠牌疫苗的影響,以及感染後的情況,科學證據都還在累積當中。「台灣科技媒體中心」強調,目前應有效評斷最新研究證據的可信度與推論程度,國人不宜在未有足夠證據的狀況下,急於做出對於 Omicron 病毒的評判。

    施信如與吳弘毅也表示,從現在 Omicron 有限的資料來看,Omicron 是否會對台灣造成嚴重影響仍未知,必須考量台灣的疫苗覆蓋率、防疫策略以及醫療量能。同時,台灣也須嚴密監測各國 Omicron 的疫情狀況和最新研究,以協助政府進行政策判斷。至於一般民眾則需有心理準備,防疫是長期的工作,勤洗手和戴口罩仍然是最重要的防疫基本方式,如此才能盡量降低接觸病毒的量。

    勤洗手和戴口罩仍然是最重要的防疫基本方式。圖/envato elements


     

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