冬季奧運的幕後功臣－人造雪

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

文 / K（物理碩士）

緣起

高中曾去安寧病房照顧癌末病童，當時裡面的一個孩子對我說：「哥哥，我沒有看過雪，你能不能變出雪給我玩」因為我便去尋找、思考如何製作人造雪。

後來於日本的書籍發現了或許可以使用高分子吸水物（聚丙烯酸鈉）來製作，也是這時候發現原來可以拿來堆雪人，製作雪人出來時，的確讓孩子很開心。

當孩子向我道謝時，我心裡想著：「其實，我能做的也只有這樣而已了……」

所需材料

1. 尿布或衛生棉的內容物（高分子吸水物，請別誤食），也可至化工行購買聚丙烯酸鈉（俗稱的吸水粉）。
2. 冰水（只是為了讓產物觸摸溫度更像真正的雪，也可使用室溫的水取代）
3. 塑膠盆之類的盛裝容器
4. 手扒雞手套（防止高分子吸水物沾黏於手上，若是想體驗人造雪的觸感，則可不必使用）
5. 竹籤、串珠等裝飾用物品以及老虎鉗（剪裁竹籤用）

製作流程

1. 一開始將尿布或衛生棉內容物放在杯子（請盡量撕碎內容物，方便之後製作）

2. 然後加入冰水後,會產生神奇的變化 （如下圖，為了讓圖片更清楚，所以放置到黑色杯子中）

*這裡有個關鍵點：

如果是使用市售的尿布或衛生棉製作，再加水之後，必須盡量清除內含的棉絮成分，只保留其中的高分子吸水物

拿起來會像如此的凝膠物質（高分子吸水物）

3. 之後再把人造雪從杯中倒出，會呈現像筒仔米糕的樣子（如下圖），這樣比較好塑型

4.將他塑形，先捏出大小兩顆圓球，作為雪人身體與頭部 （請穿戴手扒雞手套）

5.最後以竹籤、串珠等物品裝飾雪人，即大功告成

製作完後，把手扒雞手套取下翻面，手套外沾到的人造雪便會被包在手套中，手上便不會沾黏到人造雪

原理

在尿布或衛生棉中的高分子吸水物通常是吸水力超強的聚丙烯酸鈉（可以吸收質量比200到300倍的水分），乾燥時是白色粉末，放進水中會像海綿般吸水，成為凝膠聚合物。

主要是因為結構中的鈉含量很高，使水分子經由滲透作用進入聚合物中。反過來若把鹽灑在凝膠上，使聚合物外部的鈉濃度更高，就可以逆轉，讓水從凝膠流出。

P.S.一開始製作雪人時，也曾仿效「撒鹽空中差可擬，未若柳絮因風起」，結果差強人意ＸＤ

下落速度超快的撒鹽空中差可擬XDD

後來想到曾聽過羅馬帝國的皇帝尼祿命令人從高山上取雪，加上水果和牛奶，製作成原始的冰淇淋，所以我開始嘗試製作無糖的冰淇淋來模仿雪的外觀與觸感（即使沒加糖，但因為有牛奶的成分，所以在塑型時手會黏黏的……）。

失敗了幾次以後，我開始分析古人說的撒鹽、柳絮還有我做的冰淇淋，到底是想表現雪的何種性質？撒鹽、柳絮應該是想表現雪的外觀、飄落，而冰淇淋是想模仿外觀、觸感，綜合以上的想法，如果要做出人造雪，必須做到外觀（白色）、觸感（柔軟、可塑、冰涼）。

在查詢資料跟實驗的過程中發現高吸水樹脂吸水後會呈現顆粒狀，一粒粒的小樹脂加冰水膨脹，塑型後的質地和觸感摸起來很接近真實的雪，因為雪本身便是由小小的冰顆粒物構成。

而最近也使用手機顯微鏡來觀察聚丙烯醯銨（人造雪人原料聚丙烯酸鈉的近親）觀察吸水前後的狀態，同樣放大倍率下，吸水後體積增加不少，也意外地發現微觀世界下的聚丙烯醯銨，竟是如此的美!!!

吸水實況影片

後來有位讀者剛好看到了這篇文章，他也正好是醫院志工，並將這雪人分享給在病房中的孩子們，而雪天使也就這樣傳遞了出去。

生活應用

嬰兒紙尿布、女性衛生用品、膨脹玩具（恐龍蛋）、水晶寶寶、魔晶土、人造雪……等，都含有這類成分。

P.S. 筆者於製作時發現，一些較便宜的衛生棉中，聚丙烯酸鈉的含量頗少（幾乎都是棉絮），吸水性不佳，且不利於製作人造雪人。還記得當時為了找雪人的材料，買了個品牌的衛生棉來嘗試，結帳時被店員跟顧客被奇怪的眼光注視著… 不過為了病童的願望，只能豁出去了 XD

作者：K，物理碩士。相信著 “以人化物” 器物再美，缺乏人的溫度，終將不完美 而若多一分人性的溫暖，便能包容原先器物的小缺陷 這是設計科學小物的初衷 希望這些東西能充滿著溫暖，無論是手心的亦或是內心的。