呷這微生物，免拔獅子鬃毛也能讓掉落的頭髮長回來!?

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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本文由 蓓麗嘉國際 委託，泛科學企劃執行。

• 文／陳彥諺，皮膚專科陳昱璁醫師

看似無用的頭髮，除了防曬、保暖的功能外，還有外表上的美觀作用。「美觀」雖然乍看之下並不實用，但是，如果生得一張好看的臉，偏偏頂上荒涼，好看的外貌卻極容易因此而消減幾分。

以往在治療禿頭上，有四種主要方法：改善作息、塗抹含有米諾地爾（Minoxidil）成分的生髮水、口服抗雄性禿之藥物、植髮手術。不過，隨著科技進步，科學家們也不斷地探索著新方法！

目前除了上述四種常見方法外，還有另一種安全且可居家執行的療程，是以「低能量雷射療法（LLLT）」來照射頭皮，進而達到讓落髮毛囊重回生長期的方式。

什麼是低能量雷射療法（LLLT）？

低能量雷射療法，全名叫做 Low-Level laser(light) therapy。這是一種運用低功率雷射（通常是紅外線）來治療特定症狀的治療方式。低能量雷射與傳統雷射並不相同，傳統雷射是高能量的雷射，常用單位是瓦特（Watt），大多用在切割或止血等大手術上。然而，低能量雷射是能量較低的雷射，具有安全性外，用途也更加廣泛，常用於減輕疼痛、治癒傷口、神經再生等。

不過，會發現低能量雷射也許能增生毛髮，其實完全是歪打正著的結果，為何會這樣說呢？有個故事小插曲是發生在 1960 年代後期，匈牙利醫生恩德雷・梅斯特（Endre Mester）原本在進行一系列實驗，想證明雷射光到底會不會致癌。

他將小鼠背部毛髮剃光，再使用低功率紅寶石雷射光（694nm）照射，結果，小鼠並沒有因為照射雷射光而得到癌症，出乎他的預料，雷射光的照射，反而改善了小鼠背部剃毛區域的毛髮生長狀況。

這項發現，也引起了學界對於 LLLT 治療禿頭的關注。近年來，實際研究成果中也指出了患有雄性禿症狀的患者，在經過定時定量的低能量雷射照射下，能有效改善部分受試者的禿頭狀況。

雷射光與 LED 的差異

LED 光源就是家裡的省電燈泡，這些燈泡發出的光，波長較雷射光廣泛，也沒有特定方向性，此外由於光波的相位並不統一，會互相干擾影響光波的能量。

雷射光源的產生是來自雷射二極體，通過電流產生光後會在共振腔中共振，產生更多同波長的光。因此，雷射光源的波長較為單一，具有高度指向性，且相位一致，更容易控制能量。而這些性能也反映在價格上，雷射光源每 nW 的成本，更是高於 LED 光源近 100 倍。

皮膚專科陳昱璁醫師表示：「造成落髮常見的因素包括：雄性禿、壓力、產後落髮甚至是打完疫苗或確診後的副作用都有可能引發落髮，目前通過台灣衛福部核准改善落髮的治療方式有生髮水、口服藥、低能量雷射與植髮手術，而低能量雷射的優點是非侵入、無顯著副作用、可居家使用的生髮器材，不過，若雷射波長不同會造成波長干擾，建議民眾使用 650nm 單一雷射光，至於適合用什麼樣的方式治療建議民眾到門診由專業醫師評估。」

在傳統的髮療法當中，皆存在著潛在的副作用風險，比如，使用含米諾地爾的生髮水，有可能會造成頭皮刺激不適，初期使用也可能有掉髮增加的情形，女性也偶有出現臉部多毛症的狀況；而口服藥常見副作用包含性慾減低、勃起異常、不孕等副作用。

陳昱璁醫師也提到：「雷射生髮帽屬醫療器材，若不當使用仍會造成傷害之虞，因此不鼓勵民眾自行購買，若有異常落髮徵兆，建議尋求專業醫師諮詢，才能對症下藥，找到符合自身需求的療程。」

所以頭髮禿禿別害怕！遇到落髮難題，不要遲疑，及早開啟適合的療程，才能盡早回歸頂上的繁榮景象。

※ 以上屬醫療資訊分享，任何療程效果與副作用因人而異，如有需求請以專業醫師建議為主。

現代社會因工作和生活節奏快、壓力大，再加上作息時間不規律，使得不少人的髮際線升高，甚至頂上無毛，在今日，禿頭早已不是老年人的專利，很多青壯年也面臨掉髮的煩惱。好在近期哈佛大學的團隊發表在 Nature 上的研究，揭示了長期壓力大導致掉髮的背後機制，並提出了逆轉的可能方法¹。

毛囊，頭髮生成的重要工廠

講掉髮前，勢必要先聊聊我們的頭髮是如何生長的，這就要講到毛囊 (Hair follicle) 了。

毛囊是皮膚的附屬器官 (appendages) 之一，是生成毛髮的單位，毛囊除了生長毛髮，也可幫助表皮機能，免受外界環境的損傷，在組織更新和外傷修復中發揮重要作用²。

毛囊主要由外根鞘 (Outer root sheath)、內根鞘 (Inner root sheath) 和毛球 (Hair bulb) 構成，其中毛髮的生成由最底部的毛球進行。

毛球最底部為真皮毛乳頭細胞（Dermal papilla cell，後簡稱 DP 細胞），是發送生髮訊號的重要細胞，DP 細胞將生髮訊號傳至基質細胞 (Matrix Cell) 和毛囊幹細胞 (Hair Follicle Stem Cell) 後，就會促使毛髮開始生長。

別慌，掉頭髮不等於禿頭！

如同季節會有周期變換，毛囊的生長也是有週期的，分別是生長期 (Anagen phase)、退行期 (Catagen phase) 和休止期 (Telogen phase) 三個階段，下面簡單介紹這三個階段：

（一）生長期：此時期的毛囊呈活躍增生狀態，是毛髮生長的階段。

在這個階段中，毛髮會因毛囊幹細胞不斷的細胞分裂而變長、變粗，此外，由於此時期的毛球與皮膚組織相連緊密，因此這個階段的頭髮是很難脫落的，硬拔的話，頭皮會感到疼痛。

毛髮生長期的時間依不同皮膚區域而有異，例如頭皮的生長期為 2-5 年，睫毛則只有 2-3 個月。頭皮約有 85-90% 的頭髮位於生長期，每個月約生長 1 公分。

（二）衰退期：這個時期的毛囊細胞準備進入細胞凋亡的階段，此階段毛囊幹細胞的細胞分裂會降低，因此頭髮會慢慢變細，毛球也於此時開始萎縮。頭皮約有 1% 的頭髮位於衰退期，為期 3-6 周。

（三）休止期：此時毛囊進入休眠狀態，頭髮完全停止生長，變得很容易脫落，我們梳頭髮時，那些隨著梳子一起滑順掉落的頭髮，大部分都是處在此階段。

當頭髮脫落後，毛囊會再長出新生頭髮，重新開始一個生長週期，頭皮約有 10%-15% 的頭髮處於休止期，時長約為 3 個月。

從上面可以看出，我們的頭髮是一邊生長，一邊掉落的，因此掉髮是非常正常的現象，正常狀態下，人平均一天掉髮 50-100 根。然而，一旦每日掉髮量超過這個範圍，再加上生長期的毛囊減少，就可能威脅到髮際線，甚至導致禿頭。

毛囊的生長週期受許多因素影響，除了光照、溫度、拉扯等物理因素外，飲食、作息甚至是心理因素也會影響毛囊。

長期以來，持續的慢性壓力、精神焦慮和情緒緊張等因素被認為與掉髮密切相關，但這些壓力因素導致脫髮的生理機制是什麼，一直不為人所知。而哈佛大學的團隊，就對這個問題展開深入研究。

當壓力來臨時，小鼠也難長毛

當小鼠面臨壓力時，其腎上腺會分泌多種激素來應對，因此研究團隊的首要目標就是了解，腎上腺分泌的「壓力激素」是否會抑止小鼠毛髮的生成。

研究中，科學家比較了正常小鼠與切除腎上腺的小鼠，觀察牠們在持續慢性壓力下，兩者毛髮的生長速度是否不同。

結果顯示，切除腎上腺的小鼠，毛髮生長速度遠超過正常小鼠，也就是說，壓力激素確實會影響小鼠的毛髮生長。

另外他們也發現，腎上腺切除的小鼠，毛囊的休止期時間會大幅縮短。

腎上腺在面對壓力時會分泌多種激素，但究竟是哪種激素發揮了作用呢？

目前的研究顯示，小鼠的腎上腺應對壓力所分泌的主要激素是皮質酮。那究竟是不是皮質酮影響了毛髮的生長呢？為此研究團隊又進行了實驗。

他們讓正常情況下（沒有持續慢性壓力）的小鼠，分別飲用一般水和加有皮質酮的水。結果顯示飲用皮質酮的小鼠，毛髮的生長確實受到抑制。

接下來他們想了解，皮質酮是如何影響毛髮生長。

生髮的關鍵訊號——GAS6

研究團隊發現，皮質酮會延長毛囊幹細胞在休止期的時間，但這個影響不是直接，而是「間接」。

前文有提到，毛囊中的 DP 細胞會傳送生髮訊號來活化毛囊幹細胞，進而促使毛髮的生長，而他們發現皮質酮並非抑制毛囊幹細胞，而是抑制 DP 細胞的活性，使其無法產生生髮訊號。因此，科學家們的下一步，便是找到活化毛囊幹細胞的「訊號」到底是誰。

研究團隊在分析 DP 細胞的基因表現模式後，最終找到一個關鍵的蛋白質，那就是生長停滯特異性蛋白質 6 (Growth Arrest Specific Protein 6, GAS6)，他們發現皮質酮會抑制 DP 細胞產生 GAS6，而 GAS6 的功能正是促進細胞分裂。

科學家猜測，皮質酮（壓力）會抑制 DP 細胞產生 GAS6，讓毛囊幹細胞無法活化，進而使毛髮無法生長！為了驗證這個想法，他們又進行一系列實驗。

皮質酮會降低毛囊內的生髮訊號！

首先他們發現在壓力環境下，腎上腺切除的小鼠毛囊內，GAS6 量比正常小鼠高。但給腎上腺切除的小鼠服用皮質酮後，GAS6 的量就會降低，顯示皮質酮確實會降低毛囊內 GAS6 的量。

接著他們將小鼠的毛囊幹細胞純化出來，並加入 GAS6。結果顯示 GAS6 確實可以促進毛囊幹細胞的生長。

最後，他們用基因治療的方法將 GAS6 注射到皮膚中，讓皮膚細胞可以不斷地產生 GAS6，結果可謂非常成功！GAS6 不僅可以刺激正常小鼠的毛髮生長，也能讓長期處於慢性壓力下的小鼠長出毛髮，也就是說， GAS6 確實可以逆轉壓力對毛髮生長的抑制作用。

綜合上述所有的實驗結果，研究團隊確認皮質酮（壓力）會抑制 DP 細胞產生 GAS6，讓毛囊幹細胞無法活化，進而使毛髮無法生長。讓壓力導致掉髮的機制清晰的展現出來。

頂上無毛有救了？可能要再等等

既然已經知道壓力導致掉髮的機制，那補充 GAS6 是否也能逆轉壓力對人造成的掉髮呢？答案是：不知道。

首先，小鼠的皮質酮雖被認為相當於人的皮質醇，但皮質醇在人體內是否產生上述的機制（即抑制 DP 細胞產生 GAS6）需要實驗驗證。

其次，小鼠和人類的毛囊週期持續時間是不同的。在成年小鼠中，大多數毛囊都處於休止期，而人類的頭皮毛囊約有 90% 處於生長期。因此所以必須先測試皮質酮對生長期毛囊的影響，才能更安全的應用在人體上。

雖然這篇文章的發現，還辦法那麼快速應用到人體上，但這篇文章找出了壓力導致掉髮的機制，或許未來，我們只需要補充 GAS6 就能抵銷慢性壓力對頭髮的不良影響。但在這天來臨前，學會調適工作與生活中的壓力，或許還是最簡便與實在的方法！

參考資料

1. Choi, S., Zhang, B., Ma, S. et al. Corticosterone inhibits GAS6 to govern hair follicle stem-cell quiescence. Nature (2021)
2. Hair follicle
3. Relax to grow more hair