文／蔣維倫

我、不、要、打、針！

打針、拔牙、照胃鏡，大概是討厭去醫院的前三理由。光是想像閃亮的針尖上滲出液體，筆者的臂膀就不自覺地酸痛了起來！對醫院來說，更麻煩的是針頭的處理，因為使用過的針頭屬感染廢棄物，無法隨意丟棄。光在台灣，每年可能會產生數十萬支的廢棄針頭，無法回收，無法掩埋，成了一個既頭痛又麻煩的問題。

用紫外光刻出針頭

科學家也是一種無時無刻在追求極致的人類，盡力地縮小針頭的尺寸以減輕注射的疼痛感。其中一項技術是以矽晶圓為底，用UV在晶圓上蝕刻出一根根細小的針頭（國內的晶圓代工廠也是利用類似的技術），再灌入如葡萄糖等可在人體內溶解的生醫材料，翻模後就能得到一根根細小的微針陣列（microneedles）了 。

微針陣列的外觀很像OK绷，使用上也非常的簡單，只要往皮膚上一貼就完成了，因此無須煩勞醫護人員。並且由於針頭短（通常<0.5mm），所以病人不會有疼痛感，而葡萄糖等製備成的針體會自行溶解在皮膚內，也無須處理醫療廢棄物，非常環保。

智慧型投藥系統－創意十足的微針陣列

美國Jicheng Yu學者團隊集盡巧思，將內藏醣氧化酶（glucose oxidase）的奈米膠囊填入微針中，以此做出了能感測血糖濃度的智慧型微針 。當糖尿病患者血糖濃度低時，膠囊按兵不動，而血糖濃度高時，膠囊能立即反應，刺激微針釋出胰島素，進而控制血糖，以達到智慧型投藥的目的。

而國內的創意也不遑多讓，成功大學的陳美瑾老師團隊，將微晶體鑲入微針內，而晶體有特殊的性質，能將紅外光轉換為熱能 。我們能從熱顯像儀的螢幕中，可看到針尖發出代表高熱的紅光（高溫約達50 °C），而從顯微鏡的螢幕上可以觀察到針尖隨著時間逐漸的消融。因此陳老師團隊所設計的微針，同時具備生熱及釋放藥物的功能。

而鄰國日本Sachiko Hirobe學者等人，直接將微針推進了人體試驗。該團隊利用玻尿酸微針製作了流感疫苗貼片 ，並且在志願者身上使用後，發現能提高人體對病毒的免疫力，並且玻尿酸針體在數十日內會自行溶解，算是十分的成功。

筆者碎碎念：最後一段當然要來講講壞話囉～微針被研究了數十年仍未商品化的問題有很多：承載藥量低；每個人的皮膚厚度不同，吸收程度各異。因此推向人體試驗的多是疫苗型微針，少許抗原就能產生免疫力。而陳老師的系統也讓筆者對未來有了想像，具備給藥及產熱的微針貼片，未來也許可往抗菌敷料 (抗生素+高溫殺菌)或肌膚再生 (生長激素+高溫刺激再生)發展，甚至混入少許變色的物質（例：有細菌感染就變藍色）也能加入感測貼片的行列呢！

（本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫－智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威
審校：陳妤寧

• 本文與台灣科技媒體中心合作，內文經泛科學改寫。
• 本文轉載整合自台灣科技媒體中心《「熱量限制配合晝夜節律可延長小鼠的壽命」專家意見》
• 資料更新至 2022 年 5 月 10 日，完整文章請見上方連結

目前越來越多動物實驗的研究結果顯示，「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果，不比「限制總熱量攝取」差，甚至效果更好。

控制吃飯時間，可以延長壽命？

美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得．奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊，今（2022）年 5 月 5 日在國際期刊《科學》（Science）公開研究論文，使用小鼠為實驗對象，研究進食熱量與進食時間，與小鼠壽命之間的關係。

團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後，再分成 5 個不同組別，分別是：

1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
3. 只能在日間開始兩小時內進食、
4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同，實驗過後，再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

研究結果顯示，與完全自由進食的小鼠相比，有限制進食時間的小鼠平均壽命較長，其中第 2.4 組（只能在晚間每隔 90 分鐘進食，以及只能在晚間開始兩小時內進食）延長壽命的效果最好，平均可延長 35% 壽命；而只能在日間進食的兩組小鼠，平均可延長20%壽命。

研究也觀察到其它有趣結論：

• 隨著年齡增長，五組小鼠的體重，都比自由進食的小鼠更輕，且在非主要活動的時間（白天）進食的小鼠，白天的活動變多了。

• 在完全自由取食的小鼠肝臟中，原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變，有些基因表現降低，有些增加，且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上，這些因老化而造成的改變較少。

作者根據研究結果指出，僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食，可以延長小鼠的壽命，禁食可以對延長壽命效果有加分的作用，而不是主要造成效果的原因。

研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示，目前越來越多，動物實驗的研究結果顯示，「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果，不比「限制總熱量攝取」差，甚至效果更好。

過去研究飲食中，熱量限制對老化與壽命的影響時，常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年，科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

去年一項使用小鼠的研究顯示，限制飲食的熱量可延緩老化的效果，可能大部分來自於長時間且有規律的禁食^[1]。此外，另一項在果蠅的研究中也指出，不但是要有規律的禁食，何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式，要與動物本身的生理時鐘配合，在本來就比較少進食的時候進行禁食^[2]。

• 編註：小鼠是夜行性動物，上述文字中的「日間」指的是白天光線照射，對小鼠而言是休息和睡眠的時段，「晚間」沒有光照，才是小鼠活動和主要進食的時段。

這次的研究中更進一步證實，單純只是限制總熱量攝取，只能提供很少的延長壽命效果，反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物，日間禁食對延長壽命的效果，遠比夜間禁食的效果更加顯著，至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示，調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

人類比照辦理也會有用嗎？

許翺麟教授 說明，本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知，飲食限制對不同品系與不同性別的動物，效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值，但是能否推論到其他品系的小鼠，甚至其他物種與人類，仍有待未來更多研究來支持。

雖說人類遠比實驗動物複雜，會影響老化的因素也不僅止於飲食，然而維持平衡且有規律的飲食習慣，加上適當的限制進食時間，也許是一種相對可行，且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究，能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

參考文獻

• [1] Pak, Heidi H., et al. (2021) “Fasting drives the metabolic, molecular and geroprotective effects of a calorie-restricted diet in mice.” Nature Metabolism, 3(10), 1327-1341.
• [2] Ulgherait, Matt, et al. (2021) “Circadian autophagy drives iTRF-mediated longevity.” Nature, 598(7880), 353-358.
• Acosta-Rodríguez, V., Rijo-Ferreira, F., Izumo, M., Xu, P., Wight-Carter, M., Green, C. B., & Takahashi, J. S. (2022). “Circadian alignment of early onset caloric restriction promotes longevity in male C57BL/6J mice.” Science, e.