使血液凝塊可見的新奈米粒子

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《心血管大手術後別慌！專科醫師傳授術後飲食與復健黃金指南》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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心臟手術後的復原，正確飲食與運動是關鍵！專科醫師傳授清淡低鹽飲食與優質蛋白的攝取要訣，並解析如何透過循序漸進的復健運動、呼吸訓練與安全須知，幫助患者安心調養，穩步找回健康。

許多心血管外科手術後的患者和家屬都會很關心，術後應該怎麼吃？什麼時候能開始運動？該作多少運動？該作什麼樣的運動有益心血管健康？有什麼禁忌？其實，正確的飲食與活動是復原的重要環節。請林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授解答常見疑問，幫助您安心調整生活步調，穩定邁向健康。

Q1、心血管外科手術術後該怎麼吃？

心臟手術後，整體飲食原則應以清淡、低鹽、低脂及低膽固醇為主，並採少量多餐的方式，減輕腸胃負擔。建議多選擇原型食物，補充足夠且優質的蛋白質，如魚類、去皮雞肉及豆製品，以促進傷口癒合與體力恢復，同時搭配高纖蔬菜與水果，幫助腸道蠕動，預防術後常見的便秘問題。

烹調方式建議以蒸、煮、燙或涼拌為主，減少用油量，避免油炸及重口味調味品。為降低鹽分攝取，可利用蔥、薑、蒜等天然香料取代食鹽或醬油，讓低鹽飲食更容易被接受。

此外，若有服用華法林等藥物，需穩定攝取含維他命K的食物，避免大量食用。由於低鈉鹽具有較高的鉀，請務必與醫師或營養師討論合適的攝取方式。

部分心血管手術後的病人，如重度心臟衰竭者，可能需要依醫囑限制每日飲水量，以減輕心臟負擔，並記錄尿量、每日測量體重，若2天內體重增加超過1.5至2公斤，應警覺是否為水腫確保恢復過程安全順利。

Q2、心血管外科手術術後該如何運動？

復健運動在心肺功能恢復的過程中扮演非常重要的角色，不僅能幫助病情穩定，還能為日後順利出院及回到日常生活做好準備。陳紹緯教授表示，透過循序漸進、適當安排的運動訓練，可以提升心肺耐力、改善活動能力，並降低長期臥床或活動不足所帶來的風險。手術後會由專業復健師指導，於專屬場地提供循序漸進的復健運動訓練，全程守護您的術後康復安全。

運動中都應配合量測心跳、血壓及血氧濃度，以確保身體狀況在安全範圍內。

一般來說，運動前的心跳不宜過快或過慢，建議維持在每分鐘50至120下之間。運動過程中，若心跳比休息時增加太多（初期建議不要比休息心跳增加超過20下/分鐘），或反而比休息時減少超過10下/分鐘，都可能代表心臟暫時無法負荷目前的運動強度，此時應降低運動強度或暫停休息。如果有服用β-阻斷劑的病人，因心跳本身較低，建議改以「自覺用力程度」來評估運動是否合適。

此外，運動前務必先進食，避免運動時發生低血糖，建議在飯後約1至2小時進行運動最為適合。運動過程中若出現噁心、嘔吐、呼吸困難、胸口不適、胸悶、冒冷汗、頭暈、眼前發黑、過度疲倦或其他不舒服的感覺，請立即停止運動並告知醫護人員，這些都可能是心臟暫時無法承受目前運動量的警訊，需要立即休息與進一步評估。

呼吸復健是心血管外科手術後相當重要的一環，因為麻醉、疼痛、臥床，皆容易造成肺部擴張不足或痰液堆積，可能導致肺炎。術後進行呼吸復健可以幫助肺部恢復正常功能並減少併發症。請務必依照指示使用呼吸訓練器材（例如誘發性肺量計），清醒時每小時練習10至20次，幫助肺部擴張。

Q3、心血管手術患者在做運動時該注意什麼？

主動脈疾病患者由於血管結構較脆弱，不適合進行重量訓練或需要用力憋氣的運動。接受正中開胸手術的病人，術後三個月內可在無痛範圍內將雙手保持在中線活動，以防肩關節沾黏，請避免負重2至3公斤，以確保胸骨與手術傷口能夠順利癒合。如果傷口出現紅、腫、熱、痛或異常滲液，請盡快回診。

在運動環境方面，應避免在過熱或過冷的氣溫下進行戶外活動，因為極端溫度可能增加心臟與血管的負擔，影響身體調節能力。選擇安全、舒適的場地，並使用合適的防護裝備與運動器材，有助於降低運動傷害的風險。

「任何形式的身體活動都比完全不活動來得好。」陳紹緯教授強調，「如果目前的體力狀況無法達到建議的運動量，也不必因此放棄，只要在能力範圍內活動，即使只有短短5分鐘，也能對健康帶來實質益處。」

對於久未活動的人，應遵循「從低開始、慢慢增加」的原則，先從低強度、短時間的活動開始，再逐步提升頻率與持續時間，讓身體有足夠時間適應。

最重要的是，在開始或調整運動計畫前，請與醫療團隊充分討論，依照個人病情與身體狀況，擬定合適且安全的運動處方，才能在確保安全的前提下，發揮運動最大的健康效益。

Q4、心血管手術後長期該如何運動？

研究顯示規律運動長期對心血管健康有很大的幫助，接受過心血管外科手術的患者，在手術回復期後，經醫師評估病況適合，要養成規律運動的習慣。

根據心臟學會建議，只要具備活動能力，建議每週應達到一定程度的運動量，以維持心肺功能、肌力與整體身體機能。運動前後至少5至10分鐘的暖身與緩和運動。

在有氧運動方面，每週可依個人狀況選擇以下其中一種方式進行：

• 每週累積150至300分鐘中等強度有氧活動，或
• 每週75至150分鐘高強度有氧活動，或
• 也可以將中等與高強度活動交互搭配，只要達到等量的運動效果即可。
• 為了讓身體更容易適應並降低受傷風險，建議將有氧運動分散安排於一週內進行，而非集中在少數幾天完成。

陳紹緯教授進一步說明，「中等強度有氧運動」指的是在進行時心跳會比平常快、呼吸會變得比較急促，但仍然可以說話。例如：快走（每小時約4至6.4公里）、跳舞（如社交舞或交際舞）、園藝活動、騎腳踏車（時速低於16公里）。

「高強度有氧運動」指的是在進行時通常會感到身體發熱、開始流汗，而且幾乎無法連續說話，說幾個字就必須停下來喘氣。例如：跑步、游泳（持續來回）、高強度有氧舞蹈、騎腳踏車（時速16公里以上或上坡）、跳繩。

除了有氧運動之外，也要進行肌力訓練。建議每週至少安排2天以上進行中等或更高強度的肌力訓練，盡量涵蓋所有主要肌群，包括上肢、下肢、核心與背部。對於初學者或希望以較安全方式進行訓練者，可從「靠牆深蹲」或「坐姿抬腿」等動作開始，這些動作安全性高，且能有效訓練多個主要肌群。

理想的運動型態應採取多元組合的方式，將有氧運動、肌力訓練與平衡訓練一併納入。這樣不僅能提升體能，也能改善身體穩定度、降低跌倒風險。

良好的飲食習慣是維護心血管健康的重要基礎。透過適當的飲食調整，不僅能減輕心臟負擔，也能降低慢性疾病風險，提升整體健康狀態。

Q5、心血管手術後長期該怎麼吃維持心血管健康？

首先，應落實低鹽限鈉飲食，盡量避免醃漬食品、罐頭、香腸、火腿等高鈉加工食品。過多的鈉攝取容易造成體內水分滯留，進而增加水腫與心臟負擔。

在脂肪攝取方面，建議採取低脂、低膽固醇飲食，盡量挑選優質脂肪。

蛋白質來源可優先選擇魚類、去皮雞肉及豆製品，並減少攝取肥肉、雞皮、動物內臟、奶油及油炸食品，以降低血脂與膽固醇負擔。

優質蛋白質的補充，建議多攝取豆類、魚類及瘦肉，並盡量以植物性蛋白質為優先選擇，有助於減少飽和脂肪攝取並保護心血管。

此外，應增加膳食纖維攝取。全穀類如糙米與燕麥，以及充足的蔬菜與水果，不僅能幫助腸道健康、預防便秘，也能減少因排便用力而增加的心臟負荷。

在用油方面，建議以玄米油、芥子油、橄欖油等富含不飽和脂肪酸的植物油取代動物性脂肪，避免使用「飽和脂肪」與「反式脂肪」（如奶精、酥油製品），幫助維持良好血脂狀態。

心血管手術患者應限制刺激性物質的攝取，減少咖啡因飲料與酒精，避免對心血管造成額外負擔。

陳紹緯教授提醒，若正在服用抗凝血藥物（如華法林），需特別注意維生素K的攝取穩定性。含維生素K的食物（如深綠色蔬菜）並非完全禁止，但應維持固定攝取量，避免突然大量食用。由於補品、藥材可能出現交互作用，建議與醫師或營養師討論適合的飲食方式！

本文轉載自顯微觀點

DNA-PAINT：易脫落的奈米「漆」

DNA-PAINT 屬於單分子定位顯微術（SMLM）大家族一員，它突破繞射極限的途徑類似 PALM 與 STORM：以閃爍（blinking）的螢光讓多個目標分子的位置輪番呈現，最後將多次定位影像以電腦疊合重建成完整的超解析分子地圖。結合電腦運算輔助和光學成像的統計原理，DNA-PAINT 可以達成極端細緻的 RESI 定位術，清楚區別兩個距離不到 1 奈米的螢光來源。

單看字面，DNA-PAINT 給人「以 DNA 作為油漆」的印象。事實稍有不同，這種技術以 DNA 作為「點累積奈米成像術」（PAINT , Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography）的探針。接上螢光染劑的短小 DNA 片段，可以靈敏標記蛋白質、染色體以及許多細胞內構造。

DNA-PAINT 的特別之處，在於利用「不牢固」的螢光標記製造閃爍效果。不同於 PALM, STORM 以光調控「固著在目標上」的螢光來源，DNA-PAINT 使用與目標連結力量薄弱的螢光探針，結合目標之後會快速分離。只有在探針與目標結合的瞬間，同時被激發光照射，探針上的螢光團才能發出螢光。目標分子與螢光探針分離後，依然保有和下一個探針結合的能力，因此不必擔心螢光團的放光能力衰退。

DNA-PAINT 使用的 DNA 探針片段長度不超過 10 個鹼基，又稱寡核苷酸（oligonucleotides 或oligomers）。這些短小 DNA 片段可以附加上螢光染劑的螢光團分子，成為螢光探針。

DNA 探針的結合對象是另一段互補的 DNA 片段，此互補序列會預先透過抗體與定位目標連結，等待 DNA 探針前來結合。DNA 探針因為具有螢光團，被稱為「成像片段（imager strand）」，而牢固於目標的互補序列則稱為「嵌合片段（docking strand）」。對生物細胞進行 DNA-PAINT 時，嵌合片段與目標分子之間常有抗體或配體做為銜接，需要類似免疫螢光染色的前置作業，目標表面的抗原也可以因應實驗需求進行設計。

因為兩個短小 DNA 片段之間的結合力有限，成像片段與嵌合片段結合後會快速分離。而螢光團只有在結合目標時才容易放光，因此可以形成閃爍的螢光定位標記。經由電腦疊合閃爍的定位影像，DNA-PAINT 可以達成 10 奈米左右的超解析定位，若沒有序列成像的幫助，依然無法突破奈米以下解析度的光學障礙。

核孔複合體（Nuclear Pore Complex）上的 Nup96 蛋白是科學家經常探索的重要目標，即使是超解析顯微術也未能在自然狀態下呈現其構造。隆曼團隊以 RESI 對 Nup96 進行定位，不但清楚定位出符合電子顯微鏡拍攝的 8 對 Nup96 蛋白沿著核孔形成環狀結構，還能清楚呈現每對蛋白之間的 11 奈米的間距。

結合序列成像（Sequential Imaging）與 DNA-PAINT 兩種技術，RESI 讓科學家得以運用一般門檻的顯微儀器、耗材，就能達到超乎以往想像的定位解析度。而 DNA-PAINT 這種巧妙的定位方法並非一蹴而就，而是數種有趣的技術累積而成。

PAINT 起源：不穩定又不專一的尼羅紅

PAINT（Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography, 點累積奈米成像術）系列定位法的螢光探針由一個螢光染劑分子與一個分子探針（probe）構成。親和性抗體、寡核苷酸（短小 DNA 片段）都可作為分子探針的材料，再由此探針結合目標分子或其上的抗體。除了 DNA-PAINT, PAINT 家譜上還有 FRET-PAINT, Exchange-PAINT, u-PAINT 等不同特質的成員。

在 2006 年由沙羅諾夫（A. Sharonov）和霍克崔瑟（R. M. Hochstraser）發表的第一代 PAINT 中，僅僅使用螢光染料尼羅紅（Nile Red）為標記。這種染劑在含水溶劑中無法發光，必須進入磷脂層等非極性環境才能展現其螢光活性。

因此尼羅紅無須結合探針，只要以低濃度加入樣本溶液中，就能觀察到其進入細胞膜脂雙層、大型磷脂囊泡（large unilamella vesicles）表層等疏水性環境中，受到激發放出螢光。尼羅紅與磷脂層的親和性不強，很快就會再次脫離，也容易遭到光漂白（photobleaching）而失去螢光，因此可作為一種閃爍的螢光定位標記。

尼羅紅可以結合所有疏水性（hydrophobic）的構造，無法真的標記特定分子，缺乏分子生物學重視的專一性。但它開啟了 PAINT 以「不牢固螢光染劑」增進解析度的先河。與多數螢光顯微術追求螢光團穩定性與強度的定位技巧背道而馳。

4 年後，吉安諾內（G. Giannone）和荷西（E. Hosy）以具目標專一性的配體，例如抗體蛋白，連接螢光團形成螢光探針，達成具有專一性的 PAINT 超解析定位。透過進步的生化技術製作配體，這種技術幾乎可以定位所有類型的目標，因此被命名 universal-PAINT, 簡稱 uPAINT。

uPAINT 可以提升多種目標的定位解析度，但其螢光探針即使游離在溶液中，也能接受激發、放出螢光，形成背景雜訊。且結合螢光染劑的抗體無法穿透細胞膜，因此只能定位細胞膜上的目標。

因此 uPAINT 必須限縮激發光照射的範圍，對準目標、減少雜訊，例如微調全內反射顯微鏡（TIRF）的角度，形成「高傾斜層光照明」（Highly Inclined and Laminated Optical sheet, HILO）以限定激發範圍。

同在 2010 年，隆曼與史坦豪爾（C. Steinhauer）嘗試以寡核苷酸為探針，定位 DNA 摺紙構造（DNA origami structure）上的目標，達到了奈米等級的解析度。DNA-based Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography 正式誕生，善用「不牢固的螢光探針」與電腦運算的輔助，以一般螢光顯微鏡就能突破繞射極限。

無限調色的虛擬油漆：Exchange-PAINT

2014 年，隆曼與同事阿凡達尼歐（M. S. Avendaño）、沃爾斯坦（J. B. Woehrstein）發表 DNA-PAINT 的巧妙變化，除了同時以不同探針標記不同構造，達成精準的多重定位（multiplexed localization），更實現以一種螢光超解析定位多種目標，讓多重標記的潛力加速實現。

這種多重標記被隆曼與同事稱為 Exchange-PAINT，同樣使用 DNA 片段作為探針。在同一個樣本的 10 種不同目標上，連結了 10 種不同的嵌合片段（docking strands），隆曼等人再以 10 種互不干涉的短小 DNA 序列（orthogonal sequences）作為成像片段（imager strands）。

他們每次只加入一種成像片段，針對一種目標進行閃爍（blinking）定位，並由電腦套上特定顏色，接著洗去既有成像片段，再加入下一種成像片段。最後將所有目標的獨立定位圖疊合起來，便能得到完整的奈米級定位。

只需要一種螢光染劑接上多種成像片段，Exchange-PAINT 便能以基本的實驗設備達到多重目標的超解析定位，不像多重標記的 DNA-PAINT 受限於染劑顏色數目，Exchange-PAINT 的門檻在於互不相干寡核甘酸片段的數目，在實驗中幾乎不可能窮盡。而可以使用一般螢光顯微鏡與螢光染劑達到埃（ångström）解析度的 RESI 技術，就是將 Exchange-PAINT 的多種目標定位應用於單種目標定位，透過不同探針標記同種目標製造發光順序落差，大幅提升解析度。

在「眼見為真」的生物學影像趨勢中，「增加偵測光子數量」是螢光顯微技術提升解析度的基礎光學原理，也是最主流的技術改良方向。而 DNA-PAINT 系列技術跳脫了對光子數量的追求，不受螢光染劑的光漂白及螢光壽命限制，以快速脫落的探針另闢蹊徑，使低成本的超解析影像得以實現，更展現生物物理學蘊藏的廣泛技術可能性。

參考資料：

• DNA-PAINT 的最新應用：RESI序列成像解析度增強術
• Jungmann, Ralf, et al.  Nature methods 11.3 (2014): 313-318.
• Agasti, Sarit S., et al.  Chemical science 8.4 (2017): 3080-3091.
• Nieves, Daniel J., Katharina Gaus, and Matthew AB Baker. Genes 9.12 (2018): 621.
• Schlichthaerle, Thomas, et al.  Angewandte Chemie 131.37 (2019): 13138-13142.