台大醫訊–愛滋器捐事件特刊

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 本系列文章與科學月刊合作刊登。
• 系列前言：考量到許多病友接種疫苗前需要參考更個人化的資料，本系列將從各國醫學會的治療指引與研究中，擷取精華，用較容易理解的方式，整理對各專科患者接種疫苗的建議。 本系列純為知識彙整，並不能做為醫療決策時的依據。如您對個人的病況有進一步的疑問，請洽詢您的醫師，謝謝。

臺灣即將在接下來的疫苗接種計劃中，開始接種第九類接種對象。第九類接種對象包含了 18 歲到 64 歲中，具有「需要優先保護的高風險疾病」、「罕見疾病」及「重大傷病」等容易導致嚴重疾病的患者，其中愛滋病患者也屬於此類。

雖然我們目前仍然缺乏針對愛滋病患施打疫苗的大型安全性研究資料，不過，全球五種主要的疫苗在進行試驗的時候，仍各自招募了一些愛滋病患者，並且就整體結果而言，愛滋病患者仍然被建議應該盡早施打疫苗，以建立對新冠病毒的抵抗力。

愛滋病患者的染疫風險與一般人有差嗎？

美國 CDC 認為，控制良好的愛滋病患者，感染新冠肺炎的風險與一般人相同；不過年齡較大、有嚴重慢性病，或是愛滋病控制情形較差的患者，確診後轉為重症的機會較一般人高。

由於 HIV（愛滋病毒） 專門攻擊帶有 CD4 受器的細胞，造成免疫力變差，所以醫療人員會測量愛滋病患者體內 CD4 淋巴球的數量，作為免疫力的指標。如果 CD4 淋巴球數量較少，或是對抗病毒療法反應較差的患者，染疫的重症風險也較高。

主流疫苗對愛滋病患的臨床研究

愛滋病毒（HIV）會影響疫苗效力嗎？

（以下參考臺灣露德協會於 2021 年 5 月更新之內容）在臨床研究階段，

• 輝瑞（Pfizer）招募了至少 196 名 HIV 感染者；
• 莫德納（Moderna）招募了 176 名 HIV 感染者；
• 牛津／阿斯利康（Oxford / AstraZeneca，AZ）：在英國招募了 54 名、在南非招募了 103 名 HIV 感染者；
• 嬌生（Johnson＆Johnson） ：在美國、南非和六個拉丁美洲國家，納入 1218 名 HIV 感染者，是目前較大規模的試驗；
• Novavax：在南非進行了一項新冠肺炎的疫苗研究，招募了 201 名 HIV 感染者。

他們所招募的愛滋病患者們，醫療健康狀況都相對穩定，部分患者在接種疫苗的時候，仍持續接受 HIV 治療，控制愛滋病毒的數量。雖然接種 Johnson＆Johnson 疫苗的研究中，疫苗組有兩名患者感染了新冠病毒（安慰劑組為四名），但由於病例數太少，這樣的差異還不具有統計差異，因此愛滋病毒是否會影響疫苗的效用，仍然有待後續的研究。

愛滋病患者接種疫苗後，會出現特殊副作用嗎？

根據目前數據來看，控制良好的愛滋病患者，接種疫苗後的副作用或不良反應，與一般人無異。

接種疫苗後普遍會出現的副作用包含注射處紅腫、熱痛，但這些副作用通常可以控制，並在幾天內自行消除。而少數人在接種疫苗後可能會在短時間內出現嚴重的過敏反應，所以民眾在接種後應留下來仔細觀察 15 至 30 分鐘。

此外，過去有任何「過敏性休克病史」的人，無論是否為愛滋病患者，都應該更謹慎評估接種疫苗的時機，並在事前與醫生做充足討論。

愛滋病患者要如何避免自己感染新冠病毒？

除了接種疫苗之外，愛滋病患者應該繼續接受原有的治療，監測愛滋病毒數量與自身免疫力。

如果正在接受抗逆轉錄病毒療法 (Antiretroviral therapy)，接種疫苗前和後，都不需特別進行改變。

當然，對所有人來說，保護自己避免感染新冠肺炎的最好方法，就是避免接觸病毒，所以正確使用口罩等防護設備，避免出入人多的地方日是避免感染的方式。保持良好的營養補給、充足的睡眠、降低壓力非常重要。

參考文獻：

• Interim Guidance for COVID-19 and Persons with HIV
• 美國CDC的建議：COVID-19 and HIV
• 馬來西亞愛滋病毒醫學協會建議
• 臺灣露得學會
• 愛滋感染者權益促進會：接種新冠肺炎疫苗經驗分享
• Hadi YB et al. Characteristics and outcomes of COVID-19 in patients with HIV: A multicentre research network study. AIDS 2020 Nov 1; 34:F3.

• 作者／吳明儒教授
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《腎臟移植重點講解，醫師圖解說明》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔

我們的腎臟主要負責維持體內水分和電解質的平衡，並排除一些代謝廢物。當腎臟功能衰竭，患者就必須仰賴定期洗腎來維生。根據健保署統計，2019 年健保支出最多是疾病是「慢性腎臟疾病」，治療費用高達 533 億元，接受洗腎治療的患者超過 9.2 萬人。

臺中榮民總醫院內科部主任吳明儒教授指出，腎臟移植能幫助患者脫離洗腎的羈絆，生活品質大幅提升，也有助於降低醫療支出。

台灣的腎臟移植技術已相當成熟，接受腎臟移植五年後，患者存活率高達 93%，而且有超過 85% 的移植腎臟仍然具有功能。隨著免疫抑制劑的進步，有超過半數的移植腎可以存活 15 至 20 年以上。

糖尿病、反覆感染、腎絲球腎炎——這些患者可能出現腎臟衰竭

吳明儒教授表示，糖尿病是造成慢性腎臟病最常見的原因，超標的血糖會持續對腎臟造成傷害，進展到腎臟衰竭而需要洗腎的患者中約四成是因為糖尿病。另外還有許多原因可能導致慢性腎臟病，例如高血壓、腎絲球腎炎、反覆腎臟感染、泌尿道阻塞、心臟衰竭、具有腎毒性的藥物、重金屬中毒等。

當腎臟功能惡化到一定程度時，醫師便會建議患者開始為接下來的透析治療做準備，若要接受血液透析，就要建立動靜脈瘻管，若要接受腹膜透析，就要將腹膜透析導管植入腹腔。

另一方面，患者也可以考慮接受腎臟移植的評估，經過一系列完整的檢查，諸如人類白血球抗原測定（Human Leukocyte Antigen，HLA）、群組反應性抗體測定（Panel Reactive Antibody，PRA）、感染篩檢、心肺功能、手術風險等，便能夠登錄至器官捐贈移植登錄中心，列入等待名單。

如果狀況許可，早一點進行腎臟移植對患者愈有利，很多國家不鼓勵洗腎後再移植，他們希望可以在末期腎臟病第五期時就開始評估進行腎臟移植的可能性。這些患者預計會在一、兩年內開始洗腎，若能在洗腎前接受腎臟移植，對患者存活率有幫助。

腎臟剩一顆還可以生活嗎？移植如何進行？

吳明儒教授解釋，腎臟移植的器官來源有大愛捐贈和活體捐贈，大愛捐贈的腎臟數量很有限，每年僅有兩百餘人能獲得配對相符的腎臟。活體捐贈的腎臟能幫助縮短漫長的等待時間。

我們體內有兩顆腎臟，正常狀況下，一顆腎臟就能滿足生理所需，因此有機會進行活體移植。目前的規定必須是患者五等血親以內的親屬或結婚兩年以上的配偶，在經過詳細檢查，評估健康狀態、手術麻醉風險後，可以擔任活體捐腎者。

因為我們的免疫系統會攻擊外來的組織、器官，所以腎臟移植前都必須進行組織配對，以降低排斥反應發生的機會。

目前外科醫師大多會使用腹腔鏡微創手術來取下一顆腎臟，術後疼痛較少、恢復期也比較短。根據研究，活體捐腎者的長期存活率與同年齡層的族群相當，日後罹患末期腎臟病的機會也和一般人相當。隨著手術技術的成熟，活體捐腎者大概能在一個禮拜出院，死亡率約千分之一。

吳明儒教授說，我們很希望民眾能對活體腎臟移植有更多的了解，讓更多洗腎患者有機會接受腎臟移植。

除非有特殊考量，否則在進行移植手術時，通常不會去切除原本失去功能的腎臟。外科醫師會在受贈者的右下腹或左下腹打開一道傷口，小心分離出外髂動脈（external iliac artery）、外髂靜脈（external iliac vein），然後將腎動脈與外髂動脈做吻合，腎靜脈與外髂靜脈做吻合。

完成腎動脈、腎靜脈的吻合後，便能將血流導入新腎臟，讓新腎臟漸漸恢復作用。腎臟移植手術時間大約需要四至六個小時，接受腎臟移植的患者大概會在兩個禮拜出院，出院前的腎功能幾乎能回到醫師可接受的範圍，約莫一個月後能達到穩定的腎功能。

減少排斥！腎臟移植後最重要的一件事——規律服用免疫抑制劑

吳明儒教授提醒，接受腎臟移植後，最重要的是規律服用免疫抑制劑，以減少排斥反應的機會，延長新器官的存活時間。

有些患者在經過幾年狀況都很穩定後，就漸漸沒有規律服藥，而開始出現排斥反應。一旦發生過排斥，身體的免疫系統被激活，往後就容易發作。吳明儒教授強調，規則服用免疫抑制劑非常重要。尤其台灣有不少人屬於快速代謝的基因型，只要忘記吃藥，免疫抑制劑的濃度就可能偏低，而出現問題。

因為服用免疫抑制劑，患者較容易受到各種病毒、細菌、黴菌的感染，例如巨細胞病毒（Cytomegalovirus）、單純疱疹病毒（Herpes Simplex Virus）、腺病毒（Adenovirus）、念珠菌（Candida）、肺結核等，尤其是移植術後前半年的感染風險較高，要留意發燒、咳嗽、腹瀉、頻尿等感染徵兆。請盡量避開人潮，減少感染的機會，飲食衛生也要特別留意。

移植腎臟得來不易，務必好好愛惜，切勿服用不明藥物。若有糖尿病、高血壓、高血脂一定要好好控制，以免新腎臟又遭到這些慢性病的破壞。養成良好生活習慣、規律作息、適度運動、均衡營養皆有助於維持體能與整體的健康狀況。

患者必需定期回診追蹤，若發現移植腎有腫痛感、尿量突然減少、水腫、血尿、發燒、倦怠、焦慮不安等狀況，請立刻回醫院檢查和治療！

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