中山大學研發「奈米盾」噴霧，阻隔空氣中新冠病毒 - PanSci 泛科學

中山大學研發「奈米盾」噴霧，阻隔空氣中新冠病毒
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中山大學醫學科技研究所副教授楊閎蔚研究團隊 利用蛋白質技術，成功製成了可以阻斷 SARS-coV2 以「氣膠形式」傳播的懸浮粒子，並將這種懸浮粒子命名為「奈米盾」（AirParma）。
目前中山大學已將技術授權給科研創業計畫衍生新創公司「臺灣納諾帕瑪股份有限公司」（NanoParma Biomedical） ，並進入量產、銷售階段。
圖／中山大學提供
氣膠為疫情重要的傳染途徑
根據目前為止各類研究證據，包括實地空氣採樣量測分析、流行病學統計、臨床及動物實驗以及氣動力學模擬等研究結果，WHO 在今年 4 月 30 日正式承認「氣膠傳播」也是 COVID-19 重要傳染途徑。
自疫情爆發以來，許多層出不窮的超級傳播者事件，都是以氣膠傳播為重要傳染途徑。因此，如何減少環境中的氣膠懸浮病毒傳播更是當務之急。
人們平時講話、唱歌、咳嗽，甚至是呼吸時，都會釋放出氣膠，成為新冠病毒傳播的路徑。圖／envato elements
雖然市售的酒精噴霧、次氯酸水或者臭氧製造機等能夠對抗新冠病毒，但這些化學物質卻因容易造成黏膜刺激、皮膚刺激、甚至較為嚴重的過敏等不良反應，所以比較適合以噴灑擦拭的方式使用、無法長期分散於空間中累積有效濃度，於是也就限制了它們對抗空氣中病毒傳播的效力。
ACE2為病毒感染的重要關鍵
在這樣的狀況下，中山大學醫科所副教授楊閎蔚率領材光系許盈培、生醫所李南熺、龎浩翰 3 名博士生，組成跨系所研究團隊，以防空系統為發想藍本，成功利用重組蛋白質技術研發「奈米盾」懸浮粒子，與氣膠中的新冠病毒上的棘蛋白受體結合域（receptor binding domain, RBD）結合而使病毒沉降。
圖／中山大學提供
楊閎蔚副教授表示，奈米盾懸浮粒子經測試，能在 30 分鐘內結合空氣中 40% 至 60% 懸浮的新冠病毒粒子，使其無法與細胞上第二型血管收縮素轉換酶 （angiotensin converting enzyme II, ACE2）受體結合，來降低病毒在空氣中傳播的風險。
目前已知冠狀病毒表面的棘蛋白會與宿主細胞表面的 ACE2 結合，並藉此進入宿主細胞。因此，理論上能夠透過阻止 SARS-CoV-2的棘蛋白與 ACE2結合，便能抑制病毒進入宿主細胞，進而產生感染。《Science》也曾報導，不同人對於感染 SARS-CoV-2 的難易之所以會有差異，可能與 ACE2 的表現有關。
中山大學研發團隊強調，「除了社交距離、濾網、口罩等較為被動的防禦措施外，『奈米盾』防疫噴霧是更主動的防疫手段。」
「奈米盾」主要適合的應用場景，是機艙、車廂、室內密閉空間等環境，在飛航期間、防疫旅館、防疫專車、商務會議、餐廳飲食等高風險場域皆可派上用場，即時捕捉空氣中的新冠病毒。目前「奈米盾」已經進入量產、銷售階段，並將於近期加入防疫陣線，期待能作為防空飛彈，為新冠病毒防疫再下一城。
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作者 / 曾繁安
人類總會不由自主地被閃閃發光的事物吸引，取名時加上「黃金」二字，好像就能讓身價大漲，變得受歡迎。不管是黃金海岸、黃金地段、黃金右腳、 黃金奇異果，黃金獵犬、黃金脆薯、黃金盔甲、黃金流沙包、黃金開口笑（大誤）……人們用黃金形容所有美好的事物，連「比例」也一樣。「黃金比例」被譽為最美好的比例，你一定聽聞過，如果人的臉蛋身體或畫作構圖越接近黃金比例，就越迷人的説法。然而一個數字比例，怎麼會和美學扯上關係？
人類探究黃金比例的歷史，可追溯至兩千多年前……
古希臘時代大約公元五百多年前，癡迷於數學的畢達哥拉斯，認爲數學可以解釋世上一切事物。他的教學吸引了一群熱心的追隨者，被稱爲畢氏學派。在旁人眼裏，畢氏學派恐怕是一群怪人：恪守極爲嚴格的生活條規，不可吃肉和豆類，還會進行高强度記憶力訓練和三省吾身等等。但畢氏學派對數學幾近狂熱崇拜，尤其對數字 5 和五角星形的迷戀，使他們成爲史上最早接觸黃金比例分割的一群人。將構成五角星形的線段分割，由短至長排列，把最短的兩條線段相加，恰恰等於第三條線段長；把第二短和第三短的線段相加，也會等於第四條線段，依序如是，顯示出黃金比例的奇妙！不過，他們並沒有進一步為這個神奇的發現加以解釋、定義和命名。
一直到公元前三百年，歐基里德所著的《幾何原本》問世，才有了對黃金比例最早的系統性論述。但你知道嗎？歐基里德也根本沒說過「黃金比例」一詞。後世所謂的「黃金比例」，其實是出現在《幾何原本》第四章的
「極限與均值比例」（Extreme and mean ratio）。歐基里德對這個比例的說明如下：
“A straight line is said to have been cut in extreme and mean ratio when, as the whole line is to the greater segment, so is the greater to the lesser.”
（一條線段如果切在「極限與均值比例」上，則線段的全長與較長分割段的長度比例，和較長分割段與較短分割段的長度比例相等。）
黃金比例的線段：a + b：a = a：b。圖／wikipedia
大家常常挂在嘴邊的黃金長寬比 1.618 ，就是從上圖的比例計算而來。只要把較短的線段 b 定義成 1 個單位，較長的線段 a 定義成 x 單位，再用一點國中數學上過的一元二次方程式，就能算出解答為 1.6180339887…… 或 0.6180339887…… 這兩個看～～～不到盡頭的無理數，都可被視爲黃金比例之值。就像另一位大名鼎鼎的無理數——圓周率，是以 「
π」來表示，黃金比例也有自己的符號，叫做「φ」。「φ」一般念作 “ fai ” ，跟「
π」押同韻，但捍衛正統希臘文念法的人可能會堅持念作 “ fee ”。
數學與人文藝術匯集，文藝復興時期的「神聖比例」
現代人熟知的「黃金比例」一詞，一直到 1830 年代左右才被廣爲流傳。在此之前，它的地位曾被提升到更崇高、神聖的位置。文藝復興時期，被稱為「會計學之父」的數學家兼方濟會修士——盧卡．帕西奧利（Luca Pacioli），出版了名叫《神聖比例》（Divina scalee）的著作。他從歐基里德定義的「極限與均值比例」出發，對正多面體和半正多面體的性質做討論。
1509 年由盧卡·帕西奧利出版的《神聖比例》，書中插圖由達文西繪製。圖／wikimedia
帕西奧利在研究「極限與均值比例」時深受啟發，開始與他熟悉的神學進行連結。他發現這個比例中提到的三個線段（全長、長邊、短邊），都在描述同一條線，像極了基督教的神學觀，既聖父、聖子和聖靈是三位一體。而這個比值之解的無理數，所具備無法窮盡的性質，就如同凡人無法理解全能無限的上帝般，兩個線段之比例是相等的（全：長 = 長：短），則代表神永恆的不變性與無所不在的屬性。
從數學上看見神學解釋的帕西奧利，遂將「極限與均值比例」改稱為「神聖比例」。他在著作中進一步以「神聖比例」分析古希臘羅馬建築與人體結構的比例。在他看來，被神所創造的人類，其軀幹比例也隱含了「神聖比例」。這些內容更深地加強了「神聖比例」與「美」之間的連接。
此後，「神聖比例」便與「宗教」和「美」脫離不了關係。帕西奧利對純數學理論進行宗教哲學解讀的突破，成功地讓這個神奇的比例跨出數學界的舒適圈，成為數學家、神學家與藝術家之間共同的話題，後來更在討論中逐漸演變成後世蔚為流行的「黃金比例」。帕西奧利可説是打開「黃金比例」知名度，背後不可或缺的功臣。
宇宙誕生以來就存在？藏在大自然中的密碼竟是「黃金數列」
儘管吉薩金字塔和帕特農神殿是否依照黃金比例建造，數學界和藝術界還在爭辯不休，但實際上不需要人爲設計，大自然本身就蘊藏著黃金比例的美麗。以描述「兔子生兔子」問題而聞名的費波那契數列（Fibonacci number），可説是黃金比例的孿生手足。費波那契數列第零項是 0，第一項是 1，從第二項以後的值，就是前兩項加起來的和，所以依序會是：
1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144、233……
用費波那契數為邊的正方形，可以拼凑出的近似的黃金矩形 ( 1 : 1.618 ) ！圖／wikimedia
文藝復興後期鼎鼎大名的天文學家克卜勒（Johannes Kepler）發現，把費波那契數列的後一項除以前一項的值的話，會是 1 / 1 = 1， 2 / 1 = 2，3 / 2 = 1.5，5 / 3 = 1.67， 8 / 5 = 1.6， 13 / 8 = 1.625， 21 / 13 = 1.615…… 計算到這裏，你是不是也察覺到其中奧妙？隨著數列遞進繼續相除，這個值竟會越來越趨近於黃金比例！也因此，費波那契數列的別名就叫做「黃金數列」。
大自然中的植物，其實都是深諳造物奧義的數學大師。試著數一數雛菊的花瓣數量，你會發現它們恰好都是 13、21 或 34 的費波那契數。葉子與葉子之間要怎麽喬位子，才不會擋住彼此吸收陽光？玫瑰的花瓣要如何排列，才會顯得漂亮對稱？松果上的種子要怎麽生長，才可以有效利用有限的空間？這些問題的答案通通都是：旋轉角度的比值（以 360° 為分母）要符合黃金比例！
對稱的玫瑰，決定其花瓣位置的角度遵循黃金比例。圖／Pixabay
有生命的動植物和無生命的氣旋或星系，都不約而同服膺於一個神奇的比值，展現一種似乎自世界誕生以來就存在，難以撼動、一致而規律的美。同屬於大自然一份子的人類，也不停在各樣的建築或藝術品中追尋，渴望證明黃金比例與美的相關性。然而即使是世人眼中曠世巨作的大衛像，也沒辦法百分百貼近黃金比例，畢竟誤差永遠不能被全面消除，更別忘了有限的我們也無法窮盡無限的 φ 。正因爲黃金比例是一種人類無法徹底掌握的美，才迫使我們得以在追求美的道路上，不停努力地前進，再前進。
連自然都青睞的「黃金比例」近乎是「美」的同義詞。而我們的身邊，又有什麼東西用到黃金比例呢？
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