高瞻生物教材手冊

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1 高 瞻 生 物 教 師 手 冊 壹 教 學 目 標 本 單 元 的 目 的 是 使 學 生 了 解 蛋 白 質 電 泳 的 原 理 種 類 與 方 法, 並 透 過 實 際 的 操 作 的 實 驗 課 程, 加 深 學 生 的 概 念 與 記 憶 貳 概 念 分 析 主 要 概 念 次 要 概 念 1. 帶 電 分 子 在 電 場 中 會 隨 電 流 而 泳 動, 其 泳 動 大 小 程 度 會 受 分 子 的 大 小 形 狀 與 電 荷 密 度 影 響 2. 蛋 白 質 分 子 上 的 淨 電 荷 取 決 於 環 境 的 ph 值, 若 環 境 ph 高 於 此 蛋 白 質 分 子 的 pi 値, 此 蛋 白 質 帶 淨 負 電, 反 之 帶 淨 正 電, 若 剛 好 等 於 其 pi 値, 淨 電 荷 則 為 零 3. 大 部 分 電 泳 系 統 的 ph 値 在 8.3 左 右, 在 此 ph 値 下, 凡 是 pi 値 小 於 8.3 的 蛋 白 質 分 子 均 帶 負 電 荷, 可 以 往 正 極 跑 4. 聚 丙 烯 醯 胺 膠 體 電 泳 (PAGE) 是 由 丙 烯 醯 胺 單 體 聚 合 而 成, 是 最 普 遍 的 蛋 白 質 電 泳 方 式 5. 聚 丙 烯 醯 胺 膠 體 電 泳 種 類 分 為 原 態 膠 体 電 泳 (Disc-PAGE) SDS 膠 体 電 泳 (SDS-PAGE) 蛋 白 質 電 泳 是 利 用 電 流 將 不 同 蛋 白 質 分 離 梯 度 電 泳 的 技 術 6. SDS 是 一 種 界 面 活 性 劑, 可 使 蛋 白 質 變 性, 並 在 蛋 白 質 分 子 表 面 均 勻 佈 上 一 層 負 電 荷, 因 此 SDS-PAGE 可 用 來 測 定 變 性 狀 態 蛋 白 質 之 分 子 量 7. SDS-PAGE 膠 體 構 造 包 含 單 體 分 子 架 橋 分 子 游 基 與 催 化 劑 8. 鑄 膠 反 應 包 含 游 基 形 成 聚 合 反 應 交 錯 連 結 等 三 種 基 本 反 應 9. 膠 片 在 電 泳 後 要 進 行 染 色, 才 能 看 到 樣 本 蛋 白 質 所 呈 現 的 色 帶, 而 Coomassie Brilliant Blue R-250 (CBR) 染 色 是 最 常 用 的 染 色 法 10. 樣 本 分 子 量 越 小, 在 SDS-PAGE 中 移 動 的 速 度 越 快, 與 標 準 分 子 量 的 蛋 白 質 比 較 後, 才 能 定 出 樣 本 的 分 子 量

2 參 教 材 內 容 一 電 泳 原 理 帶 電 分 子 在 電 場 中 會 隨 電 流 而 移 動, 此 現 象 稱 之 為 泳 動, 泳 動 的 大 小 程 度 稱 之 為 泳 動 率 (mobility) 泳 動 率 與 分 子 的 電 荷 密 度 成 正 比, 而 與 分 子 受 到 的 摩 擦 力 成 反 比, 摩 擦 力 與 分 子 的 大 小 和 形 狀 有 密 切 相 關, 分 子 量 大 的 分 子, 摩 擦 力 大 泳 動 率 小, 分 子 量 小 的 分 子, 摩 擦 力 小 泳 動 率 大 ; 至 於 分 子 形 狀 的 部 份, 通 常 球 形 分 子 摩 擦 力 較 小, 泳 動 率 大 蛋 白 質 分 子 上 的 淨 電 荷, 取 決 於 環 境 的 ph 値, 若 環 境 ph 高 於 此 蛋 白 質 分 子 的 pi 値, 此 蛋 白 質 帶 淨 負 電, 反 之 帶 淨 正 電 ; 若 剛 好 等 於 其 pi 値, 淨 電 荷 則 為 零, 因 此 同 一 分 子 在 不 同 酸 鹼 環 境 下, 可 能 帶 不 同 的 淨 電 荷 在 電 泳 系 統 中, 帶 負 電 的 蛋 白 質 分 子 會 往 正 極 泳 動, 帶 正 電 的 蛋 白 質 分 子 則 往 負 極 泳 動, 不 帶 電 者 則 不 易 泳 動 由 於 大 部 分 電 泳 系 統 的 ph 値 定 在 8.3 左 右, 在 此 ph 値 下, 凡 是 pi 値 小 於 8.3 的 蛋 白 質 分 子 均 帶 負 電 荷, 可 以 往 正 極 跑 二 聚 丙 烯 醯 胺 膠 體 電 泳 (Polyacrylamide Gel Electrophoresis, 簡 稱 PAGE) 聚 丙 烯 醯 胺 膠 體 電 泳 是 最 普 遍 的 蛋 白 質 電 泳, 其 種 類 分 為 以 下 三 項, 分 述 如 下 : 1. 原 態 膠 体 電 泳 (Disc-PAGE): PAGE 系 列 的 最 基 本 型 式, 蛋 白 質 以 原 態 進 行 電 泳, 因 此 酵 素 活 性 在 電 泳 後 得 以 保 持, 可 在 膠 片 上 直 接 做 活 性 測 定 或 染 色 ; 若 能 收 集 到 膠 体 上 的 蛋 白 質, 則 亦 可 用 來 製 備 酵 素 因 為 樣 本 蛋 白 質 保 持 在 原 態 下, 所 帶 的 電 荷 分 子 大 小 分 子 形 狀 等, 對 其 泳 動 率 均 有 影 響 2. SDS 膠 体 電 泳 (SDS-PAGE): SDS 是 界 面 活 性 劑, 可 使 蛋 白 質 變 性, 並 在 分 子 表 面 均 勻 佈 上 一 層 負 電 荷, 因 此 在 SDS-PAGE 系 統 中, 樣 本 分 子 的 泳 動 率 僅 取 決 於 其 分 子 量, 而 與 原 來 分 子 所 帶 的 電 荷 無 關, 故 SDS-PAGE 可 用 來 測 定 變 性 狀 態 (denatured) 蛋 白 質 之 分 子 量 3. 梯 度 電 泳 : 梯 度 電 泳 使 用 由 稀 到 濃 的 梯 度 膠 体, 膠 体 中 的 孔 徑 由 上 到 下 逐 漸 變 小, 樣 本 中 分 子 量 越 小 的 分 子, 就 可 跑 得 越 下 面, 因 此 它 可 說 是 依 分 子 量 大 小 來 分 離 的 但 需 注 意 許 多 pi 大 於 8.3 的 蛋 白 質, 在 電 泳 ph 條 件 下 所 帶 的 淨 電 荷 為 正 電, 在 膠 体 中 根 本 不 會 往 下 跑 梯 度 電 泳 也 可 加 入 SDS, 成 為 梯 度 -SDS-PAGE, 其 解 析 度 將 會 大 大 的 增 強, 是 最 理 想 的 電 泳 型 式

3 三 SDS-PAGE (SDS-Polyacrylamide Gel Electrophoresis) SDS(Sodium dodecyl sulfate, 十 二 烷 基 硫 酸 鈉,NaC 12 H 25 SO 4 ) 是 洗 碗 精 的 主 要 成 分, 在 SDS-PAGE 電 泳 系 統 中, 利 用 界 面 活 性 劑 SDS 附 在 蛋 白 質 疏 水 區 表 面, 由 SDS 本 身 所 帶 之 負 電 荷 引 導 泳 動 由 於 蛋 白 本 身 所 帶 電 荷 遠 小 於 附 著 之 SDS 分 子, 因 此 蛋 白 質 本 身 的 電 荷 對 泳 動 率 沒 有 影 響, 泳 動 率 只 決 定 於 蛋 白 質 分 子 量, 故 SDS 電 泳 適 合 測 定 蛋 白 質 的 分 子 量 在 樣 本 處 理 過 程 中, 利 用 加 熱 破 壞 蛋 白 質 的 三 級 及 四 級 結 構, 使 其 分 子 內 部 的 疏 水 區 暴 露 而 與 SDS 結 合, 因 此 SDS-PAGE 廣 泛 地 應 用 於 蛋 白 質 次 單 元 體 分 子 量 的 決 定 四 SDS-PAGE 膠 體 構 造 1. 單 體 分 子 (monomer): 丙 烯 醯 胺 (acrylamide),h 2 C=CH-CO-NH 2 2. 架 橋 分 子 (bridge): Bis N,N'-methylene-bis(acrylamide), 可 看 作 兩 個 丙 烯 醯 胺 單 体 分 子 連 結 在 一 起, 可 形 成 分 叉 點, 以 構 成 立 体 結 構 Acrylamide 及 Bis 都 有 神 經 毒 性, 要 帶 手 套, 並 避 免 吸 入 塵 埃 3. 游 基 (free radical) 產 生 者 : 通 常 使 用 過 硫 酸 銨 (ammonium persulfate, APS) 或 者 riboflavin ( 即 維 生 素 B 2 ) 4. 催 化 劑 :TEMED (tetramethylethylenediamine) 幫 助 游 基 電 子 的 傳 遞 五 SDS-PAGE 鑄 膠 反 應 1. 游 基 形 成 : 靠 上 述 游 基 產 生 者 生 成 游 基, 使 單 体 分 子 成 為 游 基 型 式 2. 聚 合 反 應 : 游 基 單 体 可 首 尾 相 接, 以 連 鎖 反 應 形 成 大 分 子 的 長 鏈 3. 交 錯 連 結 : 若 架 橋 分 子 加 入 聚 合 反 應, 則 形 成 網 狀 三 次 元 結 構

4 肆 探 討 活 動 :SDS-PAGE 一 SDS-PAGE 藥 品 及 試 劑 1. A 液 : 丙 烯 醯 胺 液 (total 30%,cross-linking 2.6%, 可 表 示 為 30%T,2.6%C): 29.2 g acrylamide g Bis, 加 水 至 100 ml( acrylamide 具 神 經 毒! 不 可 直 接 接 觸, 膠 體 凝 固 後 毒 性 會 消 失 ) 2. B 液 : 分 離 膠 體 緩 衝 液 (running 或 separation buffer): 90.8 g Tris base ml TEMED, 加 水 300 ml, 以 1 M HCl 調 ph 8.8, 再 加 水 至 500 ml ( 註 :TEMED 可 幫 助 自 由 基 的 傳 導, 是 一 種 催 化 劑 ) 3. C 液 : 焦 集 電 泳 緩 衝 液 (stacking buffer)6 g Tris base ml TEMED, 加 水 40 ml, 亦 以 1 M HCl 調 ph 6.8, 再 加 水 至 100 ml 4. D 液 :5 X 電 泳 緩 衝 液 (chamber buffer)30.3 g Tris base g glycine( 甘 氨 酸 ), 加 水 800 ml,ph 調 至 8.3, 再 加 水 至 1 L, 使 用 時 稀 釋 5 倍 [ 註 :glycine 是 電 極 緩 衝 液 的 主 要 因 子, 是 造 成 電 泳 樣 本 焦 集 的 原 因, 也 可 改 用 boric acid( 如 下 面 F 液 )] 5. E 液 : 2 X 樣 品 溶 液 : 3 g Tris base mg EDTA + 4 g SDS + 10 ml 2-mercaptoethanol, 加 水 80 ml,ph 調 至 6.8, 再 加 水 至 100 ml 6. F 液 : 5 x 通 用 電 泳 緩 衝 液 : 54.5 g Tris base g boric acid g EDTA, 加 水 800 ml,ph 調 至 8.4, 再 加 水 至 1 L 7. 10% SDS: 注 意,SDS 粉 末 很 輕, 飛 揚 起 來 很 容 易 吸 入 肺 部, 在 肺 泡 溶 解 產 生 界 面 活 性 的 作 用, 使 得 肺 部 細 胞 無 法 進 行 氧 分 子 交 換, 秤 取 時 務 必 戴 口 罩 8. 5% 過 硫 酸 銨 (APS,ammonium persulfate): 自 由 基 的 產 生 者, 可 誘 發 acrylamide 的 連 鎖 聚 合 反 應, 是 整 個 凝 膠 反 應 的 起 始 者, 最 好 使 用 前 才 配 製, 冬 天 可 增 至 10%, 夏 天 可 減 至 2%, 注 意 APS 固 體 很 容 易 分 解, 應 密 蓋 存 於 乾 燥 皿, 一 般 鑄 膠 無 法 凝 固 的 原 因 多 出 自 於 此 9. 追 蹤 染 劑 (tracking dye): 1 mg bromophenol blue 加 5 ml 水, 再 加 5 ml 甘 油, 混 合 均 勻 10. 固 定 液 (fixing solution): 50% 甲 醇,10% 醋 酸 : 在 1 L 量 筒 中, 置 入 500 ml methanol ml acetic acid, 再 加 水 至 1 L, 混 合 均 勻 密 蓋 11. 染 色 液 (CBR): 1.5 g Coomassie brilliant blue R-250 加 水 250 ml, 再 加 250 ml 甲 醇 及 50 ml 醋 酸, 混 合 均 勻, 若 有 不 溶 物 質 則 需 過 濾 12. 脫 色 液 :10% 甲 醇,7% 醋 酸 : 在 1 L 量 筒 中, 置 入 100ml methanol + 70 ml acetic acid, 再 加 水 至 1 L, 混 合 均 勻 密 蓋 甲 醇 濃 度 提 高, 可 增 加 脫 色 速 度, 但 小 心 脫 色 過 度 13. 蛋 白 質 標 準 分 子 量 : 一 般 常 用 的 有 Myosin (250 KDa), phosphorylase (94 KDa), albumin (67 KDa), glutamic dehydrogenase (64 KDa), alcohol dehydrogenase (50 KDa), ovalbumin (43 KDa), carbonic anhydroase (36 KDa), myoglobin (30 KDa), trypsin inhibitor (20 KDa), lysozyme (16 KDa), lactalbumin (14.4 KDa), aprotinin (6 KDa), insulin B chain (4 KDa)

5 二 實 驗 步 驟 1. 整 理 一 組 鑄 膠 器, 以 酒 精 拭 淨, 組 合 後 直 立 站 好, 準 備 SDS 膠 體 溶 液 依 序 如 下 表, 1.5 mm 厚 的 平 板 膠 片 約 需 20 ml 分 離 膠 體 溶 液 與 5 ml 焦 集 膠 體 溶 液 ( 體 積 為 ml): 分 離 膠 體 Running gel (10%T,2.6%C) 焦 集 膠 體 Stacking gel (4% T,2.6%C) A 液 (30%) B 液 5.00 C 液 % SDS H 2 O APS Total ml 5.00 ml 2. 分 離 膠 體 各 成 分 在 小 燒 杯 中 混 合 均 勻 後, 倒 入 鑄 膠 組 合 到 8 成 高, 勿 產 生 氣 泡, 再 輕 輕 小 心 加 上 一 層 n-butanol, 靜 置 30 分 鐘 3. 倒 去 n-butanol, 加 入 焦 集 膠 體 溶 液 到 滿, 並 插 入 樣 品 槽 齒 模 (comb), 避 免 於 齒 模 底 部 產 生 氣 泡, 靜 置 30 分 鐘 4. 取 下 齒 模 即 可 進 行 電 泳, 若 不 立 刻 用, 可 把 整 個 膠 片 組 合 用 保 鮮 膜 包 好, 膠 面 上 方 加 一 水 層, 勿 使 乾 掉, 在 4 約 可 保 存 一 週 5. 架 膠 片 組 合 到 電 泳 槽, 取 F 液 稀 釋 成 1 x 並 加 SDS 成 為 0.1%, 加 於 正 負 極 槽 內, 以 微 量 吸 管 清 洗 齒 槽 內 殘 留 的 膠 體 6. 取 蛋 白 質 樣 本 溶 液, 加 入 同 體 積 E 液 及 適 量 之 追 蹤 染 劑 bromophenol blue, 混 勻 後 在 100 沸 水 浴 加 熱 5 分 鐘, 放 冷 後 注 入 樣 本 槽, 並 注 入 蛋 白 質 標 準 溶 液 以 為 對 照 7. 將 裝 置 接 上 電 源, 剛 開 始 電 壓 設 定 為 30V, 待 樣 品 中 染 劑 的 前 緣 到 達 stacking gel 的 底 部 時, 電 壓 改 變 為 100V, 待 樣 品 中 染 劑 的 前 緣 到 達 separating gel 的 底 部 時, 關 掉 電 源 終 止 電 泳

6 8. 以 乾 淨 的 spacer, 將 sandwich 兩 旁 的 spacer 拿 掉, 用 spacer 輕 輕 在 鋁 片 與 玻 璃 片 中 間 施 力, 使 兩 者 分 開, 取 出 膠 片 浸 泡 於 固 定 液 30 分 鐘 9. 取 出 膠 片 進 行 CBR 染 色 約 30 分 鐘 ( 註 : 若 要 將 蛋 白 質 轉 漬 進 行 西 方 雜 合 分 析 western blot, 則 膠 片 不 能 染 色 ) 10. 回 收 染 劑, 水 沖 洗 藍 色 膠 片, 再 倒 入 20 ml 脫 色 液, 如 此 脫 色 數 次, 在 1 小 時 內 應 可 見 蛋 白 質 色 帶 的 出 現 11. 待 膠 片 背 景 完 全 透 明 後, 倒 去 脫 色 液, 改 用 50% 甲 醇 洗 一 兩 次 12. 用 水 浸 濕 糯 米 紙 (cellophane) 並 平 鋪, 放 上 膠 片 後 再 加 一 層 濕 的 糯 米 紙, 趕 去 氣 泡, 用 紙 巾 吸 乾 水 份, 用 電 扇 或 冷 氣 可 加 快 乾 片 速 度, 靜 置 過 夜 13. 待 膠 片 完 全 乾 燥 後, 剪 去 多 餘 的 cellophane, 再 加 護 貝 永 久 保 存 伍 參 考 資 料

7 高 瞻 生 物.. 細 菌 與 人 類.. 教 師 手 冊 教 師 手 冊 本 手 冊 包 括 課 程 設 計 說 明 課 程 架 構 課 程 概 念 延 伸 思 考 與 延 伸 實 驗 建 議 壹 課 程 設 計 說 明 : 現 行 高 中 生 物 教 材 (95 暫 綱 ) 僅 在 高 一 階 段 第 二 章 -- 生 物 多 樣 性 :2-4 細 菌 單 元, 以 不 到 50 分 鐘 的 時 間 對 細 菌 做 粗 略 的 介 紹, 幸 而 98 課 綱 中 對 微 生 物 的 介 紹 略 有 增 加 : 在 基 生 (2) 階 段 藉 著 第 二 章 -- 生 物 科 學 與 食 品 : 微 生 物 與 食 品 生 產 酵 素 在 食 品 上 的 應 用 第 三 章 -- 生 物 科 學 與 醫 藥 : 抗 生 素 與 疫 苗 ; 生 物 第 十 章 -- 人 體 的 防 禦 : 病 原 體 細 菌 單 元 對 細 菌 作 更 詳 盡 的 描 述 但 是 高 中 自 然 課 程 整 體 授 課 時 數 之 減 少, 讓 同 學 對 細 菌 這 個 無 所 不 在 的 敵 人 與 朋 友 依 然 陌 生, 只 能 在 短 短 的 數 十 分 鐘 正 課 中 學 習 細 菌 的 形 態 構 造 與 分 佈 等 一 般 概 念, 更 因 為 授 課 時 數 的 限 制, 刪 除 了 相 關 實 驗 的 操 作 機 會, 讓 這 個 認 識 細 菌 的 單 元 顯 得 更 加 渺 小 與 抽 象 對 細 菌 的 一 知 半 解, 會 讓 同 學 喪 失 從 生 理 演 化 等 現 象 去 了 解 其 生 物 多 樣 性 的 價 值, 更 遑 論 想 像 出 細 菌 會 在 基 因 工 程 世 界 中 扮 演 何 等 重 要 的 角 色 其 實 細 菌 不 僅 無 所 不 在, 也 很 容 易 培 養, 很 容 易 在 實 驗 室 中 觀 察 其 形 態 甚 至 細 胞 內 的 生 理 現 象, 若 將 相 關 實 驗 在 高 中 階 段 刪 除, 實 在 是 非 常 可 惜, 於 是 我 們 希 望 設 計 一 個 有 銜 接 功 能 的 實 驗 課 程, 帶 領 學 生 從 做 中 學 此 處 不 再 對 細 菌 的 形 態 生 理 等 一 般 現 象 再 度 贅 述, 而 將 重 點 放 在 相 關 實 作 技 巧 的 介 紹 上, 基 於 高 二 學 生 的 微 生 物 實 驗 起 點 行 為 仍 顯 不 足, 且 考 慮 到 高 瞻 課 程 將 來 的 推 廣 性, 本 課 程 從 一 般 高 中 實 驗 室 的 基 礎 配 備 出 發, 設 計 出 簡 易 的 微 生 物 學 實 驗 內 容, 諸 如 : 菌 落 培 養 細 菌 抹 片 細 菌 染 色 觀 察 乃 至 菌 數 估 計 的 練 習, 來 作 為 入 門 課 程, 祈 使 每 一 位 學 生 都 有 動 手 實 際 操 作 的 機 會, 也 可 以 從 學 生 的 作 業 單 中 來 檢 驗 實 驗 的 成 果, 不 致 因 為 儀 器 的 不 足, 而 受 限 為 示 範 性 實 驗 甚 至 是 乾 性 實 驗 學 習 過 本 課 程 的 學 生, 會 具 備 一 定 程 度 的 無 菌 操 作 概 念, 也 具 備 較 佳 的 起 點 行 為, 便 可 於 下 一 年 度 的 課 程 中 進 行 更 進 階 更 有 深 度 的 實 驗 內 容, 例 如 食 品 中 生 菌 數 的 測 定 細 菌 生 化 現 象 的 檢 驗 ( 例 如 納 豆 菌 的 水 解 蛋 白 實 驗 細 菌 發 酵 詴 驗 細 菌 抗 生 素 感 受 性 詴 驗 ) 細 菌 質 體 DNA 的 抽 取 等 等 總 之, 本 課 程 設 計 的 目 的 是 利 用 實 際 操 作 來 輔 助 高 一 階 段 學 過 的 微 生 物 學 概 念, 藉 著 環 境 中 菌 落 的 培 養 及 形 態 的 顯 微 觀 察, 將 微 生 物 的 概 念 具 體 化 生 活 化, 扮 演 一 個 從 基 礎 課 程 到 進 階 課 程 中 的 銜 接 角 色, 希 望 有 助 於 同 學 對 未 來 醫 藥 免 疫 食 品 工 程 基 因 工 程 等 相 關 領 域 的 學 習 16

8 高 瞻 生 物.. 細 菌 與 人 類.. 教 師 手 冊 貳 課 程 架 構 : 節 數 性 質 課 程 內 容 第 一 節 理 論 課 程 簡 介 : 一 緒 論 二 細 菌 的 營 養 方 式 三 細 菌 的 繁 殖 四 細 菌 的 人 工 培 養 五 無 菌 操 作 技 術 第 二 節 理 論 六 菌 數 的 測 定 七 結 語 附 錄 : 微 生 物 學 實 驗 技 術 說 明 : (1) 油 鏡 鏡 頭 顯 微 鏡 的 使 用 法 (2) 無 菌 操 作 技 術 實 作 實 作 一 : 環 境 菌 落 培 養 第 三 節 實 作 實 作 二 : 細 菌 染 色 觀 察 ( 菌 種 來 源 : 牙 垢 細 菌 純 種 培 養 菌 落 環 境 培 養 菌 落 ) (1) 簡 單 染 色 法 第 四 節 實 作 (2) 革 蘭 氏 染 色 法 實 作 實 作 三 : 系 列 稀 釋 練 習 參 理 論 部 分 課 程 概 念 表 主 要 概 念 次 要 概 念 一 緒 論 1. 細 菌 普 遍 存 在 於 週 遭 環 境 與 生 物 體 上 2. 生 物 體 表 與 體 內 若 干 位 置 存 在 著 正 常 微 生 物 相, 對 生 物 體 無 害 二 細 菌 的 營 養 方 式 1. 細 菌 屬 於 原 核 生 物 界 2. 細 菌 依 照 營 養 需 求 可 分 成 自 營 性 細 菌 與 異 營 性 細 菌 兩 大 類 三 細 菌 的 繁 殖 1. 細 菌 一 般 利 用 二 分 法 來 快 速 繁 殖 2. 閉 鎖 環 境 下 細 菌 的 生 長 曲 線, 分 成 四 個 時 期 : 遲 緩 期 對 數 期 靜 止 期 與 衰 退 期 四 細 菌 的 人 工 培 養 1. 培 養 細 菌 的 培 養 基 可 因 使 用 目 的 不 同, 而 有 固 態 半 固 態 和 液 態 之 分 2. 在 液 態 培 養 基 中 加 入 洋 菜 粉 就 可 使 培 養 基 在 冷 卻 後 凝 結 成 固 態 培 養 基 3. 在 液 體 培 養 基 培 養 細 菌 會 使 澄 清 的 液 體 變 得 混 濁, 且 混 濁 度 與 密 度 相 關 17

9 五 無 菌 操 作 技 術 六 菌 數 的 測 定 七 結 語 高 瞻 生 物.. 細 菌 與 人 類.. 教 師 手 冊 在 固 體 培 養 基 上 培 養 細 菌 則 會 長 出 肉 眼 可 見 之 菌 落, 菌 落 數 可 以 反 映 出 當 初 樣 本 上 的 生 菌 數 1. 滅 菌 是 指 殺 死 所 有 微 生 物 形 態, 包 括 其 繁 殖 體 與 其 芽 孢 形 態 2. 消 毒 是 指 殺 死 微 生 物 之 繁 殖 體, 但 不 包 含 殺 死 其 芽 孢 之 作 用 3. 加 熱 法 可 分 為 乾 熱 滅 菌 法 與 溼 熱 滅 菌 法 4. 溼 熱 滅 菌 法 中 以 煮 沸 法 與 高 壓 蒸 氣 滅 菌 法 最 常 用 5. 照 射 紫 外 線 可 改 變 細 胞 內 的 DNA 結 構, 影 響 其 複 製, 故 可 達 到 殺 菌 之 目 的 6. 易 被 熱 破 壞 之 液 體 ( 如 血 清 抗 生 素 溶 液 等 ) 可 以 用 過 濾 法 除 去 微 生 物 1. 利 用 特 殊 載 玻 片 可 以 直 接 顯 微 計 數 測 得 死 菌 與 活 菌 的 總 數 2. 針 對 菌 數 相 當 少 時 的 檢 體 可 用 濾 膜 計 數 法 3. 利 用 光 電 比 色 計 的 濁 度 測 定 法 估 算 的 是 死 菌 與 活 菌 加 起 來 的 總 數 4. 標 準 平 板 測 定 法 一 般 是 用 來 估 計 水 中 牛 乳 尿 液 或 其 他 培 養 物 等 液 體 中 的 生 菌 數 含 量 5. 應 用 標 準 平 板 測 定 法 時 常 需 要 對 樣 本 作 系 列 稀 釋 動 作, 才 能 得 到 較 為 可 靠 的 數 值 1. 大 部 分 細 菌 對 人 體 是 無 害 的, 且 在 自 然 界 中 扮 演 重 要 的 分 解 者 角 色 2. 在 基 因 工 程 的 時 代 中, 細 菌 已 經 成 為 科 學 家 們 駕 馭 DNA 片 段 的 重 要 利 器 肆 課 程 概 念 延 伸 思 考 : 想 一 想 一 緒 論 1. 健 康 人 體 內 哪 些 位 置 存 有 細 菌 : 血 液 肌 肉 細 胞 大 腦 中 胃 腸 腔? 2. 大 腸 桿 菌 既 與 人 體 為 共 生 關 係, 為 何 食 品 生 菌 數 檢 驗 時 卻 常 以 其 為 檢 驗 指 標? 二 細 菌 的 營 養 方 式 3. 紫 硫 菌 的 光 合 作 用 過 程 與 陸 生 綠 色 植 物 的 光 合 作 用 過 程 有 何 不 同? 三 細 菌 的 繁 殖 4. 詴 管 中 培 養 的 細 菌 為 何 會 進 入 衰 退 期? 5. 如 何 使 詴 管 中 的 細 菌 一 直 處 於 對 數 成 長 的 狀 態? 18

10 高 瞻 生 物.. 細 菌 與 人 類.. 教 師 手 冊 四 細 菌 的 人 工 培 養 6. 液 態 培 養 基 中 加 入 何 種 物 質 可 成 為 固 體 狀 態? 7. 一 般 培 養 基 可 直 接 用 來 培 養 病 毒 嗎? 8. 在 洋 菜 基 礎 培 養 基 上 培 養 出 的 細 菌 屬 於 自 營 菌 或 異 營 菌? 五 無 菌 操 作 技 術 9. 滅 菌 與 消 毒 有 何 不 同? 10. 牙 醫 使 用 的 器 械 應 該 用 何 種 方 法 滅 菌 較 方 便? 11. 培 養 細 菌 用 的 無 菌 液 體 培 養 基 應 該 用 何 種 方 法 滅 菌? 六 菌 數 的 測 定 12. 為 何 菌 落 數 可 以 反 應 樣 本 中 的 生 菌 數? 七 結 語 13. 請 解 釋 細 菌 在 生 態 系 中 的 角 色 想 一 想 參 考 答 案 : 1. 正 常 菌 叢 只 存 在 於 消 化 呼 吸 泌 尿 生 殖 等 與 外 界 有 接 觸 的 管 道 內, 血 液 肌 肉 腦 細 胞 內 並 沒 有 2. 大 腸 桿 菌 與 哺 乳 類 消 化 道 共 生, 故 若 食 品 檢 驗 出 生 菌 應 是 食 品 原 料 本 身 或 製 程 中 受 到 污 染, 例 如 水 源 受 到 化 糞 池 水 管 污 染 或 其 他 動 物 排 泄 物 污 染, 而 且 可 能 也 意 味 著 上 有 其 他 害 菌 也 在 檢 體 中 繁 殖 3. 陸 生 綠 色 植 物 利 用 H 2 O 為 原 料, 光 合 作 用 後 產 生 O 2 : 紫 硫 菌 利 用 H 2 S 為 原 料, 光 合 作 用 後 產 生 S 4. 因 菌 數 增 加, 食 物 空 間 不 足, 加 上 代 謝 廢 物 的 累 積 使 生 長 曲 線 進 入 衰 退 期 5. 必 須 每 隔 一 段 時 間 對 細 菌 作 移 種, 亦 即 利 用 無 菌 操 作 技 術 取 一 小 部 分 生 菌 移 往 新 的 無 菌 培 養 基 內 繼 續 培 養 6. 洋 菜 7. 不 能, 因 病 毒 為 絕 對 寄 生 者, 需 生 活 於 活 細 胞 中 8. 異 營 菌 9. 滅 菌 是 指 殺 死 所 有 微 生 物 形 態, 包 括 細 菌 黴 菌 病 毒 寄 生 蟲 及 這 些 微 生 物 種 類 之 芽 孢 ( 或 細 菌 之 內 孢 子 ) 形 態 ; 而 消 毒 乃 指 殺 死 微 生 物 之 繁 殖 體, 但 不 包 含 殺 死 其 芽 孢 之 作 用 10. 乾 熱 滅 菌 法, 才 不 會 殘 留 水 蒸 氣 11. 高 壓 蒸 氣 滅 菌 法, 因 培 養 基 含 有 水 分 12. 因 為 在 平 板 培 養 基 上 的 一 個 菌 落 是 由 一 個 細 菌 繁 殖 而 來, 因 而 檢 體 之 菌 數 可 用 菌 落 之 數 目 來 表 示 13. 多 數 扮 演 分 解 者, 亦 有 光 合 細 菌 扮 演 生 產 者, 另 有 與 植 物 共 生 的 根 瘤 菌, 有 助 元 素 循 環, 應 屬 於 消 費 者 型 態 伍 延 伸 實 驗 建 議 基 於 課 程 的 完 整 性 與 教 材 的 延 伸 性, 此 處 列 上 較 基 礎 的 菌 數 測 定 : 標 準 平 板 測 定 法 或 濁 度 測 定 法 的 實 作 講 義, 教 師 可 依 實 驗 設 備 學 生 程 度 或 課 程 時 間 19

11 在 第 一 年 課 程 施 行 時 斟 酌 加 入 高 瞻 生 物.. 細 菌 與 人 類.. 教 師 手 冊 實 作 三 : 菌 數 測 定 ( 標 準 平 板 測 定 法 或 濁 度 測 定 法 ) 一 材 料 ( 每 組 2 人 ): 品 項 數 量 備 註 1. 已 知 濃 度 的 E.coli 菌 液 10ml 濃 度 約 10 6 /ml 2. 已 滅 菌 的 營 養 瓊 脂 培 養 基 250ml 置 於 50 水 浴 器 中 3. 無 菌 水 50c.c. 4. 無 菌 培 養 皿 五 個 5. 無 菌 詴 管 5 支 6. 無 菌 吸 管 (10ml) 5 支 7. 光 電 比 色 計 與 比 色 管 1 台 全 班 共 用 二 方 法 1. 系 列 稀 釋 : 將 詴 管 編 號 妥 當, 以 無 菌 吸 管 吸 取 無 菌 水 對 E.coli 菌 液 作 四 個 10 倍 的 系 列 稀 釋 (tube1-tube5: ), 如 圖 備 註 : 先 在 詴 管 內 放 置 9ml 的 無 菌 水 ( 或 4.5ml), 再 加 入 前 一 個 稀 釋 倍 率 的 菌 液 1ml( 或 0.5ml), 以 此 類 推, 即 可 完 成 一 系 列 10 倍 的 稀 釋 2. 標 準 平 板 測 定 法 : (1) 取 五 個 無 菌 培 養 皿, 寫 上 編 號 (2) 由 水 浴 器 中 取 出 溶 解 狀 態 的 液 狀 培 養 基, 在 各 培 養 皿 中 倒 入 約 5-8ml, 傾 倒 後 徐 徐 轉 動 搖 晃 培 養 皿, 使 其 冷 卻 時 能 凝 結 成 一 均 勻 薄 層 以 同 樣 方 法 完 成 五 個 平 板 培 養 基 (3) 取 1ml 各 稀 釋 菌 液, 倒 入 上 述 平 板 培 養 基, 再 用 無 菌 的 彎 曲 玻 璃 棒 作 不 同 方 向 展 開 ( 如 圖 ), 使 菌 液 均 勻 塗 抹 於 培 養 基 表 面 (4) 以 石 臘 膜 封 住 培 養 皿 邊 緣, 將 平 板 培 養 基 倒 置, 放 入 37 恆 溫 生 長 箱 中 (5) 經 小 時 後, 選 取 培 養 皿 上 含 個 菌 落 的 稀 釋 度, 計 算 其 菌 落 數, 再 換 算 為 原 液 之 菌 液 濃 度 原 液 之 菌 液 濃 度 ( 細 菌 數 / 每 ml)= 菌 落 數 稀 釋 倍 率 3. 濁 度 測 定 法 : (1) 依 照 儀 器 型 號 設 定 光 電 比 色 計 之 測 量 模 式 ( 波 長 540nm, 測 吸 光 度 O.D.=optical density) (2) 比 色 管 中 裝 入 1ml 無 菌 水, 調 整 其 吸 光 度 為 0 (3) 取 1ml 待 測 菌 液 置 入 光 電 比 色 計 之 比 色 管 中, 測 定 波 長 540nm 之 吸 光 度 依 序 完 成 五 個 濃 度 菌 液 的 測 定 20

12 高 瞻 生 物.. 細 菌 與 人 類.. 教 師 手 冊 (4) 繪 出 O.D. 值 與 稀 釋 倍 率 之 關 係 圖 4. 討 論 兩 種 方 法 所 估 計 之 菌 數, 並 檢 討 誤 差 產 生 的 原 因 備 註 : 1. 操 作 光 電 比 色 計 時 請 先 研 讀 其 說 明 書, 知 曉 其 操 作 原 理 2. 若 測 定 透 光 度 T(transmitance), 則 以 O.D.=2-logT 換 算 為 吸 光 度 結 果 紀 錄 : 吸 光 度 菌 落 數 推 估 : 原 液 之 菌 液 濃 度 ( 細 菌 數 / 每 ml)= 陸 課 程 設 計 參 考 書 目 : 1. 微 生 物 學 實 驗 張 文 政 編 著 前 程 出 版 社 2. 醫 用 微 生 物 學 實 驗 指 導 丁 明 哲 周 啟 馥 編 著 藝 軒 圖 書 出 版 社 3. 醫 用 微 生 物 學 王 南 歷 譯 著 合 記 圖 書 出 版 社 4. 生 物 學 Campbell Reece( 第 六 版 ) 偉 明 圖 書 公 司 附 註 : 1. 部 分 實 驗 概 念 由 高 中 生 物 課 程 延 伸, 資 料 請 參 考 各 家 出 版 社 出 版 之 高 級 中 學 基 礎 生 物 高 級 中 學 生 物 與 高 級 中 學 選 修 生 物 及 相 關 之 教 師 手 冊 ( 南 一 書 局 翰 林 書 局 龍 騰 文 化 康 熹 文 化. 等 ), 此 處 一 併 致 謝 2. 感 謝 嘉 義 大 學 微 生 物 與 免 疫 學 系 教 授 謝 佳 雯 博 士 提 供 微 生 物 代 謝 理 論 與 實 驗 部 分 資 料 3. 此 處 已 儘 量 列 上 資 料 來 源, 若 有 不 慎 侵 權, 望 請 見 諒 並 請 與 本 人 ( 嘉 義 高 中 生 物 科 ) 聯 繫, 不 勝 感 激 21

13 植 物 組 織 培 養 教 師 手 冊 壹 單 元 目 標 1. 能 了 解 植 物 組 織 培 養 的 定 義 原 理 與 應 用 2. 能 了 解 植 物 組 織 培 養 之 培 養 基 的 成 分 與 植 物 生 長 之 關 係 3. 能 了 解 運 用 植 物 組 織 培 養 進 行 大 量 繁 殖 的 步 驟 4. 能 進 行 無 菌 播 種 的 過 程, 並 觀 察 與 紀 錄 貳 概 念 分 析 主 要 概 念 次 要 概 念 一 組 織 培 養 的 應 用 範 圍 廣 泛 1. 大 量 繁 殖 無 病 毒 植 株 的 生 產 植 物 育 種 二 次 代 謝 物 的 大 量 生 產 植 物 生 長 形 態 生 理 遺 傳 病 理 學 等 研 究, 均 可 利 用 組 織 培 養 為 工 具 二 植 物 組 織 培 養 之 基 本 原 理 為 細 胞 的 1. 全 能 性 totipotency 一 詞 最 早 在 二 十 全 能 性 世 紀 初 由 德 國 植 物 生 理 學 家 Haberlandt 提 出 2. 全 能 性 totipotency 指 任 何 單 細 胞 擁 有 與 母 本 相 同 的 遺 傳 組 成, 可 形 成 完 整 植 物 體 之 遺 傳 訊 息, 具 有 發 育 成 與 母 本 相 同 性 狀 的 潛 能 年 Steward 以 胡 蘿 蔔 韌 皮 部 組 織 誘 導 出 癒 傷 組 織, 再 由 此 癒 傷 組 織 分 化 成 小 苗, 證 明 了 高 等 植 物 活 細 胞 具 有 分 化 全 能 性 三 植 物 體 的 各 部 位 皆 可 作 為 組 織 培 養 1. 培 養 部 位 包 括 完 整 植 物 體 胚 器 官 的 材 料, 而 培 養 的 部 位 與 培 養 的 目 的 有 或 片 段 組 織 細 胞 原 生 質 體 密 切 的 關 係 四 培 養 基 的 內 容 常 隨 植 物 種 類 及 部 位 1. 培 養 基 的 基 本 成 分 為 水 有 機 物 而 有 所 不 同 醣 類 無 機 鹽 類 維 生 素 及 激 素 2. 醣 類 是 植 物 培 養 物 不 可 缺 少 的 碳 源 和 能 源, 其 中 蔗 糖 是 最 好 的 碳 源 和 能 源, 其 次 是 葡 萄 糖 和 果 糖 3. 常 用 的 無 機 鹽 類 分 為 大 量 元 素 (K + NH4 + Ca +2 Mg +2 Fe +2 Na + NO3 - Cl - SO4-2 PO4-3 ) 和 微 量 元 素 (Mn +2 Zn +2 BO3-3 I - MoO4-2 Cu +2 Co +2 ) 兩 種 4. 有 機 物 大 部 分 來 自 椰 子 汁 牛 肉 分

14 五 組 織 培 養 中, 為 了 防 止 霉 菌 細 菌 等 污 染, 必 頇 採 用 有 效 的 方 法, 將 所 用 培 養 器 皿 培 養 基 操 作 工 具 培 養 材 料 接 種 間 進 行 滅 菌 六 微 體 繁 殖 進 行 步 驟 依 序 可 區 分 為 Estalishment 建 立 Multiplication 增 生 Root Formation 發 根 Acclimatization 馴 化 解 物 及 酵 母 麥 芽 胚 乳 大 豆 子 葉 蘋 果 香 蕉 等 萃 取 液 5. 激 素 可 分 為 生 長 素 auxin 細 胞 分 裂 素 cytokinine 吉 貝 素 三 種 6. 維 生 素 以 維 生 素 乙 群 最 為 重 要 1. 滅 菌 可 分 物 理 方 法 和 化 學 方 法 兩 類 2. 遇 熱 易 分 解 的 物 質, 可 用 細 菌 漏 斗 過 濾 法 去 除 細 菌 或 採 用 乙 醚 處 理 乾 燥 的 熱 不 穩 定 物 質 半 小 時 3. 玻 璃 器 皿 可 採 用 烘 箱 乾 熱 滅 菌 法 滅 菌 4. 接 種 用 的 刀 鑷 子 剪 刀 等, 使 用 前 需 用 酒 精 棉 花 擦 拭 乾 淨, 然 後 在 火 焰 上 灼 燒 冷 卻 後, 在 無 菌 條 件 下, 將 器 具 在 95% 酒 精 中 浸 一 下, 取 出 後 放 在 酒 精 燈 上 燒 一 下, 安 放 在 玻 璃 架 上, 待 冷 卻 後 使 用 1.Estalishment 建 立 : 即 建 立 無 菌 培 養 的 系 統 2. 目 前 常 用 讓 植 物 無 菌 化 的 方 法 為 莖 頂 培 養 法 或 稱 為 生 長 點 培 養 法 3. 植 物 組 織 培 養 最 初 的 培 養 材 料 稱 為 培 植 體 (explant), 選 擇 適 當 的 培 植 體 後 頇 進 行 培 植 體 消 毒, 消 毒 的 方 式 為 利 用 漂 白 水 以 進 行 培 植 體 表 面 的 滅 菌, 並 在 無 菌 環 境 中, 將 培 植 體 接 種 在 適 當 的 培 養 基 上, 使 其 能 正 常 生 長 4. Multiplication 增 生 : 在 此 階 段 誘 發 已 建 立 培 養 系 統 之 培 植 體 分 化, 促 進 芽 的 大 量 繁 殖, 可 分 為 旁 芽 形 成 與 不 定 芽 形 成 5. 利 用 適 當 激 素 比 率 的 培 養 基 促 進 旁 芽 與 不 定 芽 的 形 成 6. 不 定 芽 是 由 癒 傷 組 織 誘 發 產 生, 與 其 他 方 式 形 成 的 新 芽 所 培 育 出 的 植 物 體 相 較 較 容 易 發 生 變 異 7. Root Formation 發 根 : 促 進 植 物 體 根 部 的 生 長, 以 便 將 上 一 步 驟 增 殖 的 植 物

15 七 植 物 組 織 培 養 技 術 的 應 用 包 括 大 量 繁 殖 無 病 毒 種 原 建 立 育 種 二 次 代 謝 物 的 生 產 芽 體 能 順 利 成 長 為 完 整 的 植 物 體, 此 一 步 驟 可 在 試 管 內 或 試 管 外 進 行 8. Acclimatization 馴 化 : 為 將 植 物 體 轉 移 至 環 境 變 化 明 顯 的 自 然 環 境 中, 逐 漸 使 植 物 體 適 應 乾 燥 或 強 光 等 環 境 條 件 並 同 時 由 提 供 糖 分 的 營 養 環 境 轉 換 為 自 營 生 活 的 操 作 1. 大 量 繁 殖 包 括 (1) 有 性 繁 殖 : 如 無 菌 播 種 技 術 因 蘭 花 種 子 的 構 造 較 原 始, 故 在 自 然 界 中 的 萌 發 率 很 低, 可 利 用 無 菌 播 種 的 技 術 大 大 提 高 其 萌 發 率 (2) 無 性 繁 殖 : 利 用 生 長 點 花 梗 節 腋 芽 培 養 或 誘 導 產 生 癒 傷 組 織 或 擬 原 球 體 (Protocorm Like Body,PLB) 增 殖 2. 在 自 然 界 生 長 的 植 物 常 易 受 到 病 毒 的 感 染, 利 用 生 長 點 培 養 出 無 病 毒 的 種 苗, 因 其 品 質 與 產 量 均 較 高, 具 有 較 高 的 經 濟 價 值 3. 育 種 方 式 包 括 胚 培 養 誘 變 育 種 花 藥 培 養 原 生 質 融 合 4. 二 次 代 謝 物 的 生 產 : 可 在 人 工 控 制 的 環 境 下 大 量 生 產, 而 不 必 砍 伐 植 物 體, 且 不 受 氣 候 季 節 的 限 制 參 教 學 內 容 無 病 毒 作 物 在 自 然 界 中 的 植 物 常 易 受 病 毒 感 染 而 影 響 其 經 濟 價 值, 通 常 使 用 生 長 點 ( 莖 頂 ) 培 養 法 或 癒 傷 組 織 培 養 達 到 去 病 毒 化 的 目 的 生 長 點 的 培 養 因 其 分 裂 增 值 的 速 度 快 故 細 胞 的 密 度 較 高, 可 能 因 此 導 致 病 毒 不 易 侵 入 而 部 分 的 植 物 體 經 過 表 面 殺 菌 後, 培 養 分 化 出 癒 傷 組 織, 在 不 斷 的 進 行 繼 代 培 養 後 也 可 大 大 降 低 植 物 組 織 的 病 毒 濃 度 兩 者 的 差 異 如 下 表 無 菌 化 時 間 再 生 變 異 操 作 所 需 熟 練 度 效 率 成 本 莖 頂 長 易 少 高 低 高 癒 傷 組 織 短 不 易 大 低 高 低 接 種 技 巧 與 安 全 規 範 ( 節 錄 自 九 十 四 年 度 蘭 科 植 物 生 產 栽 培 及 組 織 培 養 課 程 教 材 )

16 一 接 種 技 巧 1. 70% 的 酒 精 配 製 : 95% 酒 精 736 ml + RO 水 264 ml, 共 1000 ml 2. 進 行 接 種 前 必 頇 以 肥 皂 清 洗 雙 手, 並 以 70% 酒 精 噴 灑, 始 可 進 行 操 作, 亦 可 戴 上 橡 皮 手 套 進 行 操 作 3. 操 作 前 必 頇 以 70% 酒 精 噴 灑 無 菌 操 作 台, 並 以 海 綿 擦 拭, 開 機 2 分 鐘 後, 始 可 進 行 接 種 動 作 4. 消 毒 過 的 器 具 不 宜 離 開 無 菌 操 作 台, 且 應 放 置 於 桌 面 1/2 之 內 的 區 域, 以 免 遭 受 污 染 5. 進 行 接 種 操 作 時, 手 部 及 不 潔 器 材 不 可 由 容 器 前 方 或 瓶 口 上 方 經 過, 以 免 污 染 6. 進 行 接 種 過 程 中 不 可 講 話 打 噴 嚏 咳 嗽, 宜 戴 上 口 罩 7. 使 用 紫 外 線 殺 菌 燈 時, 人 員 必 頇 離 開 8. 操 作 完 畢 後, 得 清 理 及 擦 拭 檯 面, 保 持 操 作 台 的 清 潔 9. 維 持 組 培 室 的 清 潔 二 注 意 事 項 1. 請 勿 在 火 源 附 近 噴 灑 酒 精 2. 殺 菌 釜 必 頇 等 壓 力 下 降 至 常 壓 方 可 打 開 3. 微 波 培 養 基 時 不 可 將 金 屬 製 品 放 進 微 波 爐 4. 眼 睛 不 可 直 視 殺 菌 燈 5. 酒 精 使 用 頇 知 及 急 救 處 理 a. 健 康 危 害 效 應 : 誤 食 或 吸 入 極 高 濃 度 的 蒸 氣 後, 可 能 造 成 輕 微 的 中 樞 神 經 系 統 抑 制 作 用, 引 起 頭 痛 噁 心 暈 眩 平 衡 失 調 及 混 亂 會 刺 激 眼 睛 其 液 體 吞 食 或 嘔 吐 可 能 吸 入 肺 部, 造 成 吸 入 性 危 害 依 據 動 物 試 驗 結 果, 可 能 損 害 基 因, 造 成 突 變 b. 環 境 影 響 : 對 水 中 生 物 具 高 毒 性 c. 物 理 性 及 化 學 性 危 害 : 有 帶 甜 味 似 酒 的 味 道 易 潮 解 其 蒸 氣 及 液 體 易 燃 蒸 氣 比 空 氣 重 會 傳 播 至 遠 處, 遇 火 源 可 能 造 成 回 火 d. 主 要 症 狀 : 興 奮 陶 醉 頭 痛 頭 昏 眼 花 困 倦 視 覺 模 糊 疲 勞 戰 慄 痙 攣 喪 失 意 識 昏 睡 呼 吸 停 止 血 糖 過 低 體 溫 過 低 和 伸 肌 僵 硬 皮 膚 可 能 導 致 脫 脂 紅 癢 發 炎 龜 裂 e. 不 同 暴 露 途 徑 之 急 救 方 法 : 吸 入 :(1) 將 患 者 移 離 暴 露 區 (2) 如 果 呼 吸 停 止, 確 實 清 通 呼 吸 道 並 施 行 心 肺 復 甦 術 (3) 如 果 呼 吸 困 難, 給 予 氧 氣 (4) 保 持 患 者 溫 暖 且 休 息 (5) 立 即 就 醫 皮 膚 接 觸 :(1) 以 肥 皂 和 水 徹 底 清 洗 患 部 (2) 立 刻 脫 除 污 染 的 衣 服 (3) 如 果 刺 激 性 持 績, 立 即 就 醫

17 眼 睛 接 觸 :(1) 立 刻 以 大 量 水 沖 洗 1 5 分 鐘 以 上 (2) 眼 皮 應 提 離 眼 球 以 確 實 徹 底 清 洗 (3) 立 即 就 醫 食 入 :(1) 若 患 者 意 識 清 醒, 給 患 者 喝 下 1 至 3 杯 水 或 牛 奶 以 稀 釋 胃 部 內 的 含 量 (2) 若 患 者 自 發 性 嘔 吐 或 催 吐 時, 觀 察 呼 吸 是 否 困 難 (3) 不 要 對 意 識 不 清 或 半 痙 攣 的 患 者 催 吐 (4) 保 持 患 者 溫 暖 且 休 息 (5) 大 量 食 入 或 有 腸 胃 症 狀 時, 立 即 就 醫 培 養 基 的 調 配 ( 節 錄 自 九 十 四 年 度 蘭 科 植 物 生 產 栽 培 及 組 織 培 養 課 程 教 材 ) 因 為 一 般 非 商 業 營 運 時 所 使 用 的 培 養 基 量 並 不 大, 而 微 量 元 素 維 生 素 與 荷 爾 蒙 等 用 量 極 低, 大 多 不 超 過 1,000 ppm(ppm,parts per million, 百 萬 分 之 一 濃 度, 也 就 是 1 mg/l= 1 ppm), 不 易 秤 量, 可 先 將 各 藥 品 配 成 濃 縮 母 液, 置 於 低 溫 中 儲 備, 用 時 再 依 一 定 比 例 混 合 譬 如 MgSO4 7H2O 所 需 濃 度 為 370 ppm, 即 一 公 升 溶 液 含 370 mg 的 MgSO4 7H2O, 因 此 若 以 37 g 藥 劑 配 成 1 公 升 母 液, 此 溶 液 則 為 100 倍 (37,000 ppm) 的 母 液, 配 培 養 基 時 則 一 公 升 加 入 10 ml 的 母 液 即 可 培 養 基 的 調 配 步 驟 如 下 : 1. 配 製 母 液, 濃 縮 液 依 其 種 類 可 分 為 無 機 鹽 類 維 生 素 類 荷 爾 蒙 類, 與 胺 基 酸 類, 配 置 方 法 如 下 : (1) 巨 量 無 機 鹽 類 濃 縮 液 MgSO4 7H2O KNO3 NH4NO3 KH2PO4 (2) 氯 化 鈣 37 g 190 g 165 g 17 g 加 水 配 成 1L 每 公 升 培 養 基 取 10 ml CaCl2 2H2O 44 g 加 水 配 成 1L (3) Fe-EDTA 每 公 升 培 養 基 取 10 ml Na2 EDTA 2H2O 3.37 g 加 水 配 成 1L FeSO4 7H2O (4) 微 量 無 機 鹽 類 濃 縮 液 MnSO4 4H2O KI CoCl2 6H2O ZnSO4 7H2O CuSO4 5H2O H3BO3 Na2MoO4 2H2O (5) 維 生 素 與 氨 基 酸 2.87 g 22.3 g 0.83 g g 8.6 g g 6.2 g 0.25 g 每 公 升 培 養 基 取 10 ml 加 水 配 成 1L 每 公 升 培 養 基 取 1 ml

18 Niacine Pyridoxine Thiamine HCl Glysine 0.5 g 0.5 g 0.1 g 2 g 加 水 配 成 1L 每 公 升 培 養 基 取 1 ml 2. 加 入 荷 爾 蒙 及 其 他 添 加 物 ( 生 長 調 節 劑 可 用 少 量 95% 酒 精 助 溶,2,4-D 可 用 氫 氧 化 鈉 氫 氧 化 鉀 助 溶 ) 3. 上 述 溶 液 添 加 完 後, 再 加 入 糖, 加 水 定 積 之 後, 以 ph 值 測 定 儀 測 定, 並 以 1N 鹽 酸 或 氫 氧 化 鈉 ( 鉀 ) 溶 液 調 整 培 養 基 ph 值 至 加 入 洋 菜 後 加 熱 使 之 溶 解 5. 將 培 養 液 分 裝 至 培 養 瓶 中, 再 以 橡 皮 塞 或 鋁 箔 紙 封 住 瓶 口 6. 放 入 高 溫 高 壓 殺 菌 釜 中, 於 kg/cm 2 壓 力 下 殺 菌 20 分 鐘, 殺 菌 時 間 太 短 無 法 殺 菌 完 全, 殺 菌 時 間 太 長 則 養 分 易 被 破 壞, 洋 菜 也 會 變 成 不 易 凝 固 7. 殺 菌 時 間 到 後, 待 殺 菌 釜 內 之 壓 力 歸 零 後, 始 可 打 開 鍋 蓋 取 出 培 養 基 8. 完 成 殺 菌 之 培 養 基 在 移 出 殺 菌 斧 後 不 久 即 會 凝 固 9. 培 養 基 需 放 置 在 清 潔 的 地 方 2-3 天, 若 無 細 菌 感 染 方 可 使 用 問 題 與 討 論 參 考 解 答 1. 在 植 物 培 養 過 程 中 為 什 麼 要 進 行 一 連 串 消 毒 滅 菌 的 動 作, 且 要 在 無 菌 操 作 台 上 操 作? 答 : 組 織 培 養 是 提 供 最 佳 的 生 長 環 境 給 予 細 胞 的 技 術, 當 然, 這 樣 的 環 境 對 於 真 菌 或 是 細 菌 也 是 個 絕 佳 的 場 所, 因 此, 組 織 培 養 要 成 功, 最 重 要 的 自 然 是 隔 絕 外 界 的 所 有 污 染 物, 除 了 操 作 器 具 本 身 的 消 毒 外, 更 要 盡 力 的 屏 除 外 界 的 感 染, 因 此 保 持 一 個 乾 淨 無 塵 無 菌 室 自 然 是 個 重 要 的 工 作 2. 培 養 基 中 應 含 有 那 些 成 分, 才 能 使 植 物 於 瓶 中 正 常 生 長? 答 : 培 養 基 的 主 要 成 份 有 水 無 機 鹽 類 有 機 化 合 物 天 然 添 加 物 活 性 碳, 及 支 持 性 材 料 等 3. 比 較 兩 種 植 物 種 子 在 萌 發 與 幼 苗 生 長 的 過 程 中 有 何 不 同? 答 : 大 豆 豌 豆 萌 發 過 程 以 下 胚 軸 進 行 主 要 延 伸 以 上 胚 軸 進 行 主 要 延 伸 可 見 子 葉 及 芽 露 出 地 面 僅 見 芽 露 出 地 面 類 型 地 上 型 萌 發 地 下 型 萌 發

19 肆 參 考 資 料 參 考 書 目 1. 清 水 碩 等 (2004) 圖 解 植 物 組 織 培 養 入 門 新 店 市 : 藝 軒 出 版 社 2. 上 野 洋 一 郎 (2000) 植 物 組 織 培 養 與 技 術 新 店 市 : 藝 軒 出 版 社 參 考 網 站 台 灣 國 際 蘭 展 2. 行 政 院 農 業 委 員 會 農 業 試 驗 所 花 卉 研 究 中 心 3. 蘭 科 植 物 組 織 培 養 課 程 1%E6%A4%8D%E7%89%A9%E7%B5%84%E7%B9%94%E5%9F%B9%E9%A4%8A% E8%AA%B2%E7%A8%8B_by_Benson.doc

20 教 材 綱 要 主 題 主 要 說 明 概 念 時 數 內 容 1. 皮 膚 與 1-1. 皮 膚 的 基 本 構 造 1 皮 膚 為 人 體 最 大 器 官, 雷 射 美 白 1-2. 黑 色 素 的 形 成 機 制 亦 為 重 要 免 疫 防 線, 分 別 詳 細 介 紹 表 皮 真 皮 與 皮 雷 射 光 的 形 成 原 理 下 組 織 第 四 單 元 1-4. 雷 射 光 淡 化 黑 斑 的 原 理 1-5 皮 膚 組 織 工 程 2 以 生 物 化 學 的 層 次 探 討 皮 膚 的 呈 色, 並 且 介 紹 人 體 內 在 基 因 表 現 與 外 界 環 境 刺 激 下 黑 色 素 形 成 的 變 化 與 皮 膚 表 現 各 種 黑 斑 形 成 的 原 理 3 比 較 傳 統 藥 物 化 學 方 式 與 現 代 新 興 科 技 如 雷 射 光 如 何 改 變 黑 斑 4 組 織 工 程 在 人 工 植 皮 應 用 機 制 的 探 討 2. 學 生 分 組 實 驗 影 片 : 人 工 皮 膚 之 製 造 實 驗 : 激 素 對 魚 類 鱗 片 1 黑 色 素 的 影 響 1

21 4-1 皮 膚 的 基 本 構 造 皮 膚 是 全 身 最 大 的 器 官, 面 積 以 成 年 人 而 言 約 為 1.6 平 方 公 尺, 並 佔 全 身 體 重 的 16%, 如 體 重 為 50 公 斤, 則 皮 膚 就 有 8 公 斤 的 重 量 可 分 為 表 皮 真 皮 和 皮 下 組 織 膠 原 蛋 白 佔 有 皮 膚 的 總 重 量 的 75%, 如 皮 膚 有 8 公 斤, 則 膠 原 蛋 白 就 有 6 公 斤 的 重 量 另 外, 在 皮 膚 上 也 存 在 有 毛 囊 豎 毛 肌 指 甲 皮 脂 腺 汗 腺 等 附 屬 器 官 皮 膚 的 厚 薄 因 年 齡 性 別 部 位 等 因 素 而 異, 通 常 眼 瞼 部 位 的 皮 膚 最 薄, 而 手 腳 掌 的 皮 膚 最 厚 圖 4-1 皮 膚 的 構 造 圖 一 表 皮 : 主 司 保 護 功 能, 舉 凡 保 護 皮 膚 不 受 有 害 物 質 包 括 化 學 物 質 化 學 氣 體 有 害 光 線 及 微 生 物 的 侵 害, 以 及 保 護 人 體 水 分 及 體 液 不 被 蒸 發 及 散 失 的 功 能 表 皮 的 厚 度 約 為 0.1~0.3 公 厘, 可 以 分 為 五 層, 由 外 而 內 分 別 是 基 底 層 (stratum basale) 有 棘 層 (stratum spinosum) 顆 粒 層 (stratum granulosum) 透 明 層 (stratum lucidum) 和 角 質 層 (stratum corneum) 除 了 角 質 層 的 細 胞 是 無 細 胞 核 的 死 細 胞 以 外, 其 他 三 層 的 細 胞 都 是 活 的 細 胞, 透 明 層 則 只 存 在 手 掌 與 腳 掌 2

22 角 質 層 的 老 廢 死 細 胞 與 外 界 附 著 於 皮 膚 上 之 灰 塵, 即 是 我 們 沐 浴 時, 由 皮 膚 上 洗 掉 的 污 垢, 但 角 質 層 卻 具 有 些 微 的 防 曬 功 能, 因 為 一 些 皮 膚 手 術 或 處 理 方 式 均 會 破 壞 角 質 層, 這 也 是 為 何 經 磨 皮 手 術 或 塗 去 斑 藥 膏 或 經 雷 射 治 療 後, 要 儘 可 能 避 免 陽 光 照 射, 必 頇 加 強 防 曬 的 原 因 角 質 層 的 厚 度 約 為 0.014~0.02 公 厘, 是 直 接 接 觸 所 有 美 容 與 保 養 用 品 的 部 位, 對 產 品 的 使 用 效 果 與 皮 膚 的 美 容 狀 態 影 響 最 深 表 皮 的 五 層 細 胞 中, 以 基 底 層 最 為 重 要, 又 稱 為 發 生 層, 是 表 皮 的 母 細 胞, 其 中 的 細 胞 不 斷 分 裂, 逐 漸 向 外 移 行 並 產 生 變 化, 最 後 形 成 角 質 層 可 藉 由 毛 囊 把 基 底 層 延 伸 至 真 皮 層, 因 毛 囊 四 周 都 是 基 底 細 胞, 這 也 就 是 當 我 們 受 到 外 傷 如 擦 傷, 經 適 當 處 理, 可 以 恢 復 正 常 表 皮 的 來 由 約 每 隔 10 到 13 個 基 底 細 胞 穿 插 一 個 黑 色 素 細 胞, 其 功 能 為 分 泌 黑 色 素 至 有 棘 層 之 棘 細 胞 當 皮 膚 受 陽 光 照 射, 黑 色 素 細 胞 就 分 泌 更 多 的 黑 色 素, 以 保 護 皮 內 組 織 避 免 受 到 陽 光 中 的 紫 外 線 傷 害, 臨 床 上 即 呈 現 黑 斑 或 肝 斑 的 症 狀 二 真 皮 : 表 皮 最 重 要 的 生 理 功 能, 是 對 來 自 外 界 的 各 式 各 樣 的 物 理 化 學 性 刺 激, 如 乾 燥 冷 熱 紫 外 線 等, 提 供 防 衛 性 的 屏 障 自 基 底 細 胞 層 到 角 質 層 的 經 常 性 置 換 變 化, 我 們 稱 之 為 皮 膚 的 更 新 更 新 的 速 度 因 個 人 體 質 部 位 和 年 齡 而 有 所 不 同 一 般 而 言, 自 基 底 細 胞 層 到 角 質 層 的 形 成 約 為 兩 週, 而 角 質 層 形 成 皮 垢, 進 而 脫 離 皮 膚, 也 需 要 兩 週 的 時 間 當 角 質 層 受 到 外 界 異 物 或 環 境 因 素 破 壞 時, 更 新 的 速 度 會 加 快 以 排 除 異 物 和 修 復 皮 膚 另 一 方 面, 反 復 性 的 化 學 或 物 理 性 刺 激 也 會 導 致 角 質 層 變 厚, 形 成 一 般 人 俗 稱 的 皮 繭 這 些 反 應 都 是 皮 膚 對 外 界 刺 激 所 產 生 的 防 禦 性 反 應 除 了 基 本 的 抗 摩 擦 作 用 之 外, 表 皮 中 的 層 板 顆 粒 小 體 也 提 供 了 防 止 體 內 水 分 外 逸 的 保 濕 作 用, 並 進 一 步 加 強 了 角 質 細 胞 間 的 連 接 部 分 胺 基 酸 及 其 代 謝 產 物 則 擔 負 了 保 持 角 質 層 水 份 的 重 要 作 用, 形 成 所 謂 的 天 然 保 濕 因 子, 使 角 質 層 得 以 維 持 緊 實, 並 且 保 持 皮 膚 的 柔 軟 性 某 些 胺 基 酸 更 額 外 提 供 了 吸 收 紫 外 線 的 作 用 真 皮 層 在 皮 膚 的 第 二 層, 為 皮 膚 的 主 要 部 份, 掌 管 皮 膚 觸 感 之 重 要 部 位 可 分 為 2 層, 由 上 至 下 為 乳 突 層 與 網 狀 層, 後 者 又 分 為 真 皮 乳 突 層 中 皮 層 以 及 更 深 部 份 的 真 皮 網 狀 層 主 要 為 結 締 組 織, 內 含 膠 原 纖 維 彈 性 纖 維 等 纖 維 蛋 白, 與 大 量 主 成 份 為 黏 多 醣 蛋 白 體 的 基 質 具 有 保 存 水 份, 維 持 皮 膚 的 彈 性, 並 提 供 真 皮 中 神 經 血 管 毛 囊 豎 毛 肌 汗 腺 皮 脂 腺 等 附 屬 器 官 之 附 著 位 置, 以 維 持 皮 膚 的 組 織 形 態 血 管 供 應 皮 膚 營 養 的 來 源, 淋 巴 管 是 代 謝 生 理 反 應 的 廢 水 廢 氣 排 泄 之 重 要 組 織 神 經 則 是 3

23 所 有 知 覺 感 覺 的 來 源 所 有 觸 覺 興 奮 樂 趣 都 是 來 自 真 皮 層 的 神 經 刺 激 而 皮 脂 腺 與 汗 腺 則 是 表 皮 及 毛 髮 的 保 溼 潤 滑 之 重 要 來 源, 因 此, 真 皮 層 可 說 是 皮 膚 主 要 生 命 及 生 理 功 能 之 所 在 真 皮 層 的 重 要 組 成 成 份 都 是 由 真 皮 裡 的 纖 維 母 細 胞 (fibroblasts) 所 合 成, 因 此, 纖 維 母 細 胞 若 是 因 老 化 而 失 去 合 成 膠 原 纖 維 的 功 能 時, 則 皮 膚 將 萎 縮 而 產 生 皺 紋, 並 失 去 其 柔 軟 與 彈 性 三 皮 下 組 織 : 位 在 真 皮 層 之 下 為 皮 下 脂 肪 層, 主 要 由 脂 肪 細 胞 所 形 成, 主 司 熱 阻 隔, 吸 收 震 動 以 及 提 供 能 量 之 來 源, 可 接 受 脂 肪 的 形 成 及 脂 肪 儲 存 的 功 能 具 有 保 存 體 溫, 提 供 機 械 性 撞 擊 之 緩 衝 功 能, 一 般 女 性 較 男 性 為 厚 4-2 黑 色 素 的 形 成 機 制 一 黑 色 素 形 成 的 原 因 : 由 表 皮 基 底 層 的 黑 色 素 ( 麥 拉 寧 ) 細 胞 產 生 它 的 樹 枝 狀 突 起 伸 入 表 皮 角 蛋 白 細 胞, 傳 遞 給 角 蛋 白 細 胞 成 熟 的 黑 色 素 顆 粒 ( 麥 拉 寧 ) 若 有 外 來 刺 激 或 內 在 因 素 活 化 麥 拉 寧 細 胞 增 加 麥 拉 寧 的 數 目 引 起 麥 拉 寧 移 動 到 表 皮 細 胞 及 角 質 細 胞 複 製 增 生 等 常 引 起 皮 膚 呈 現 不 同 程 度 的 黑 斑, 如 雀 斑 曬 斑 老 人 斑 顴 骨 母 斑 肝 斑 痘 疤 及 發 炎 後 色 素 沈 澱 等 這 些 因 素 包 括 黑 色 素 激 化 ( 如 紫 外 線 避 孕 藥 荷 爾 蒙 與 壓 力 ) 及 角 質 細 胞 代 謝 異 常 ( 黑 色 素 不 易 排 除 ) 等 圖 4-2 黑 色 素 細 胞 位 置 圖 4

24 1 紫 外 線 : 皮 膚 照 射 紫 外 線 後, 黑 色 素 母 細 胞 會 先 製 造 內 皮 素 蛋 白 質, 啟 動 酪 胺 酸 酶 的 製 造, 酪 胺 酸 經 由 酪 胺 酸 酶 一 連 串 的 氧 化 作 用 及 形 成 黑 色 素 斑 點 2 情 緒 壓 力 : 當 我 們 長 期 處 於 負 面 不 良 的 情 緒, 或 面 臨 突 如 其 來 的 打 擊, 會 使 腦 部 下 視 丘 分 泌 的 黑 色 素 細 胞 刺 激 荷 爾 蒙 (MSH) 增 加, 其 結 果 就 是 過 多 的 黑 色 素 沈 澱 在 皮 膚 中 來 不 及 排 除 而 造 成 膚 色 黯 沈 或 區 塊 性 的 黑 斑 當 人 面 臨 情 緒 壓 力 時, 亦 會 刺 激 一 種 叫 降 鈣 素 基 因 相 關 生 肽 (CGRP) 的 中 介 物 質 合 成, 是 由 37 種 胺 基 酸 所 構 成, 它 會 誘 發 角 質 細 胞 釋 放 黑 色 素 促 進 激 素, 使 黑 色 素 細 胞 大 量 製 造 黑 色 素, 進 而 導 致 皮 膚 斑 點 及 黑 色 素 生 成 3 年 齡 : 皮 膚 隨 著 年 齡 的 老 化 會 引 發 造 成 麥 拉 寧 的 色 素 活 化 因 子 (MGF) 更 快 速 生 成, 造 成 更 多 的 斑 點 在 臉 上, 這 也 是 為 何 容 易 出 現 暗 沉 及 黑 斑 的 原 因 圖 4-3 黑 色 素 形 成 生 化 機 制 : 苯 丙 胺 酸 (Phenylalanine) 氫 氧 化 後 形 成 酪 胺 酸 (Tyrosine), 再 經 酪 胺 酸 酶 (Tyrosinase) 催 化 作 用 後, 形 成 Melanin( 黑 色 素 ) 故 壓 力 睡 眠 不 足 疲 勞 負 面 情 緒 與 壓 力 型 荷 爾 蒙 增 加 均 會 導 致 黑 色 素 異 常 增 加 聚 集 眾 多 原 因 中, 以 皮 膚 光 傷 害 較 為 一 般 人 所 熟 知, 易 造 成 皮 膚 白 較 敏 感 泛 紅 曬 傷 粗 糙 黑 斑 細 紋 深 紋 角 質 化 及 癌 病 變 等 故 良 好 規 律 的 生 活 作 息 及 適 當 的 防 曬 措 施 都 可 有 效 地 減 少 黑 斑 的 形 成 及 惡 化 5

25 二 皮 膚 紫 外 線 反 應 當 受 到 紫 外 線 的 照 射 黑 色 素 母 細 胞 就 會 加 速 製 造 黑 色 素, 或 者 新 陳 代 謝 不 佳 時, 過 量 的 黑 色 素 會 堆 積 在 表 皮 和 真 皮 層 中, 無 法 順 利 的 代 謝 時 會 使 得 皮 膚 變 黑 而 造 成 色 素 斑 圖 4-4 紫 外 線 光 譜 陽 光 中 的 紫 外 線 可 分 為 UVA( 400~315 nm) UVB( 315~290 nm) 與 UVC( 290~200 nm) 三 種, 其 中 UVA, UVB 可 以 穿 透 大 氣 層 陽 光 照 射 下 有 95% 是 UVA, 而 UVB 卻 是 會 造 成 皮 膚 傷 害 和 皮 膚 癌 的 主 要 因 素 UVA 會 加 重 UVB 的 傷 害, 一 般 玻 璃 只 能 阻 隔 UVB 及 50%UVA 陽 光 中 的 紫 外 線 在 照 射 皮 膚 的 時 候 會 在 皮 膚 表 皮 細 胞 形 成 許 多 的 自 由 基 (Radicals) 目 前 已 知 這 些 自 由 基 會 經 由 兩 條 途 徑 來 刺 激 黑 色 素 細 胞 生 成 黑 色 素, 一 個 是 所 謂 的 黑 色 素 細 胞 刺 激 素 (melanocyte-stimulating hormone,msh), 這 是 傳 統 上 黑 色 素 生 成 的 理 論 機 制 另 外 一 個 比 較 新 的 黑 色 素 生 成 的 途 徑 是 目 前 許 多 科 學 家 都 努 力 在 研 究 的, 有 關 ET-1( 內 皮 素,Endothelin-1) 生 成 理 論 根 據 一 些 研 究 指 出, 在 紫 外 線 照 射 皮 膚 後, 產 生 的 自 由 基 會 刺 激 表 皮 細 胞 生 成 許 多 的 ET-1, 這 些 ET-1 的 來 源 是 所 謂 的 大 分 子 內 皮 素 (Big endothelins) 被 一 些 內 皮 素 轉 換 酵 素 (Endothlin-converting enzyme,ece) 做 適 當 地 切 割 後 而 形 成 的 ET-1 會 促 進 黑 色 素 細 胞 的 增 生 及 分 化 (Proliferation & Differentiation) 並 對 黑 色 素 細 胞 中 酪 胺 酸 酶 具 有 促 進 作 用, 因 此 ET-1 具 有 讓 皮 膚 黑 色 素 大 量 增 生 的 效 果 6

26 過 去 對 於 美 白 治 療 的 方 式 多 半 是 針 對 酪 胺 酸 酵 素 活 性 的 阻 斷 來 做 處 理, 包 括 對 苯 二 酚 維 生 素 C 及 其 衍 生 物 熊 果 素 麴 酸 等 等 都 是 如 此, 這 樣 的 美 白 處 理 方 法 延 續 了 數 十 年 之 後, 許 多 科 學 家 及 消 費 群 眾 都 很 清 楚 知 道, 這 樣 的 效 果 事 實 上 是 有 限 的 目 前 另 外 兩 個 抑 制 黑 色 素 增 生 的 方 式 已 經 被 深 入 的 研 究, 並 且 也 得 到 了 一 些 成 果 首 先 是 所 謂 的 抑 制 ET-1 形 成, 也 就 是 抑 制 大 分 子 內 皮 素 切 割 成 表 皮 素 -1 (ET-1) 的 步 驟, 使 ET-1 的 生 成 量 減 少 目 前 已 經 發 現 而 且 被 證 實 有 相 當 的 效 果, 而 德 國 洋 甘 菊 (Matricaria chamomilla L), 這 個 常 見 的 皮 膚 鎮 靜 消 炎 舒 緩 成 分 被 證 實 有 美 白 皮 膚 的 功 效 第 二 個 抑 制 黑 色 素 增 生 的 新 概 念 針 對 UV 所 產 生 自 由 基 的 控 制 (Radical control), 這 樣 的 例 子 過 去 有 相 當 多 的 研 究, 絕 大 多 數 都 是 屬 於 抗 氧 化 劑, 像 柔 花 酸 阿 魏 酸 穀 甘 胺 肽 等 等 而 維 生 素 C60 自 由 基 海 綿 (Radical Sponge) 更 是 其 中 自 由 基 清 除 能 力 最 強 的 抗 氧 化 劑 它 可 以 在 自 由 基 影 響 MSH 及 ET-1 的 階 段 就 將 這 些 自 由 基 給 清 除 乾 淨, 所 以 也 就 不 會 黑 色 素 細 胞 有 機 會 可 以 大 量 生 成 黑 色 素 三 對 抗 黑 色 素 的 對 策 : 由 黑 色 素 形 成 的 原 因 得 知, 要 真 正 淡 斑, 可 不 是 只 有 防 禦 紫 外 線 就 好, 最 重 要 的 是 要 重 視 三 個 阻 斷 步 驟, 才 能 有 效 預 防 黑 色 素 的 形 成 其 三 階 段 的 阻 斷 系 統 分 別 是 : (1) 抑 制 黑 色 素 的 形 成 : 當 肌 膚 受 到 外 在 刺 激 之 後, 我 們 皮 膚 底 層 的 黑 色 素 會 開 始 產 生, 所 以 我 們 抑 制 讓 它 不 要 過 量, 就 不 易 形 成 暗 沉 膚 色 與 產 生 新 的 斑 點, 如 熊 果 素 麴 酸 蔓 菊 菲 力 樹 等 的 應 用 (2) 弱 化 已 形 成 的 黑 色 素 : 淡 化 已 經 出 現 於 肌 膚 上 的 色 素 與 斑 點, 讓 斑 點 由 片 狀 縮 小 成 點 狀, 如 維 生 素 C 及 其 衍 生 物 等 (3) 完 全 代 謝 已 形 成 黑 色 素 : 就 是 將 已 經 淺 化 弱 化 的 黑 色 素 進 而 完 全 的 淡 化 代 謝, 如 果 酸 但 是 過 度 的 使 用 果 酸, 卻 使 角 質 層 越 來 越 薄, 失 去 保 護 肌 膚 的 能 力, 使 肌 膚 受 到 外 來 刺 激 時, 黑 色 素 細 胞 做 出 過 度 反 應, 反 而 產 生 預 期 之 外 的 嚴 重 黑 色 素 沈 澱 現 象, 而 且 長 期 使 用 肌 膚 會 變 脆 弱, 而 出 現 肌 膚 敏 感 的 問 題 7

27 4-3 雷 射 光 的 形 成 原 理 大 家 常 以 為 光 電 與 生 物 醫 學 是 兩 個 極 為 不 同 的 領 域, 相 差 十 萬 八 千 里, 其 實 在 1960 年 雷 射 發 明 後, 光 電 卻 能 溶 入 醫 學 領 域, 成 為 一 種 新 的 醫 療 工 具, 創 造 新 的 醫 療 紀 元 1958 年, 美 國 科 學 家 肖 洛 和 湯 斯 發 現 了 一 種 神 奇 的 現 象 : 當 他 們 將 內 光 燈 泡 所 發 射 的 光 照 在 一 種 稀 土 晶 體 上 時, 晶 體 的 分 子 會 發 出 鮮 艷 的 始 終 會 聚 在 一 起 的 強 光 根 據 這 一 現 象, 他 們 提 出 了 雷 射 原 理, 即 物 質 在 受 到 與 其 分 子 固 有 振 蕩 頻 率 相 同 的 能 量 激 勵 時, 都 會 產 生 這 種 不 發 散 的 強 光 - 雷 射, 他 們 為 此 發 表 了 重 要 論 文 肖 洛 和 湯 斯 的 研 究 成 果 發 表 之 後, 各 國 科 學 家 紛 紛 提 出 各 種 實 驗 方 案, 但 都 未 獲 成 功 1960 年 5 月 15 日, 美 國 加 利 福 尼 亞 州 休 斯 實 驗 室 的 科 學 家 梅 曼 宣 佈 獲 得 了 波 長 為 微 米 的 雷 射, 這 是 人 類 有 史 以 來 獲 得 的 第 一 束 雷 射, 梅 曼 因 而 也 成 為 世 界 上 第 一 個 將 雷 射 引 入 實 用 領 域 的 科 學 家 1960 年 7 月 7 日, 梅 曼 宣 佈 世 界 上 第 一 臺 雷 射 器 由 誕 生, 梅 曼 的 方 案 是, 利 用 一 個 高 強 閃 光 燈 管, 來 刺 激 在 紅 寶 石 色 水 晶 里 的 鉻 原 子, 從 而 產 生 一 條 相 當 集 中 的 纖 細 紅 色 光 柱, 當 它 射 向 某 一 點 時, 可 使 其 達 到 比 太 陽 表 面 還 高 的 溫 度 圖 4-5 雷 射 光 束 8

28 雷 射 (Laser, 全 稱 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,) 指 通 過 受 激 輻 射 放 大 和 必 要 的 反 饋, 產 生 具 有 單 色 性 (monochromaticity) 同 調 性 (coherence) 定 向 性 (directionality) 或 準 直 性 (collimation) 以 及 高 強 度 (high intensity) 光 束 的 過 程 及 儀 器 雷 射 應 用 很 廣 泛, 主 要 有 光 纖 通 信, 雷 射 光 譜 雷 射 測 距 雷 射 雷 達 雷 射 切 割 雷 射 武 器 雷 射 唱 片 等 等 一 光 的 性 質 人 眼 看 得 見 的 電 磁 波 稱 為 可 見 光 今 天 提 到 的 光, 大 多 是 指 可 見 光 ; 有 時 也 泛 指 一 般 的 電 磁 波, 亦 即 包 括 無 線 電 波 微 波 紅 外 光 紫 外 光 X 光 等 不 同 類 的 電 磁 波 之 基 本 差 別 在 於 其 波 長 不 一 樣, 因 而 遇 到 各 種 物 質 的 時 候, 產 生 的 現 象 及 效 果 就 不 相 同 使 電 磁 波 產 生 各 種 現 象 的 主 要 原 因 是 : 它 攜 帶 著 能 量 電 磁 波 攜 帶 能 量 的 方 式, 是 把 能 量 包 裹 成 一 粒 一 粒 的, 每 一 粒 稱 為 一 顆 光 子 把 光 源 看 成 投 球 者, 光 子 就 像 是 投 出 的 球 至 於 光 的 強 度, 則 是 每 秒 內 垂 直 通 過 一 平 方 公 尺 面 積 的 光 能, 其 單 位 為 : 焦 耳 / 平 方 公 尺 / 秒 (= 瓦 特 / 平 方 公 尺 ), 所 以 光 的 強 度 愈 高, 就 表 示 每 秒 內 通 過 一 定 面 積 的 能 量 愈 多, 若 是 可 見 光, 就 是 愈 亮 的 圖 4-6 電 磁 波 光 譜 9

29 二 雷 射 光 形 成 的 原 理 與 特 性 當 光 和 物 質 相 遇 時, 會 發 生 三 種 基 本 現 象, 吸 收 (absorption) 自 發 輻 射 (spontaneous emission) 和 激 發 輻 射 要 瞭 解 雷 射 的 基 本 原 理 必 頇 先 回 想 原 子 的 構 造 原 子 由 原 子 核 與 在 週 圍 繞 轉 的 電 子 構 成, 電 子 在 一 定 的 軌 道 繞 轉, 各 軌 道 各 有 一 定 的 能 量, 離 原 子 愈 遠 的 軌 道 能 階 愈 高 能 量 最 低 的 能 階, 稱 為 基 態, 而 能 量 較 高 的 能 階, 稱 為 受 激 態 當 電 子 受 到 外 來 能 量 的 激 發 時, 從 基 態 跳 躍 至 受 激 態, 但 電 子 通 常 並 不 能 長 久 處 於 受 激 態, 約 僅 10-8 秒 即 回 復 基 態 並 釋 出 能 量, 這 種 現 象 稱 為 自 發 放 射 但 某 些 物 質 ( 稱 為 介 質 ) 的 原 子, 則 會 存 在 於 停 留 時 間 較 長 的 受 激 態 (10-3 秒 ), 此 特 別 的 受 激 態 稱 為 準 穩 態, 當 電 子 正 處 於 準 穩 態 時, 愛 因 斯 坦 認 為 這 個 光 子 不 會 被 吸 收, 而 會 誘 導 受 激 態 的 電 子 落 至 原 先 的 軌 道, 放 出 與 這 個 光 子 一 模 一 樣 的 光 子 ( 相 同 波 長, 相 同 方 向, 相 位 也 相 同 ), 這 就 是 激 發 放 射 這 兩 個 一 模 一 樣 的 光 子 又 可 以 分 別 激 發 其 他 的 受 激 態 電 子 放 出 一 模 一 樣 的 光 子, 所 以 共 會 產 生 四 個 一 模 一 樣 的 光 子, 於 是 可 藉 著 共 振 腔 使 光 強 度 的 放 大 反 覆 進 行 連 鎖 反 應, 大 幅 增 加 放 大 效 果 而 共 振 腔 反 射 鏡 只 對 極 少 數 波 長 具 有 高 反 射 率 ; 甚 至 還 常 用 稜 鏡 或 光 柵 對 波 長 作 進 一 步 篩 選 綜 合 這 些 硬 體 上 的 原 因, 雷 射 光 就 只 能 具 有 很 窄 的 波 長 範 圍, 亦 即 具 有 單 色 性 雷 射 光 之 所 以 特 殊, 在 於 它 的 強 度 是 經 過 放 大 的, 而 且 雷 射 裝 置 使 得 它 的 光 束 又 細 又 直, 光 束 截 面 上 一 秒 鐘 內 通 過 的 能 量 就 很 高 另 一 方 面, 激 發 輻 射 使 光 子 之 步 伐 整 齊 ( 相 位 一 致 ), 所 以 雷 射 光 束 的 相 干 性 很 高 三 雷 射 器 的 基 本 構 造 雷 射 器 大 多 由 激 勵 系 統 雷 射 物 質 和 光 學 諧 振 腔 三 部 分 組 成 激 勵 系 統 就 是 產 生 光 能 電 能 或 化 學 能 的 裝 置 目 前 使 用 的 激 勵 手 段, 主 要 有 光 照 通 電 或 化 學 反 應 等 雷 射 物 質 是 能 夠 產 生 雷 射 的 物 質, 如 紅 寶 石 鈹 玻 璃 氖 氣 半 導 體 有 機 染 料 等 光 學 諧 振 腔 的 作 用, 是 用 來 加 強 輸 出 雷 射 的 亮 度, 調 節 和 選 定 雷 射 的 波 長 和 方 向 等 1. 活 躍 雷 射 介 質 2. 光 泵 浦 能 量 3. 高 反 射 率 反 射 鏡 4. 輸 出 功 率 耦 合 器 5. 雷 射 光 束 圖 4-7 雷 射 器 構 造 簡 圖 10

30 四 雷 射 的 種 類 根 據 產 生 雷 射 的 介 質, 可 以 把 雷 射 器 分 為 液 體 雷 射 器 氣 體 雷 射 器 和 固 體 雷 射 器 等 不 同 的 雷 射 介 質 就 會 產 生 不 同 波 長 的 雷 射 光, 故 雷 射 常 以 活 性 介 質 來 命 名, 常 見 的 介 質 有 下 列 幾 種 : 1. 絕 緣 固 體 雷 射 : 紅 寶 石 (Cr3+:Al2O3) 雷 射, 釹 釔 鋁 石 榴 石 (Nd:YAG) 雷 射, 摻 鈦 的 藍 寶 石 (Titanium sapphire) 雷 射, 翠 綠 寶 石 (Alexandrite) 雷 射, 其 中 有 的 可 調 選 頻 率 ; 以 及 玻 璃 類 的 釹 玻 璃 ( Nd:glass) 雷 射 2. 液 體 雷 射 : 以 溶 於 溶 劑 的 染 料 作 為 主 動 介 質, 通 常 稱 為 染 料 雷 射 (dye laser) 3. 氣 體 雷 射 : 分 為 中 性 原 子 雷 射 ( 如 氦 氖 雷 射 ), 離 子 氣 體 雷 射 ( 如 氬 離 子 及 氪 離 子 雷 射 ), 金 屬 蒸 汽 雷 射 ( 如 Au,Cu,Sn,Pb,Zn,Cd+,Se+ 等 離 子 雷 射 ), 分 子 氣 體 ( 如 二 氧 化 碳 氮 氣 一 氟 甲 烷 雷 射 ), 準 分 子 雷 射 (excimer = excited dimer, 如 Ar2*,ArO*,ArF*,Kr2*,KrO,KrF, Xe2*,XeO,XeF 等 雷 射 4. 化 學 雷 射 : 是 由 化 學 反 應 造 成 的 雷 射, 如 2F2 + H2 -->2HF* + F2,C2N2 + O2 -->2CO + N kcal DF, HCl, HBr 等 亦 有 類 似 作 用 5. 半 導 體 雷 射 : 如 砷 化 鎵 (GaAs) 鋁 砷 化 鎵 (GaAlAs) 及 II-VI 族 元 素 做 成 的 雷 射 6. 色 中 心 雷 射 : 也 是 一 種 以 固 體 作 為 主 動 介 質 的 雷 射, 如 KCl:Li,RbCl:LiNaF,KF,LiF 等 亦 有 此 種 性 質 7. 自 由 電 子 雷 射 : 以 極 高 真 空 中 的 高 速 自 由 電 子 為 主 動 介 質 11

31 4-4. 雷 射 光 淡 化 黑 斑 的 原 理 雷 射 是 一 種 經 由 輻 射 激 發 而 加 強 擴 大 的 光 線, 具 有 高 能 量, 單 一 波 長, 單 一 相 位, 低 散 射 角 度 等 等 特 色 利 用 選 擇 性 光 熱 解 理 論 (Selected photothermolysis), 雷 射 可 以 高 度 選 擇 性 的 破 壞 特 定 的 物 質, 而 不 傷 及 其 他 物 質 對 皮 膚 這 種 複 雜 的 器 官 而 言, 雷 射 正 是 治 療 的 利 器, 它 可 以 去 除 異 常 的 組 織 或 病 變, 而 保 存 正 常 的 組 織 其 中 以 紅 寶 石 雷 射 具 有 最 強 的 除 黑 色 素 以 及 最 不 傷 害 血 管 組 織, 故 紅 寶 石 雷 射 可 有 效 治 療 皮 膚 各 種 淺 層 及 深 層 色 斑, 包 括 了 雀 斑 老 人 斑 黑 斑 曬 斑 咖 啡 斑 太 田 母 斑 顴 骨 母 斑 刺 青 紋 眉 等 都 能 有 效 去 除 一 雷 射 淡 斑 的 機 制 1 雷 射 光 震 碎 黑 色 素 顆 粒, 人 體 的 色 素 斑, 可 分 為 黑 色 素 增 加, 如 雀 斑 表 皮 性 肝 斑 ; 或 是 製 造 黑 色 素 的 黑 色 素 細 胞 增 加, 如 黑 痣 顴 骨 母 斑 等 而 雀 斑 咖 啡 牛 奶 斑 曬 斑 等 多 出 現 在 表 皮 層 ; 而 俗 稱 胎 記 的 太 田 母 斑 顴 骨 母 斑 青 春 痘 發 炎 造 成 的 色 素 沉 著 刺 青, 則 位 於 較 深 的 真 皮 層 雷 射 光 所 以 能 去 斑, 主 要 是 黑 色 素 會 吸 收 雷 射 光, 並 將 光 能 轉 化 為 熱 能, 造 成 組 織 的 熱 破 壞, 並 產 生 震 波 把 黑 色 素 顆 粒 震 碎 成 小 顆 粒, 此 時 因 折 光 度 改 變, 病 患 常 會 感 覺 斑 變 深, 但 淺 層 的 黑 色 素 小 顆 粒 會 隨 表 皮 結 痂 而 剝 落 ; 較 深 層 的 小 顆 粒 則 被 吞 噬 細 胞 進 行 吞 噬 作 用, 再 運 送 離 開 2 波 長 愈 長 愈 深 入 皮 膚 雖 然 都 稱 雷 射, 但 透 過 不 同 介 質, 如 固 體 的 紅 寶 石 液 態 染 料 氣 態 二 氧 化 碳, 會 產 生 不 同 波 長 的 雷 射 光 波 長 愈 長 愈 能 深 入 皮 膚, 但 黑 色 素 吸 收 雷 射 光 的 強 弱, 恰 與 波 長 成 反 比, 波 長 愈 長 的 雷 射 黑 色 素 的 吸 收 也 愈 差, 因 此, 雷 射 去 斑 必 頇 計 算 出 能 達 到 色 素 所 在 位 置 的 最 短 波 長 決 定 了 波 長 後, 還 得 決 定 使 用 雷 射 的 能 量 因 功 率 乘 以 時 間 等 於 能 量 ( 焦 耳 ), 此 時 就 要 考 慮 目 標 組 織 暴 露 於 雷 射 光 照 射 的 時 間 因 黑 色 素 顆 粒 相 當 小, 因 此 必 頇 在 瞬 間 發 出 高 能 量, 即 比 黑 色 素 的 熱 緩 解 時 間 短, 才 能 達 到 破 壞 黑 色 素 顆 粒 的 效 用 但 是, 如 果 能 量 過 高, 破 壞 得 太 嚴 重, 也 會 產 生 焦 土 作 用, 波 及 旁 邊 正 常 的 皮 膚, 反 而 會 造 成 色 素 沉 澱, 或 是 留 下 疤 痕, 所 以 若 使 用 不 慎, 雷 射 也 可 能 把 人 弄 醜 12

32 圖 4-8 雷 射 除 斑 作 用 示 意 圖 脈 衝 光 並 不 是 雷 射, 它 是 一 個 波 段 的 光, 涵 蓋 550nm 到 1200nm 的 光, 或 許 我 們 可 以 把 它 視 為 是 一 種 複 和 式 的 雷 射 只 要 選 取 不 同 波 段 的 光, 設 定 能 量 及 脈 衝 數, 便 可 以 打 不 同 的 病 灶, 包 括 血 管, 黑 色 素, 甚 至 可 以 除 毛 故 可 以 說, 色 素 斑 雷 射 是 比 較 激 烈 但 有 效 的 方 法, 而 脈 衝 光 是 比 較 溫 和 但 可 能 需 多 次 療 程 的 方 法 13

33 4-5 皮 膚 組 織 工 程 您 看 過 背 上 長 人 類 耳 朵 的 裸 鼠 嗎? 可 別 被 牠 的 模 樣 給 嚇 著 了, 牠 可 是 組 織 工 程 技 術 的 傑 作! 科 學 家 已 經 可 以 利 用 一 些 方 式, 讓 人 體 的 器 官 在 實 驗 室 中 製 造 出 來 過 程 首 先 是 製 造 可 自 然 代 謝 分 解 的 支 架, 再 來 使 組 織 細 胞 在 這 種 特 殊 的 人 工 支 架 上 生 長, 經 過 一 段 時 間 的 培 養 後, 想 要 的 組 織 就 會 慢 慢 地 成 形 圖 4-9 組 織 工 程 的 案 例 組 織 工 程 是 關 於 有 關 於 組 織 修 復 及 再 生 的 醫 療 用 途 材 料, 如 人 工 皮 膚 人 工 骨 架 幹 細 胞 等 研 究 所 研 發 的 新 興 生 物 科 技 一 組 織 工 程 三 要 素 1. 細 胞 : 使 用 的 細 胞 是 受 精 卵 經 一 再 分 裂 複 製 後 的 細 胞, 並 且 又 一 面 的 分 化 成 為 成 熟 的 細 胞, 如 肌 肉 細 胞 肝 臟 細 胞 神 經 細 胞 等, 具 有 特 殊 功 能 的 細 胞, 而 能 維 持 身 體 各 種 功 能 所 需 者 此 細 胞 必 頇 具 有 下 列 功 能 : (1) 能 在 體 外 大 量 培 養 ( 分 裂 複 製 ) (2) 具 有 正 常 分 化 功 能 (3) 對 身 體 不 具 有 排 斥 作 用 2. 生 物 支 架 : 常 用 來 做 支 架 的 材 料 為 膠 原 蛋 白, 因 其 為 高 分 子 化 合 物, 常 被 塑 造 成 多 孔 性 結 構, 以 便 讓 細 胞 進 入 黏 附, 並 能 與 原 本 組 織 能 密 切 且 正 常 的 接 合 3. 生 長 因 子 : 組 織 工 程 的 進 行, 除 了 需 要 考 慮 上 面 兩 者 外, 缺 乏 生 長 因 子 也 難 以 成 功 生 長 因 子 與 細 胞 的 受 體 結 合 後, 會 在 細 胞 內 引 發 一 系 列 的 化 學 反 應, 而 啟 動 某 些 基 因 的 表 現, 影 響 細 胞 多 種 行 為, 如 生 長 趨 向 與 分 化, 個 體 才 得 以 長 成, 組 織 才 得 以 成 型 二 人 工 皮 膚 發 展 與 應 用 談 到 人 工 皮 膚 的 歷 史, 最 早 必 頇 溯 及 1980 年 由 哈 佛 大 學 二 位 教 授 Yannas 及 Burke 發 展 出 二 層 結 構 的 皮 膚 結 構, 其 上 層 是 由 矽 膠 層 所 組 成, 類 似 人 體 的 上 皮 ; 而 下 層 則 是 由 多 孔 狀 的 類 真 皮 結 構, 其 主 要 成 分 為 小 牛 的 膠 原 蛋 白 及 鯊 魚 的 軟 骨 素 二 者 交 聯 形 成 其 重 要 的 設 計 在 於 下 層 的 類 真 皮 部 分, 有 小 洞 形 成, 其 大 小 在 mm, 相 當 適 合 患 者 本 身 的 血 管 內 皮 細 胞 及 纖 維 母 細 胞 進 入, 進 而 提 供 良 好 的 血 管 供 應 及 最 後 形 成 患 者 本 身 的 新 真 皮, 取 代 了 原 有 的 人 工 真 皮 至 此, 其 上 皮, 就 是 矽 膠 層, 可 以 很 輕 易 的 撕 去, 留 下 新 上 皮, 再 用 取 皮 機 在 病 患 身 上 取 下 相 當 薄 的 皮 膚 14

34 ( 英 吋 ) 來 作 為 新 上 皮 的 覆 蓋 但 人 工 真 皮 其 本 身 仍 因 屬 於 外 來 的 組 織, 必 頇 有 數 個 月 的 時 間 來 進 行 組 織 同 化 的 步 驟, 所 以 在 東 方 人 的 運 用, 因 皮 膚 色 素 較 西 方 人 為 深, 一 般 而 言, 大 約 必 頇 六 個 月 或 以 上 的 時 間 才 會 慢 慢 恢 復 正 常 面 對 急 性 燒 傷 的 病 患, 最 主 要 的 兩 大 問 題 : 一 是 水 分 的 流 失, 當 然 包 括 體 內 的 電 解 質 及 蛋 白 質 ; 二 是 因 缺 乏 了 皮 膚 的 屏 障, 傷 口 容 易 招 致 外 來 的 細 菌 侵 入, 因 而 造 成 敗 血 症 而 這 兩 大 迫 在 眉 睫 的 問 題, 可 以 藉 由 與 生 理 性 相 容 且 可 永 久 覆 蓋 的 人 工 皮 膚 解 決 對 於 燒 傷 面 積 大 於 百 分 之 八 十 以 上 的 病 患, 常 因 燒 傷 本 身 的 嚴 重 度 即 會 造 成 死 亡, 故 早 期 的 切 除 焦 痂 及 植 皮 或 使 用 人 工 真 皮 來 做 傷 口 的 覆 蓋, 仍 然 是 治 療 的 大 趨 勢 永 久 的 人 工 真 皮 具 有 幾 項 特 質 符 合 正 常 人 體 表 皮 及 真 皮 的 需 要 : 第 一, 與 傷 口 可 以 緊 密 的 結 合, 並 且 維 持 正 常 水 分 及 熱 的 傳 導 ; 第 二, 本 身 是 必 頇 無 毒 無 菌 無 發 炎 性, 不 會 造 成 過 敏, 並 且 可 以 對 於 細 菌 提 供 人 體 的 一 個 屏 障 ; 第 三, 可 以 參 與 個 體 正 常 的 防 衛 及 修 復 機 轉 ; 第 四, 提 供 永 久 的 表 皮 且 與 個 體 同 時 增 長 ; 第 五, 維 持 長 期 的 彈 性 及 堅 韌 性 ; 第 六, 可 維 持 長 期 的 機 械 性 及 美 觀 的 功 能, 並 減 輕 瘢 痕 的 攣 縮 ; 第 七, 最 好 能 與 正 常 的 人 體 組 織 融 合 至 於 暫 時 性 的 生 物 敷 料, 則 是 因 其 本 身 會 與 傷 口 作 用, 部 分 產 生 肉 芽 組 織, 來 增 加 彼 此 間 的 交 聯, 但 卻 無 法 被 正 常 皮 膚 取 代, 因 此 必 頇 加 以 手 術 移 去, 再 使 用 本 身 的 皮 膚 植 皮, 以 達 到 傷 口 癒 合 的 目 的 這 項 組 織 工 程 技 術 已 經 成 為 生 物 科 技 中 的 新 寵 兒, 因 為 製 造 出 的 器 官 較 無 免 疫 排 斥 反 應, 所 以 移 植 的 成 功 效 率 很 高, 一 些 組 織 器 官 受 損 的 病 患, 以 後 或 許 不 頇 再 為 一 個 合 適 的 移 植 器 官 苦 苦 等 候 了! 如 美 發 明 人 造 視 網 膜, 換 眼 角 膜 免 等 待, 而 完 全 人 工 心 臟 能 獨 立 運 作, 在 美 已 完 成 移 植 首 例 失 明 病 患 福 音, 電 子 眼 最 快 5 15

35 年 問 世, 軟 骨 組 織 工 程 再 生 術, 兩 年 內 可 造 福 20 萬 病 患 而 其 中 人 工 皮 膚 可 能 為 糖 尿 病 患 者 帶 來 新 希 望! 組 織 工 程 技 術 就 像 一 個 人 體 魔 術 師! 又 如 同 老 鼠 背 上 長 出 人 耳, 將 耳 朵 模 型 移 到 老 鼠 背 部, 再 以 組 織 工 程 特 殊 方 法 培 養, 使 傳 說 變 成 事 實, 這 有 助 於 器 官 移 植 的 新 希 望 人 不 必 苦 苦 等 待 別 人 的 器 官 捐 贈, 也 免 除 器 官 排 斥 現 象 將 來, 也 許 你 可 以 得 意 地 大 聲 說 : 我 的 耳 朵 是 老 鼠 耳, 肝 是 牛 肝, 胃 是 豬 胃, 腸 是 羊 腸 真 的 是 不 可 思 議! 16