一進教室,就感覺到這是一堂不尋常的課。台上的胡宇光老師說,這次的主題與國高中的物理,沒有太大的關連。不過這項技術,老師會講解其背後的原因,以及題目如何應用在醫學、生活之中,成為造福人群的新技術。

主題很長,「利用相位與繞射對比強化的動態奈米生醫影響」,乍看之下相當匪夷所思。其實這只是發展到奈米等級,極致的X光技術。極致到不只可以拍X光照片,甚至可以多方應用,連立體成像都行。

老師從X光的歷史開始講起。其發現者為倫琴,發現後第一件事就是照老婆的手。不過在這些年科學的進步,對X光技術似乎沒有什麼改變。2005胸腔的照片,跟一百年前的X光照片差不多。因為在X光剛發現時,人們把這項技術到處應用,沒有考慮過前因後果。後來到1930年後,發現照過的人都死光了,才有所節制。目前X光最大的用處,就是看看骨折以及身體內的異物。但身體上有許多差異,對X光的反映沒有差別,不但不會有高的解析度,可能出來也是一片空白,看不出東西。如果用老師的技術的話,不但可以現出物體的表面細節,更將多面拍攝的剖面結合起來,建構成3D立體模型。至此,要看生物的內部構造,就容易多了。

老師秀了幾張圖給我們看,首先是果蠅頭部的成像。我們可以看到複眼的表面纖毛、視覺神經,以及其腦部處理影像的部分。胡老師說,最有趣的時候是看腦部的神經。人的腦中有超過十億個神經,就算看一個切片中,彼此連結的路徑,也非常複雜。果蠅只有十三萬個神經,將每個神經都能分門別類好,跟著傳遞的蛋白質走,這樣端點的作用就非常清楚。種種情緒對神經的反應,果蠅繁殖時腦部如何運動,這比做人類臨床研究還簡單的多。此將對心理學、生物學研究,有著出極大的貢獻。

老師帶我們仔細看人的冠狀動脈。經過三度空間重建後,我們可看出血管壁並非平滑,這是讓血管有彈性的結構,我們甚至可以清楚看出細胞排列方式和細胞核位置。如果是冠狀動脈硬化的話,並非是膽固醇累積在血管裡,而是血管壁的細胞吃太多膽固醇,越變越大,破壞彈性結構。待彈性結構整個疲乏,血管就會崩裂。老師又秀了一張圖,是吃太多膽固醇的老鼠冠狀動脈狀況。畫面上原本寬敞的血管,已經腫到血液幾乎過不去了!

光靠這些東西,我就已經嘆為觀止了。心想最近心血管疾病致死率越來越高,老師的技術可以幫助醫師治療,救許多人一命,這是大功德啊!沒想到胡老師又出奇招,開始談抗癌的可能性。

癌細胞是個快速滋生的變種細胞。胡老師發現惡性腫瘤附近,可看到許多微血管。癌細胞可以送出訊息,叫周邊的細胞增生血管,好供應其養分。如果可以阻絕訊號或血管增生,或許是抗癌的良方也說不定。然所謂醫療生物專家認為,這些血管太弱太小,根本沒辦法供應足夠養分。癌細胞。但只要運用這X光技術,可以重建這些微血管的管線方向,即一目了然。

生物學家重建個體的方法,總是一個一個切片,再慢慢組合起來。現在X光的方式可以輕鬆完成任務,只花上二十分鐘即可。難怪做生物的總是被笑是二維學問,因為只是放在載玻片上觀察,成不了三維。

癌症的治療法有幾種,大抵是化學藥物治療(化療)和放射性治療(放療)為主。抗癌藥往往副作用大,因為他什麼細胞都殺,會影響到正常的細胞。所以目前研究是如何讓用化學的方式,使抗癌藥專一性越高越好。不過有一個疑慮是癌細胞會產生抗藥性,可能化療成效有限。所以許多醫師也會採取放療。放療是在確定腫瘤位置後,藉由放射線來殺癌,可以有更高的選擇性,也能夠根據癌細胞的形狀做最有效的放射,避免傷到其它的部分。不過要殺,就要殺到百分之百。所以目前治療方式是寧可錯殺一百,先殺再說。可能放射線照一照,外面的正常細胞死了,癌細胞也趁機跑掉了。

胡老師建議,既然癌細胞與其組織都能吸收X光,那可以合併放療的殺傷力,和化療藥物的專一性。X光可以改變你的DNA,讓癌細胞長出一些奇怪的東西,長太多就會再見了。也可以讓癌細胞周遭的細胞產生自由基,運用物理方法攻擊癌細胞。何況以老師X光技術的高解析度與3D重建技術,我們可以很清楚的得知癌細胞的形狀、大小為何,就能將照的範圍縮到最小,用最精準的方式殺死體內的癌細胞。這不是皆大歡喜嗎?

漢班固曾云:「智者,知也。獨見前聞,不惑於事,見微知著者也。」胡老師研究X光,能夠藉由細微之處,找到事物的原理,更能想到治病的方法。此等學識和貢獻,乃一真智者也!
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