奈米的美麗新世界1：台灣篇
小奈米，大商機
隨著奈米技術鳴槍起跑，在許多不同的產業領域，都有人開始挖掘這座巨大金礦所埋藏的商機。以下將介紹國內三家公司最新的研發成果，包括用於維他命與化妝品添加物的「奈米金粒子」，用於製造高畫質超薄顯示器的「奈米碳管場發射顯示器」，以及用於抗癌藥物的「微脂體」。
撰文 / 張志誠
奈米金粒子－全球奈米科技公司
9月24日「奈米技術產業化企業領袖高峰論壇」不僅會場內熱鬧非凡，會場外的走道上也是熱鬧滾滾，國內7家在不同領域從事奈米科技研發的廠商，應邀到現場展示研發成果。除了常見的奈米應用產品之外，在會場的一角，有一家廠商展出的卻是一瓶瓶光彩奪目，可應用在化妝品、保養保健、甚至食品用途的「奈米金」產品。
「其實將奈米材料運用在化妝品上，並不是新聞！」全球奈米科技公司技術部主任唐上文解釋，他說，早在兩、三年前，法國化妝品大廠L’oreal就已經運用奈米級的二氧化鈦微粒，生產具抗紫外線功效的化妝品。他說：「如果將貴金屬中的黃金加以奈米化之後，奈米金粒子的功能將超乎世人的想像。」
奈米金粒子活性大增
唐上文說，自古以來黃金就是最受矚目的貴金屬之一，不僅可加工成裝飾品，它不易與外界起變化的安定特性，也使它被廣泛應用在醫療領域。早在各種中藥醫典中，就清楚記載黃金性無毒，可治療小兒驚風、癲癇等病症，而日本也將黃金當成一種添加劑，做成健康養生食品。
現在科學家已經驗證，尺寸在1～20奈米的金粒子，其物理及化學特性都和金塊大不相同。金塊的熔點是1063○C，然而奈米金粒子的熔點卻降到700○C。而原先物性極為穩定的金塊，利用奈米技術微小到尺寸只有5奈米的金粒子時，它的活性卻大幅增加，變成用途很廣的觸媒，除了可以拿來作為防毒面具的活性劑之外，還可以取代昂貴的鉑，運用在汽車排氣管內的觸媒轉化器。
奈米金的生物相容性高
不過全球奈米科技公司看中的，卻是「化妝保養」及「健康保健」這塊更大的市場。
唐上文拿出許多研究文獻說，生命的起源來自於蛋白質，經過研究發現，人體近千種蛋白質中，有超過七成的蛋白質需要由微量元素的金屬離子激化，才能發揮其生物功能。由於金屬離子帶有強烈的正電荷，可以與蛋白質所帶的負電性胺基酸基團結合，進而發揮活化的效果，而金屬離子中又以黃金的生物相容性高而最受青睞。過去由於金屬奈米化的技術不夠成熟，使其不易為人體消化吸收，現在將黃金製成奈米金粒子後，問題便迎刃而解。
另外，利用奈米金粒子與人體良好的生物相容性，將奈米金粒子與添加「左旋維生素C」的保養品混合後，由於金粒子極為細密，很容易就能透過微血管，將維生素C帶到皮下組織。雖然維生素C的用量減少，但是其抗氧化，增加皮膚中新生細胞的功能卻不變。
奈米化金屬有如生醫產業的煉金石
一直專精於金屬加工及金屬薄膜粉末加工的全球奈米科技公司，在奈米科技的這股風潮中，選擇「金屬奈米化」作為切入點，可說是順理成章。不過由於一開始都是自行摸索生產設備，所以也繳了不少學費。唐上文帶著記者來到後院，指著將近10幾公尺長的廢棄機具說，這些都是投入金屬奈米化研發過程失敗的儀器設備。
「不過，就是因為沒有人願意投入這塊領域的研究，我們更要趕快進入，」他很高興多年的努力總算有了成果，目前以弧光放電，並以真空冷凝法收集金粒子的物理生產方式，已經能穩定量產奈米金粒子。
目前全球奈米科技公司和中研院、工研院生物技術中心及台大物理所訂有研究合作計劃，希望能夠開發出更多奈米金粒子在生醫產業的用途，下一步則將進行其它貴金屬的奈米化研究，讓奈米化金屬成為奈米科技的煉金石。
奈米碳管顯示器－翰立光電
位於新竹科學園區的翰立光電是台達電轉投資，專責開發新世代平面顯示器，也就是奈米碳管場發射顯示器（CNT-FED）的子公司，負責翰立光電研發CNT-FED之重責大任的研發處經理陳來成博士，拿著一小罐黑色粉末說：「想要讓高畫質的大型平面顯示器取代傳統電視機，就要靠這些奈米碳管了！」
高畫質的超薄顯示器
陳來成說，傳統陰極射線管的電視螢幕，是在真空狀態中，利用一根紅、藍、綠三色電子槍，將電子束打在螢光幕上，以激發螢光產生發光效應。不過隨著傳統電視顯示器的尺寸越大時，為了要讓電子束能夠放射到螢光幕的每個角落，電子槍與螢光幕距離就越拉越遠，整個映像管的重量也達到極限。
而所謂的場發射顯示器技術（Field Emission Display，FED），和傳統陰極射線管很像，簡單地說就是利用無數個微形電子槍取代陰極射線管的一根電子槍來發射電子，如此發射端可以和螢光幕離得很近，使得整個顯示器的厚度可以小於1公分。
微小電壓即可放射電子
陳來成說，雖然這套理論大家都懂，不過由於以半導體製程技術來製造微型電子槍的良率低、又不耐用，所以一直是叫好不叫「做」，一直到發現奈米碳管之後，場發射顯示技術總算出頭天。
將奈米碳管應用在場發射顯示技術上，由於奈米碳管的長度遠比直徑大，具有高發射電流密度以及高穩定性，因此只要在奈米碳管的尖端施予微小電壓，就可以將電子放射出去，是非常理想的超級微小場發射器。而且傳統陰極射線管大約需要15KV~30KV左右的電壓驅動，但場發射顯示器技術的電壓普遍均小於1KV，因此奈米碳管結合場發射顯示器技術之後，便可實現傳統陰極射線管扁平化的可能性，不但比電漿電視的影像品質好，而且輕、薄、省電。
先從高亮度、低解析度的CNT-FED做起
出身工研院電子所的陳來成說，奈米碳管是20世紀末科技發展的瑰寶，它的用途非常廣泛，有人拿它做奈米觸媒，但對從事新世代平面顯示器開發的廠商來說，則是看中奈米碳管很容易發射電子的特點，也使得奈米碳管成為場發射顯示器技術加以實用化的關鍵材料。
現在翰立光電自行生產奈米碳管，每天量產的數量還不是很多，他所帶領的8人研發團隊，除了要提高奈米碳管的產量及品質穩定度之外，短期內將先從低解析度高亮度的CNT-FED開始做起，這些CNT-FED可以一塊塊拼湊，組合成超大型的戶外顯示看板。
戶外大型顯示器的新寵
「你知道台北火車站新光三越站前店的外牆，那塊大型戶外顯示器要多少錢嗎？」陳來成伸出9根手指頭，暗示令人咋舌的價格，「如果用CNT-FED的話，那可要便宜太多了！」，由於戶外的環境極為嚴苛，所以如果能夠成功克服奈米碳管的品質穩定度，CNT-FED將會是戶外用大型高亮度顯示器的首選。
雖然說在研發CNT-FED技術的廠商心中，都認為利用CNT-FED技術的終極戰略目標是取代傳統電視機，不過陳來成認為，如果在一兩年內，能夠運用成熟的技術先行推出CNT-FED大型戶外顯示器的話，那麼台灣北中南大都會區將會和日本東京街頭一樣，充滿各種鮮豔活潑的戶外廣告，將街頭點綴得多采多姿。
微脂體－台灣微脂體公司
在過去只要被醫生宣佈罹患癌症，就等於是宣判死刑，雖然經過多年來的臨床研究，只要提早發現治療，癌症已經不算是絕症，即便如此，大家還是聞癌色變。現在拜奈米科技之賜，能直接攻擊癌細胞、而且大幅降低副作用的抗癌藥物已經問世。
台灣微脂體公司總經理葉志鴻，指著放在桌上的一小罐紅色玻璃瓶說，這就是該公司創辦人洪基隆博士花了30多個年頭所研發成功的抗癌藥「微脂體Lipo-Dox」，也是台灣數以萬計癌症病患的希望。
攻擊癌細胞卻不傷害正常細胞
葉志鴻說，其實Lipo-Dox並不是新藥，它是一種很普遍的抗癌藥物，但它最大的問題就是毒性極強，打入病人體內後，不僅會殺死癌細胞，而且連正常健康的細胞也不放過。Lipo-Dox所到之處，好壞細胞都活不了。
而「微脂體」是一種奈米等級的藥物傳輸技術，簡單地說就是將抗癌藥物包在微脂粒中，然後打進人體，讓藥物在體內循環；當微脂體流經癌細胞附近時，就會流進癌細胞的血管內，等到累積到足夠的量時，微脂體就會將抗癌藥物釋放出來，以達到攻擊癌細胞卻不傷害正常細胞的功能。
用藥量只需傳統療程1/8
葉志鴻表示，其實微脂體是由脂質雙層膜(lipid bilayer)所組成，大小只有100奈米的微小球體，微脂體本身不具毒性，而且生理相容性高，可說是一種相當穩定安全的藥物輸送系統。以前的抗癌藥物打進人體後，藥物會隨著循環系統散到身體各處，等藥物流到癌細胞時，藥量可能只有打進身體藥物的1/8，為了達到藥效，只好多打藥劑，可是身體卻負荷不了。
由於微脂體技術的特性，使得每次療程中，包覆在微脂體內打入人體的Lipo-Dox劑量，只有傳統療程的1/8，不僅藥效好，又可減低副作用，減少患者白血球下降、掉頭髮、噁心、嘔吐和減輕體重等不良反應，而且臨床證實微脂體Lipo-Dox對心臟及腎臟的傷害性幾乎是零。
第二代微脂體—神奇子彈
不過這種葉志鴻稱為第一代微脂體的抗癌藥物，只能被動地靠循環系統將藥物逐次送達癌細胞，現在發展中的第二代微脂體，則是在微脂粒的外圍接上不同癌細胞的特有抗體，葉志鴻說這種號稱為「神奇子彈」（Magic Bullet）的第二代免疫微脂體技術，讓微脂體如同導向飛彈一般，可以在體內直接鎖定癌細胞的所在位置，並且直接和癌細胞產生反應，讓癌細胞吞噬微脂體，由微脂粒內的抗癌藥物直接消滅癌細胞。葉志鴻透露這種第二代微脂體技術，已經授權給美國嬌生公司及葛蘭素公司開發，預計2年後應該就能進入臨床實驗。
已成為健保給付藥物
葉志鴻說，有些癌症如肝癌及鼻咽癌，是所謂的「亞洲病」，歐美國家藥廠對這兩種癌症的藥物研發沒有興趣，加上又不了解亞洲市場，自然不願投資開發新藥。雖然微脂體的量產技術很困難，但基於對台灣的特殊感情，洪博士堅持開發新的微脂體抗癌藥物，今年3月健保局已經核准將治療卵巢癌的微脂體Lipo-Dox納入健保給付，目前正在進行乳癌的臨床測試，希望不久後能夠成為第二種健保給付的微脂體抗癌藥物。
雖然說微脂體技術理論很簡單，但微脂體的量產卻很困難，葉志鴻笑著說：「這可不是像包水餃一樣簡單！」微脂體包得太厚，藥物會釋放不出來，包得太薄，又會太早破裂，如何包藥、如何釋放藥物、如何降低成本，都是微脂體技術的發展障礙。但葉志鴻表示，全球抗癌藥物市場約200多億美元，微脂體Lipo-Dox上市沒多久，就已經有2億美元的市場，相信未來會有越來越多的藥廠，會利用微脂體技術開發更具療效的藥品。
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