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活性碳纖維濾材過濾效能及添加營養源對細菌存活率探討

為了解決am310防噴罩的問題，作者陳孟偉 這樣論述：

當SARS和H1N1等疾病盛行時，會佩戴活性碳口罩來防止吸入有害病源體。然而，活性碳口罩是設計用來吸附氣態污染物，無法有效的過濾氣膠。並且活性碳可能可以提供細菌更好的生存空間，將間接對人體造成傷害。活性碳纖維的比表面積較活性碳大，吸附效率較高。因此若以活性碳纖維布權充口罩材質時，其過濾效率及細菌負載現象則是值得進行的研究嘗試。本研究將建置測試系統，選擇酒石酸鉀鈉（Potassium Sodium Tartrate Tetrahydrate, PST）作為挑戰氣懸微粒。以氣動粒徑微粒偵測器（Aerodynamic Particle Sizer, APS）及微粒電移動度掃瞄分徑器（Scannin

g Mobility Particle Sizer, SMPS）進行氣膠數目、粒徑分佈之測試，以注射式幫浦（Syringe Pump）、超音波霧化噴嘴（Ultrasonic Atomizing Nozzle）產生次微米粒徑挑戰氣膠，以定量輸出霧化器（Constant Output Atomizer）產生微米粒徑之挑戰氣膠，以Kr-85及Am-241中和挑戰氣膠至波茲曼分佈，研究比較兩種活性碳纖維濾布、兩種活性碳纖維氈與單種SMS（Spunbond+ Meltblown+ Spunbond）不織布在不同粒徑下之貫穿率；並且測量其在不同流率下之壓損，來模擬不同呼吸程度下濾材之通氣阻抗，實驗並以各粒

徑之貫穿率與通氣阻抗計算其過濾品質（Filter Quality, qf），藉以探討以活性碳纖維濾材作為口罩濾材時之效能。研究滴加含有枯草桿菌內孢子，比較未添加及添加人工唾液、無菌水和人工汗液，並放入恆溫恆濕培養箱分別置放1天、2天、4天和8天之存活率；使用XRF（X-ray fluorescence analysis, XRF, X-ray SII SEA 2220A）及高解析感應耦合電漿質譜儀（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer, ICP-MS）分析樣本及樣本浸泡於營養源1天後所溶出元素；本研究亦以統計的方式探討不同元素、營養源及樣本對

於細菌存活率之相關性，以探討活性碳濾材之營養源及回潮率與含水率對細菌存活率的影響。研究結果顯示：在濾材效率測試方面，隨著選取樣本的厚度增加，造成樣本通氣阻抗的增加，但各粒徑之微粒貫穿率降低；而過濾效能之改變與通氣阻抗與各粒徑之微粒貫穿率有關，活性碳纖維布及活性碳纖維氈之過濾品質皆高於SMS不織布；但研究結果發現，貫穿率最低的樣本（四層濾布）於最易穿透粒徑之貫穿率高達29.8 %，並且在枯草桿菌長度及寬度範圍中，最好的濾材仍有最高10.20 %之穿透率，顯示若要以本研究所採用之活性碳纖維濾材做為口罩濾材，仍需降低其微粒貫穿率為首要。而細菌負載的研究結果表示，營養源的添加及溶出的矽元素與鋅元素，對

於枯草桿菌負載細菌後之存活率有顯著的影響，而枯草桿菌存活率在第二天後為最高，其存活率可達150 %，顯示若以活性碳纖維濾材作為口罩之過濾濾材，當使用者重複使用口罩時，有可能會增加使用者受到細菌感染之風險。綜合以上結果，若要以活性碳纖維濾材做為口罩之濾材，必須先降低其濾材貫穿率，並且避免重複使用口罩。

功能性蛋白及幹細胞在急性肺損傷治療上的應用

為了解決am310防噴罩的問題，作者顏至慶 這樣論述：

中文摘要急性肺損傷(acute lung injury)及其更嚴重之表現“急性呼吸窘迫症候群” (acute respiratory distress syndrome; ARDS)是重症醫學領域中很重要常見的疾病。急性呼吸窘迫症候群的死亡率一般而言在40~60%，目前無特殊的治療，大多是支持性療法，如: 預防或早期發現急性肺損傷及介入，免於進入急性呼吸窘迫症候群；治療原來引發的疾病，如：肺炎、敗血症、外傷等；給予適當的機械通氣及血液動力學的支持；預防併發症的發生如院內感染引起之肺炎及敗血症。本論文著重在急性肺損傷治療未來的可能方向，包括下面三大重點: (1)急性肺損傷常併發院內感染引起之肺

炎及敗血症，病患常是死於後來的敗血症及多器官衰竭。如何避免院內感染，或是能早期發現感染並適當使用抗生素，是病患是否能存活之關鍵，但抗生素使用造成抗藥菌種的產生，導致臨床的窘境。找出天然的抗菌及預防感染的胜肽，如本論文中之乳鐵蛋白(lactoferrin)是目前研究的重點之一。 (2)由於嚴重低血氧，常用人工呼吸器及高濃度氧治療。機械通氣應使用肺部保護策略(lung protective strategies) ，避免呼吸器引發的肺損傷(ventilator induced lung injury)。高濃度氧會造成活性氧化物(reactive oxidative species; ROS)之增加

，造成氧氣毒性，引發肺部二度傷害；另外由於發炎也會導致很多過氧化物之釋放。若能使用抗氧化物，如本論文中的細胞外過氧化物岐化酶(extracellular superoxide dismutase; EC-SOD)來減少肺損傷，也是未來治療具有潛力的研究方向之一。(3) 利用幹細胞治療減少肺纖維化及促進肺部修復。在乳鐵蛋白相關實驗一，我們用可誘導的啟動子:酒精氧化酶-1(alcohol oxidase-1; AOX1)基因及酵母菌α-mating factor訊息胜肽基因與重組的乳鐵蛋白基因建構成一個可以誘導生產及分泌到細胞外的蛋白生產卡匣式基因組，將此外源基因置入酵母菌Pichia pasto

ris染色體中。並藉此系統生產出重組的乳鐵蛋白，並在體外抗菌試驗，證明它們有高度抗菌功能。在實驗二，發現含20個胺基酸的豬乳鐵蛋白素(lactoferricin; LFcin)對大腸桿菌，葡萄球菌及念珠球菌有良好的抗病原性微生物之抑菌作用。在實驗三，我們建立了一套基因轉殖小鼠泌乳中含豬乳鐵蛋白的動物模式。由於建構基因的組織及時期之特異性，只有在泌乳期的乳腺才有表現出豬乳鐵蛋白，其後代之生長表現優於控制組。在實驗四，以此基因轉殖小鼠進行腸胃道致病菌攻毒，證明基因轉殖小鼠比控制組有較正常的體重增加、腸胃道及血中細菌量明顯下降、小腸粘膜及肺泡結構較完整。在細胞外過氧化物岐化酶相關實驗一，我們以人類主

動脈血管平滑肌的EC-SOD基因，前面加上可誘導的啟動子:酒精氧化酶1(AOX1)基因及酵母菌α-mating factor訊息胜肽基因建構在一起，再選殖到酵母菌Pichia pastoris，並藉此系統表現EC-SOD。經選殖後的酵母菌對熱休克(heat shock)及過氧化氫(H2O2)有更強的耐受力。在實驗二，我們建立一套噴霧給藥及高濃度氧氣造成急性肺損傷動物模式， 證明製造出的細胞外過氧化物岐化酶經噴霧給藥，可以減少因高濃度氧氣造成急性肺損傷及全身氧化壓力，並且明顯提高小鼠存活率。再生醫學是目前急性肺損傷治療很熱門之領域，例如使用生長因子或藥物來促進肺部內源性之幹細胞的自我修復，或是以

外源性之幹細胞如骨髓幹細胞治療來幫忙肺部之修復。綜合本論文之研究成果，顯示功能性蛋白及幹細胞可能用於臨床急性肺損傷病患之治療，乳鐵蛋白可用於急性肺損傷或重症病患，當成選擇性腸道淨化(selective decontamination of the digestive tract; SDD)之成份，以避免院內感染；細胞外過氧化物岐化酶經噴霧給藥，可能會形成細胞外甚至肺外防護罩，使急性肺損傷或呼吸衰竭病患免於氧氣毒性；以幹細胞來幫忙肺部之修復也將是我們未來研究的方向。