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分子風鎚技術:光激發振動模式革新癌症治療

最後更新: 2025-12-04
新聞稿發佈日期:11/20/2025


在癌症治療領域,分子風鎚(Molecular Jackhammers)技術代表了一項突破性的創新,透過近紅外光激活胺基氰染料分子,產生協調的全分子振動,從而物理性地破壞癌細胞膜。這項技術由美國萊斯大學(Rice University)、德州農工大學(Texas A&M University)以及德州大學MD Anderson癌症中心的研究團隊共同開發,並於2023年12月發表在《Nature Chemistry》期刊上。 該研究不僅展示了99%的體外癌細胞殺傷效率,還在小鼠模型中實現了50%的腫瘤完全消失率,為癌症治療提供了全新的物理機械途徑。 隨著2025年的最新進展,這項技術持續優化,顯示出向臨床應用邁進的強大潛力。



技術原理:振動驅動作用的分子機制



分子風鎚的核心是胺基氰類分子(aminocyanines),這是一種常用於醫學成像的熒光合成染料,具有生物相容性強、水中穩定且易於附著細胞膜脂質雙層的特點。 這些分子結構近對稱,並帶有長側臂,有助於錨定在癌細胞膜的外脂質層上。當暴露於近紅外光(波長約730 nm)下時,分子內的電子被激發,形成等離子體(plasmon),進而觸發亞皮秒級的協調全分子振動。 這種振動被稱為振動驅動作用(Vibronic-Driven Action, VDA),其頻率高達每秒數十億次,類似微型風鎚般敲擊細胞膜,導致膜快速破裂並引發壞死(necrosis)。



從量子力學角度看,時間依賴密度泛函理論(Time-Dependent Density Functional Theory, TD-DFT)計算顯示,Cy7.5-胺等分子展現縱向和橫向等離子體共振,這些共振放大振動能量,使分子整體運動如同一體化的機械裝置。 與傳統分子馬達(如Feringa型)相比,分子風鎚的機械運動速度快超過百萬倍,且使用近紅外光激活,而非可見光,這大大提升了組織穿透深度——近紅外光可深入人體10厘米,而可見光僅0.5厘米。 這種光激活方式不僅能量低(80 mW cm⁻²),還避免了熱效應或活性氧物種(ROS)的產生,確保了治療的精準性和安全性。



研究團隊強調,這是首次利用分子等離子體來產生機械作用,實現分子尺度上的物理破壞。 胺基氰分子的選擇基於其長期在成像中的應用,證明其生物相容性;同時,振動模式不受ROS抑制劑影響,突顯了其獨立的機械途徑。 這項技術的創新在於將光物理學與分子力學結合,開創了癌症治療的新範式。



實驗方法與結果:從體外到體內的驗證



在體外實驗中,研究者使用A375人類黑色素瘤細胞作為模型,將胺基氰分子(如Cy7.5-胺)以500 nM濃度孵育30分鐘,隨後以730 nm近紅外光照射(80 mW cm⁻²,持續2.5分鐘,總劑量12 J cm⁻²)。 流式細胞術(flow cytometry)分析顯示,細胞膜通透性顯著增加,使用DAPI染色評估膜完整性,每條件分析10,000個細胞。 共聚焦顯微鏡(confocal microscopy)進一步確認,激發波長640 nm下,平均分析75個細胞,顯示振動導致膜快速破裂,殺傷率高達99%。 晶紫染色試驗(crystal violet assay)和克隆形成試驗(clonogenic assay)量化了細胞存活率,在1 µM濃度和10分鐘照射下,實現完全根除。



為模擬細胞膜環境,研究還使用巨型單層脂質體(Giant Unilamellar Vesicles, GUVs),以DPhPC脂質構成,添加2 µM Cy5.5-胺或Cy5-胺,640 nm激光(50 µW)照射,每10秒成像,觀察到脂質體膜的即時破壞。 這些實驗證明了VDA的機械效率,且在低濃度和低光劑量下即可生效。



轉向體內實驗,小鼠模型使用B16-F10黑色素瘤腫瘤,將癌細胞注射生成腫瘤後,施用Cy7.5-胺並進行光照射。 結果顯示,50%的治療小鼠腫瘤完全消失,且無明顯毒性。 統計數據支持了治療的有效性,突顯分子風鎚在活體環境中的適用性。2025年的更新研究進一步驗證了這一效率,顯示在其他癌型如骨癌中的潛力。 整個實驗設計嚴謹,包括溫度測量確認無熱殺傷,以及ROS測量確保機制純機械。



優勢與創新點:物理破壞的獨特貢獻



分子風鎚技術的優勢在於其物理破壞機制,癌細胞難以發展抗性,因為它不依賴特定生物途徑,而是直接針對細胞膜結構。 與光動力療法(photodynamic therapy)或光熱療法(photothermal therapy)不同,VDA不受ROS抑制劑影響,且不產生熱效應,使其適用於敏感組織。 近紅外光的深層穿透允許非侵入式治療,適合皮膚癌、淺層腫瘤或結合奈米載體的深部應用。



創新之處包括分子等離子體的利用,這是首次用於產生機械行動,開拓了分子機器的新世代。 研究者詹姆斯·圖爾(James Tour)指出,這比以往分子馬達快百萬倍,為癌症治療注入了高效機械力量。 此外,胺基氰分子的生物相容性確保了安全性,僅需低濃度即可發揮作用。



潛力應用與未來展望



這項技術的應用前景廣闊,尤其在黑色素瘤治療中,已證明高效。 未來可擴展至其他癌型,如腦癌或骨癌,透過優化分子庫提升光物理特性。 結合光動力療法,可進一步提高效率。 2025年的研究更新顯示,分子風鎚可整合奈米技術,實現精準靶向遞送,擴大治療範圍。



在臨床方面,雖然仍處早期,但其低副作用、非侵入特性預示著轉型為常規療程的可能性。想像未來,患者僅需幾次光照射,即可有效控制腫瘤。 團隊正推進分子優化與動物模型擴展,為人類試驗鋪路。



結論



分子風鎚技術以光激發的振動模式,開創了癌症治療的機械時代,提供高效、安全的解決方案。這項由多機構合作的成果,不僅在實驗中展現卓越效能,還為醫學創新注入了新活力。隨著持續研究,這束光將照亮抗癌之路。



內文引用內容



以下為文章中引用的來源清單:




  • : Destroying Cancer Cells with Vibrating “Molecular Jackhammers” (The Quantum Record, 2025)

  • : Molecular Jackhammers & Near-IR Light Kill Cancer Cells (LightNOW, 2025)

  • : Molecular jackhammers use near-infrared light to kill 99% of cancer cells (The Brighter Side News, 2025)

  • : Rice University vibrates cancer cells to destruction (Optics.org)

  • : Rice's Killian calls for sustained research funding (Rice News, 2025)

  • : Molecular jackhammers eradicate cancer cells by vibronic-driven action (PubMed, 2023)

  • : Molecular jackhammers' 'good vibrations' eradicate cancer cells (Rice News, 2023)

  • : Rice University vibrates cancer cells to destruction (Optics.org, 2024)

  • : Molecular jackhammers’ ‘good vibrations’ eradicate cancer cells (Rice University Press Release, 2023)

  • : Molecular jackhammers eradicate cancer cells by vibronic-driven action (Nature Chemistry, 2023)


資料原文: 亞洲新聞稿聯綱: https://www.pressasia/content/43/分子風鎚技術:光激發振動模式革新癌症治療


延伸閱讀: 專題:男性心聲:抱負與脆弱的交織

最近聽了Chris Williamson的播客,探討現代男性成長的挑戰,感觸頗深。現代男性不僅承擔社會與自我的高期待,還需面對與伴侶的溝通、深度參與家庭,以及敞開內心的重重考驗。以下這段話尤其觸動我:

“你希望能敞開心扉,而不被評判。你希望相信自己能成為更好的人,但不會因此覺得現在的自己不夠好。你希望痛苦被看見與理解,但不被憐憫或輕視,顯得軟弱。你希望追求遠大目標,但即使失敗也不會感到不足。這就是有覺知的男人在當今世界努力前行的挑戰。”

這種內心掙扎,是「抱負」與「同理心」的複雜交織。男人渴望被愛是因為「他們本身」,而非他們的成就。他們希望被支持,卻不希望因此感到有缺陷。這種「我能更好,但我已足夠」的矛盾,是許多男性的共同心聲。

我想,每個男人都渴望聽到伴侶說: 「我知道你可以更好,但你現在已經足夠了。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」

這句話的力量超乎想像。它為男人提供了一個安全基礎,讓他們能勇敢追求無限可能,同時擁有被無條件接納的底氣。Sturgil Simpson的母親曾說:「孩子,我不在乎你是否成功,因為你在我心中已是第一。」這種「抱負與同理心」的融合,正是支持男性時最需要的態度。

播客摘錄翻譯 男人希望追求高目標,但即使未達成也不想覺得自己不夠好。 男人希望痛苦被看見與理解,但不希望被憐憫或輕視,顯得軟弱。 男人希望相信自己能成為更好的人,但不希望因此覺得現在不足。 男人希望能敞開心扉,而不被評判。 男人希望被支持,但不希望因此被視為有缺陷。 男人希望被愛的是「他們本身」,而非他們的作為。

簡單來說,將啟發與同理心融合並非易事。甚至可以說,將抱負與同理心結合是一大挑戰。每個男人心中都在問:如何設定高遠目標,激發潛力,但即使明天尚未達成,也不因此感到自卑?

對自我接納與高表現的渴望,在男人心中常產生衝突。有些男人只有驅動力與目標,卻缺乏反思;有些則沉浸於內省,卻缺乏外在追求。但大多數男人渴望的,是自信的鼓勵與理解的支持並存。

然而,這兩者難免衝突。每個男人都希望聽到:「我知道你可以更好,但你現在已足夠。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」若你是男人身邊的親密之人,能說出這句話,會有多少男人真正聽過呢?

還有什麼比這更好的起點,去開啟對無限可能的追求呢?Sturgil Simpson的母親在歌中說:「孩子,我不在乎你是否成功,因為你在我心中已是第一。」這種結合抱負與同理心的態度,正是我們面對男性挑戰時所需的。

我們常談論女性的挑戰:她們情感豐富、難以捉摸,言語背後的真意難辨;有時被動攻擊,有時強勢主導。但對男人來說,這也是重大議題。作為男人,你需要承認這一點,對自己和身邊的人坦誠。因為若你既有遠大目標又愛自省,你是很難被應對的。而這正是《Modern Wisdom》大多數聽眾的特質——YouTube上約80%,音頻平台約70%。

若你不願自省,怎會聽我談論情緒、感受、正念與覺悟?但同時,那些「硬核拼命、突破極限」的內容,也讓你無法不追求高目標。我雖不認識你,但能推斷你既有抱負又愛自省。

這就是「落地」的時刻。你希望被支持,但不希望因此覺得有缺陷;希望敞開心扉而不被評判;希望相信自己能更好,但不因此否定現在;希望痛苦被理解,而不被憐憫;希望追求目標,但失敗也不會自卑。這就是有覺知的男人在世上奮鬥的挑戰。

你明白自己想實現許多事,但不想忽略當下。你知道與世界的連結重要,但過度連結可能限制成果。成果重要,但並非一切。這種對自我接納與高表現的渴望,在男人心中形成衝突。

我們能對自己說這些話嗎?也許能。但若生命中的人多對我們說這些話,我們的驅動力或許不會如此強烈。所以,繼續努力、繼續前行。但若你是男人身邊的親密之人,請對他說:「我知道你可以更好,但你現在已足夠。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」

Tinmen的George分享了一個數據:91%的中年男性自殺者在自殺前曾尋求過幫助,如援助熱線或心理健康資源。「男人需要敞開心扉」的說法似乎無效。為何?或許我們不懂男人敞開心扉時真正需要什麼;或許他們難以找到合適語言表達需求。僅僅「尋求幫助」並不等於能有效利用。某程度上,男人自身也有責任,但現有方式顯然沒奏效。

有沒有更健康的方式,以「同理心啟發」男人?這正是我們追求的:接納缺陷,同時懷抱願景。這是一種矛盾。「你已足夠,但你能更好」「我愛現在的你,即使你更出色我也會愛你,但我知道你想追求卓越。」這很難處理。

男人需認清這內心衝突。對女性而言,若你以「溺愛」方式照顧男人,你或許不適合這類有抱負又自省的男人。但從功利角度,女性需要有成就的男人。數據顯示,女性失業不影響離婚率,但男性失業則使離婚風險增33%。支持你生命中的男人,符合你的利益。而這需要「充滿同理心的啟發」。

你對這些想法有共鳴嗎? 不妨與伴侶分享你的感受與需要,或對他/她說:「我知道你可以更好,但你現在已足夠。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」

 

最近聽了Chris Williamson的播客,探討現代男性成長的挑戰,感觸頗深。現代男性不僅承擔社會與自我的高期待,還需面對與伴侶的溝通、深度參與家庭,以及敞開內心的重重考驗。以下這段話尤其觸動我:



“你希望能敞開心扉,而不被評判。你希望相信自己能成為更好的人,但不會因此覺得現在的自己不夠好。你希望痛苦被看見與理解,但不被憐憫或輕視,顯得軟弱。你希望追求遠大目標,但即使失敗也不會感到不足。這就是有覺知的男人在當今世界努力前行的挑戰。”



這種內心掙扎,是「抱負」與「同理心」的複雜交織。男人渴望被愛是因為「他們本身」,而非他們的成就。他們希望被支持,卻不希望因此感到有缺陷。這種「我能更好,但我已足夠」的矛盾,是許多男性的共同心聲。



我想,每個男人都渴望聽到伴侶說: 「我知道你可以更好,但你現在已經足夠了。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」



這句話的力量超乎想像。它為男人提供了一個安全基礎,讓他們能勇敢追求無限可能,同時擁有被無條件接納的底氣。Sturgil Simpson的母親曾說:「孩子,我不在乎你是否成功,因為你在我心中已是第一。」這種「抱負與同理心」的融合,正是支持男性時最需要的態度。



播客摘錄翻譯 男人希望追求高目標,但即使未達成也不想覺得自己不夠好。 男人希望痛苦被看見與理解,但不希望被憐憫或輕視,顯得軟弱。 男人希望相信自己能成為更好的人,但不希望因此覺得現在不足。 男人希望能敞開心扉,而不被評判。 男人希望被支持,但不希望因此被視為有缺陷。 男人希望被愛的是「他們本身」,而非他們的作為。



簡單來說,將啟發與同理心融合並非易事。甚至可以說,將抱負與同理心結合是一大挑戰。每個男人心中都在問:如何設定高遠目標,激發潛力,但即使明天尚未達成,也不因此感到自卑?



對自我接納與高表現的渴望,在男人心中常產生衝突。有些男人只有驅動力與目標,卻缺乏反思;有些則沉浸於內省,卻缺乏外在追求。但大多數男人渴望的,是自信的鼓勵與理解的支持並存。



然而,這兩者難免衝突。每個男人都希望聽到:「我知道你可以更好,但你現在已足夠。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」若你是男人身邊的親密之人,能說出這句話,會有多少男人真正聽過呢?



還有什麼比這更好的起點,去開啟對無限可能的追求呢?Sturgil Simpson的母親在歌中說:「孩子,我不在乎你是否成功,因為你在我心中已是第一。」這種結合抱負與同理心的態度,正是我們面對男性挑戰時所需的。



我們常談論女性的挑戰:她們情感豐富、難以捉摸,言語背後的真意難辨;有時被動攻擊,有時強勢主導。但對男人來說,這也是重大議題。作為男人,你需要承認這一點,對自己和身邊的人坦誠。因為若你既有遠大目標又愛自省,你是很難被應對的。而這正是《Modern Wisdom》大多數聽眾的特質——YouTube上約80%,音頻平台約70%。



若你不願自省,怎會聽我談論情緒、感受、正念與覺悟?但同時,那些「硬核拼命、突破極限」的內容,也讓你無法不追求高目標。我雖不認識你,但能推斷你既有抱負又愛自省。



這就是「落地」的時刻。你希望被支持,但不希望因此覺得有缺陷;希望敞開心扉而不被評判;希望相信自己能更好,但不因此否定現在;希望痛苦被理解,而不被憐憫;希望追求目標,但失敗也不會自卑。這就是有覺知的男人在世上奮鬥的挑戰。



你明白自己想實現許多事,但不想忽略當下。你知道與世界的連結重要,但過度連結可能限制成果。成果重要,但並非一切。這種對自我接納與高表現的渴望,在男人心中形成衝突。



我們能對自己說這些話嗎?也許能。但若生命中的人多對我們說這些話,我們的驅動力或許不會如此強烈。所以,繼續努力、繼續前行。但若你是男人身邊的親密之人,請對他說:「我知道你可以更好,但你現在已足夠。即使你停留在當下,我也會在你身邊。你將會很出色,但你不必非得卓越,我會一直陪著你。」



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男人需認清這內心衝突。對女性而言,若你以「溺愛」方式照顧男人,你或許不適合這類有抱負又自省的男人。但從功利角度,女性需要有成就的男人。數據顯示,女性失業不影響離婚率,但男性失業則使離婚風險增33%。支持你生命中的男人,符合你的利益。而這需要「充滿同理心的啟發」。



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