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趨勢快訊
【循環】蝦子廢棄物革命:釋放有效的抗氧化劑,促進健康與永續發展
2024/04/24
蝦類以其高營養價值而廣受歡迎,蘊含豐富的蛋白質、氨基酸、omega-3 脂肪酸、礦物質和維生素,及對人體有益的甲殼素和胡蘿蔔素。然而,隨著蝦類消費量不斷上升,所產生的蝦頭、蝦殼和蝦尾等副產品也大量產生,佔加工廢棄物一半以上,為漁業加工業帶來環境壓力。因此,為減輕對環境的影響,希望能充分利用蝦類所產生富含營養成分的廢棄物(如含甲殼素、蛋白質的蝦殼),將其轉化為高附加值產品。   在2024年2月28日發表於《食品生產、加工和營養》期刊的一項新研究中,紐芬蘭紀念大學(Memorial University of Newfoundland)的研究人員在北極蝦(Pandalus borealis)中發現抗氧化活性化合物(Antioxidative compounds),為食品和製藥產業帶來重大突破,這項研究不僅強調了蝦類的營養價值,還發現具有潛在健康益處的新型化合物。   該研究首先探討利用不同溶劑從蝦類加工副產品中萃取抗氧化元素的效果,結果發現乙醇是萃取抗氧化元素的最佳溶劑,另發現在萃取蝦殼時,其總酚含量(Total phenolic content, TPC)和總類胡蘿蔔素含量(Total carotenoid content, TCC)相較其他副產品高,再進一步透過精細的層析法(chromatographic methods)和質譜法(mass spectrometry),發現蝦類含天然抗氧化劑酚類化合物及雜環化合物-二氫喹啉變體。   此發現不僅展現乙醇的萃取能力,同時也證實蝦類廢棄物本身蘊含豐富的抗氧化活性成份,發現了具有潛在抗炎、抗癌和抗衰老活性的新型化合物,突顯蝦類加工副產品中豐富但尚未被充分利用的抗氧化物質,為相關科學研究和健康應用開啟了新視野,並為海鮮加工業提供了永續利用廢棄物的方式。未來應持續對海鮮加工廢棄物進行更深入廣泛的研究,為未來營養保健和藥物開發等領域開拓嶄新的創新方向。【延伸閱讀】- 廢棄蟹殼於農業利用
用抗激勃林植物生長調節劑控制室內綠牆植物的莖生長
2024/04/17
近年來室內綠牆因其美觀性和環境效益在企業等工作場所大受歡迎。但室內環境中的植物往往會因光照不足而出現莖拉長的生長現象,導致植物展示效果不佳,需聘請專業的室內景觀設計公司來進行汰換以及維護這些綠植,導致增加許多相關成本。   鴨跖草(Spiderwort)屬作為常用的室內景觀植物,包括斑馬觀音蓮、紫錦草、紫背鴨跖草等,可忍受低至30到50 µmol-m-2-s-1的光照,需生長於溫度介於華氏65到85度之間的環境,且在兩次澆水之間需保持乾燥,為了保持美觀性,也需為其定期修剪。   美國堪薩斯州立大學(Kansas State University)最新一項研究重點關注了抗激勃林(antigibberellin)植物生長調節劑,將其運用在室內綠牆常見綠植斑馬觀音蓮(zebra plant)和紫背鴨跖草上,結果顯示能有效減緩這兩種植物莖的生長長度,使其更容易養護,而其對減緩斑馬觀音蓮莖的生長效果優於紫背鴨跖草。   使用抗激勃林植物生長調節劑可減緩鴨跖草在綠牆上種植後第一個月的莖生長長度,巴克素(Paclobutrazol)對莖的生長也有抑制的效果,可以在安裝上綠牆前透過葉面噴灑80 ppm或澆灌4 ppm試劑來達到控制鴨跖草莖的生長,這種方法有助於保持綠牆的視覺吸引力,同時促進植物的健康和耐久性,並有可能減少相關的維護成本。【延伸閱讀】- 把大自然搬到頂樓-你想「屋頂綠化」嗎?
徹底改變植物健康診斷:微流體裝置用於快速miRNA檢測
2024/04/03
在自然環境中,植物會遇到許多生物和非生物威脅,這些威脅會嚴重影響植物的生產與健康。因此中國南京農業大學的研究人員開發了各種感測器和設備來檢測植物激素、重金屬反應和病原體入侵,而目前研究的重點是microRNA399(miR399)。【延伸閱讀】-讓植物說話-科學家發明感測器即時監測植物體內變化   miR399是一種微型核糖核酸(miRNA),對植物磷酸鹽的恆定至關重要,可做為檢測缺磷時的生物標記。   能夠檢測miRNA的方式有很多,包括北方墨點法、微陣列、即時聚合酶連鎖反應,但這些方法往往耗時且複雜。不過,其中一種用於定點照護(POC)的微流體技術能夠快速、簡單和靈敏的檢測miRNA。然而,要將這個技術廣泛用於農業仍面臨挑戰,這凸顯了進一步研究的必要性,以使這些診斷工具在精準農業中更容易且有效的對植物進行管理。【延伸閱讀】- 微流體晶片技術可快速診斷多種植物病毒所引起的疾病   研究人員開發了一種新型的微流體裝置系統,該裝置利用微流量通道將DNA固定在玻璃表面上,透過夾心雜交建立DNA探針區域以檢測miRNA。該方法成功檢測到了人工合成的 miR399c,證明了該裝置在識別miRNA存在具高度專一性。   隨後的研究擴大了該裝置的應用範圍,以檢測番茄內源的miRNA,結果顯示在缺磷的條件下sly-miR399增加。這些實驗結果顯示,該裝置能有效辨識缺磷現象,進而及時調整養分供給。   微流體裝置系統在植物領域的開發與應用是一大進步,它將為早期養分缺乏提供一個診斷的工具,該裝置的簡單性、準確度也凸顯它在永續農業和精準農業方面的價值。
可可萃取物能促進飲食不良老年人的認知能力
2024/03/05
《美國臨床營養學雜誌》上一項針對 573 名老年人的研究,發現可可萃取物補充劑可以改善飲食不良的參與者的認知能力,但對飲食健康的參與者沒有影響。該研究是大規模的 COSMOS (COcoa Supplement and Multivitamin Outcomes Study)試驗的一部分,COSMOS 是一項由研究者發起、由美國麻薩諸塞州布萊根婦女醫院(Brigham and Women's Hospital)主導的大規模長期臨床試驗。   美國各地超過 21,000 名老年女性和男性參與了這項隨機、雙盲、安慰劑對照研究,旨在測試每日補充可可萃取物或常見的多種維生素是否可以降低心臟病、中風的風險、癌症和其他重要的健康影響。研究已顯示可可萃取物對認知功能的潛在保護作用,但針對老年人的隨機臨床試驗結果並不一致。   目前,新的研究顯示,每天服用含有500 毫克可可黃烷醇(flavanols)的可可萃取物補充劑,對於飲食品質較差的老年人具有認知功能上的益處。然而,在研究開始時已經擁有健康飲食模式的參與者中並未發現明顯的益處。這項研究由美國麻省總醫院暨布萊根婦女醫院的研究人員進行,試驗參與者為573 名老年人,他們在試驗期間接受了詳細的認知測試。   在兩年多的詳細神經心理評估結果中顯示,與安慰劑相比,每日補充可可萃取物對整體或特定領域的認知功能沒有整體益處。然而,二次分析則顯示飲食品質較差的參與者透過服用可可萃取物補充劑獲得了認知功能的益處。這項研究的結果與一項早期研究的結果一致,不過,研究人員認為有必要進一步研究可可萃取物補充劑在更多樣化的人群和飲食品質較低的人群中的作用,以更加了解其應用的潛力。【延伸閱讀】- 研究顯示植物生物鹼-葫蘆巴鹼可改善認知功能
2023 年日本十大農業新技術
2024/01/26
日本十大農業技術新聞係由嚴選 2023 年度這一年來民間企業、大學、公立試驗研究機關與國立研究開發法人所發表的農林水產相關研發成果,透過加盟會員(農業相關刊物等 30 個單位)以內容卓越度與社會關注度評選出十大農業技術新聞。 〔主題一〕一眼掌握果樹開花所需的低溫累積時間-智慧型果樹栽培管理-   農研機構開發一種可由智慧型手機簡易操作,且可準確判斷果樹開花的加溫時期的智慧型系統,不僅提升開花率與開花期的一致性,促進早期採收利於市場銷售,加上可避免不必要的加熱過程,進而節省能源,增進穩定生產。   〔主題二〕下雨也不怕!-犁田同步旱田直播機之開發-   農研機構和I-OTA合同會社共同開發以穩定二期耕作為原則的高效功能旱田直播機。此項新型機台的改良讓土壤不易黏著,即便在降雨後高水分土壤也可運作。加上犁地同步播種,播種時間短,可以避免生長初期因雨水或排水不良積水造成損害,更有利於穩定並擴大二期耕作。   〔主題三〕抗甘藷基腐病強的「紅日向」品種-穩定南九州甘藷生產力-   農研機構培育一種具有高耐甘藷基腐病的抵抗力的「紅日向」品種。這項新品種面臨農田遭受甘藷基腐病害之時,相比原先舊品種只剩下不到一成的產量,創下八成以上的產量。相當適宜推廣於宮崎縣與鹿兒島縣等地栽培種植,有助於減輕甘藷病害損失,穩定生產力。   〔主題四〕雷射光驅除害蟲技術之開發-無須使用殺蟲劑,利用雷射光擊中害蟲新技術-   本研發成果由大阪大學與農研機構共同研發,以一種藍色半導體雷射光有效擊中已有抗藥性的害蟲的重要部位。例如斜紋夜蛾等農業害蟲,以及近年來猖獗沙漠蝗蟲等皆為適用驅除對象。這項新技術無需使用任何化學農藥,友善環境更有助於糧食生產。   〔主題五〕包覆非食用米素材的肥料資材之開發-塑膠殼「零」土壤殘存, 海洋「零」汚染-   由三陽化成工業株式會社與biomass-resin公司共同研發利用非食用米為生物降解樹酯作為農業肥料包膜資材。這項成果經由農地驗證將預計2027年起正式應用。由於肥料塑膠包膜會造成土壤殘留跟海洋汙染問題,本技術能大幅降低環境的負荷,為永續農業做出貢獻   〔主題六〕遠端監控病蟲害發生情況-利用IOT技術,開發自動化病蟲害發生調查裝置-   農研機構利用IOT相機自動取得誘捕器捕害蟲之影像,開發可每天遠端監控病蟲害發生情況之省力裝置,迅速提供農民精準的病蟲害資訊。由於可適時採取最佳農藥噴灑時機與防治策略,藉此穩定且促進農業生產力提升。   〔主題七〕用酵素力加速分解生物降解塑膠製品-減少處理農用地膜耗費勞力-   農研機構利用稻米中的酵母產生大量酵素,開發可加速分解耐久性高的生物降解農用地膜,同時可應使用者要求的時間分解,大幅降低處理所需耗費勞力。   〔主題八〕闡明灰黴病菌的感染機制-「RNA農藥」之開發-   名古屋大學解釋了對農作物造成嚴重危害的灰黴病菌感染多種不同作物的機制,研究發現該真菌能識別作物產生的抗菌物質,並產生相對的基因合成可使其失去活性的酵素,該發現有助於開發僅去除病原菌感染性而友善環境的RNA農藥。   〔主題九〕口感鬆軟香甜的新品種「姬東」-蔬食或和糕點加工皆宜,繼「紅東」後的新品種-   農研機構培育一種甘藷新品種「姬東」。「姬東」不僅外型好,口感近似於羊羹用的「紅東」品種,香氣近似於拔絲地瓜用的「 AIKOMACHI」,其口感硬度適用於加工。無論是蔬食或和糕點加工皆適宜,預計2024年透過種苗公司提供生產者栽種,除以關東地區為主,同時期待擴展於日本全國。   〔主題十〕培育抗莖枯病的蘆筍新品種「明日玉J」-無畏田間罹莖枯病的高產量新型抗病害品種-   由農研機構、香川縣、東北大學與九州大學聯合培育出日本國內唯一抗莖枯病的蘆筍新品種「明日玉J」。這項新品種特別對於難以抵抗的莖枯病更是唯一勝選。由於無須殺蟲劑噴灑不僅大幅提升日本蘆筍露地栽培的產量,同時穩定產量雙管齊下。預計2028年開始提供種苗。 【延伸閱讀】- 2022年日本十大農業新技術
甜蜜的科學:吃草莓有助於預防失智症和憂鬱症
2024/01/19
失智症是一個通稱,其中包含許多不同種失智症類型,最常見的則是阿茲海默症 (AD),目前尚無有效的治療方式,僅能透過飲食和生活方式的選擇來預防和緩解。美國辛辛納提大學(University of Cincinnati)的一項新研究顯示,草莓中的花青素具有抗發炎作用,連續12週每天食用草莓可降低中年人失智症風險和憂鬱症狀。   草莓的營養成份豐富,是許多生物活性化合物的來源,並含有葉酸、鉀、纖維、植物固醇和多酚等有益心臟健康的營養素,只需1杯草莓即可滿足日常維生素C需求。目前已有許多研究充分探討草莓消費者與大腦健康之間的關聯性,例如美國拉什大學(Rush University)的臨床研究結果顯示,草莓中名為「天竺葵素」的花青素與降低阿茲海默症發生率有關。   本研究以30名患有輕度認知障礙且體重過重的成年人作為實驗對象,其中一組收到由冷凍乾燥草莓所製成的草莓粉,每包草莓粉由130克草莓製成13克草莓粉,其中花青素含量為36.8毫克,相當於1杯的新鮮草莓量;對照組則收到具有和草莓粉相同外觀、味道的安慰劑。   研究人員追蹤參與者的長期記憶、情緒和代謝健康狀態,結果顯示,草莓粉組的受試者在單字學習測試中表顯更佳,且憂鬱症況顯著降低,這可能是因為草莓中的花青素具有抗發炎作用,而發炎可能是與超重/肥胖、前期糖尿病和第 2 型糖尿病等代謝紊亂相關的影響因素。未來的研究試驗希望能納入更多的參與者樣本和不同劑量的草莓補充劑,以評估在老化條件下攝取草莓對認知和代謝功能的益處。【延伸閱讀】- 茶及漿果的攝取可能會減緩阿茲海默症的發生機率
研究顯示植物生物鹼-葫蘆巴鹼可改善認知功能
2024/01/12
根據統計患有認知功能障礙的65歲以上成年人約佔11.7%,80歲以上的老年人盛行率則增加至40%。依世界衛生組織推估,至2040年神經退化性疾病將成為自然死亡中排名第二的主要原因。   認知老化是指與年齡相關的認知功能障礙,包括解決問題速度變慢、推理能力下降、感知速度變慢、記憶力和空間能力受損等,是老年人常見的健康問題之一。認知老化問題嚴重影響老年人的生活品質,將對醫療系統帶來壓力,並給家庭和社會帶來沉重經濟負擔。因此,必須提供預防保健服務等積極措施,以維護老年人的大腦健康。   近年來探索具有特定功效之天然化合物,來改善老化與認知能力下降已成為健康老化的研究重點。葫蘆巴鹼因具有多種生物活性,被廣泛應用於抗菌、抗癌、抗糖尿病、抗高血壓和抗高血脂等相關研究。先前研究報導指出葫蘆巴鹼可促進皮質神經元樹突和軸突再生,並抑制體外晚期糖化終產物形成,可改善阿茲海默症和神經發炎體內模型的學習和記憶障礙,但對於認知能力下降影響及潛在分子機制仍有待全面研究。   日本筑波大學的研究人員運用加速老化小鼠prone8(SAMP8)模型,從認知和分子生物學的角度,研究葫蘆巴鹼對於記憶與空間學習的影響。研究結果顯示服用葫蘆巴鹼30天的小鼠和未服用葫蘆巴鹼的小鼠相比,空間學習和記憶能力均有顯著改善。研究人員更進一步進行海馬體全基因轉錄組分析,研究發現葫蘆巴鹼組與神經系統發育、粒線體功能、ATP合成和神經傳導物質釋放相關訊號路徑有顯著調節。   此外,透過負向調節訊號因子Traf6介導的轉錄因子NF-κB 的活化來抑制神經發炎,透過蛋白質定量分析證實,海馬中發炎細胞因子TNF-α 和IL-6顯著降低,神經傳導物質多巴胺、正腎上腺素和血清素的水平則顯著升高。   綜合上述研究結果顯示,葫蘆巴鹼可以減少發炎反應,增加神經傳導物質釋放,進而改善學習和記憶功能,對於治療認知老化疾病具有潛在功效。【延伸閱讀】- 咖啡化合物可改善與年齡相關的記憶力和學習能力下降
開發「動物用口服疫苗」,強化傳染病因應對策:日本鏈結「研究開發 與 Society 5.0」之 BRIDGE 創新研發計畫專題(3)
2024/01/09
BRIDGE計畫由日本內閣政府綜合科學技術創新會議(CSTI)統籌執行,作為研究開發與society5.0中間橋樑,主要積極推動擴大投資項目,期望增進公私部門合作的研究開發,並結合戰略性創新計畫(SIP),加速各政府部門推動執行。   本計畫是以綜合創新戰略為基礎,發揮 CSTI 的指揮中心功能,設定「優先議題」後,應用創新技術解決相關的社會問題,並促進新創產業的發展。 議題 3:開發「動物用口服疫苗」,強化傳染病因應對策   近年來,動物傳染病在全世界各地急速增加,無論豬、雞、牛等任何家畜品種無一倖免,深怕人畜共通傳染病擴散疑慮發生。因此,人、動物和生態系統健康一體(One Health)為全球公共衛生重要議題。【延伸閱讀】-導入機器學習科技預防人畜共通傳染病   另一方面,由細菌感染引發家畜的呼吸道疾病和腹瀉等,以及養殖魚類的傳染病,目前皆仰賴抗菌藥物治療。為了減少抗菌藥物的使用,正致力於開發安全高效的疫苗。在此背景下,戰略型創新計畫(SIP)第二期:智慧生物產業暨農業基礎設施技術與公私研發投資擴展計畫(PRISM)針對「動物醫療用生物製藥供應技術」項目,研發一種利用昆蟲製造動物疫苗素材技術。   本計畫利用昆蟲高效合成有用蛋白質的能力和蠶絲不易消化的特性,開發高效的動物口服疫苗素材和投藥技術。研發議題之內容與目標如下: 1. 研究開發具體內容:   動物用口服疫苗素材:應用蠶絲的高機能素材製造技術,開發有效的口服疫苗素材,再經由動物試驗結果,改善蠶絲中抗原蛋白的數量,以及口服疫苗的蠶絲形狀,逐步確認商品化的規格需求。   動物用口服疫苗的投藥技術:將開發的疫苗給予動物進行口服投藥,並驗證其成效。雖然計畫目前對於動物種類和傳染病項目沒有明確限制,但整體新型口服疫苗素材之研發結果將有助於新創事業設立與擴大投資。 2. 預計在 2025 年前達到之目標開發能融合動物細菌或病毒抗原及蠶絲的疫苗素材,並經由動物口服試驗結果進一步改良,確認未來實用化的規範需求。 3. 社會應用目標:經由官方與民間共同合作,以製藥公司為主導方,通過口服疫苗的臨床試驗並符合法規要求之後,預計於 2030 年實現商品化,計畫後續以扶植相關的新創企業,因應生產新型口服疫苗所需要的材料。 4. 執行期間:2023 年 至 2025 年。 5. 研究經費:2023 年的委託研究經費限額 74,940 千日圓。
用於食品生產的真菌有潛力用於新型益生菌的開發
2023/12/25
許多真菌菌株因其發酵、產生風味或產生異源分子(heterologous molecules)的能力而被食品業廣為應用。例如用於葡萄酒和麵包生產的釀酒酵母及用於起司製作或熟成的酵母菌等。   法國一間專注於健康食品微生物學領域的Micalis 研究所(Micalis Institute)的研究團隊想進一步了解真菌微生物群對人類健康的潛在影響,因此針對食品業用於生產食品(如起司及加工肉品)的真菌深入研究,並聚焦於真菌在腸道健康中的作用以及對發炎性腸道疾病如克隆氏症(Crohn’s disease)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis)的發展影響。研究人員選擇了廣泛用於食品生產並代表各種不同酵母種類的酵母,然後與培養的人類細胞或在模擬潰瘍性結腸炎的特定動物模型中進行測試。   研究發現,在用於食品生產的菌株中,某些菌株可以在發炎環境下對腸道和宿主產生有益的影響。團隊鑑定出兩種酵母菌株:Cyberlindnera jadinii和Kluyveromyces milkis,對潰瘍性結腸炎小鼠模型的發炎環境具有潛在的有益作用。為了瞭解這些效應背後的機制,團隊進行了一些額外的實驗,發現這種保護似乎是由施用酵母後微生物群的改變所驅動的,連帶著透過一種仍然未知的機制改變了對腸道發炎的敏感性。   整體而言,C. jadinii和K.lactis菌株具有作為益生菌對抗腸道發炎的潛力,但仍然需要進一步研究來了解這些菌株對腸道健康 的作用機制。 【延伸閱讀】-新加坡國大研究員研發風味俱佳的益生菌咖啡和茶飲
中國基於深度學習的全基因組選擇新方法誕生
2023/12/08
全基因組選擇作為新一代育種技術,通過構建預測模型,根據基因組估計育種值進行早期個體的預測和選擇,從而縮短育種世代間隔,加快育種進程,節約成本,推動現代育種向精准化和高效化方向發展。統計模型作為全基因組選擇的核心,極大地影響了全基因組預測的準確度和效率。   傳統預測方法基於線性回歸模型,難以捕捉基因型和表型間的複雜關係。相較于傳統模型,非線性模型(如深度網路神經)具備分析複雜非加性效應的能力,人工智慧和深度學習演算法為解決大資料分析和高性能並行運算等難題提供了新的契機,深度學習演算法的優化將會提高全基因組選擇的預測能力。   中國農業科學院作物科學研究所、三亞南繁研究院大資料智慧設計育種創新團隊以玉米、小麥和番茄3種作物的4種不同維度的群體資料為測試材料,通過創新深度學習演算法框架開發了全基因組選擇新方法。與其他五種主流預測方法相比,該方法有以下優點: 可以利用多組學資料開展全基因組預測;演算法設計中包含批歸一化層(Batch Normalization)、回呼函數和校正線性啟動函數等結構,可以有效降低模型錯誤率,提高運行速度;預測精度穩健,在小型資料集上的表現與目前主流預測模型相當,在大規模資料集上預測優勢更加明顯;計算時間與傳統方法相近,比已有深度學習方法提速近10倍;超參數調整對用戶更加友好。【延伸閱讀】- 全基因組定序揭開蘋果起源演化之旅
以藻類為原料的混凝土空心磚
2023/12/06
混凝土是全球二氧化碳排放的主要來源,其中,混凝土空心磚(又名煤渣磚或微風花格磚)構成了其中的一大重要部分。美國SOM建築設計事務所(Skidmore, Owings & Merrill)與普羅米修斯材料公司(Prometheus Materials)合作的一項新計畫展示了一種更有利環境的替代品—以藻類為原料的混凝土空心磚。其採用由生物磚組成的簡單結構,由普羅米修斯材料公司開發,該公司為源於美國科羅拉多大學的研究計畫的新創公司。   這些磚塊是利用自然生長且可固碳的微型藻類製成。微藻類與水、陽光和二氧化碳結合後生成一種物質,類似珊瑚礁中產生的碳酸鈣,當與粒料混合時可形成一種淨零碳排建築材料,該材料的物理和熱性能與以標準波特蘭水泥為原料的混凝土相似,在某些情況下甚至表現得更好。   SOM建築設計事務所於新聞稿中表示,材料公司透過正在申請專利的光合生物膠結技術,採用天然固碳微藻類製造生物磚,為混凝土提供一種永續的替代品,如果能大規模使用該生物磚,全球二氧化碳排放量最多可以減少8%。事務所正在持續測試生物磚的性能,如果一切順利,生物磚最終能用於建造實際的建築物。該藻類空心磚的原型目前正於2023年芝加哥建築雙年展展出,取名為The Spiral(螺旋)。【延伸閱讀】- 森林碳匯 淨零目標的關鍵
用藍綠藻製作的傷口敷料塗層可促進傷口癒合
2023/12/05
藍綠藻的萃取物經常被用作膳食補充食品,這種單細胞生物具有簡單的生殖系統,能產生含有生物活性化合物的生物質,有著強大的抗氧化和抗菌特性,有助傷口癒合。然而,微藻的厚細胞壁對萃取這些珍貴的化合物帶來極大障礙。   澳洲的弗林德斯大學(Flinders University)研究人員選擇了一種螺旋藻(Spirulina maxima,藍綠微藻的一種),利用氬氣噴射式大氣電漿技術(APPJ)選擇性的打破螺旋藻的厚細胞壁,使螺旋藻失去原生結構並完全分解,隨後重新形成超薄薄膜,轉化為生物活性塗層,可以應用於醫用敷料和醫療設備,保護患者不受到感染,並加快傷口癒合和消炎   研究人員評估經氬氣APPJ處理的螺旋藻之抗菌活性,發現其對綠膿桿菌和金黃色葡萄球菌非常有效,細胞死亡率分別為93%和73%,可抑制生物膜的形成,通常生物膜內的細菌有更強的抗生素抗藥性。除了有生物相容性之外,螺旋藻塗層還具有抗發炎特性,使用這種塗層後,研究人員在細胞傷口癒合實驗中產生的傷口在兩天內就完全癒合了。   研究人員表示,這種新技術有望成為一種傷口治療方法,包括慢性傷口的治療,特別是在抗生素抗藥性增加的情況下。這種新型技術可以改善從生物質中萃取和純化有用化合物的過程,無需使用有害溶劑或投入大量能源。團隊正在嘗試將其商業化,因為目前還沒有任何商用傷口敷料能同時避免與對抗感染、有效調節發炎和促進傷口癒合。【延伸閱讀】- 令人意外的發現!藍綠藻能生產油脂
咖啡化合物可改善與年齡相關的記憶力和學習能力下降
2023/11/25
老年人通常會遇到問題解決速度變慢、流暢推理能力下降、感知速度下降、記憶力和空間能力受損的情況。隨著全球人口老化,人們對減少或預防這種年齡相關的認知能力下降的方法進行了大量研究,先前亦有許多研究投入研發具有神經保護特性的天然生物活性化合物來減緩大腦老化。日本筑波大學的一項新研究調查了咖啡豆中高濃度存在的一種生物鹼化合物-葫蘆巴鹼(Trigonelline)如何影響小鼠的認知功能。   咖啡因、葫蘆巴鹼和菸鹼酸(維生素 B3)是咖啡中三種重要的生物活性化合物。在咖啡豆烘焙過程中,葫蘆巴鹼被分解為菸鹼酸,對神經、消化系統和皮膚有益。在此研究中,研究人員使用了表現空間學習缺陷和記憶喪失症狀的老化促進小鼠,並以5 毫克/公斤/天的劑量持續 30 天口服葫蘆巴鹼,30天後,小鼠接受了行為測試以量測其空間學習和記憶能力。研究發現,給予葫蘆巴鹼的小鼠在空間學習和記憶能力方面表現出顯著改善。   迷路或忘記物體放置位置等空間記憶問題是海馬迴(hippocampus)受損的常見症狀,由於人類海馬迴會隨著年齡的增長而縮小,這可能導致與年齡相關的認知能力下降。因此團隊研究了葫蘆巴鹼在海馬迴中的生物效應,發現在餵食葫蘆巴鹼的小鼠中,與神經系統發育、 細胞能量產生、發炎和自噬作用(身體重新利用舊細胞和受損細胞的過程)相關的訊號路徑受到顯著調節。且葫蘆巴鹼透過負向調節導致促發炎細胞激素產生的途徑來抑制神經發炎,同時顯著升高對正常大腦功能扮演重要角色的神經傳導物質如多巴胺、正腎上腺素和血清素。   研究人員表示,由於葫蘆巴鹼在改善老化相關認知能力下降方面的治療潛力,未來可能作為一種潛在的藥用化合物,用於改善認知老化和神經發炎相關的中樞神經系統功能障礙。   另外,對那些希望透過喝咖啡來提高葫蘆巴鹼攝取量的人來說,2014 年的一項研究發現,一杯標準義大利濃縮咖啡(約25 毫升)平均含有42.4 毫克葫蘆巴鹼,其中阿拉比卡咖啡的含量較羅布斯塔咖啡高,而無咖啡因咖啡也同樣含有葫蘆巴鹼。【延伸閱讀】- 研究證實咖啡加工的副產物萃取物富含許多機能性成分
帶有蜘蛛基因的蠶紡出的纖維比防彈背心中使用的纖維堅韌六倍
2023/11/21
蛛絲是自然界機械性質最優異的蛋白質纖維,其強度為鋼的5至10倍,其彈性使其能吸收比芳綸纖維(Aramid Fiber)多3倍的能量。因而享有 「生物鋼鐵」的美譽。由於其優異的性能,可廣泛應用於軍事、航太技術、生物醫學等領域,但由於蜘蛛同類相食的特性,使蜘蛛絲始終存在難以量產的問題。   中國東華大學生物與醫學工程學院的研究人員將大腹鬼蛛(Araneus ventricosus)的蜘蛛絲蛋白基因插入蠶的DNA中,利用CRISPR-Cas9基因編輯技術和顯微注射,使蜘蛛絲蛋白可在蠶的腺體中表達,生產出的纖維具有高拉伸強度(1,299 MPa)和韌性(319 MJ/m3),比防彈背心中使用的克維拉(Kevlar)纖維堅韌六倍。由於蠶絲是目前唯一大規模商業化、飼養技術成熟的動物絲纖維,因此,利用基因改造蠶生產蜘蛛絲纖維擁有低成本、可大規模商業化等優勢。   這項研究是第一個利用蠶成功生產全長蜘蛛絲蛋白的研究,該技術可用於製造尼龍等合成商業纖維的環保替代品。研究人員表示,蜘蛛絲是一種亟待開發的戰略資源,這項研究中生產的纖維具有極高的機械性能,可用作手術縫合線,滿足全球每年超過 3 億例手術的需求,還可以用來製造更舒適的服裝和創新的防彈背心,在智慧材料、軍事、航太技術和生物醫學工程方面都有應用潛力。未來,研究人員還計劃開發可以以天然和基因工程胺基酸生產蜘蛛絲纖維的轉基因蠶。【延伸閱讀】- 利用蠶絲及蜘蛛絲作為神經損傷修復材料的應用
研究顯示薑黃素在治療消化不良症狀方面可能與藥物同樣有效
2023/11/14
薑黃源自薑黃植物的根,含有一種稱為薑黃素的天然活性化合物,被認為具有抗發炎和抗菌特性,長期以來在東南亞被用作藥物治療消化不良相關問題。目前常用的消化不良治療藥物主要是奧美拉唑(Omeprazole),奧美拉唑是一種質子幫浦抑制劑(PPL),可抑制胃酸分泌,主要用於胃潰瘍、十二指腸潰瘍、以及逆流性食道炎等治療。但長期使用質子幫浦抑制劑會增加骨折風險、微量營養素缺乏和感染風險。   泰國朱拉隆功大學(Chulalongkorn University)和多家醫院的醫學研究人員合作,從泰國醫院招募206名原因不明反覆胃部不適(功能性消化不良)的患者,隨機分配到三個治療組進行為期28天的試驗。包含薑黃組、奧美拉唑組以及薑黃加奧美拉唑綜合組,並分別於28天及56天後對患者進行消化不良嚴重程度評估(SODA)。在試驗開始時,所有三組患者均具有相似的臨床特徵和SODA評分,到第28 天,綜合組、薑黃素組和奧美拉唑組的疼痛和其他症狀嚴重程度分別顯著降低,但奧美拉唑在減輕疼痛方面稍稍領先。56 天後,三組的疼痛評分相似,但薑黃在緩解其他症狀方面得分最高,另外各組皆沒有報告嚴重的副作用。   然而,研究人員發現,雖然沒有統計意義,但部分服用薑黃素的參與者出現了肝功能損傷。由於該研究規模較小,以及測試期較短和缺乏長期監測數據等侷限性,未來還需要進行更大規模的長期研究以進一步驗證研究結果。儘管如此,這項試驗為功能性消化不良的治療提供了可靠的證據,證明在臨床操作中考慮使用薑黃素是合理的。該研究由泰國傳統和替代醫學基金資助。【延伸閱讀】- 含有薑黃素的奈米載體可緩解高眼壓引發的視網膜神經節細胞損傷
使用綠茶化合物治療子宮肌瘤
2023/10/24
子宮肌瘤是子宮最常見的良性腫瘤,由平滑肌細胞和結締組織基質所組成,據估計,約77%的女性一生中會罹患子宮肌瘤,雖然許多患有子宮肌瘤的人沒有症狀,但約有25%的人會經歷如子宮大量出血、骨盆疼痛和不孕等明顯症狀。根據美國衛生及公共服務部的數據,在美國住院嚴重到需要子宮切除手術的狀況中,子宮肌瘤是主要原因。除了完全切除子宮外,外科手術選項也可能包括從子宮壁切除纖維瘤的各種方法。   在美國約翰霍普金斯醫學院(The Johns Hopkins University School of Medicine)的一項臨床前概念驗證研究中,研究人員發現一種綠茶化合物表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)可能有望治療和預防子宮肌瘤,EGCG具有強大的抗氧化特性。先前已經有證據顯示EGCG可以減少纖維瘤細胞的生長。   在這項研究中,研究人員使用從患者身上採集後在實驗室培養的子宮肌瘤細胞,並用EGCG處理,觀察是否會對相關的蛋白質表達造成影響,包含纖連蛋白(fibronectin,一種基質蛋白)、週期蛋白D1(Cyclin D1,與細胞分裂有關)和結締組織生長因子(CTGF)蛋白。結果顯示,與未經處理的對照組相比, EGCG將纖連蛋白降低了46%至52%,並破壞了纖維瘤細胞生長、運動、訊號傳導和代謝的相關途徑,CTGF蛋白與對照組相比減少也高達86%。   研究人員強調,本研究探索了口服補充EGCG作為治療方法的可能性,而不僅僅是靠喝幾杯綠茶來當作子宮肌瘤的預防措施。這項研究的目的在辨識出EGCG在纖維瘤細胞中作用的生化機制,檢驗EGCG如何治療和預防子宮肌瘤,因為子宮肌瘤疾病的控制和預防並沒有標準方案,所以找到一種安全、不動手術的療法相當重要。研究顯示EGCG補充劑或許可作為一種天然、容易取得的方式,能緩解症狀或減緩纖維瘤的生長。   雖然這項研究的結果前景看好,但研究人員提醒,還有更多研究有待完成,消費者不應該試圖自行服用綠茶補品。未來預計繼續針對大型、多樣化的患者群體進行臨床試驗,以確定EGCG補充劑的最佳劑量和可能的副作用。【延伸閱讀】- 含有EGCG的綠茶萃取物可調節唐氏症患者的臉部發育
研究顯示甘草根萃取物可有效對抗胰臟癌
2023/09/26
甘草(licorice)是一種豆科植物,甘草根是一種常見中藥,長期以來一直在中醫學中占據重要地位,其用途非常多元,而甘草根化合物甘草甜素的甜度約為蔗糖的 50 倍,因此通常被製成糖果,在食品產業亦有廣泛的應用。近期一項新的研究顯示,來自甘草根部的化合物對於對抗胰臟腫瘤的生長非常有效。   胰臟癌普遍被認為是一種特別致命的疾病,在美國,胰腺癌的存活率僅為 12%。來自香港浸會大學(HKBU)的研究人員利用電腦模型找出了一種名為異甘草素 (Isoliquiritigenin, ISL) 的黃酮類化合物可以有效對抗胰臟癌,為了測試 ISL 的功效,研究人員在試驗中將兩種不同劑量的ISL應用於人類胰臟癌細胞,發現接受 12.5μM濃度 ISL 的癌細胞死亡率比未經處理的癌細胞高出約 50%,而接受 25 μM 處理的癌細胞死亡率比未治療的對照組高出約 80%,且在小鼠試驗中亦發現腫瘤明顯縮小。   先前的研究發現,甘草中含有的其他黃酮類化合物可以有效控制大腸癌細胞的自噬(autophagy)並導致其死亡。自噬是細胞回收並清除細胞壁內受損或多餘成分的過程。在早期癌症中,自噬有助於防止癌細胞轉移。但在疾病的後期則可能會導致癌症的擴散,因此阻斷這一過程是控制它的一種方法。甘草根萃取物的治療與目前標準化療藥物gemcitabine(GEM)的治療效果大致相同。但化療藥物對身體具有極大的毒性,且胰臟癌細胞可以對其產生抗性,因此天然替代品可以提供對抗這種疾病的重要工具。研究人員發現當 ISL 與 GEM併用於小鼠體內時,它使化療藥物的療效提高了 18%。研究人員表示,這項研究的結果將治療胰臟癌的新型自噬抑製劑開闢了新的途徑。未來希望與其他研究團隊合作,進一步評估 ISL 在治療胰腺癌方面的有效性和潛在的臨床應用。【延伸閱讀】- 甘草葉萃取物有潛力可作為慣行及有機農業植物保護劑
研究顯示繡球花萃取物可減少阿茲海默症相關蛋白的累積
2023/09/08
阿茲海默症(Alzheimer's disease)是世界上最常見的神經退化性疾病,與記憶喪失和認知障礙等症狀相關。β澱粉樣蛋白(Amyloid β, Aβ)斑塊的聚集和神經原纖維纏結引起的腦部病變被認為是阿茲海默症的主要原因。因此,控制 Aβ 聚集的治療藥物可能有助於延緩發病和病程進展。然而儘管已經開發出許多針對 Aβ 的藥物,但它們未能在臨床試驗研究中證明療效。此外,已核准的抗體藥物還存在高昂治療成本和不確定的療效等問題。因此,許多研究都集中在開發減緩或逆轉阿茲海默症的治療方法。   韓國三育大學(Sahmyook University)的研究人員發現,在繡球花(hydrangea)葉中發現的一種天然酚類物質Phyllodulcin在對付β澱粉樣斑塊方面有巨大的潛力   Phyllodulcin 是一種天然香豆素衍生物,亦是天然的甜味劑,其甜度是蔗糖的 400 至 800 倍,因此部分亞洲國家會使用乾繡球花葉來沖泡花草茶。先前有研究顯示多酚類物質可能抑制大腦中β澱粉樣蛋白的聚集,然而,Phyllodulcin在治療阿茲海默症中的作用尚未得到研究。   研究人員表示,他們假設Phyllodulcin可能進入大腦並抑制β澱粉樣蛋白聚集,改善阿茲海默症中出現的各種腦部病變。為了驗證假設,研究人員利用基改小鼠來模擬澱粉樣斑塊,並給小鼠口服Phyllodulcin或對照物質,每三天一次,一個月之後測試了動物的學習和記憶能力,並分析它們的腦組織。結果發現Phyllodulcin可以有效抑制 Aβ 堆積並分解已聚集的團塊,同時還發現其減少了與β澱粉樣蛋白相關的神經毒性,並減輕了記憶障礙。該研究首次揭露了Phyllodulcin可以改變阿茲海默症的潛在發病機制,有可能預防失智或延緩疾病的進展,研究人員希望未來能夠開發出以Phyllodulcin為基礎的化合物來治療阿茲海默症。【延伸閱讀】- 茶及漿果的攝取可能會減緩阿茲海默症的發生機率

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