【2017年諾貝爾化學獎特別報導】將生命捕捉在原子的細節中
將生命捕捉在原子的細節中 林宇軒，曹一允，蔡蘊明合…
原子、分子、離子
原子、分子、離子、化合物 、錯合物、聚合物、大分子
不需溶劑的紅血球冷凍保存方法
不需溶劑的紅血球冷凍保存方法
高瞻計畫特約編譯 林如雲/德州大學分子生物科學研究所馬千惠 責任編輯
編譯來源： Solvent-Free, Ice-Free, Vital!
科技日新月異，各項發明與發現不斷的出現，影響了世人的生活、生存與生命。例如行動裝置的發明影響了全球人類的通訊方式，人們的學習方式。核能的發明便利了人們的生活，也造成毀滅性的影響。而醫學的創新和精進，讓醫療的方法與工具更精密，使人可以更健康長壽。
3D有趣實驗：牛奶膠水
3D有趣實驗：牛奶膠水
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班蔡孟錡
前言
牛奶在和酸性溶液混合後會導致蛋白質變性，使得牛奶中的酪蛋白從牛奶中析出，過濾後再利用鹼性溶液使白色棉絮狀物體溶解，使酪蛋白回到原本的狀態，再靠著酪蛋白之間的靜電吸引力達到黏著物體的功效，本實驗即利用此原理利用生活中常見的白醋與小蘇打粉使得牛奶可以成為具有黏性的膠水。
實驗影片
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樹枝狀聚合物（Dendrimer）
樹枝狀聚合物（Dendrimer）
國立臺灣師範大學化學系博士班三年級梁家榮
樹枝狀聚合物是從中心延伸出許多像樹枝一般結構的支鏈，組合成外觀看似一個球形的一種超分子（supermolecule）。主要分成三個部分，1. 核心部分。2. 從核心延伸出重複片段的支鏈層。3. 最外層的官能基團。
與另一種相似結構的大分子超分支聚合物（hyperbranched polymer）不同的地方是，超分支聚合物的製備方式是一步合成，所以會受到立體障礙效應（steric effect）和官能基的不同所影響，從核心合成出許多長度、形狀不一的支鏈。比較容易製備，但是不容易控制分子的大小。
苯乙烯（styrene）
苯乙烯（styrene）
國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然博士、鄭文/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然責任編輯
維基：保利龍餐盒http://zh.wikipedia.org/wiki/發泡膠盒
苯乙烯（styrene），顧名思義，結構就是乙烯為主結構，其中一個氫被苯基取代，為一無色液體，濃度低時帶有甜甜的香味。自然界就有苯乙烯的存在，可以從咖啡、肉桂等植物中提煉出來，英文名字styrene 就是因為苯乙烯為天然樹脂蘇合香（或稱安息香，styrax）主成分而得名，苯乙烯是重要的石化原料，被廣泛的使用於製造各種石化聚合物製品，例如橡膠、玻璃纖維、塑膠管、汽車零件、鞋子、酒杯、食物容器、地毯襯背等，2010年苯乙烯年產量即高達2500萬噸。其中大家最熟悉的苯乙烯製品就是以苯乙烯作為單體之聚苯乙烯（polystyrene, PS）。聚苯乙烯質地硬而脆，無色透明，可以和多種染料混合產生不同的顏色；發泡聚苯乙烯（俗稱保麗龍）是良好的熱絕緣體，因此經常被用來作為建築絕緣材料，如建築結構隔熱板，同時兼具吸音、隔音等效果。
雖然苯乙烯的沸點是145度，但是卻是一種容易揮發的且易燃的有機物。苯乙烯對人類有直接接觸危險性：當人們因為身處工地、剛裝潢好的空間、吸煙室或使用影印機等的環境中，導致暴露在被苯乙烯蒸氣所汙染之室內空氣時，眼睛就有可能因苯乙烯刺激而紅腫、流淚。如果皮膚接觸到苯乙烯，也會有吸入或滲透的危險性。此外，含苯乙烯產品之製造、使用及處理過程中，如果處理或控管不當就可能將苯乙烯釋放至空氣、水及土壤，導致使用或製造苯乙烯場所工作的人員暴露於苯乙烯中。苯乙烯的吸入相當可能會造成神經系統的影響。所幸在空氣中之苯乙烯，通常很快地會在1到2天內被分解，在土壤或水中之苯乙烯可能會被細菌或其他微生物所分解。
完美的聚合物晶體
完美的聚合物晶體
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明
聚合物是人生存必需的一種分子，大家熟知的核酸是由核苷酸單元所組成的聚合物，乃基因的主要結構。蛋白質是由胺基酸的單元所組成的聚合物，扮演生命化學裡重要的催化劑角色。由單醣組成的聚合物，包括澱粉、纖維等，亦是重要的生命化學物質。但是在日常生活中，人工合成的聚合物業已成為不可或缺的材料，舉凡食、衣、住、行、育、樂、和醫療都必須仰賴具有特定功能的聚合物素材。
要在實驗室製備具有單一分子量的聚合物不是一件容易的事，那需要非常精準的控制。從這個困難來看，生命體系裡面的許多聚合物是具有單一結構的分子，例如許多的蛋白質，以及重要的核酸，因此我們不能不佩服大自然精巧的設計。當然生命體所製造的許多聚合物，也可以是各種不同聚合程度的集合體，例如澱粉或纖維，只能用平均的分子量或分子量範圍來描述。大自然為何具有如此的多樣性呢？這是因為各種材料的存在是為了符合其使用的需求和環境。以心臟為例，它是由許多蛋白質所組合而成的肌肉，所構成的一個複雜裝置，在人的一生中必須跳動約25億次，讓氧氣透過約144,000公里路徑輸送到全身各處，有些位置的血管只有頭髮粗細（管徑愈細需要的壓力愈大），每天運送約8000升的血液而甚少出現血管壁的損壞。與大自然的設計，以及製造這些材料的精準度和耐用性來比較，人類科學家的能力還是非常的基礎！
離子液體(ionic liquid)（二）
離子液體(ionic liquid)（二）
國立臺灣師範大學附屬中學二年級1306班蔡威任/國立臺灣師範大學附屬中學化學科陳昭錦老師
離子液體的特性
離子液體的導電度相較於很差的導體而言算是中等，不游離(non-ionizing)，黏滯性高，蒸氣壓通常很低。其他的性質則較具歧異性，多半可燃性低、熱安定性優異、液態存在的溫度範圍廣、在許多極性或非極性的化合物有令人滿意的溶解特性。
在許多類型的化學反應中，例如： Diels-Alder 反應及 Friedel-Crafts 反應，離子液體可作為溶劑。近來的研究中，離子液體也當作生物催化反應中的溶劑。離子液體與水或其他有機溶劑的互溶性隨陽離子的支鏈長度及陰離子種類而變化。它們可扮演酸、鹼或是配位基的角色，也可在製備穩定的碳烯(carbenes)時當作前驅物(precursor salts)。
離子液體(ionic liquid)（一）
離子液體(ionic liquid)（一）
國立臺灣師範大學附屬中學二年級1306班蔡威任/國立臺灣師範大學附屬中學化學科陳昭錦老師
離子液體(IL)為一種液態的鹽類，在 1970 年代電化學教科書中探討的離子液體，其範圍從鹼金族的矽酸鹽及鹵化物到四級銨鹽都有，現今離子液體主要是指熔點低於 $$100^\circ C$$ 的鹽類物質，以便與過去所稱的高溫熔融態離子化合物做區隔。
常溫常壓下的液態物質如水或汽油等，是由分子化合物組成，而離子液體則是由離子或短暫存在(short-lived）的離子對所構成。因此離子液體有許多不同的稱呼，如：液體電解質(liquid electrolytes)、離子性熔融物(ionic melts)、離子性流體(ionic fluids)、融合鹽(fused salts)、液態鹽(liquid salts)或離子玻璃(ionic glasses)等。
銅葉綠素鈉(Sodium Copper Chlorophyllin)
最近天然葉綠素與人工葉綠素的使用造成民眾恐慌，國衛院基於一研究機構對於這方面做資料補充。天然葉綠素是由波菜或乾燥的蠶糞便提煉出來，然後再經過皂化與銅化，變成銅葉綠素或銅葉綠素鈉。
銅葉綠素鈉是屬於水溶性，食藥署容許銅葉綠素鈉添加於口香糖等其他食品，並有規範添加劑量。事實上蠶攝食桑葉，但無法完全吸收桑葉中的葉綠素，因此糞便中會含有豐富的葉綠素。乾燥的蠶糞便又稱為蠶砂，蠶砂還須經過皂化、銅化來精製，這個過程會把原本在葉綠素中的鎂以銅取代，這樣會使葉綠素更為耐光與耐熱，因此用於食品中。然而在油品中是不能添加銅葉綠素的，理由是油品所呈現的綠色應是植物提煉過程中所產生，且油品的顏色能代表品質好壞，若添加銅葉綠素去改變原本油品的顏色，會讓民眾無法辨別油品品質，因此法規是不允許添加的。
另一方面也傳出麵條添加銅葉綠素鈉的事件，這也是違法的，麵條若要添加銅葉綠素鈉，應事先和食藥署提出申請，讓食藥署能制定容許劑量等相關規範，以保障民眾安全。世界各國為了保護民眾健康，以銅溶出的量做為銅葉綠素鈉管制標準，一般而言溶出量相當低，人體的銅葉綠素鈉攝食量每天低於15 mg/kg是安全的，以一般飲食習慣所攝食的銅劑量是正常合理的，民眾不需過於驚慌。除非肝臟與腎臟較不健康的民眾，應減少攝食動物內臟、蚵仔、龍蝦等，這在過去有臨床案例，然而臨床上慢性銅中毒也非常少見。
卡鉑（Carboplatin）
卡鉑（Carboplatin）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師
卡鉑的結構如圖1，此化合物是用來治療某些癌症（主要是卵巢癌、肺癌、頭部及頸部的癌症）的化療藥劑。在1980年後段開始引用以來，由於與順鉑比較起來，副作用較少，因此被廣泛用於治療。順鉑與卡鉑均屬於含鉑抗癌藥物，會和DNA交互作用，干擾DNA的修復。
圖1 卡鉑
化學藥理
就結構而論，卡鉑與順鉑（Cisplatin）不同之處，在於它用一個作為雙牙基的二羧配位基取代了兩個氯離子配位基，但是兩個胺基在卡鉑與順鉑上同為順式。在實驗中，發現順鉑與卡鉑都會水合而釋出活性Pt2+，但兩者速率相差很多。使用與順鉑相同劑量時，卡鉑展現了較低的活性，與DNA之結合也較慢。卡鉑和順鉑不同，它可能有不同的反應機制。某些研究結果顯示，順鉑和卡鉑在呈現細胞毒性時，對MCF-7細胞株（一種乳癌細胞）造成不同的形態改變。在細胞萃取液中，含有天然親核劑，可以活化卡鉑，但卻抑制順鉑與DNA的結合。由於卡鉑活性較小，限制了蛋白質-卡鉑的排出。卡鉑的排出率較小，表示留在體內的較多，因此它的效果較為持久（卡鉑的留滯半生期為30小時，而順鉑的留滯半生期為1.5-3.6小時）。
副作用
相對於順鉑，卡鉑的最大優點是副作用較小，尤其是降低了腎毒性。引發的噁心及嘔吐較輕微，且易於控制。
卡鉑最主要的缺點是會抑制骨髓製造血球細胞與血小板的功能，可能會下降到只有原來的10%。血液中的血球細胞與血小板的數量在首次治療後的21-28天達最低點，然後會逐漸回穩，通常會恢復到原來的水準。白血球降低（嗜中性白血球減少症）可能會造成併發症，有時可用filgrastim（一種蛋白質製劑，白血球生成素）治療。嗜中性白血球減少症引發的併發症最可能因感染而變嚴重，這種情形必須重新住院，並以抗生素治療。
卡鉑的藥效不如順鉑，可能只有1/8到1/45的療效，視癌症的種類而異。如果要得到與順鉑一樣的療效，卡鉑的劑量往往要用到四倍。卡鉑的性質較為穩定，一旦採用攝取方式，進入人體之後，其滯留半生期比順鉑長，但其安定性也造成卡鉑直接穿過人體，在尿裡中仍有90%的卡鉑。
若先將卡鉑與氯化鈉（NaCl）水溶液混合浸泡，可提高卡鉑的藥效。在24小時之後，用薄層層析術（TLC）分析此溶液，可以分離出溶液中的順鉑、卡鉑及數種含鉑副產物。數項研究顯示，如果浸泡的食鹽水之容積莫耳濃度增加，其中的大腸桿菌存活率會急劇下降。這些大腸桿菌的鹼性磷酸酶之數量也減少，這種酶是一種可以指示細胞大小的蛋白質。這樣的結果顯示，如果用這些浸泡卡鉑的溶液處理細胞，這些細胞將會萎縮，終至死亡，順鉑也有同樣的機制。