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神奇的高分子：人體哆啦A夢

101/08/09 19342

徐善慧｜中興大學化學工程學系

話說有一天，博學多聞的徐博士突然找了他的好朋友哆啦A夢（以下簡稱A夢）及大雄來喝咖啡。

徐博士一看到A夢就歡喜萬分地說：「A夢啊A夢，我為了一個問題百思不解，我想…只有你能救我了。」

A夢滿臉狐疑地說：「啊…我以為『只有你能救我了』這句話是我們家大雄的專利口頭禪。你說你說，只要我知道一定幫你。」

徐博士這時突然正經八百，壓低聲音說道：「A夢，請問你電池沒了之後到底是不是礦物？」

A夢這時馬上演出四川變臉，氣急敗壞地說：「No...no...no...我要鄭重澄清，第一，我的電池不會沒電，我只會處於休眠狀態，請問你沒有看過網路版的A夢完結篇嗎？第二，我就算真的沒電，也絕不是破銅爛鐵！」

這時，本來被晾在一邊的大雄睜大眼睛，插嘴說：「啊？A夢有完結篇嗎？我怎麼不知道？」

A夢數落起來：「你不知道的可多了！以前有句話說，沒有知識也要有常識，沒有常識也要看電視，現在這句話變成『沒有門路也要上網路！』在網路版的A夢完結篇中，是你發明了仿生電池把我救回來的！算了…不跟你說了。」

徐博士：「我們的課題好像不是在討論電池，是在說破銅爛鐵…」

A夢又小小抓狂了：「我再次鄭重澄清，我不是破銅爛鐵，我是『尖端高分子科技』產品！比方說我的電池—肝醣！」

徐博士：「對不起，我誤會了，請繼續，我對未來尖端高分子科技所製造出的機器貓非常感興趣！」

A夢：「你又錯了！我不是機器貓，我是未來尖端高分子科技的『貓型』仿生機器人！」A夢繼續：「真實的人體是由高分子所構成的，既然要成為尖端仿生，就必須用到尖端高分子科技！回到我的電池，肝醣！肝醣就是一種高分子。比方說，我現在吃了一個銅鑼燒，其中的醣類叫做『澱粉』，也是一種高分子，這些都是含有碳氫氧的高分子。」

「高分子的特徵就是很多原子串成的分子，很多很多個，像是一串珠，因此高分子就是『分子量』很大的一串珠。想想看，高分子的分子體積也很大，我吃了這個高分子，但它鑽不過我腸胃的洞洞，於是就會用到我腸胃道的『酵素』，這是另一種高分子，我叫它『高分子催化劑』（註1）。我的腸胃用這催化劑把澱粉『降解』，意思就是把高分子串珠變成小段串珠的過程。小段珠才能鑽過腸胃的洞洞到血液中，然後隨著血液進到我的肝臟，再用另一種高分子催化劑幫忙把串珠重新串起來，這個過程叫做『聚合』。肝臟內的高分子就是我的能量來源，也就是肝醣！」

大雄：「銅鑼燒降解再聚合，叫『肝醣』！就是我在未來會研發出來的新電池？」

A夢：「我需要能量時，肝醣會經由高分子催化劑再把大串珠變成小段，然後隨著血液流到全身各處以補給能量。」

徐博士：「那麼，請問你的肥肉也是屬於一種補給隊嗎？」

A夢：「沒禮貌！但，哈哈，銅鑼燒吃多了，就轉成肥肉了。肥肉就是『三酸甘油酯』，用甘油把3個脂肪酸串起來。還有一些脂肪會堆積木（註2），堆出一些細胞膜與微胞結構哩！再說回來，有些醣類除了碳氫氧外，還含有氮，它帶著負電荷，因此會溶於水。這些含碳氫氧氮串珠的高分子多醣，分子量很大。其中有一種叫做『玻尿酸』，是一個分子量達上百萬的水溶性高分子，很黏稠又有潤滑效果。每次我施出竹蜻蜓特技進行地面降落時，我的關節保護就是靠它啦！」

大雄：「原來如此。還有，你都不用敷面膜，該不是你的皮膚也是尖端高分子科技的產品吧！」

A夢：「你開竅了，我的皮膚是仿生皮，是一種膠原蛋白，我們叫做「蛋白質」。這一類的高分子扮演了非常重要的角色。剛才我說的高分子催化劑，也是屬於這一類的含碳氫氧氮串珠的蛋白質，有時也含有硫元素，它們的結構可以變得非常複雜，總共有3～4種不同層級的結構，比鹹蛋超人的變形能力還強。我的皮膚這麼柔軟又有韌性，不像一般的機器人那樣，就因為是尖端高分子科技的產品！」

大雄：「給我看看鹹蛋超人的變形能力吧！」

A夢：「我這個膠原蛋白的最基本狀態是一串珠，叫一級結構，這就是高分子。這一串珠會自動形成螺絲捲狀態，叫做『脉』（helix），這是二級結構。蛋白質這個高分子有各種的二級結構，但不見得是螺絲捲。以前面的例子而言，再把3個螺絲捲湊在一起，這是三級結構，這時才是一個真正完整的膠原蛋白分子。厲害的是，這個分子也會堆積木，又堆出了膠原蛋白親水纖維，因此我的皮膚才會柔軟又有韌性。感恩啦！」

徐博士：「你的皮實在是仿生不織布哩。有沒有在賣啊！」

講著講著A夢突然驕傲起來：「現在的科技畢竟跟未來的有差啦。第一，膠原蛋白串珠不夠長，也就是高分子的分子量不夠啦！第二，堆積木的技術也不佳。但是，若做成人工皮或敷料等，暫時取代一下受傷的皮膚，再結合其他醫療技術，讓皮膚再生回來還是可行的。這就是現在生醫材料這個行業的產品之一，這個行業常嘗試利用高分子科技發展出具有仿生性的東西用在醫療上，我想這應是受到我的啟發吧！哈哈！」

徐博士：「你說得是，高分子有人叫它『軟物質』，就是因為這個材料具有的柔軟性。不過，請問你的骨頭總該是無敵鐵金剛一族的吧？」

A夢：「這更厲害啦！是尖端高分子複合材料科技！把我的膠原蛋白仿生不織布織得更整齊一些，並且交叉排列，在堆積木的過程中另加些陶瓷補強，就像是鋼筋混凝土一樣，這就成了我的骨頭啦！」

徐博士：「哈哈，既然你身體中有加入陶瓷，你的意思是，其實你還是有礦物啦！虧你之前還變臉哩！」

A夢：「博學之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之！冤枉啊，我只說我不是破銅爛鐵，我可沒有否定礦物這回事。」（註3）

被糗了一下的徐博士馬上還以顏色：「嗯嗯，我想你一定是遺漏了一個非常重要的高分子科技！」

A夢這時露出一股神祕又詭異的微笑：「你該不是想問我…時光機吧？」

徐博士：「不是不是，我的意思是『貓型』仿生機器人一定有用到另一個尖端的高分子科技，那就是『核酸工程』！賓果！」

A夢：「是我剛才說到螺絲捲而讓你想到了這個上個世紀（20世紀）的世紀分子，那個高分子中的高分子，『DNA核酸』吧？這個高分子確實是兩條串珠反方向捲在一起；碳氫氧串珠除了多個氮外，還有磷，也就是它是一個含碳氫氧氮磷五元素的高分子。但，這就說到我的傷心處了，縱然我是仿生機器人，我來的年代的科技雖然尖端，仍沒有辦法仿出真正的生命形態，也就是無法在我身體內安裝遺傳密碼，也因為這樣，我如果生病，就必須搭乘時光機回到我的年代『進廠維修』！」

大雄：「沒關係啊，換零件也不錯啊！我們想換也沒得換呢！」

A夢：「現在大家說的生醫材料與人工器官，其實都是希望發展出一個仿生的『零件』來取代人體的『零件』，我說過，這大概是受了我的啟發，但是啊…機器人不是人啊！怨嘆哩。」

大雄：「A夢，我們都把你當人看！而且你說過，我們有共同的回憶啊！」

A夢：「不是的，我是說，現在的高分子科技雖然進步，但能做出具有智慧的仿生高分子產品仍然有限。像現在的人工腎臟、人工皮膚(或稱人造皮膚)、人工血管、人工水晶體等，都是要像不像的，沒辦法做到徹底的仿生，畢竟要做出有生命的東西很難。也因為這樣，有些科學家想到利用仿生高分子科技做出微妙微肖的假零件後，再在這個假零件中放入有生命的『幹細胞』，以期打造出真正的人類『零件』，讓人的生活品質變得更好、更有尊嚴。因為人不是機器人，像我們家大雄一樣，我就得常常維護他的尊嚴。」

大雄（冏）小聲地喃喃自語：「不會啦…你不是說，是我發明仿生電池把你救回來的嗎？」

徐博士：「咖啡喝得差不多了…A夢，我突然又有一個問題百思不解，我想…只有你能救我了…」

A夢：「？」

徐博士：「就是你剛才說的時光機，該不會也是尖端高分子科技的產品吧？」

A夢這時再次露出神祕又詭異的微笑：「啊啊，天機不可洩漏。不過，我可以給你一個小小的提示，可知道『軟物質的黏彈性、相轉換、記憶性與自組裝』（註4）？下次再聊吧，bye bye。」

這時，博學多聞的徐博士、尖端高分子科技的A夢與後生可畏的大雄都露出了滿足的笑容，緩步踏出咖啡廳。

註1：酵素是一種蛋白質，它們是經由特殊的結構來催化身體中的反應。
註2：請參考本專題報導的另一篇文稿〈玩過積木嗎〉。
註3：我們一般說礦物都含有金屬或陶瓷等，廣義才包括石油（含碳氫）。
註4：這邊是要強調高分子的智慧性，可以進行相的變化，具有流動性，使結構發生巨大且徹底的改變，又可以利用記憶性重新回到原先具有高度組裝的狀態。想像這些跟時光機有沒有關聯呢？請參考本專題報導的另外幾篇文稿。

資料來源

《科學發展》2012年8月，476期，36 ~ 41頁

蛋白質(66) 遺傳(49) 仿生機器人(11)

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