嗅出健康警訊！非侵入式化學斷層掃描揭開身體深層秘密
你能想像，有一天醫生不動刀、不抽血，就能「聞」出你體內的健康狀態嗎？來自以色列理工學院（Technion）的研究團隊，最近開發出一項突破性的「非侵入式化學斷層掃描（noninvasive chemical tomography）」技術，可即時追蹤細胞組織深層的分子變化，為癌症診斷與個人化醫療帶來新的可能。這項創新研究已刊登於國際頂尖期刊《Advanced Materials》。
從氣味偵測開始的醫療革命
這項技術的核心概念是「化學斷層掃描（chemical tomography）」，簡單來說，就是透過分析身體釋放出的微量氣體—「揮發性有機化合物（volatile organic compounds, VOCs）」組成，來判斷深層組織發生了什麼事。這些氣體存在於我們的呼吸、汗液、唾液及任何體液中，像是一種看不見的健康訊號。研究團隊由Technion的化學工程學院Hossam Haick教授領導，他是國際知名的VOCs偵測專家，他與團隊攜手打造一種可即時、低成本、無需破壞組織的新型感測系統，能精準追蹤人體內部的分子變化。
用「鼻子」看器官：這套技術怎麼運作？
這套系統的運作方式靈感來自大自然的智慧，也就是昆蟲的「複眼（compound eye）」。昆蟲的複眼是由數百到數萬個稱為「小眼（ommatidia）」的感光單元組成。每個小眼都能捕捉不同方向的影像，整合後便能建構出一個超廣角的視野。雖然每個小眼解析度不高，但整體卻非常靈敏，能迅速捕捉移動中的物體，是昆蟲逃命或捕食的利器。Hossam Haick教授團隊仿效這個概念，利用石墨烯（graphene）製成的感測器來模擬複眼結構，每個感測器就像一個「人工小眼」，專門捕捉從「類器官（organoids）」中釋放出的氣味訊號。這些訊號資料接著交由AI分析、整合與判讀，彷彿昆蟲的「大腦」正在即時解讀複雜的氣味訊息。
為什麼這麼重要？因為我們需要「非侵入式」技術
目前，科學家常用類器官（organoids）這種3D細胞模型來模擬人體器官並進行研究。然而，要觀察這些類器官內部的活動其實非常困難。傳統方法不是解析度不足（如共軛焦顯微鏡），就是會破壞樣本（如RNA定序），既昂貴又無法即時追蹤。化學斷層掃描解決了這些痛點。Haick教授研究團隊以人類乳腺類器官為模型，成功用VOC訊號動態追蹤組織癌化的過程，並發現關鍵的蛋白質與基因變化。他們甚至找出與12種VOCs相關的6條代謝路徑，未來這些訊號有望成為早期癌症診斷的生物標記。
展望未來：不只癌症，還能應用到全身
Haick教授指出，這項技術未來不只限於乳癌研究，也可延伸至腎臟、肝臟與大腦等其他器官的健康監測。若搭配接收天線將資料即時傳輸到外部監控系統，就能夠持續追蹤組織健康狀況並發出早期疾病預警。這不只是技術突破，更是一場將人工智慧導入個人化醫療的革命。
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