加速傷口癒合的創新研究：波爾效應與奈米光療 – 科技大觀園發布於2020年6月19日
諾貝爾物理獎得主波耳（Niels Bohr）的父親（Christian Bohr）是丹麥哥本哈根大學的生理學教授，他基於血紅素對氧氣親和力的多年廣泛研究，於 1904 年首次描述一種效應：血紅素 Hb 對氧的結合親和力與酸度或二氧化碳濃度成負相關。亦即當 pH 值下降或二氧化碳濃度上升時，血紅素對氧的親和力下降，氧解離曲線（oxygen dissociation curve）右移，抑制血紅素與氧氣的結合，這將有利於氧合血紅素 Hb‧O2 釋放O2；反之，pH 值增加或二氧化碳濃度減少時，則有利於血紅素與O2的結合，因而能攜帶更多的O2。這種 pH 值對血紅素攜氧能力的影響就稱為波耳效應。
當血液流經代謝旺盛的肌肉組織時，由於細胞呼吸不斷產生二氧化碳，因此血液中的二氧化碳分壓低於組織中的分壓，導致二氧化碳擴散出組織，穿過細胞間隙液而進入微血管。由於在該處的CO2濃度較高，下列化學平衡依勒沙特列原理向右移動，這將導致pH值下降，有利於氧合血紅素釋放O2，使組織獲得更多O2以供所需。
至於血液流經肺時，氧氣從肺泡擴散到微血管內的血液中，同時二氧化碳逆向擴散到肺泡，並被排出體外。此時由於氧分壓較高，CO2 的呼出又有利於氧合血紅素的生成，因此氧合百分比提高，氧解離曲線左移。
血紅素是運輸O2和CO2的主要物質，將O2由肺運送到組織，又將CO2從組織運到肺部。在O2和CO2運輸的整個過程中，均有賴於pH值對血紅素攜帶O2和CO2的影響：當O2分壓升高時，促進O2與血紅素結合；O2分壓降低時，O2與血紅素解離。
回來看這則新聞，成大葉晨聖教授所帶領的研究團隊首創引入奈米材料技術，藉由二氧化碳能促進傷口癒合的波耳效應，將小蘇打分子修飾於奈米粒子表面。藉由此奈米粒子具備的吸收近紅外光轉換成熱的特性，讓小蘇打受熱而分解釋放二氧化碳，從而產生波耳效應用來加速傷口癒合。因為此效應能使二氧化碳在傷口區域形成弱酸環境，進而增加傷口區域在血液循環中有利於釋出氧氣，以達到傷口加速癒合的目的。這種治療策略經小鼠試驗顯示，傷口接受五分鐘照射治療，癒合時間就能縮短三分之一。
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同場加映
要提升血含氧量，醫界採用的高壓氧治療是其中一種方法，治療過程中藉由吸入高濃度的純氧來提升身體部位的氧氣供應。