美國海軍艦隊一直遇到 這個令人沮喪的問題，
就是所謂的「結垢」。
對於所有非航海的人士而言，
結垢就是藻類、藤壺 和其他海洋材料之類的東西
粘在船和潛艇的側面。
過去能藉由在艦船和潛艇表面
塗上重金屬之類的有毒物質 來防止這種結垢。
但是這些重金屬在保持船舶清潔方面
卻不如從前那樣有效。
而我們想要乾淨的船身，
因為船的結垢
實際上會降低船艦在水中的效率，
還更容易被敵人發現蹤跡。
這很不好。
因此幾年前，美國海軍研究室
找上我的一位同事，
工程師科學家安東尼·布倫南博士，
來設計不用重金屬的防止結垢方案。
布倫南博士原本就在研究
類似粗糙的表面
如何能防止藻類等生物附著。
但是布倫南博士苦於不得其解。
他提出的所有工程表面
最終都被藻類征服了。
然後布倫南有次參加 在夏威夷舉行的會議，
注意到某個相當有趣的現象。
瞧瞧這三種動物：
海牛、鯨魚和鯊魚。
你們注意到什麼呢？
好，沒錯。
鯨魚和海牛表皮骯髒，
但鯊魚卻乾淨得很。
這是所有鯊魚獨有的特點。
下次觀看「鯊魚週」時，
你會注意到
放眼所見的每條鯊魚
都不沾垢。
（笑聲）
為什麼？
布倫南想找出答案。
與幾個勇敢的研究生助手一起，
他們出發去找鯊魚。
（笑聲）
他們在淺水中找到了一隻，
小心地用齒模材料將其皮膚印了模。
別擔心，
鯊魚在此過程中沒受到傷害， 儘管我確信牠很不高興。
（笑聲）
學生帶模回實驗室，
用顯微鏡檢視，
看起來就是這樣：
鯊魚皮由小小的細齒組成，
它們重疊在一起，在鯊魚皮上 形成菱形的重複圖案。
經過進一步調查，
布倫南和他的團隊注意到 這些細齒上的紋理
實際上是鯊魚保持清潔的原因。
我是個微生物學和傳染病學的專家，
這令我著迷。
我一直努力保持表面清潔，
尤其是醫療設備的表面。
這在醫院裡是個巨大的問題。
瞧，通常實際上乖乖的細菌
在醫療程序後
長在不應該存在的地方。
有時在手術過程中或手術後，
細菌會卡在、留存在 醫療設備的表面上，
引起嚴重的感染；
這使得身體無法癒合。
瞧瞧用於開心手術後
縫合患者胸骨的這些手術線。
注意到表面有微小的細菌叢嗎？
該患者好幾個月無法癒合，
直到移除原縫線，換縫乾淨的線。
過去我們只用抗生素 來治療這些類型的感染。
抗生素有段時間是種了不起的藥物。
但是細菌暴露於 抗生素的頻率如此之高，
迫使它們最終適應了。
生存是進化的關鍵驅動力，
我們這裡談的正是：
細菌進化。
也許你們已經在新聞中聽說過，
它被稱為「抗生素抗藥性」。
美國疾病控制與預防中心 將抗生素抗藥性稱為
當代最嚴峻的公共衛生挑戰之一。
曾經很容易治癒的疾病現已不治。
僅在美國每年就有
超過兩百萬人感染 抗生素抗藥性的病菌，
兩萬三千多人因而死亡。
製藥業急於開發
越來越多的抗生素，
拼命試圖跑在耐藥的細菌之前。
但是細菌和微生物的進化速度
遠快於我們創新的殺菌法。
顯然抗生素時代即將結束，
因此我們必須以全新的方式思考。
倘若取代在感染後才殺菌的做法，
轉而只是讓細菌更難以粘附在 醫療設備的表面上，會如何？
換句話說，
我們從根本防止這些感染的發生。
此時回來談談我們向鯊魚學到的。
鯊魚皮的質地使牠們抗結垢。
倘若我們改變醫療器械的質地，
使其能阻抗問題多多的細菌，會如何？
當時布倫南醫生知道 自己掌握著重大的醫學突破。
他在科羅拉多州丹佛市這裡， 召集了一些可信賴的朋友，
他們成立了一家公司， 名為 Sharklet Technologies。
我在 2013 年加入團隊，
我們共同做出模仿鯊魚皮膚的表面
來預防細菌和其他醫療併發症。
我們做的第一個商用設備是導尿管，
醫生於去年開始用這種導管。
（掌聲）
看一下這些示例圖。
左側的表面是光滑的表面，
右側的表面是類似鯊魚皮的紋理。
請注意，與鯊魚皮樣表面相比，
光滑表面上有多少細菌？
這是因為類似鯊魚皮質地的表面
不利於細菌附著和生長。
適用於鯊魚，也適用於此，
因為這紋理利用「表面能」的原理。
表面能實際上是
對表面詳細特性的描述，
包括水相互作用 或材料硬度之類的東西。
有著鯊魚皮般粗糙紋理的表面
具有更大的表面能。
一直以來，我們與 變化的表面能相互作用，
只是往往沒注意到。
例如，我們不喜歡 雨水附著汽車，對吧？
把車好好地打上一層蠟就得了。
蠟是具有更大表面能特性的材料。
我們無法把醫療設備上蠟，
但可以更改其表面紋理。
這種方法適用於 所有類型的醫療設備，
從導管到心律調節器包括在內，
得以有效地抵抗各種細菌。
事實證明，
實際上我們不僅可以做 抗細菌醫療設備。
還可以通過了解表面能的力量
來預防其他的醫學併發症，
例如經常性血栓、
過多的血凝塊，
或不良的癒合。
受鯊魚皮啟發的下一代醫療器械表面
實際上將擴展醫療器械的製造方式。
真正的核心問題是，
我們創造了各種類型的複雜醫療設備，
這些設備將液體泵入我們的血液，
保持我們的心臟規律跳動，
甚至刺激大腦活動。
但當這些設備與人體的自然機制
無法很好地相互作用時，就不好了。
實際上我們發現
能夠通過微調表面能特性 來改善對醫療設備的耐受性，
像是類似鯊魚皮的紋理比光滑的表面
更能防止發生大量過度的凝血。
這意味著我們實際上
能匹配醫療用途與所需的表面能，
以防止併發症，
用的是鯊魚的力量。
隨著我們繼續設計智慧表面，
最終將能少用抗生素、
化學藥品和刺激性的添加劑，
這將使拯救生命的醫療技術
更安全地供所有人使用。
可以肯定，這是最純粹的形式的創新。
但也是個提醒：
觀察我們周遭
原始謎團中的微妙線索有多重要。
謝謝。
(掌聲）