鯊魚如何啟發了新一代醫療器械的發展 | 伊森·曼恩 | TEDxMileHigh
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0:11 - 0:16美國海軍艦隊一直遇到
這個令人沮喪的問題， -
0:16 - 0:19就是所謂的「結垢」。
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0:20 - 0:22對於所有非航海的人士而言，
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0:22 - 0:27結垢就是藻類、藤壺
和其他海洋材料之類的東西 -
0:27 - 0:29粘在船和潛艇的側面。
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0:30 - 0:33過去能藉由在艦船和潛艇表面
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0:33 - 0:37塗上重金屬之類的有毒物質
來防止這種結垢。 -
0:37 - 0:40但是這些重金屬在保持船舶清潔方面
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0:40 - 0:42卻不如從前那樣有效。
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0:42 - 0:44而我們想要乾淨的船身，
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0:44 - 0:47因為船的結垢
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0:47 - 0:49實際上會降低船艦在水中的效率，
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0:49 - 0:53還更容易被敵人發現蹤跡。
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0:53 - 0:55這很不好。
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0:55 - 0:58因此幾年前，美國海軍研究室
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0:58 - 1:00找上我的一位同事，
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1:00 - 1:03工程師科學家安東尼·布倫南博士，
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1:03 - 1:08來設計不用重金屬的防止結垢方案。
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1:09 - 1:12布倫南博士原本就在研究
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1:12 - 1:14類似粗糙的表面
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1:14 - 1:17如何能防止藻類等生物附著。
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1:18 - 1:21但是布倫南博士苦於不得其解。
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1:21 - 1:24他提出的所有工程表面
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1:24 - 1:27最終都被藻類征服了。
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1:27 - 1:31然後布倫南有次參加
在夏威夷舉行的會議， -
1:31 - 1:34注意到某個相當有趣的現象。
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1:34 - 1:37瞧瞧這三種動物：
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1:37 - 1:40海牛、鯨魚和鯊魚。
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1:41 - 1:42你們注意到什麼呢？
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1:45 - 1:46好，沒錯。
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1:46 - 1:50鯨魚和海牛表皮骯髒，
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1:50 - 1:52但鯊魚卻乾淨得很。
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1:53 - 1:55這是所有鯊魚獨有的特點。
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1:56 - 1:58下次觀看「鯊魚週」時，
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1:58 - 1:59你會注意到
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1:59 - 2:03放眼所見的每條鯊魚
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2:03 - 2:05都不沾垢。
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2:05 - 2:07（笑聲）
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2:07 - 2:08為什麼？
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2:09 - 2:11布倫南想找出答案。
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2:11 - 2:14與幾個勇敢的研究生助手一起，
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2:14 - 2:16他們出發去找鯊魚。
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2:16 - 2:18（笑聲）
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2:19 - 2:20他們在淺水中找到了一隻，
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2:20 - 2:24小心地用齒模材料將其皮膚印了模。
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2:25 - 2:26別擔心，
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2:26 - 2:30鯊魚在此過程中沒受到傷害，
儘管我確信牠很不高興。 -
2:30 - 2:31（笑聲）
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2:32 - 2:34學生帶模回實驗室，
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2:34 - 2:36用顯微鏡檢視，
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2:36 - 2:38看起來就是這樣：
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2:38 - 2:42鯊魚皮由小小的細齒組成，
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2:42 - 2:47它們重疊在一起，在鯊魚皮上
形成菱形的重複圖案。 -
2:48 - 2:50經過進一步調查，
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2:50 - 2:54布倫南和他的團隊注意到
這些細齒上的紋理 -
2:54 - 2:58實際上是鯊魚保持清潔的原因。
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2:59 - 3:02我是個微生物學和傳染病學的專家，
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3:02 - 3:05這令我著迷。
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3:06 - 3:09我一直努力保持表面清潔，
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3:10 - 3:14尤其是醫療設備的表面。
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3:15 - 3:17這在醫院裡是個巨大的問題。
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3:17 - 3:21瞧，通常實際上乖乖的細菌
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3:21 - 3:23在醫療程序後
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3:23 - 3:26長在不應該存在的地方。
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3:27 - 3:30有時在手術過程中或手術後，
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3:30 - 3:33細菌會卡在、留存在
醫療設備的表面上， -
3:33 - 3:36引起嚴重的感染；
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3:36 - 3:39這使得身體無法癒合。
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3:40 - 3:42瞧瞧用於開心手術後
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3:42 - 3:46縫合患者胸骨的這些手術線。
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3:47 - 3:50注意到表面有微小的細菌叢嗎？
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3:51 - 3:53該患者好幾個月無法癒合，
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3:53 - 3:57直到移除原縫線，換縫乾淨的線。
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3:58 - 4:01過去我們只用抗生素
來治療這些類型的感染。 -
4:02 - 4:05抗生素有段時間是種了不起的藥物。
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4:05 - 4:08但是細菌暴露於
抗生素的頻率如此之高， -
4:08 - 4:10迫使它們最終適應了。
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4:11 - 4:14生存是進化的關鍵驅動力，
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4:14 - 4:16我們這裡談的正是：
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4:16 - 4:17細菌進化。
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4:17 - 4:20也許你們已經在新聞中聽說過，
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4:20 - 4:23它被稱為「抗生素抗藥性」。
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4:23 - 4:27美國疾病控制與預防中心
將抗生素抗藥性稱為 -
4:27 - 4:30當代最嚴峻的公共衛生挑戰之一。
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4:30 - 4:34曾經很容易治癒的疾病現已不治。
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4:34 - 4:36僅在美國每年就有
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4:36 - 4:40超過兩百萬人感染
抗生素抗藥性的病菌， -
4:40 - 4:44兩萬三千多人因而死亡。
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4:45 - 4:48製藥業急於開發
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4:48 - 4:51越來越多的抗生素，
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4:51 - 4:55拼命試圖跑在耐藥的細菌之前。
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4:55 - 4:58但是細菌和微生物的進化速度
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4:58 - 5:01遠快於我們創新的殺菌法。
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5:02 - 5:06顯然抗生素時代即將結束，
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5:06 - 5:09因此我們必須以全新的方式思考。
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5:09 - 5:13倘若取代在感染後才殺菌的做法，
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5:13 - 5:17轉而只是讓細菌更難以粘附在
醫療設備的表面上，會如何？ -
5:18 - 5:19換句話說，
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5:19 - 5:21我們從根本防止這些感染的發生。
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5:22 - 5:25此時回來談談我們向鯊魚學到的。
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5:25 - 5:29鯊魚皮的質地使牠們抗結垢。
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5:29 - 5:32倘若我們改變醫療器械的質地，
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5:32 - 5:36使其能阻抗問題多多的細菌，會如何？
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5:37 - 5:41當時布倫南醫生知道
自己掌握著重大的醫學突破。 -
5:41 - 5:45他在科羅拉多州丹佛市這裡，
召集了一些可信賴的朋友， -
5:45 - 5:49他們成立了一家公司，
名為 Sharklet Technologies。 -
5:50 - 5:53我在 2013 年加入團隊，
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5:53 - 5:57我們共同做出模仿鯊魚皮膚的表面
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5:57 - 6:01來預防細菌和其他醫療併發症。
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6:01 - 6:04我們做的第一個商用設備是導尿管，
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6:04 - 6:09醫生於去年開始用這種導管。
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6:09 - 6:12（掌聲）
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6:12 - 6:15看一下這些示例圖。
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6:15 - 6:18左側的表面是光滑的表面，
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6:18 - 6:21右側的表面是類似鯊魚皮的紋理。
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6:22 - 6:25請注意，與鯊魚皮樣表面相比，
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6:25 - 6:27光滑表面上有多少細菌？
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6:27 - 6:31這是因為類似鯊魚皮質地的表面
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6:31 - 6:34不利於細菌附著和生長。
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6:35 - 6:37適用於鯊魚，也適用於此，
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6:37 - 6:41因為這紋理利用「表面能」的原理。
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6:42 - 6:45表面能實際上是
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6:45 - 6:47對表面詳細特性的描述，
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6:47 - 6:52包括水相互作用
或材料硬度之類的東西。 -
6:53 - 6:56有著鯊魚皮般粗糙紋理的表面
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6:56 - 6:58具有更大的表面能。
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6:59 - 7:02一直以來，我們與
變化的表面能相互作用， -
7:02 - 7:04只是往往沒注意到。
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7:04 - 7:08例如，我們不喜歡
雨水附著汽車，對吧？ -
7:08 - 7:12把車好好地打上一層蠟就得了。
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7:12 - 7:16蠟是具有更大表面能特性的材料。
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7:16 - 7:18我們無法把醫療設備上蠟，
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7:18 - 7:21但可以更改其表面紋理。
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7:21 - 7:23這種方法適用於
所有類型的醫療設備， -
7:23 - 7:26從導管到心律調節器包括在內，
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7:27 - 7:30得以有效地抵抗各種細菌。
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7:31 - 7:32事實證明，
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7:32 - 7:36實際上我們不僅可以做
抗細菌醫療設備。 -
7:36 - 7:39還可以通過了解表面能的力量
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7:39 - 7:42來預防其他的醫學併發症，
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7:42 - 7:45例如經常性血栓、
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7:45 - 7:47過多的血凝塊，
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7:47 - 7:48或不良的癒合。
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7:49 - 7:53受鯊魚皮啟發的下一代醫療器械表面
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7:53 - 7:56實際上將擴展醫療器械的製造方式。
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7:57 - 7:58真正的核心問題是，
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7:58 - 8:02我們創造了各種類型的複雜醫療設備，
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8:02 - 8:04這些設備將液體泵入我們的血液，
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8:04 - 8:06保持我們的心臟規律跳動，
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8:06 - 8:08甚至刺激大腦活動。
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8:08 - 8:10但當這些設備與人體的自然機制
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8:10 - 8:13無法很好地相互作用時，就不好了。
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8:14 - 8:16實際上我們發現
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8:16 - 8:21能夠通過微調表面能特性
來改善對醫療設備的耐受性， -
8:22 - 8:26像是類似鯊魚皮的紋理比光滑的表面
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8:26 - 8:30更能防止發生大量過度的凝血。
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8:31 - 8:33這意味著我們實際上
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8:33 - 8:37能匹配醫療用途與所需的表面能，
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8:37 - 8:39以防止併發症，
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8:39 - 8:41用的是鯊魚的力量。
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8:42 - 8:46隨著我們繼續設計智慧表面，
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8:46 - 8:49最終將能少用抗生素、
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8:49 - 8:52化學藥品和刺激性的添加劑，
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8:52 - 8:55這將使拯救生命的醫療技術
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8:55 - 8:57更安全地供所有人使用。
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8:58 - 9:01可以肯定，這是最純粹的形式的創新。
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9:01 - 9:03但也是個提醒：
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9:03 - 9:05觀察我們周遭
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9:05 - 9:09原始謎團中的微妙線索有多重要。
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9:09 - 9:11謝謝。
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9:11 - 9:14(掌聲）
- Title:
- 鯊魚如何啟發了新一代醫療器械的發展 | 伊森·曼恩 | TEDxMileHigh
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鯊魚如何啟發了新一代的醫療技術——微生物學家伊森·曼恩（Ethan Mann）在這個有趣的演講中解釋，鯊魚如何啟發抗生素抗藥性的解決方案來挽救性命，以及新一代醫療器械的發展。
此演講是以 TED 會議格式進行的 TEDx 活動，由當地社區獨立組織和舉辦。 請至 https://www.ted.com/tedx 進一步了解詳情。
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDxTalks
- Duration:
- 09:28
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Helen Chang approved Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh | |
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Bruce Sung accepted Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh | |
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Bruce Sung edited Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh | |
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Helen Chang edited Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh | |
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Helen Chang edited Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh | |
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Helen Chang edited Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh | |
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Helen Chang edited Chinese, Traditional subtitles for How sharks inspired a new generation of medical devices | Ethan Mann | TEDxMileHigh |