自來水裡的「永久化學物質」怎麼測？哥大團隊讓酵母菌發綠光，裝置仍在開發中

你身上大概就有這東西

如果你正在讀這篇，你的身體裡大概就有「永久化學物質」。PFAS（全氟及多氟烷基物質）出現在超過九成美國人體內，來自消費性產品、食物與飲用水。過去二十年，研究把 PFAS 與某些癌症、兒童發展遲緩與行為問題、生育力下降、免疫反應變弱與肥胖連在一起。對許多人而言，最大的暴露來源就是廚房水龍頭：美國近一半的市政供水已知含有 PFAS。如果你家剛好在換濾心，或看過自來水單位貼出的水質檢測公告，這篇講的就是那張報告是怎麼來的。

為什麼需要新的偵測法

美國環保署新規要求供水單位頻繁檢測 PFAS，但現行方法昂貴：多數業者得把水樣送到商業實驗室，用質譜儀測濃度，報告有時要等上好幾週。而必須隨時掌握除污設備何時該換元件的水廠，等不起。紐約市立學院土木工程教授 Alex Rosenthal 說：「全美大約有 15 萬個公共供水系統，PFAS 監測正在變成他們的一筆巨大成本。」團隊訪談了數十位水務業界人士，反應是一致的興奮。

讓酵母菌去當緝毒犬

哥倫比亞大學化學與系統生物學教授 Virginia Cornish 的團隊走的是生物路線，把做麵包、釀啤酒用的釀酒酵母改造成單細胞版的機場緝毒犬。「狗能偵測這些物質，是因為牠們的鼻子有會與那些化學分子結合的氣味受體，」Cornish 說，「透過基因工程與合成生物學，我們可以設計同一類的化學偵測受體，植入酵母裡。」受體接上螢光蛋白，抓到目標分子時酵母就發出綠光，亮度與濃度相關。講白話，就是一管會發光的試紙，越亮代表水裡的東西越多。

目標：把數年的設計循環壓成數週

過去設計一個人工受體要花好幾年。現在靠系統生物學系 Mohammed AlQuraishi 實驗室開發的 AI 工具，團隊正朝著設計、製作、測試只要數週的循環邁進。「有了 AI，我們應該就能偵測任何我們想偵測的化學物質，這是過去光靠化學做不到的，」Cornish 說。目前開發中的，是能回報 PFOA 與 PFOS 的酵母。

一根拋棄式試棒

酵母會被冷凍乾燥、嵌入類似 pH 試紙的材料，再由 CMOS 光電感測晶片讀取螢光並換算成濃度；那批晶片原本出自 Ken Shepard 實驗室，是為無線腦機介面開發的。使用時把一次性試棒浸入水樣，小型讀取器無線回傳數值。Cornish 估計，裝置與試棒的成本會比現行方法低上好幾個數量級，每個市政供水系統可能省下數十萬美元。Shepard 形容這類「生物混合系統」是把工程化的生物與半導體感測元件結合，做出單靠固態或生物系統都辦不到的功能。

帳還沒算完

得先說清楚：這套裝置仍在開發中，實際效能尚未被展示。但一塊原本要讀腦訊號的晶片，轉行去看酵母的臉色，這條跨界路線本身就值得追下去。若後續站得住腳，Cornish 認為酵母感測器還可能在醫療領域長成一個新產業。

資料來源

Phys.org 報導〈Detecting forever chemicals: with yeast and AI〉（2026 年 10 月 5 日），由哥倫比亞大學歐文醫學中心提供。研究團隊：哥倫比亞大學化學與系統生物學教授 Virginia Cornish、紐約市立學院土木工程教授 Alex Rosenthal、系統生物學系 Mohammed AlQuraishi、工程與應用科學學院 Ken Shepard。網址：https://phys.org/news/2026-10-chemicals-yeast-ai.html