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張東才

張東才（英文名：Donald C. Chang，1942年—）是香港科技大學的一位創校教授。他還是香港生物物理學會的創始會長。他目前是香港科大的榮休教授和兼職教授[1]，以及香港科學會（HKIS）的理事會成員[2]。他的研究涉及核磁共振[3][4]、生物物理學[5][6]，以及量子物理學[7]。

張東才
職業教授
知名於核磁共振，電穿孔和電融合
學術背景
母校萊斯大學, 國立臺灣大學
博士導師Harold E. Rohrschach Jr.（英語：Harold E. Rohrschach Jr.）
學術工作
研究機構萊斯大學, 海洋生物學實驗室, 香港科技大學

核磁共振在檢測癌症上的應用

張東才是應用核磁共振（spin-echo NMR）技術研究細胞中水的物理性質的先驅。張在萊斯大學物理系工作時，製作了NMR光譜儀來測量和分析純水、正常細胞（或細胞組織）中水與癌症細胞中的水的不同物理特性，主要是測量這些不同狀態水的兩種弛豫時間（relaxation time）：T1和T2。通過對比這三種情況下的水的不同狀態，張和其合作者在1971年首次報告發現正常細胞中的水的弛豫時間比純水的弛豫時間要短得多。[8]

1972年，他的團隊使用相同的技術測試乳腺組織中的正常細胞和癌細胞的弛豫時間。發現從正常細胞發展到腫瘤前細胞，再到腫瘤細胞，其細胞中水的弛豫時間會依次增加[4][9]。這一發現意味着利用核磁共振技術（NMR）可以檢測出癌前細胞和癌細胞。

電穿孔和電融合技術

1980年代初期，研究人員發現，可以使用強電脈衝使細胞膜變得可以瞬時滲透。在細胞膜「打開」的瞬間，許多大分子物質，包括DNA、RNA和一些蛋白質都可以通過這些細胞膜上的洞進入細胞。一段時間後，細胞膜上的洞會關閉，細胞膜會復原。這種技術被稱為「電穿孔」（Electroporation）。[10]

張的團隊發明了一種利用脈衝射頻電場實現電穿孔的技術，該技術使得對細胞進行基因轉染和細胞融合的效率得到巨大提升[11][12]。（「電融合」（electrofusion）使用與電穿孔大致相同的技術，不同之處在於電融合涉及兩個細胞的融合）。

量子物理學

根據麥克斯韋理論，張研究了普朗克常數的物理意義[13]。普朗克常數h是最重要的通用常數之一。但是，h 的物理性質尚未被很好地理解。普朗克關係最初是基於解釋觀察到的現象而提出的，而不是基於第一原理推導而成的[14]。張的文章表明，通過將光子建模為電磁輻射的波包，可以根據麥克斯韋理論直接計算能量和動量。他使用光子的發射和傳播都遵循了「全或無」（all-or-none）的原理。他發現波包的能量與其振盪頻率成正比。這樣就可以直接導出普朗克常數。這表明普朗克常數與真空的物理性質密切相關。

參考文獻

  1. ^ Donald C. CHANG. Hong Kong University of Science and Technology. [2020-06-24]. （原始內容存檔於2021-01-24）. 
  2. ^ Hong Kong Institution of Science. Hong Kong Institution of Science. [2019-04-11]. （原始內容存檔於2022-04-19）. 
  3. ^ Chang, D. C.; Hazlewood, C. F.; Nichols, B. L.; Rorschach, H. E. Spin-echo studies on cellular water. Nature. 1972, 235 (5334): 170–171. Bibcode:1972Natur.235..170C. PMID 4551228. arXiv:1412.6003  . doi:10.1038/235170a0. 
  4. ^ 4.0 4.1 Nuclear Physics Seen Aiding In Breast Cancer Detection. Atlantic City Press. March 1972. 
  5. ^ Chang, Chassy, Saunders and Sowers. Guide to Electroporation and Electrofusion. San Diego: Academic Press. 1992. ISBN 978-0-12-168040-4. 
  6. ^ Donald, Chang; Meng, C. A localized elevation of cytosolic free calcium is associated with cytokinesis in zebrafish embryo. J. Cell Biol. 1995, 131 (6): 1539–1545. PMC 2120692  . PMID 8522610. doi:10.1083/jcb.131.6.1539. 
  7. ^ Chang, Donald. A quantum mechanical interpretation of gravitational redshift of electromagnetic wave. Optik. Aug 2018, 174: 636–641. Bibcode:2018Optik.174..636C. doi:10.1016/j.ijleo.2018.08.127. 
  8. ^ Hazlewood, C. F.; Chang, D. C.; Nichols, B. L.; Rorschach, H. E. Interaction of water molecules with macromolecular structures in cardiac muscle. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 1971, 2 (1): 51–53. ISSN 0022-2828. PMID 5110317. doi:10.1016/0022-2828(71)90078-2. 
  9. ^ Hazelwood, C. F.; Chang, D. C.; Medina, D.; Cleveland, G.; Nichols, B. L. Distinction between the preneoplastic and neoplastic state of murine mammary glands. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1972, 69 (6): 1478–1480. Bibcode:1972PNAS...69.1478H. ISSN 0027-8424. PMC 426730  . PMID 4504364. arXiv:1403.0914  . doi:10.1073/pnas.69.6.1478. 
  10. ^ Chang, Donald C., Electroporation and Electrofusion, Meyers, Robert A. (編), Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2006-09-15, ISBN 9783527600908, doi:10.1002/3527600906.mcb.200300026 （英語） 
  11. ^ Gallagher, Sean. RF pulses change mammal cells in novel experiments. Genetic Engineering and Biotechnology News. April 1989, 9 (4). 
  12. ^ Method of and apparatus for cell poration and cell fusion using radio frequency electrical pulses. United States Patent and Trademark Office database. [2019-04-12]. [失效連結]
  13. ^ Chang, Donald C. Physical interpretation of Planck's constant based on the Maxwell theory. Chinese Physics B. 2017, 26 (4): 040301. Bibcode:2017ChPhB..26d0301C. ISSN 1674-1056. arXiv:1706.04475  . doi:10.1088/1674-1056/26/4/040301. [永久失效連結]
  14. ^ Slater, John Clarke. Concepts and development of quantum physics. Dover. 1969. ISBN 0486622657. OCLC 833138434. 
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