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「高感度奈米分子及生醫快篩晶片系統 」記者會

科技部新聞稿

疾病的早期檢測及治療,一直是數十年來健康醫療領域持續努力的方向,這個關注在癌症及神經退化性疾病的早期發現及治癒尤其重要。由於癌症目前仍是我國的十大死因之首,而神經退化性疾病(如阿茲海默症)已蔓延步入老年社會的已開發國家,兩者皆是全球人類所共同面臨的嚴重疾病。除了開發治療藥物,早期診斷及發展個人化醫療也是當務之急。目前全世界對於此類疾病的診斷、追蹤管理、預測藥物治療反應,仍缺乏靈敏、快速的偵測方法,因此,藉由分子診斷技術的早期檢測一直是生、化學、工程等各領域最迫切及受到關注的高度性課題無論是癌症或神經退化性疾病的早期診斷,常仰賴於與疾病相關的生物標誌物通常是生物分子,如DNA,蛋白質,肽等)的偵測。由於生物標誌物在疾病的早期發展階段中,數量甚為稀少且其獲得更有困難度,如何檢測其種類及含量,一直是分子診斷領域極大的挑戰。

為了解決這個難題,中央研究院物理研究所周家復研究員,在科技部長期經費支持下,致力於結合半導體製程的奈米科技及微奈米流通道平台,結合實驗室開發的兩項獨步全球的奈米分子壩技術及奈米分子捕捉器技術,應用於分子診斷快篩晶片的開發,可分別用於生物標誌分子的快速富集與濃縮及分子捕捉,進而作超低濃度分子的分析檢測。

奈米分子壩係利用奈米製程,以絕緣材料(例如矽晶或石英玻璃)製作奈米流道,並在其中嵌製數十奈米大小的隘口結構,用來高度聚焦電場,並利用交直流電場下,分子的電反應產生負電泳排斥力而產生的分子壩效應,達到快速濃縮生物分子的效果。此技術結合電化學偵測平台,已成功應用於數項癌症及神經性相關因子的高感度檢測,包括攝護腺癌標誌分子(prostate specific antigen, PSA),神經 NPYOXA,及皮質醇(cortisol)。攝護腺癌標誌分子可於30秒內偵測出1 pg/mL的樣品濃度,約是攝護腺癌發病濃度的千分之一。神經肽分子 NPY(與壓力、憂鬱相關)及OXA(與警覺、清醒、食慾相關),有潛力作為未來飛行駕駛身心狀態的指標因子,兩者皆可在5分鐘內偵測到小於10 pM的濃度。而皮質作為一個重要的糖皮質激素,關身體晝夜調節各種生理功能(包括能量代謝,電解質平衡,血壓,和認知功能)及與壓力正相關的標誌物,其偵測極限則是30 pg/mL(約為生理最低濃度的1/2),亦可於5分鐘內檢出。

另外,周博士團隊開發的奈米分子捕捉器,係由一對間距小於10奈米的金屬電極組成。可於高頻訊號下,藉由正電泳的吸引力捕捉極小且極少量的生物標誌分子。目前該團隊正致力於將該平台應用於阿茲海默症標誌物的檢測分析,並有初步成果。該疾病目前並無可靠的分子標誌物檢測方法,但全球病人數已逾兩千萬,並迅速增加中,如何開發高靈敏的快篩晶片亦是當務之急。尤其,神經退化性疾病的研究分析,已列入科技部神經科學的重點項目。

總結而論,周博士介紹了過去數年來進行之多項研究成果,在分子診斷快篩晶片的開發,生檢測技術方法的重要突破及展望,及高感度癌症與神經退化性疾病的早期發現。由於其發展的高感度奈米分子及生醫快篩晶片系統為一普適性平台,並且已經開發出原型機(propotype),未來將有極大的應用潛力,可因應未來個人化醫療進行高靈敏度體外檢測的重要工具。

 

 

 
 

附加檔案

更新日期 : 2018/06/01