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研發焦點

楊瑞珍教授從學術到商品化 紙基晶片再造台灣生物晶片高峰
NO18(2014-10) 作者:鄭昱芸  
楊瑞珍講座教授Profile
現職:成功大學工程科學系講座教授兼成大圖書館館長
專長領域:微流體晶片, 能量轉換
專利獲證:中華民國8件
產學合作:台達電、台電、高速電腦中心、中科院
紙基晶片(paper-based microfluidic device)是新興蓬勃發展的檢測分析工具,利用色差的檢測方法,基本原理是由色層技術中的平面色層法(planar chromatography)衍生而來的簡單且低廉的整合型分析方法,且具有高產量、速度快、穩定且可應用於點照護之特性,尤其簡單的新式微流體試片,還能一舉兼顧食品安全與健康照護的檢測需求,被公認是最有潛力帶動新一波產業發展的項目之一。
 
相較於傳統檢驗晶片,紙基晶片在學術研究上算是一個很具有創意與創新的一項研究。成功大學工程科學系講座教授楊瑞珍及其研究團隊共同投入紙基晶片的研發有成,除了學術論文的發表外,研究團隊更與台達電進行合作,力圖結合產業界的能量,進一步將研發成果推向商品化的領域。
 
由航太到紙基晶片的研發
 
楊瑞珍於1993年返台任教,延續了在美國航太相關研究;1997年起開始發展跨領域的基礎研究,重點聚焦在微流體晶片領域,以流體力學為基礎,整合電學、化學、光學和材料學等學科,成功將分析化學實驗室中之儀器設備微小化並製作在平面化晶片上,最終使得該晶片具有進樣、混合、樣本傳輸、反應、分離及偵測等全分析系統的功能。
成功的晶片研發經驗,啟發了楊瑞珍運用學術研究專長至產學發展過程中的興趣。微流體晶片,除了可以減少不易獲得之樣品及價格昂貴的試劑用量外,也由於尺度的關係,更可對微小物體進行操控及檢測,因而獲得在大型儀器上無法量測之生物資訊。微奈流體晶片的種種使用優勢,擴大了其應用的潛能;再加上,一直以來台灣生物晶片產業的優勢和台灣政府在生物科技上的推動力道,楊瑞珍認為微奈流體晶片對台灣生物晶片產品的發展絕對有相輔相成的功用,可大大提供在DNA、蛋白質或細胞研究領域的發展。
楊瑞珍不斷在學術上延伸研究領域,組成並帶領團隊進行產學合作。尤其在晶片研發上,他由微奈流體晶片開始,近年來更是組成團隊投入進行所謂「紙基晶片」的研發。
談起自己的研發過程,從前瞻研究到產業化研究的各研究團隊,楊瑞珍強調自己選擇以因材施教,以創造最適學生興趣與未來發展的環境為帶領研究團隊的最高宗旨。
近年來,產學合作趨勢逐漸興起,成大和產業界的密切互動,學生表露想要藉由學校的產業合作機會走入業界的興趣日漸高昂。相當鼓勵自己的學生進入產業的楊瑞珍講座教授表示,以紙基晶片的研發來說,因其相當具有產業發展優勢,因此當學生顯露將紙基晶片產業化的興趣時,楊瑞珍就尋求與台達電的合作藉以讓學生有一窺業界的機會。
 
紙基晶片研發及和台達電的產學合作
 
2013年起楊瑞珍開始和屏東科技大學生機系的傅龍明主任合作承接國科會「紙基血液檢測晶片系統之研發」的研究計畫,研究團隊包含碩博士研究生,並於2014年5月發表研究成果。
「紙基血液檢測晶片」除在學術研究上具一定突破性外,這項研究還把握了與成大台達聯合研發計畫的機會,與台達電進行「以紙基晶片快速檢測葡萄糖、白蛋白與肌酣酸的研究」,並於2014年3月進行了聯合研發成果發表。
楊瑞珍表示,國內因為腎臟病發生率高,再加上成大醫院有著地緣關係,腎臟科曾進忠醫師也已和楊瑞珍合作一兩年的時間,在晶片研發上也有一定的成果,在市場需求性高的考量下,台達電也同意投入雙方在腎臟病檢測上的紙基晶片研發合作案。
楊瑞珍研究團隊中的博士生朱偉中表示,紙基晶片擁有製程簡單、成本低廉和檢驗方便等優勢,潛在使用者多且接受度高,因此業者相當願意投入生產。而研究團隊和台達電所合作紙基晶片做到了只要一滴血並在二十到三十分鐘,使用者就可以得知相關自己的腎臟指數,比起在醫院檢驗的耗時與昂貴花費,紙基晶片可以說擁有相當大的市場接受度。
再者,聯合研究團隊想出結合紙基晶片和手機裝置,利用手機的輔具鏡頭,配合台達電研發的APP。朱偉中說,檢驗晶片、手機輔具和APP程式結合讓紙基晶片的功用發揮到最大,使用者除了可以快速得知自己的腎臟指數外,利用手機裝置和APP還可以累積自己的數據成為專屬的資料庫,若是再能配合醫療雲的建置,慢性病的患者還可以因此讓主治醫生可以更了解自己的身體狀況,可以讓醫生做出更為全面性的診療判斷。
 
楊瑞珍表示,與台達電的產學合作主要著重在於紙基晶片的多元化運用,對自己的研究團隊來說,台達電團隊的加入給予成員機會去了解業界的思維和能力,甚至和台達電團隊在溝通磨合上的過程也是一種學習,對有興趣投身產業界的研究團隊成員來說,無疑是相當好的經驗累積。
 
紙基晶片的未來
 
紙基晶片除了和台達電在腎臟病檢測上的合作外,研究團隊還結合了屏東科技大學傅龍明教授在食物生醫檢測晶片研發上的專長,企圖將紙基晶片的檢驗範圍多元化。
對紙基晶片產業化相當有興趣的朱偉中表示,研究團隊所研發的紙基晶片的關鍵核心技術是一種「3D堆疊結構的突破」,而這個關鍵核心技術的突破,讓紙基晶片擁有了廣泛的應用可能性。朱偉中說,除和台達電的腎臟病檢測外,血糖或食品等檢測也是屬於此種紙基晶片的應用範圍。
 
看好紙基晶片的種種優勢,若是成立公司,公司只要掌握關鍵核心技術,就可以接受客戶的指定,進行客製化的紙基晶片生產。朱偉中表示,據他觀察,現階段的紙基晶片的需求可能會先出現於食品安全的檢測領域,未來才會逐漸推廣至生醫或其他的領域。
 
以研發為基礎的公司,相當符合政府近年推動的新創企業,也是台灣產業未來的發展趨勢。成大紙基晶片的產業化,相當符合這種政府主推以研發成果為利基的創新公司,朱偉中也表示,紙基晶片產業化的想法很受創投業者的歡迎,未來會慎選合作對象,讓團隊研發成果可以順利推廣至市場需求端。
 
紙基晶片技術領先國際  鼓勵學生走向創業
 
一直以來,台灣在生物晶片產業的發展上都有令人驚豔的成績;此次的研發成果-紙基晶片,結合了楊瑞珍累積的研究能量、屏東科技大學傅龍明教授的食品檢測專長以及朱偉中等研究生的研究熱忱和創業企圖,與台達電在腎臟病檢測上合作,讓研究團隊積累了業界的相關經驗。
 
國際上已經開始進行紙基晶片的發展,許多國際大廠甚至已經投入相關的研發生產,奠基在以往種種生物晶片產業優勢,台灣其實擁有投入紙基晶片發展的雄厚本錢。
 
以楊瑞珍的研發團隊來說,上述種種優勢條件的結合,使研究團隊創造出自主研發的相關軟硬體設備以及領先國際的「突破3D堆疊結構」等獨特性的紙基晶片。期待楊瑞珍研究團隊的紙基晶片,能成為台灣生物晶片再起的印證!
 

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