毒性檢測是醫(yī)學(xué)進(jìn)步的重要一環(huán)，可提供醫(yī)師評估人體暴露安全性，為藥物長期使用提供重要安全性的依據(jù)。過去只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，成本昂貴且需時甚久，為突破現(xiàn)狀，長庚醫(yī)院與長庚大學(xué)團(tuán)隊長期合作研究，終于傳出捷報！成功開發(fā)如同快篩的實(shí)驗(yàn)芯片，將可快速篩檢毒物及藥物對細(xì)胞的毒性反應(yīng)，還能結(jié)合人工智能，以更早期準(zhǔn)確診斷與判別治療效果。
突破性毒性檢驗(yàn)芯片
以臨床醫(yī)師的觀點(diǎn)而言，這個實(shí)驗(yàn)芯片系統(tǒng)是一個非常重要的技術(shù)突破，不但體積被大幅減小至傳統(tǒng)系統(tǒng)的11%，系統(tǒng)也約1/5價格，可達(dá)到任意選定量測坐標(biāo)與范圍，不受限于需要先行制備且昂貴的微電極數(shù)組，又不會有表面電極改變細(xì)胞型態(tài)與特性的缺點(diǎn)，可運(yùn)用于前期細(xì)胞的藥物篩檢反應(yīng)，例如：對人體相對重要的心肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等。由于具有多項優(yōu)勢，未來極有機(jī)會取代傳統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)成產(chǎn)品。
長庚團(tuán)隊開發(fā)的這個實(shí)驗(yàn)芯片，是由長庚大學(xué)工學(xué)院院長賴朝松教授、光電所所長楊家銘教授、美國加州大學(xué)美熹德分校生物工程系靳偉君教授，與長庚醫(yī)院一般外科黃燦龍醫(yī)師與臨床毒物中心顏?zhàn)诤ａt(yī)師合作完成。
顏?zhàn)诤ａt(yī)師表示，傳統(tǒng)毒性檢測必須經(jīng)過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動物實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)驗(yàn)的過程后才能獲知結(jié)果，不論在時效性或應(yīng)用性都明顯不足，因此長庚團(tuán)隊根據(jù)臨床實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行研究，終于開發(fā)出這個新穎的實(shí)驗(yàn)芯片，成果已被刊登在今年8月的知名期刊「傳感器和致動器B：化學(xué)(Sensors and Actuators B: Chemical)」。
Mirror-LAPS (Mirror-Light Addressable Potentiometric Sensor)系統(tǒng)架構(gòu)圖
設(shè)計原理與應(yīng)用
長庚大學(xué)工學(xué)院院長賴朝松教授及光電所所長楊家銘教授指出，此芯片是一個新型的細(xì)胞離子活性偵測平臺-小型化Mirror-LAPS系統(tǒng)，其架構(gòu)是由現(xiàn)場可程序化邏輯門陣列、紅光激光、模擬掃瞄微振鏡組成。
透過 LabVIEW程控微振鏡，快速掃瞄與自動標(biāo)定光電流與其坐標(biāo)，因此可產(chǎn)生實(shí)時二維影像。目前已經(jīng)驗(yàn)證培養(yǎng)腎臟上皮細(xì)胞HK-2在不同葡萄糖濃度下，pH改變之二維生醫(yī)影像，意味著在藥物治療與有毒物質(zhì)對細(xì)胞新陳代謝反應(yīng)，實(shí)時反映細(xì)胞損傷狀態(tài)，也可以得到實(shí)時定量的分析，協(xié)助醫(yī)師了解毒物或藥物對細(xì)胞的傷害。
由于這種實(shí)驗(yàn)芯片制程成熟穩(wěn)定，可進(jìn)一步結(jié)合不同的離子選擇膜，用于檢測酵素、抗體與DNA，具有擴(kuò)充性的優(yōu)勢，未來可進(jìn)一步建構(gòu)不同的傳感器數(shù)組得到二維生醫(yī)影像，來結(jié)合人工智能進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)與圖形判別，有機(jī)會用于定點(diǎn)照護(hù)檢驗(yàn)(Point of Care Testing)與二維生醫(yī)影像分析，發(fā)揮更大的醫(yī)學(xué)效能。
長庚研發(fā)團(tuán)隊（左一賴朝松院長、左二黃燦龍醫(yī)師、右二顏?zhàn)诤ａt(yī)師、右一楊家銘所長）。
來源：臺灣長庚醫(yī)院、侵刪
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