2007 年 2 月出版
科儀新知 第 156 期
快、準、多樣之生醫感測術專題
可供快速鑑定微生物的新型感測科技 [ 下載 PDF ]
潘永歷, 林其昌, 張長泉, 張憲彰
當人類及動植物不經意地遭受致病微生物的感染時，個人健康與公共衛生所受到的危害常是駭人聽聞的。為了預防這些災害問題發生，深入了解各種致病性微生物的特性，並積極發展新型感測科技以建立快速鑑定的方法是刻不容緩的。由於致病微生物涵蓋的種類極為多樣，本文將聚焦於細菌與黴菌，並透過系統性的方式介紹生物感測器、分子生物技術、免疫血清方法、介電泳晶片以及光譜儀器等五大類感測科技，更針對其重要檢測原理、微生物鑑定應用、技術發展現況與未來趨勢展望進行詳盡而深入的剖析。
非侵入式呼氣輔助疾病診斷生醫感測器之開發與應用 [ 下載 PDF ]
吳宗正, 吳政穎, 林于生, 許品超, 施錫璋
若以呼氣測試輔助醫師作疾病診斷，替代一般如抽血等的侵入式診斷方式，不但可降低病人的不舒服感，也可藉由呼氣中顯現的資訊增加對身體基本生化功能的了解。利用呼出氣體取代血液樣本作為生物指標的優點有：簡單方便、呼氣檢體取得容易、呼氣樣品組成較血液或尿液樣品單純、較無感染的危險、不具侵入性、即時性、重複測試容易等優點。筆者在本文中介紹實驗室在非侵入式呼器輔助疾病診斷生醫感測器方面相關的系列研究，也提出未來在實際應用上的挑戰與願景。
微型光波導及光纖元件整合於微流體晶片系統及其生醫檢測之應用 [ 下載 PDF ]
熊思愷, 李國賓
本文簡介以微機電製程技術所製作之微型光波導元件及嵌入式光纖機構，並整合於微流體晶片系統中，可有效改善傳統微流體晶片應用於生醫領域檢測時仍需依賴大型光學儀器之缺點。本文提出以 SU-8 及 SOG 為材料所製成之微型光波導元件，此元件改善了一般平板型光波導以薄膜沉積方式製作而產生之製程複雜及厚度過薄等問題，且可提供高效率之光傳遞。由實驗結果可知，整合微型光學元件之微流體生醫晶片可大幅縮小系統體積並增加系統偵測靈敏度，因而可望成為生醫晶片檢測之有用工具。
奈米電漿子感測技術於生物分子之功能分析 [ 下載 PDF ]
簡汎清, 邱國智, 林俊佑, 易政男, 陳顯禎
表面電漿子共振生物感測技術對偵測表面環境變化具有高靈敏度且不需外加任何標記等優勢，已廣泛應用於生物分子交互作用分析上。然而傳統表面電漿子共振生物感測技術仍難以直接偵測極微小分子量或極低濃度下分子間交互作用，且表面電漿子共振可提供生物分子交互作用分析之動力學資訊，但完整的生物分子辨識系統更應具有偵測構形與結構改變之能力。本研究藉由嶄新的奈米電漿子技術來解決上述三個關鍵問題。首先，利用圖樣化金奈米粒子來操控粒子電漿子或稱局域表面電漿子以提升感測器之靈敏度約十倍；再者，研發出耦合波導表面電漿子共振生物感測器，可直接即時地監測蛋白分子構形變化；最後，結合衰減全反射之表面強化拉曼散射以提供生物分子結構資訊。利用這些奈米電漿子技術，可協助快速診斷、藥物研發與蛋白質體學等研究建立一個嶄新的生物分子功能分析平台。
生醫晶片的新發展－液珠操控生物晶片 [ 下載 PDF ]
陳順源, 游智勝, 胡恆蒼, 胡一君
液珠操控是一門新興的微流體操控技術，應用到生物晶片的發展上，更有著不同於以往的優勢，如簡易的時序控制、更微量的檢體／試劑消耗、單一晶片設計可應用於不同的實驗需求等。儀器科技研究中心近年來深耕於液珠操控技術的研究，陸續發展出「蓮葉效應圖紋自驅式晶片」及「電濕潤數位流體晶片系統」，對於國內在微流體生醫晶片的發展，有著不可忽略的貢獻。
生醫感測科技於新藥開發的應用 [ 下載 PDF ]
張怡斌, 曾明中, 朱延和
現今的研究潮流，藥物開發是一股勢不可擋的趨勢，除了要能有效快速的進行活性篩選工作之外，也必須對篩選出之先導物有能力進行更進一步的深入分析，而生物感測正可以符合這些藥物開發的需求。在研發過程中，藥物與受體間的的動力及熱力學的研究可以清楚瞭解兩者的作用力、結構與活性關係，甚至引用在臨床上的測試。若能在早期先導藥物的研發進程中，預先以生物感測科技進行適切與深入的分析，不但可有效節省藥物開發所需的時間與成本，更能有助於先導藥物後續的最佳化。近年來依據光學原理的表面電漿共振與運用壓電效應的壓電石英微天秤，由於高靈敏度與可即時觀測等優點，正廣泛地被運用在各個生物分子作用力的探討上。本文中，筆者針對表面電漿共振與壓電石英微天秤在小分子藥物活性篩選、動力學及熱力學參數的求測來進行探討。
微小化細胞感測器的發展與其應用 [ 下載 PDF ]
蔡林彥廷, 袁佳吟, 陸翔寧, 吳靖宙
近年來結合微製程製作與微流體控制的生物感測器已廣泛地受到重視，其中又以細胞作為辨識元件之微小化生物感測器更進一步被發展成細胞測試平台，藉由微製程與微流體控制技術的整合，使微小化細胞感測器能具有快速檢測、試劑微量化與同時多功能檢測之特性。而細胞感測器的偵測原理，主要是透過量測細胞代謝率的變化或是偵測細胞膜電位的改變，以量化細胞在外源性因子刺激下的生理反應，以期能應用至評估藥物或毒物分子對人體的作用。筆者在本文中將針對細胞活性檢測原理、基材表面修飾技術與多種微型化細胞感測器的設計與實際應用做一概述。
金奈米點與奈米線陣列之區域表面電漿共振特性研究 [ 下載 PDF ]
吳宜蓁, 廖健順, 林欣瑜, 林鶴南
近年來，由於金屬奈米粒子或更廣泛的奈米結構，可應用於化學或生物感測、奈米光學元件等等前瞻性領域，而引發研究上的熱潮。本文即利用原子力顯微術奈米微影技術，在矽基板上製作金奈米點與金奈米線陣列，並使用暗視野模式光學顯微術來研究其區域表面電漿共振特性。對金奈米點陣列，退火處理後可得到粒徑約 72 nm 的奈米點，其光譜峰值位於 548 nm。對金奈米線陣列，其厚度約 20 nm，線寬在 50–100 nm，發現其光譜有兩個峰值，分別位在紅光區與藍光區，且當線寬增加時，紅光波峰產生紅位移，藍光波峰則維持不變，顯示是在橫向及縱向產生的共振。
軟式變焦鏡頭之研製 [ 下載 PDF ]
林煒晟, 陳炤彰, 黃國政, 曾釋鋒
本研究利用 PDMS 可撓性材料製作鏡片，藉由氣壓迴路設計驅使軟式鏡片變形或曲率變化，達到變焦之功效。研究過程首先針對 PDMS 材料進行光學性質試驗，然後進行變焦鏡頭光學設計，並對光學設計後之鏡片參數進行模具設計與變焦鏡頭機構設計製作。最後根據 PDMS 軟鏡片製作、機械組裝和光學測試結果，發現裝載 PDMS 球面鏡片之軟式變焦鏡頭於施力 0–0.02 MPa 時，焦距變化量可達 10–15% (33.44–39.72 mm)。同時得知軟式變焦鏡頭變焦能力和 PDMS 軟鏡片厚度與形狀有關。
由光動力醫學的發展實例談生醫光電在生物醫學之整合發展 [ 下載 PDF ]
陳進庭
生醫光電是在探討光與生物組織之間交互作用的新興學門，其目標在於藉由光電科技這一功能強大的促成科技來進行基礎生命科學與醫學相關問題的研究，並應用於臨床上疾病的診斷與治療。生物光電學並非一門終了科學，事實上它已在基礎生物學研究、臨床醫學診治、製藥、生物科技乃至農業、食品及環境科學等領域，開啟了一個意想不到的發展空間。然而生醫光電的真正發展需要的是藉由群體合作的方式，在同一個作業平台下彼此密切合作，使得不同背景的研究學者之間能創造出彼此交談的語言，進而能有效率地溝通來執行一個多元的跨領域研究。
