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生醫工程研究中心近期研究發展方向

 

生醫工程研究中心近期研究發展方向

生醫工程研究中心

  生物醫學工程是藉由尖端工程技術的發展,以達到突破性的生物醫學應用,是目前學術研究的主流之一。本校於民國 98 年成立生醫工程研究中心,以培養生物、醫學與工程整合知識之高階研究人才為目標,共同開創未來新興生醫科技產業。目前在中心主任鍾乾癸教授領導下分設三組,分別為生物感測組 ( 召集人為工學院賴朝松院長 )、組織工程組 ( 召集人為化材系陳志平主任 ) 與分子影像組 ( 召集人為光電所周晟教授 )

  生醫工程中心生物感測小組,旨在結合工程及生物相關技術,開發用於醫療照護或臨床檢驗之生物感測器 ( 系統 ),小組在賴院長的帶領下,整合工學院不同專長領域之教師,例如軟板感測 ( 高泉豪、劉國辰、王哲麒老師 )、化學與光電感測 ( 周晟、華沐怡、麥凱老師 )、感測系統 ( 馮武雄、周煌程、林彥亨老師 ) 及生物分子 ( 吳旻憲、孫嘉良老師 )。生物感測小組已開發多樣各式生物感測元件,例如:具高靈敏性及專一性感測表現之表面電漿共振 ( Surface Plasmon Resonance, SPR ) 式生物分子感測器 ( 周晟老師 );具高靈敏性感測特性之離子場效電晶體 ( Ion Sensitive Field Effect Transitior, ISFET ) 或電解液-絕源層-半導體 ( Electrolyte Insulator Semiconductor, EIS ) 式離子感測器 ( 賴朝松老師 );電化學式生物感測器 ( 華沐怡老師 )。此外,結合微流體生物晶片 ( Microfluidic Biochip ) 或微機電 ( Micro-Electro-Mechanical System, MEMS ) 技術,上述生物感測元件或原理,可以被開發成整合式的生物感測晶片,例如:林彥亨老師的葡萄糖生物感測晶片、吳旻憲老師的微型化細胞培養晶片。生物感測小組定期與長庚醫院的臨床醫師開會討論,以尋求具有臨床意義之生物感測標的。藉此合作討論機制,也促成多項長庚醫學研究合作案。五年來,生物感測小組除了平均每年有 20 篇國際期刊論文產出外,亦有 12 項國內外專利申請。展望未來,除了著眼於上述感測原理、元件或系統之開發、驗證及改善外,亦期待在不久的將來,上述裝置能實際應用於臨床檢測。

  組織工程組之成員包含工學院化材系、機械系、電機系及生化與生醫工程所教師,執行重點首先為組織工程關鍵技術開發,包括細胞應用、骨架開發,生物反應器培養技術及動物測試,並以軟骨組織工程、硬骨組織工程、眼角膜組織工程與脂肪組織工程為目標。其次,為奈米醫學技術,研究磁性奈米粒子於血栓溶解及癌症治療之應用,開發智慧型奈米藥物,經由磁場導引進行標的給藥,以缺血性腦中風及腦瘤治療為目標。短期推動策略為製造出高生物相容性、親水性與含水量支架,且具有適當的機械強度及足夠的官能基,可供改質修飾。中期推動策略為開發生物反應器,做為細胞的增生與擴大培養的工具,如幹細胞的培養。利用生物反應器配合載體與細胞培養,在體外形成組織或器官,如軟硬骨等。將生物反應器搭配細胞做為體內移植或體外生理輔助儀器,如生物型人工肝臟輔助系統。長期推動策略為結合長庚醫院專科醫師進行人工骨、脂肪替代物、人工軟骨及人工眼角膜移植,與磁導奈米藥物活體動物實驗,驗證組織工程產品有效性及功能性,和與磁導奈米藥物臨床實驗,進行轉譯醫學研究。希望集結工學院化工與材料、醫療機電、幹細胞、生醫奈米、及生醫工程等相關專長之研究人員與團隊,進行組織工程及奈米醫學前瞻性整合研究,建立核心技術,進而設立相關學程、培育人才,並提供關鍵技術予國內學界、研究機構進一步發展應用,協助產業界投入新興醫療產業。

  分子影像組研究方向與重點,在於使用光電技術應用在臨床醫學的研究上,同時結合聚焦式超音波技術與超音波功能影像技術開發整合影像系統。其共分為六種:頻域式近紅外擴散光譜學、掃頻式光學同調斷層掃描系統、頻域式光學同調顯微鏡、聚焦式超音波、以超音波開發細胞彈性與溫度之功能影像以及同步近紅外光譜技術與多通道腦、肌電圖技術。頻域式近紅外擴散光譜學是以決定定量組織血氧,進而評估急性腦梗塞中風患者血流補償建立情形、亦用以量測四肢血流動力學來評估小中風患者復原情形,與探討末梢血流循環相關疾病。而掃頻式光學同調斷層掃描系統是用以高解析度光學影像,應用在皮膚病變、口腔癌。另外,開發螢光導引式光學同調斷層影像系統,觀察腦組織動態的微血流分布。頻域式光學同調顯微鏡,其應用在細胞組織切片與生醫材料熱效應的研究上。聚焦式超音波可用其開起血腦屏障,開發藥物釋放系統治療腦腫瘤組織。以同步近紅外光譜技術與多通道腦、肌電圖技術,開發多功能性生理檢測平台,可將其應用在腦癲癇、認知與量化復健科病人各項復回指數。

 ▲結合生醫固態感測元件與微流體技術而成的生醫晶片  ▲超高靈敏度生醫檢測在開發新型生物感知器及創新生物技術

 

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