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追求卓越關懷社會 臺大跨校團隊奈米科技光譜技術測
利用奈米科技光譜技術 30分鐘驗出敗血症病菌

病菌檢測是許多重大疾病醫療的基礎,但由於檢測時間往往需要2至5天而讓病患飽受死亡威脅。由中研院特聘研究員和臺大物理系合聘教授王玉麟所帶領的跨校研究團隊,最近發表一項醫療檢測技術上的重大突破,其利用奈米科技將檢測時間大幅縮減至30分鐘,可望有效提升疾病治癒率、避免藥物濫用,以及減少併發症。

這個獨步全球的重大成果,已於2011年11月15日刊登在知名國際期刊「自然通訊」《Nature Communications》,其利用「捕捉與偵測細菌雙功能快速檢驗晶片」來檢驗血液中細菌的新科技,直接從血液捕捉細菌,加以濃縮並偵測細菌的光譜訊號以辨別種類,可幫助醫師快速決定如何有效使用抗生素並分辨細菌是否具抗藥性,可望克服超級細菌的難題。此項重大發明也獲得國際奈米科技網站媒體《Nanowerk》的報導。

這項發明是中研院原分所王玉麟特聘研究員(臺大物理系合聘教授)所帶領的跨領域團隊,經多年努力的研究成果之一。本篇論文的第一作者為臺灣大學高分子所專案計畫助理教授劉定宇,其他作者包括臺灣大學凝態中心王俊凱研究員、陽明大學微免所林奇宏教授、臺灣大學光電所博士班學生蔡焜棟,及中研院原分所王懷賢(SERS晶片發明人之一)、陳玉、陳友暄、趙元駿、張軒豪等人,通訊作者為王玉麟。本研究由行政院國科會奈米國家型科技計畫、閎康科技股份有限公司、中央研究院深耕計畫與教育部五年五佰億學術邁頂計畫共同支持完成。

研究論文的第一作者劉定宇助理教授表示,這項發明是利用表面增強拉曼光譜技術(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)為基礎,製作「捕捉與偵測細菌雙功能快速檢驗晶片」,具有超高的靈敏度,在數秒內即可取得單隻細菌的光譜,因此,可望在短短三十分鐘內篩檢出敗血症病人血液中的細菌(正常細菌檢測程序則需時2-5天)有效幫助醫師快速使用抗生素,減少濫用抗生素的情形。

劉定宇助理教授進一步說明「捕捉與偵測細菌雙功能快速檢驗晶片」是奈米科技新技術,其利用表面第一層「萬古黴素」將血液中的細菌抓住,使第二層的「銀奈米粒子陣列」得以放大細菌表面分子的拉曼光譜訊號,使科學家可藉此光譜指紋區分細菌的種類。

以敗血症為例,臺大醫院創傷醫學部韓吟宜主治醫師表示,此一快速檢驗晶片檢測可望帶來的重大效益如下:

  1. 檢驗方法大躍進:可於數十分鐘內得到初步檢驗結果,較傳統細菌培養方法增快許多,並可因判別細菌是否具有抗藥性而提升檢測準確率。
  2. 降低敗血症病患的併發症與死亡率:依檢驗結果於第一時間選擇敗血症抗生素,而不再憑經驗選擇用藥(empirical use),可大幅提升敗血症患者的存活率,降低器官衰竭的發生。
  3. 抗生素管制:避免抗生素濫用以及抗藥性細菌滋衍發展。
  4. 減少醫療支出。

此外,該快速檢測平臺技術的潛在效益亦十分可觀,它不僅能針對血液臨床檢體使用,也可將奈米檢測技術推至環境污染、食品藥品微生物、病毒、癌症篩檢等多方應用,為病菌檢測技術和促進健康環境和醫療效益的世紀性貢獻。

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