科技部助清大教授研发「漩涡式声钳技术」！精准医疗并改善肿瘤环境

▲科技部记者会合影，左起为博信生物科技执行长王中信、科技部工程司司长徐硕鸿、清华大学生医工程与环境科学系特聘教授叶秩光。（图／科技部提供）

财经中心／台北报导

行政院近年来推动生医产业创新，强调跨域科技结合生技医药，透过精准的理念提升效率及强化安全，为发展利基精准医学。科技部补助清华大学医环系教授叶秩光，研发出漩涡式超音波声钳技术，注射特制的带氧微气泡后，可将血液中流动的带氧微气泡捕捉并聚集在肿瘤位置，使肿瘤细胞充氧，未来可望捕捉药物，发展为精准医疗临床应用模式。

化学药物治疗是癌症患者的治疗选项之一，药物借由全身血液循环流入肿瘤部位杀死肿瘤细胞，然由于不断循环的血液会使药物无法停留在肿瘤区域，也会将药物带入健康组织，这种药物输送模式的治疗效率低也不安全。

叶秩光注意到肿瘤内部一旦缺氧，会大幅影响化学与放射治疗的治疗成效，而促使肿瘤缺氧的原因是肿瘤内大多是功能缺陷的不成熟血管，运输氧气及养分的能力较差，因此若能精准将氧气递送至肿瘤内部，将可改善肿瘤血管的型态及功能，提升肿瘤血管输送氧气与药物的能力，或是增加对放射治疗的敏感度，甚至诱发后续抗肿瘤免疫细胞的活化，能多方面提升肿瘤治疗效果。

但该怎么将氧气准确输送至肿瘤？叶秩光早已布局许久，研发出超音波声钳操控微粒与超音波对比剂微气泡两大技术，打算发展为精准医疗应用。

在科技部补助研究计划下，从最早2010年提出一种新型概念「漩涡式声钳」；之后于国际会议发表「漩涡式声钳结合超音波对比剂微气泡」之研究，利用微气泡搭载药物作为药物载体，并搭配漩涡式声钳对微气泡产生强烈的声辐射力做操控，能有益于药物精准递送至目标区域。

另一方面，团队发展出磷脂质微气泡载体，可以把氧气稳定包覆，并证实能透过改善肿瘤微环境的氧合作用途径，降低肿瘤缺氧问题，此技术已获中华民国专利。

为了进一步增加带氧微气泡在肿瘤的累积量，团队提出「带氧微气泡结合漩涡式声钳改善肿瘤微环境」之研究计划，利用漩涡式声钳技术先搜集血液中流动的带氧微气泡，再精准操控聚集在肿瘤位置并释放氧气。

研究团队表示，这项方法是透过非侵入方式精准操控生物体内带氧微气泡的分布，将可以弥补肿瘤血管运输效率低下的缺陷，先于肿瘤区域大量累积带氧微气泡，再驱动微气泡释放氧气以缓解肿瘤缺氧问题，未来甚至可用来操控药物的分布位置，使药物可以大量集中在病灶处而不接触到正常组织，达到精准医疗药物递送。

下一阶段，研究团队将以漩涡式声钳为基础，扩增至现行医疗诊断使用的二维阵列探头，利用超快速平面波成像技术，以特殊串接波型的方式击破带氧微气泡，达到即时监控带氧微气泡在肿瘤中被捕捉并释放氧气的过程。希望将来可进入临床试验并实际运用于癌症肿瘤治疗中，建立一套以带氧微气泡治疗为基础的超音波诊断与治疗平台，提供一种新型的精准医疗应用模式。

叶秩光专研于超音波生物分子诊断与治疗以及超音波于药物输送与释放研究，其研究创新突破在于载药／基因微气泡显影剂与奈米材料应用于超音波成像与药物传递/释放的实现，研究成果的质与量均相当丰硕。

叶秩光研究的创新与突破包括3个层次：1、超音波显影剂开发（药物／基因载体），包含微气泡、声学相变微滴与超疏水声敏奈米粒子。2、超音波显影剂成像系统建立与演算法开发。3、从外细胞、动物实验模型应用与整合。团队最新研究为漩涡式声钳操控微粒之能力用于非侵入式操控药物与精准释放药物的应用。

漩涡式声钳突破传统声钳无法应用于人体的限制，以阵列式探头发射出如龙卷风结构的超音波声场，利用龙卷风于中心处的位能梯度差，形成向中心捕捉的作用力来捕捉粒子，相关技术已获得美国、欧盟专利。

叶秩光希望利用漩涡式声钳以非侵入方式操控带氧微气泡改善肿瘤微环境，进而启动一系列肿瘤治疗途径，例如诱发肿瘤血管正常化、抗肿瘤免疫活化及抑制肿瘤转移等。未来也将尝试利用漩涡式声钳操控体内药物分布，从精准医疗的角度提升用药安全及效能。

叶秩光研究团队已将实验室超音波显影剂研究实际成果推广于临床医学上使用，在2013年1月由数名毕业生成立博信生物科技，资本额600万，目前完成第四次增资进驻竹北生医园区，叶秩光担任该公司顾问协助公司产品小型量产与专利布局等。

产品阶段已于医院实际肿瘤烧灼程序下进行协助造影的测试，并完成心肌灌注造影、毒理、安全性动物试验、配方稳定度、制程验证等工作，2015年起即与药厂合作生产并进行GLP临床前安全性试验，并于2018年正式取得美国FDA人体临床试验许可。

叶秩光研究团队希望利用本计划之漩涡式声钳以非侵入方式在生物体内操控带氧微气泡的优势，用以改善肿瘤微环境，未来可望进行临床试验并实际运用于癌症肿瘤治疗中，建立一套以带氧微气泡治疗为基础的精准超音波诊断治疗平台，实现医用超音波诊断与治疗一体化。

团队预计将上述之研究成果转化成专利，把技术导入商业化，并规划2020年成立医材新创公司。未来4年科技部将跨部会推动精准健康战略产业，布局下世代精准健康产业发展蓝图，达成产业创新翻转并实现2030全龄精准健康的未来愿景。