生物蛋白質晶片檢測技術

利用微機電製程技術製作之微元件，除了具有輕薄短小之優點外，其頻率響應高(high frequency response)、空間解析度佳(high spatial resolution)等特性，使其應用範圍更廣，且其具有平行陣列化(multi-array)之潛能，使得在單一晶片上完成多項檢測及分析工作之目標得以達成，而達到所謂晶片實驗室之目標(Lab-on-a-Chip)，並推廣至居家照護等監控系統，達成智慧醫療晶片偵測系統。

本研究室已開發一完整穩定之生醫微流體晶片製程平台，可以提供低成本且快速的製作各式玻璃或塑膠機材之微流體晶片。本計畫已開發可拋棄式的慢性腎臟病生物感測器，感測尿液中之微量尿白蛋白，以蛋白質免疫分析反映方式進行嫁接，爾後透過電性方式可針對電極訊號輸出計算其趨勢變化，目前研究成果已改善傳統變色試紙無法早期偵測與定量的問題，達到檢測低濃度之慢性腎臟病檢測程度。

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生物晶片技術主要以蛋白質免疫分析感測器研究為核心技術，莊承鑫教授長期投入生物感測器的研究達十年，主要以利用介電泳力(Dielectrophoresis, DEP)與電性量測(Impedance Measurement)進行生物單細胞捕捉進行凋亡檢測，以及偵測蛋白質之抗體抗原免疫分析反應，研究專長包含微機電生物晶片製作技術、3D介電泳模擬分析、生物晶片檢測技術。此部分研究莊承鑫教授已主持多項跨領域跨系跨校的大型計畫，於FY101通過科技部計畫「操控奈米生物探針技術於多重生物標記之抗體陣列晶片」，以操控奈米微粒探針達到單晶片多標記的生物感測器，之後，整合成功大學、與南臺科大機械系、生技系、化材系、電子系、電機系執行科技部三年期（FY101~103）奈米元件及3D積體電路專案整合型計畫:「以電性感測之積體化介電泳免疫晶片系統(MOST 103-2218-E-218 -001-)」，此計畫以阻抗型生物晶片針對膀胱癌製作尿液晶片，針對膀胱癌以及慢性腎臟病患者中尿液內特定蛋白進行偵測，至今已可達膀胱癌galectin-1蛋白質檢測平台以及第三期的慢性腎臟病之診斷，透過尿液達到提早檢測提早治療的目標，本團隊接續於FY104~106獲科技部補助三年期私立大學校院發展研發特色專案計畫:「慢性腎臟病用之高靈敏度可攜式紙型尿液檢驗儀(MOST 106-2632-E-218-001-)」，在此計劃以滾印的技術製作紙型電性感測生物晶片，針對慢性腎臟病早期檢測中，最重要的指標尿液中白蛋白濃度為標的進行開發，並且自製電性感測模組，縮小化整體檢測裝置，整體檢測時間也可以縮短到一個小時以內，目前正在進行臨床檢體的測試，以期推進到臨床醫療中心使用，朝向可攜式居家型生物晶片裝置。

計畫期間發表國外期刊於Biosensors and Bioelectronics、BMC Cancer、Proteomics、J Clin Pathol、Microfluid Nanofluid、Electrophoresis、Micro & Nano Letters、PLoS One.、BMC Complementary and Alternative Medicine、J Clin Pathol.。另外本團隊研究成果並受國際研究單位認同，曾於2010年受美國陸軍研究中心(US Armament Research, Development and Engineering Center, ARDEC)委託製作設計不同形狀功能電極以達到奈米粒子之聚焦、導引與捕捉多功能，以及2014年受馬來西亞農業研究與發展研究院(Malaysian Agricultural Research & Development Institute)委託製作具指叉狀電極之生物晶片應用於農業環境檢測。

本實驗室於此方面研究已發表共23期刊其中包含:Lab-on-chip, Biosensors and Bioelectronics, BMC Cancer、Proteomics, J Clin Pathol、Microfluid Nanofluid, Electrophoresis, PLoS One.…，87國際會議論文(35為IEEE主辦)，並受IEEE NEMS 2008、北海道大學、立命館大學與熊本大學、北京大學以及日本工學院大學之邀請，針對此部份研究給予Invited talk專題演講。獲得International Conference on Optofluidics 2015最佳論文獎、2016台灣化學感測器科技協會105年度學術獎章傑出論文獎，以及organize美國2017年IEEE NEMS一個以電性感測的生物感測器special session。