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比PCR檢測快,全球唯一電學生物晶片在台灣,連台積電也默默關注

提要

比PCR快,全球唯一電學生物晶片在台灣

圖/矽基執行長褚家容。張智傑攝
圖/矽基執行長褚家容。張智傑攝

本文共2467字

遠見雜誌 文 / 簡惠茹 攝影 / 張智傑

一場顛覆傳統檢測原理的革命,正在台灣的南港發生。

經過COVID-19疫情侵襲,「PCR檢測」大家已耳熟能詳,儘管準確度高,卻要花上1到4小時的時間,擠壓了寶貴的醫療時機與能量。

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然而未來,檢測時間可能只需幾分鐘!

結合半導體和生醫領域的「電學檢測」生物晶片,台灣的矽基分子電測科技股份有限公司,率全球之先研發成功的「新冠病毒快速檢測晶片」,去年12月取得台灣EUA緊急使用授權,今年2月成功上市。

這顆生物晶片採用的電學檢測原理,完全不同於PCR的光學檢測方式,由於不需要PCR增幅放大病毒的時間,檢測時間最快僅需3分鐘,準確率可達九成以上。

此外,Ct值35以下的檢體,陽性一致率為100%,即使感染初期或是無症狀患者,皆能提供準確的檢驗結果。

所謂的電學生物晶片檢測方式,是先在生物晶片上放上合成的核酸片段,然後將鼻咽喉檢體和晶片放入檢測儀器中,讓混合試劑和檢體的溶液流過該生物晶片,藉由電流變化來檢測檢體中是否含有病毒。

除了產品的獨特性,背後突顯的,更是台灣在生物晶片領域的發展優勢。

從學界明星到創業菜鳥,被洗臉依然決心讓技術應用

時間拉回20年前,矽基執行長褚家容當時還在中研院物理所研究員陳啟東老師的實驗室中做研究。光鮮亮麗的博士學歷、發表的期刊論文都讓人稱羨。

電學檢測當時在學界已經是亮眼前端的研究,瞄準的是癌症的檢測,褚家容努力不懈的埋首研究,當時的她,壓根沒有想過離開學界、走進業界。

但就在2014年的7月,跟褚家容關係相當親密的表姊,40歲就因為癌症過世。談起這段回憶,褚家容眉頭緊鎖,不只表姊,那三年,她身邊有四位親人離世,其中三位都是因為太晚發現癌症。

「你研究的檢測技術這麼好,那我去哪裡可以用?」出席親人喪禮時,表哥簡單的這句話,讓褚家容決心放下博士頭銜、踏入業界。

從實驗室的研究人員,踏入商界,要學商業模式、看懂財報,還要會做風險評估。創業過程,褚家容形容是一段不斷被人「洗臉」的挑戰。

在學界研究階段,這被視為很前瞻的技術;但當要成為一項實際應用的產品時,投資人就會以各式各樣的角度檢視與質疑,到底賣不賣的出去?

每天聽到不同投資人說「你做不出來」「你做不到」,負能量壟罩,褚家容卻從來沒有想過要放棄,遇到挫折還能繼續往前,是因為她強而有力的團隊,不斷精進改良產品,把負評轉為正面建議,不斷修正改善。

獲半導體公司投資,看好奠定台灣新世代檢測地位

2020年,矽基分子獲得半導體公司蔚華科技的投資,鎖定COVID-19病毒為標的。由於早在2019年矽基的檢測儀器和生物晶片都已經研發完成,因此疫情發生後,迅速合成病毒核酸片段作為生物標記,當年3月就可以開始檢測,接下來則是進行臨床試驗和台灣EUA申請。

蔚華副董事長秦家騏表示,電學生物晶片這項技術很早就開始有相關研究,但是遲遲沒有產品問世。矽基本來就是他們的客戶之一,疫情開始後,蔚華注意到這是可發展的方向並投資矽基,矽基成功拿到EUA,更是快速認證了此技術是可行的。

當初投資的起心動念,就是想讓台灣一個好的技術可以加以應用。秦家騏指出,電學生物晶片市場很大,因為除了突破以往的檢測方式,讓檢驗更快速、更準確以外,同時也是耗材,使用量會相當大。

加上不同適應症都有機會可以應用於檢測項目,使用範圍也很廣,連台積電也投入進行相關研發。

圖/矽基「電學檢測」生物晶片。張智傑攝
圖/矽基「電學檢測」生物晶片。張智傑攝

半導體結合生醫的「電學生物晶片」,台灣才能做到

從矽基的例子,可以看到台灣身為「半導體科技島」,在發展生物晶片技術的絕佳優勢。

褚家容說,雖然「生物奈米矽場效應電晶體」(Bio-FET)的技術發展已經有2、30年,但是始終沒有產品上市,主要就是因為穩定度不夠。

因為場效電晶體非常怕水,而電學生物晶片的作法,除了不能封裝以外,更要直接泡到水溶液裡檢測,所以過程中一定需要跟半導體廠持續溝通,製作出來後,矽基再帶回來檢測,來來回回不斷調整,半導體廠的支持和雙方的溝通效率就顯得非常重要。

「因為在台灣,才能做到。」褚家容說,雖然全球不是只有台灣發展半導體技術,但是在台灣,從公司到新竹科學園區不用40分鐘,可以直接近距離跟半導體代工廠對談、討論製程如何進行。

秦家騏也說,也因為半導體廠的支持,即便量很少,也願意開設產線來支持,例如矽基需要不斷跟晶圓廠溝通調整參數,這部分本來就在半導體領域蔚華,可以提供較多協助。

此外,矽基產品成功上市,更是展現產官學研醫跨界合作成果。

當初褚家容在中研院物理所研究員陳啟東量子電子元件實驗室的團隊,一同開發而成,褚家容本人就是專利的持有者之一。

2014年從中研院技轉後,進一步創立公司,加上科技部、國研院儀科中心投入技術和驗證協助,解決技術問題,還有半導體廠協助製程與投資,最後高雄榮民總醫院協助進行臨床試驗,集結所有台灣半導體和醫界的力量,才能拿到這張得來不易的許可。

走進社區、布局全球

褚家容說,接下來的適應症開發方向,不會侷限在COVID-19,而是檢測多重呼吸道疾病。

由於生物晶片上可以同時放上不同的生物標記,只要設計合成出核酸片段,就能檢測不同病毒,一次進行多重檢測。

台北醫學大學附設醫院胸腔內科專任主治醫師周百謙與矽基進一步研發合作唾液檢測,由於矽基生物晶片上的核酸標的可以快速設計完成,把類似症狀的病毒納入,例如COVID-19病毒、流感病毒、鼻病毒或呼吸道融合病毒等等,一次檢測就可以確認是受到哪種病毒感染,對於診斷會更有幫助。

褚家容表示,阿茲海默症、癌症檢測也是接下來要發展的重點,國外布局則會透過與國外當地生技公司合作的方式來開發市場,例如矽基已經跟美國大型上市生技公司洽談合作。

針對未來應用,褚家容說,矽基瞄準的不是快篩家用市場,而是定點照護檢驗(POCT),希望產品走進社區,更方便使用、可及性更高、。

矽基第二台「全自動化」的檢測儀器今年也已經完成,完全不用人為操作,只要使用唾液,晶片放入,就能自動快速顯示檢測結果。

從學界走進業界,投入這項技術研發20年來,將高深的研究實際落地應用。褚家容說,她始終秉持的信念就是,「讓來不及的遺憾,再少一點。」

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