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跨域研究解決問題—奈米鑽石的生醫標定及藥物傳遞

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跨域研究解決問題—奈米鑽石的生醫標定及藥物傳遞
  • 作者

    鄭嘉良
  • 簡介

    鄭嘉良教授於1993年獲得美國奧瑞岡大學物理博士學位,1998年受聘於國立東華大學物理系。他曾擔任系主任、通識中心主任、藝術中心主任、共同教育委員會主委及副校長等職,並於2020年獲聘為特聘教授。他的專長是光譜技術,研究重點是光譜技術在生物醫學上的應用。鄭教授研究專注在發展奈米鑽石作為一個生物標訂及藥物傳遞的載體,在一個幾奈米大小的奈米鑽石上,攜帶抗癌藥物分子,達成更有效的將抗癌藥物投遞在腫瘤上。

  • 單位

    國立東華大學
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  光譜技術(紅外光、拉曼、螢光光譜等)雖然是研究分子的基礎技術,但因為這是一種非接觸/非破壞性的工具及技術,近些年在生物及醫學的應用上有廣泛的應用,提供一個非接觸性的醫療檢測新方法。奈米鑽石(直徑10-100 nm),因為其晶體結構上常帶有雜質而形成色心(Color center),在雷射光照射下會發出螢光,它的表面可透過物理或化學方法連結不同的生物或藥物分子,因此可以做為生物標定及藥物傳遞的工具。在科技部奈米國家型科技計畫長期的支持下,國立東華大學物理系鄭嘉良教授有系統地研發利用奈米鑽石優異的生物相容性以及表面的可塑性,成功發展出一系列不同的方法,將抗癌藥物連接在奈米鑽石上形成奈米鑽石與藥物的複合體。這些複合體傳遞抗癌藥物的效率也成功地在不同的細胞或動物模式上驗證。除此之外,研究團隊也結合拉曼光譜透過奈米鑽石做生物標定,透過大量拉曼光譜分析發展非侵入的方式辨認癌細胞。因為這些重要的研究成果,鄭嘉良教授也成為這個領域內重要的領航者,其研究成果受到國外科技公司及投資者注意,雙方合作申請專利。


奈米鑽石抗癌藥物傳遞
奈米鑽石抗癌藥物傳遞

  醫學的進步一直跟科技的發展緊緊結合。檢測技術的進步,治療方法的精準,大大地提升了醫療的效能及人類的生活水準。癌症一直是人類最大的死亡原因之一,癌症的治療方法也日新月異,新的、跨界的想法提供了不同的治療手段。傳統的化療雖然有效,但是抗藥性、專一性、副作用等一直是最大的問題。奈米科技將在未來醫療扮演重要的角色,其巧妙地串連起物理、化學、生物、醫學幾個學科,由問題解決導向出發,提出解決問題的新方法。

  奈米鑽石(直徑5-100 nm)因為晶體結構上常帶有雜質而形成色心(Color center),在雷射光照射下會發出螢光,它的表面可透過物理或化學方法,連結不同的生物或藥物分子,因此可以做為生物標定及藥物傳遞的工具,也是被認為在生醫應用上有無限可能的一種奈米粒子。國立東華大學物理系鄭嘉良教授在科技部奈米國家型科技計畫長期的支持下,詳細地檢驗奈米鑽石跟不同細胞、微生物,小型動物的交互作用,有系統地研發利用奈米鑽石優異的生物相容性以及表面的可塑性,成功地發展出一系列不同的方法將抗癌藥物連接在奈米鑽石上形成奈米鑽石與藥物的複合體,並且在細胞及小鼠的模式中成功的實現抗癌藥物的傳遞。複合體攜帶抗癌藥物已被證實有較佳的效能,使用更少的藥物分子而更易穿透細胞,因此降低了對正常細胞的毒性、減低化學治療的副作用。

圖一:奈米鑽石攜帶藥物更易進入癌細胞
圖一:奈米鑽石攜帶藥物更易進入癌細胞

  鄭教授表示,由於奈米鑽石深具潛力,他的團隊初期成功的經驗,打開了這個領域的發展,過去十年來許多研究團隊把重點放在材料鑽石粒子本身的鑑定、表面的修飾以及對細胞或是生物體的毒性測試,至今已有多種臨床用藥,如Paclitaxel (Taxol)及Doxorubicin (DOX),與奈米鑽石結合,被成功地應用在細胞及小鼠模式上。由於奈米鑽石更容易被癌細胞吞噬,因此抑制腫瘤的效果較純藥物提高許多。至此,除了相關專利的鞏固之外,跟業界結合,尋求創投基金投資,亦是研究團隊的目標。因為這是一個充滿希望的新藥物投遞藥設計,台灣在這方面的研究在全世界佔有領導的地位,且有足夠的奈米技術基礎發展奈米生物科技。鄭教授認為,台灣已有非常成熟的半導體、光電相關產業,且台灣的醫療以及醫療教育非常成功,奈米生物科技是兩者的結合,非常適合成為台灣的下一個重點產業,是尋求產業升級的一個重要項目。醫療及製藥是長期的研究及投資,尤其是跟藥物相關的研發,費時動輒十、二十年,跟半導體產業的投資講求快速與技術密集不同,生技產業講求創新與跨界,針對問題研發技術與尋求答案,是其他國家不易複製的產業。透過奈米鑽石來更有效率地傳遞抗癌藥物取得初步領先的成果,是鄭嘉良教授在東部台灣領導的團隊,經由跨界思考,針對問題提出解答,直接跟世界對話所交出的成績單。 

 

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