光的點點面面–創新到產品的拼圖
 
2017/06/26
 
張漢釗 | 國家實驗研究院儀器科技研究中心研究員
 
 
活動(演講)時間:2017/05/05
 
組織摘除或化療是治療皮膚與口腔惡性病變最常見且最有效的方式,但可能造成術後留下疤痕,亦或是切除範圍較大的病灶區可能導致顏面畸形、影響美觀或喪失舌、臉頰及牙齦的功能進而影響咀嚼、發音、甚至是吞嚥功能。因此光動力療法是歐美各國治療皮膚癌或口腔癌常使用的另一項選擇,其相關的光敏感藥物與治療儀器的產品也日趨成熟。然而光動力必要的診斷設備卻未有太多研究單位或業界投入開發。因此本次講題以光學應用面出發,分享國家實驗研究院如何從顯微相機發展到光動力診斷設備的開發歷程,以及這項診斷技術如何延伸至口腔、消化道、泌尿道、子宮頸等上皮組織癌症的偵測與治療。
 
聽講心得(撰文|孫維新館長)
 
上週五(05/05)晚間的第三場春季展望演講,由國家實驗研究院儀器科技研究中心張漢釗博士擔綱,張博士以「光的點點面面-創新到產品的拼圖」為題,將過去精彩的光陰故事再現,除了讓我們瞭解光學技術的應用面,也進一步拼出了國內「光動力」產品的發展史,揭示了不同階段的創新「點」子,如何開創出醫療上嶄新的局「面」!

        一開始,張博士講述了自己在讀書階段,以及就業時期的趣談,讓大家認識到不同的成長軌跡,在面對不同選擇的時候,是可以展現出不一樣的價值思維和做事態度。他說,整體而論,「創新」是貫穿過去很重要的基本精神!張博士介紹儀科中心過往的一項相機專利,以檢測晶圓品質為導向,可以清楚拍攝微小至10 micrometer的結構或組織,突破了傳統設備貴重、不易攜帶的缺點!以此,我們也能瞭解到儀科中心經常肩負這樣的任務,開發有必要、有需求,然而市面少有的產品。

        張博士說到,藉由高雄醫學大學張中興醫師「光動力治療的原理與應用」啟發,他看見了「光在皮膚科診斷與治療」的契機!很多人都聽過雷射在醫療上的應用,不但可以作美白,也可以作特殊疾病治療;而「光動力」診療原理,是以授予光敏感藥物到患部的方法,因正常組織能代謝掉PpIX的物質,但腫瘤細胞對此代謝能力差,所以緊接用螢光取像診斷(370 nm ~ 440 nm),腫瘤細胞周遭堆積的PpIX就能顯現,搜查到位置後,開始進行紅外線(600 nm ~ 720 nm)照射,在光化學反應下PpIX會吸收光,進而產生具有毒性的自由基,最後造成毒殺癌細胞的作用!

        張博士指出,光動力治療為治療癌症的另一種選擇,有諸多優點,而且價格還比傳統化療便宜。它與外科手術相比,前者診斷治療後,可保留住原本組織與器官的功能,後者卻是組織或器官的切除以及補皮。張博士以鼻子罹患皮膚癌的患者為例,與光動力治療相比,手術因為僅治療到可視範圍,患者通常需要進行多次手術,所以很清楚地看出「光動力治療」的好處。

        從創新的起源:一台專利相機,到面對實際的摸索期,張博士看到了在國內自造設備的機會,就研發出「光動力診斷和治療二合一」的儀器!他提到整個研發過程中的困難有二,一是LED的單一光源純度要足夠,當時需要特別委託廠商製作,買大量燈具挑選,才能找到少部分達純度標準的光源,另一是光源的規格,若是用市面上常看到的尺寸,受限於現實狀況,根本無法使用來進行診斷治療。

        光在照射皮膚後會有反射、折射、吸收,和散射四種不同特性,張博士說,他們也曾研究光譜在皮膚疾病的不同治療應用,結果顯示光能治療的範圍相當廣泛,而光動力診斷治療的部分,其實也能「同理可證」從最常處理的皮膚組織,到人體上皮組織的所有類型,包括口腔、食道等自然通道。在螢光反應(被用來偵測生物體對某種藥物的生化作用或生物體內的特定染料)取像技術的階段,張博士舉了螢火蟲說明,當想要拍攝夜裡閃耀的螢火蟲,卻時常拍出全黑的影像畫面,因此取像上也有很多學問,比如鈔票防偽標記的紀錄。張博士說,這期間他們也協助了動物中心拍攝基因轉殖鼠的螢光表現,主要就是提升激發光源功率,以及挑選適合濾片波段,來達到用顯微相機取像的目的。

        在創新科技、零件規格,以及螢光反應技術相繼到位後,張博士開始說明相關法規和標準。他向大家定義一般醫療器材:係指包括診斷、治療、減輕或直接預防人類疾病,或足以影響人類身體結構及機能的儀器、器械、用具及其附件、配件、零件,以及新醫療器材:是指採用了新原理、新結構、新材料、新技術製造,其醫療之安全性或效能尚未經醫學證實之醫療器材。他解釋到,研發必須注意符合哪種醫療器材許可範圍,因為認定為新醫療器材的申請,則會牽涉到繁複的核准過程,會耗費大量的時間上市。

        在創新的後期,張博士展示了他們研發具位置感測定位的智慧型鼻胃鏡系統,可以用螢光來作早期診斷口腔癌,以及口腔病變的工作,希望藉此提高整體診療效率。他表示未來的開發方向也會以同樣目標出發,研發「慢性病」及「早期癌症篩檢」的診斷電子醫材,還有光敏藥物開發。張博士認為,不論是創新科技、零件規格、相關的法規和標準、還是持續性的發表文獻和專利,這些都是缺一不可的拼圖,他也分享了川語錄中的一段話:「跳脫框架,思考並執行。」,在演講最後時與大家共勉!
 
 
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