2025 生物晶片跨域合作,驅動全球醫療新未來

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在全球精準醫療與智慧科技整合浪潮中,為掌握下世代醫療技術發展並洞察國際市場趨勢,工業技術研究院(簡稱工研院, ITRI)在經濟部產業技術司支持下,於今(6)日舉辦「2025 BIO DAY 創新醫材技術論壇」,以「晶創領航,跨域驅動醫療新未來」為主軸,邀請歐洲兩大智慧醫療創新研究機構比利時校際微電子研究中心(IMEC)與弗勞恩霍夫應用研究促進協會資訊系統研究所(Fraunhofer IMS),及臺灣產業專家共同探討生物晶片、基因定序、半導體製程及微流體等前瞻技術在精準醫療檢測中的應用突破與潛力。

經濟部產業技術司簡任技正戴建丞與工業技術研究院副總暨生醫與醫材研究所所長莊曜宇,以台灣積體電路製造股份有限公司(TSMC)為引,闡述臺灣不只半導體,也不應只有半導體,異業結合生醫產業,發揮臺灣厚實醫療健康產業量能興許是重塑產業未來的可行解。

比利時校際微電子研究中心研發組領導人張蕾博士,帶領聽眾探討先進矽流體技術於生命科學之應用。她以放大圖說解釋矽基平台一般由上至下分為四層:微流體技術(Microfluidics)、光子感測/讀取(Photonics Sensing / Readout)與驅動電子元件(Actuation Electronics),此一技術可使 PCR 循環速度提升至 3 分鐘 40 次,也可助力篩選去氧核糖核酸、核糖核酸等,或可利用大量微小噴嘴所組成的陣列來捕捉氣膠顆粒。

張博士也指出透過晶片,可以實現細胞篩選甚至構建細胞生產流程自動化循環,「矽流體的應用很多,但產業前進的關鍵在於合作。」於論壇尾聲她強調。

弗勞恩霍夫應用研究促進協會資訊系統研究所健康事業部主管 Karsten Seidl 教授,則分享用於單細胞分析的互補式金屬氧化物半導體技術(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)與微機電系統(Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)技術,應用於嵌合抗原受體 T 細胞(CAR-T)、非侵入式生物標記如外泌體或是液態活檢等。

此外,他指出,當前流式細胞術單細胞分析結合螢光檢測的技術在微型化面臨挑戰。他以光電倍增管(Photomultiplier tube, PMT) 與互補式金屬氧化物半導體單光子崩潰二極體陣列 (CMOS SPAD array)兩種常見的光子偵測器比較,揭示無論在微型化、成本效益、電壓等方面後者均具優勢。

最後他不忘提及 Fraunhofer IMS 提供 CMOS設計測試、MEMS 三維整合、生物功能化的碳奈米管作為塗層與數據分析等服務。

體學生物科技股份有限公司董事長李鍾熙,以「去中心化與演化中的生物晶片生態系、基因定序普及化、技術匯流及產業生態演變」為題。闡明基因定序產業之專業分工及代工機會即將到來,當前全球基因定序市場年均複合成長率(CAGR)達 22.21% 預估2033年整體市場估值將達約 1150 億美元。

他指出,當前所為次世代基因定序(NGS)仍有許多不符應用需求之處,例如時間太長、成本太高、前置準備複雜與資訊分析不易等問題,他預測未來的基因定序將「去中心化」發展,而化學/生化表面處理將成為定序晶片的關鍵,他強調定序晶片佔基因定序耗材成本達 72%,若能與半導體產業夥伴們合作,將能掌握基因定序儀器代工與耗材市場商機。

然而他也不諱言,基因定序產業最矛盾之處在於:「你有越好的原型產品(prototype)現實卻越難商業化,很少人研發平台,而大多數基因定序相關廠商都是直接購買現成儀器如向 Illumina 等廠商購買,進而維持良好現金流,雖然規模未必大。而商業化另一難處是極小的本土市場,所以起步相對困難。」

瀚源生醫共同創辦人暨中央大學副校長陳文逸,以「從半導體到生醫:實現生物晶片自主化與精準健康照護的策略」為題,並以台積電 CMOS 製程為基礎的多重檢測生物晶片系統協同漢磊科技(EPISIL)高靈敏度奈米線場效電晶體系統,打造 BioFET 平台,配合 AI 辨認生物標記,達成早期診斷攝護腺癌的效果。

他也不諱言,商業化過程中,監管、啟動資金、投資人信心、製程工藝等環節均是挑戰。他指出,臺灣是唯一有能力提供專門設計的生醫半導體晶片及完整供應鏈的國家。但若要在這個領域取得全球領導地位,政府的強力支持是關鍵,因為多數企業根本無法單靠自身資源完成這樣的大規模計畫。

「2025 BIO DAY 創新醫材技術論壇」,晶創領航,跨域驅動醫療新未來。(攝:基因線上)

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