[新聞] 台科大跨校研發微氣泡超音波無針注射系統 大幅提升內耳治療
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2023年2月20日【記者王志誠、周貞伶/台北報導】
台科大跨校研發微氣泡超音波無針注射系統 大幅提升內耳治療、促生髮等藥物傳遞效率
台科大醫學工程研究所教授、研發處副研發長廖愛禾研究「微氣泡」超過十年,陸續與國
防醫學院、三軍總醫院、台灣大學合作,打造「超音波無針注射系統」,將原先只用於治
療腦腫瘤的技術,應用在內耳、中耳治療,以及促生髮、保養等美容產業。十年間相關研
究不斷登上知名國際期刊,獲獎無數,二0二二年更以此技術榮獲國家新創獎之臨床新創
獎。
廖愛禾說明,微氣泡過去常搭配超音波,用於腦腫瘤治療時的顯影和治療。過去腦腫瘤治
療相當不易,開頭顱的手術既困難,失敗風險也高。因此全球各大醫療重鎮花費多年,實
驗「非侵入式」的治療方法,於是發展出將微氣泡注入到血管中,以超音波震動微氣泡,
產生「穴蝕效應」的做法,藉此打開會阻止物質經由血液進入大腦的「血腦障壁」,再注
射抗癌藥物。
所謂的「穴蝕效應」,是利用超音波使微氣泡震盪,最後在持續的高壓環境中破裂,產生
「微噴流」。「微噴流」能穿透細胞間隙,增加細胞膜通透度,讓藥物滲透進去。廖愛禾
觀察到這樣的技術常用在腦腫瘤相關的實驗,卻幾乎沒有用於其他領域,因此著手研究非
血管注射的應用。
由於台科大沒有醫學院,廖愛禾要進行臨床實驗,必須仰賴跨校合作。廖愛禾表示,校方
給予很大的支持,甫成立醫工所,即推動與國防醫學院、三軍總醫院的定期交流。在一次
演講中,現任三軍總醫院院長王智弘聽完她的研究方向,馬上表達高度興趣,希望運用在
耳科的治療上。
廖愛禾解釋,過去耳科給藥是透過鼓膜穿刺,把藥灌入耳中,讓藥物自行滲入連接中耳到
內耳的「圓窗膜」。可是圓窗膜通透度不佳,藥物也容易在打哈欠、講話時,經由耳咽管
流到口腔、咽喉。廖愛禾團隊於是嘗試在中耳腔注入微氣泡及藥物,用超音波能量將微氣
泡推到圓窗膜附近,並誘發穴蝕效應,打開圓窗膜的通透度,更有效地將藥物送到內耳深
處。該技術能應用於梅尼爾氏症、內耳炎、聽力損傷等,藥物傳輸效率大幅提升外,微氣
泡和藥物可以同時注入,不需要多次穿刺鼓膜。
廖愛禾認為跨校整合能長久的關鍵,是做好平衡彼此需求的專利佈局,這樣雙方都會有動
力持續維護、耕耘。她也分享合作過程中的軼事:他們第一次開會,正是在她生下第一胎
的那一天,她去開會前就有預感當天可能會生,身邊的人也勸她不要出門,可是她認為機
會難得,評估風險後依然出席會議,最終順利開啟這段維持多年的合作關係,當晚也平安
產下小孩。
發展耳科相關應用的同時,廖愛禾也透過產學合作、材料或技術移轉,逐步打開商業化、
產品化的可能性。與進行合作協商,並在三總進行促生髮的臨床實驗,將受試者髮際線周
圍分為左右兩側,一側使用超音波結合微氣泡,打開通透度,再敷上促生髮藥劑,另一側
則不使用微氣泡,只用超音波和促生髮藥劑。結果顯示,有使用微氣泡的一側不只毛髮密
度較高,髮幹也更為強健,也因為藥物傳遞效率更高,以往要每天敷藥的療程,透過這個
技術,只要一週執行兩次即可。
廖愛禾與廠商的合作不只得到正面的實驗結果,也在溝通的過程中更認識產業的需求,例
如,儘管促生髮藥物也可以直接附著在微氣泡上,不用另外敷抹,可是因為這樣就要改變
原有配方,會增加商品製作的複雜性,因此就採取兩步驟的做法:先用超音波結合微氣泡
打開皮膚的通透度,再塗抹藥物,一樣可以達到幫助滲透的效果。
除了耳科和促生髮,非血管注射的外用微氣泡從治療傷口到美白抗皺,甚至治療關節炎都
能應用,未來潛力無窮。看見研究開花結果,廖愛禾非常有成就感,也打算繼續推動醫療
及非醫療的商品化應用市場,未來甚至計畫將此系統搭載雲端平台,串接不同疾病應用科
別之最佳化參數,也整合醫院現有設備的數據、臨床前的實驗結果,實現「智能型微氣泡
超音波無針給藥系統」。
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