文/淡水馬偕紀念醫院醫學研究部研究助理柯俊銓
訪談主題期刊：Clinical Application for Screening Down’s Syndrome by Using Carboxylated Graphene Oxide-Based Surface Plasmon Resonance Aptasensors. Int J Nanomedicine. 2020;15:8131-8149.
蘇軾《賈誼論》：「非才之難，所以自用者實難。」意指人要培養才能並不困難，真正困難的是自己將才能發揮施展出來。現代社會教育普及，加上獲取知識的管道便利，各專業領域人才濟濟，然愈是專業代表與其他領域間的鴻溝分歧相對愈大，每個人往往在各自領域為政發光發熱，卻難以真正將專業能力結合創造更大的力量與產值，因此具有整合統籌能力的人才是目前社會的需求趨勢。本次的訪談對象，馬偕紀念醫院婦產科部高危險妊娠科資深主治醫師陳震宇，便是一位這樣的人才。
陳醫師除了身為高危險妊娠科主任外，還身兼醫學工程博士身分，一般人或許難以想像生物醫學與物理工程的相關性，但生醫技術與生物物理的整合研發長期以來已成為目前生物醫學與生物物理的主要發展方向之一，其中也包含時下最熱門的奈米技術。
微量生物標記檢測技術的開發一直是醫療檢驗研究重點之一，舉國學韓非《扁鵲見齊桓侯》的故事來說，疾病發生會伴隨症狀，初期症狀微小，隨著病情嚴重，症狀也逐漸明顯增大，同時也意味病入膏肓難以救治，倘若能視微知著，就能早一步進行診斷治療。因此，奈米技術的出現，開啟許多前瞻先進具產業開發價值的新方向，以下將稍微簡介常見檢測用奈米技術。
微量生物標記檢測技術是將奈米粒子與生物探針（Probe）結合運用，常見的奈米粒子有磁性奈米粒子（Magnetic nanoparticles,MNPs）與金奈米粒子（Gold nanoparticles,AuNPs）。前者是磁性材料奈米粒子（例如：Fe3O4,MnFe2O4,CoFe2O4），因不溶於水需在表面覆蓋親水性界面活性劑才能穩定分散水中，磁性標記免疫檢測是利用磁性奈米粒子結合待測生物分子（Target）成磁性叢集（Magnetic clusters），後以磁減量（ImmunoMagnetic Reduction,IMR）技術量測磁性叢集磁性大小以檢測待測目標含量的方式；後者具有獨特物化性質：高表面積、特殊光學特質、生物相容性與表面易修飾等優勢，廣泛應用在檢測診斷與藥物、基因或其他生物分子載體遞送系統上。
金奈米粒子單獨呈現紅色，聚集成金奈米團簇（Gold nanoclusters,AuNCs）呈現藍紫色，呈色深淺程度對應不同濃度，因此常被運用在比色法（Colorimetry）檢測上。
生物探針是奈米檢測技術的關鍵，需要使用與待測生物分子具高專一性及強力結合性的抗體，現代更先進選擇是使用適體（Aptamer）。適體是指能與特定目標分子結合的核酸或胜肽片段，利用系統化配體篩選方法（Systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX）能篩選出與目標分子專一性結合的適體。適體兼具抗體相似的分子親和力和選擇性，穩定的核酸或胜肽結構代表容易製造、價格便宜、運送過程簡單、容易衍生與長期保存、分子量小易穿透細胞膜、不易引起免疫反應等。
目前適體修飾在金奈米粒子的製備方法簡單與生物相容性高，因此被視為最容易應用於生物體的材質，在生物晶片與感測器的應用上更是頻繁。
適體修飾金奈米粒子（Aptamer functionalized gold nanoparticles）是陳醫師早期開始涉獵與投入甚深的項目，他將其運用在無標記比色法偵測技術（Label-Free Colorimetric Assay）上與開發去氧核醣核酸連鎖信號放大反應（DNA cascade signal amplification reaction）有效增加感測信號以縮短檢測之時間。身為婦產科醫師，他歷年來建立了運用在人類絨毛膜性腺刺激素（hCG）、血管內皮生長因子（VEGF）、胎兒纖維粘連蛋白（Fetal fibronectin,fFN）等多項檢測平台，並將其發表在國外知名期刊上。
由於金奈米粒子比色法在同時檢測多種生物標記時需時較長、靈敏度不足與需要更多檢體量，因此，陳醫師再度改良建立適體修飾金奈米粒子應用於表面電漿共振效應（Surface plasmon resonance,SPR）奈米晶片的檢測技術。
表面電漿共振效應是介於電導率正負不同材料界面上，經由入射光激發產生共振的現象。表面電漿共振效應產生的振盪波處於導體和外部介質邊界上，藉由測量其共振角度的變化可以達到奈米等級的生物標記量測，利用金奈米粒子結合表面電漿共振效應能檢測更微量的分子濃度變化。
後續他改良完成高敏感度非免疫親和力方式之氧化石墨烯結合胜肽適體（Graphene Oxide,GO-peptide aptamer)表面電漿共振效應生物感應方法，成為國際首例將此類型感測晶片應用於婦產科臨床生物標記的檢測。
接著，陳醫師再度創新完成羧基功能化氧化石墨烯表面電漿共振效應奈米感測器（Carboxylated Graphene Oxide,Carboxyl-GO-SPR sensor）。氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）是石墨粉末經化學氧化剝離獲得的一種表面鍵結氧化基團之石墨烯材料，含有大量含氧化官能基團，如環氧基（Epoxy,C-O-C）、羥基（Hydroxyl,-OH）、羧基（Carboxyl,-COOH）、羰基（Carbonyl,C=O）等，羧基同時具有羥基與羰基，可在水溶液與有機溶劑中進行反應。
此舉創新讓原本侷限水溶液樣本的感測晶片對任何液體樣本皆一體適用，可謂是臨床應用上之一大進步。
不為自己設限的態度及跨領域的學習與結合，使得陳醫師的研究路上屢現意想不到的創新成果。《論語‧為政》：「子曰：君子不器。」器者各適其用，而不能相通。陳醫師所努力的，或許就如同論語所闡述其君子應該心懷天下，無所不能，不能像器具一樣成為一個定型的人，而只限於一種功用。「智慧必使你行善人的道，守義人的路。」《箴言 2:20》，願陳醫師未來持續開發更多樣的微量檢測技術，讓不同領域的患者都能及早獲得救治活命的機會。◎