新型實驗室單芯片能更早期發現癌癥因子

　　IBM旗下的IBMResearch設計了一種微流體實驗室單晶片(microfluidiclab-on-a-chip)，能分離出尺寸微小到只有20奈米(nm)的物質粒子;如果研發成功，這種晶片甚至能在惡性腫瘤開始生長之前就偵測出癌癥征兆。IBM正與美國西奈山伊坎(TheMountSinaiIchanSchoolofMedicine)醫學院合作進行這項研究。

　　IBM奈米生物科技(Nanobiotechnology)實驗室科學家暨IBM旗下ThomasJWatson研究中心的晶片制造專家JoshSmith(下方視訊)表示：“這個概念是利用流體樣本──如血液或尿液──進行診斷，以非常非常高的精細度分離出樣本內的物質成份;很多研究的分離程度是在細胞層級，但我們的分離精細度可再高出二至三個層級(100~1,000倍)，突破極限達到真正的奈米等級，可分離出例如胞外體(exosome)、DNA、蛋白質(protein)等等有趣的物質。”

　　那些次細胞(sub-cellular)等級的超微小成份是在細胞癌變之前成形，因此有潛力能讓醫療人員在惡性腫瘤出現之前就診斷出癌癥征兆;目前IBM能分離出微小至20奈米的物質，而一般人類細胞的尺寸是10微米(micron)，因此能預先警示癌癥。在過去，醫療人員得等到癌癥細胞開始變異為腫瘤，才能透過目前的實驗室設備偵測到。

　　而IBM的實驗室單晶片不只能支援癌癥早期偵測，根據合作進行研究的西奈山醫院醫療專家表示，該單晶片也比目前的醫療檢驗方法快速許多，能讓定點醫療照護(point-of-care)檢測設備變得可攜帶、更容易使用，而且所需的流體樣本量更少，不需要抽一整管血液、只需要幾滴。IBM的目標是為目前的流體分離器添加所有必要的電子元件，好讓那些醫療設備能執行完整的實驗室等級分析，而且精細度可達到奈米等級。

　　IBM表示，其高精細度生物解析成果來自于創新的確定性側向位移(deterministiclateraldisplacement，DLD)方法，并非強迫物質通過不同尺寸的篩孔(sieve)──這會因為走走停停的過程減緩物質的流動──而是建立一個以不同間距柱狀物組成的區域(類似彈珠臺游戲)，讓流體通過時速度不會減緩。

　　尺寸較小的物質在通過柱狀物陣列時會直接受重力吸引，而尺寸越來越大的物質會自然流向兩側，直到它們吻合不對稱排列、間隙尺寸更大的柱狀物(如下方視訊)。目前其DLD奈米分級陣列的尺寸是2公分(cm)見方，能擷取從個別分子到整個細胞的不同尺寸物質。

　　未來IBM的目標是多元化可分離的物質粒子類型，改善其精確度并開始將之導入現實世界的應用;而西奈山醫學院將展開首次篩檢前列腺癌的試驗。像是尺寸約20~140奈米的胞外體──傳遞脂質的細胞外囊泡(vesicles)──以及蛋白質、細胞之間的RNAcargo等等從血液、唾液或尿液提取出的物質，都能被用來做為診斷、預測癌癥的生物標記;透過檢驗其尺寸、表面蛋白質以及核酸承載物(nucleicacidcargo)，就能判斷細胞的健康程度。