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臺灣被譽為「矽盾」的半導體產業鏈，全球高度依賴，結合半導體+生醫Semi-Bio，也為生醫帶來精采用途，生理檢測、基因定序、神經調控晶片、CDMO、醫療AI······未來數位醫療顛覆性創新，半導體+生醫的Semi-Bio成為「核爆級」引擎。
Semi-Bio潛力無窮，被半導體人形容為「美麗新世界」。許多人還在開發醫療AI ？有團隊一個「黑盒子」，讓醫療設備就地AI！
更有團隊默默掌握下世代生醫晶片交錯組合系統技術 Total Solution，繼Bio ICT後，Semi-Bio可能才是臺灣真正能領先世界的優勢新藍海！
不過，即使是半導體製程世界第一的臺灣，至今仍沒有創造取得完全批准的上市產品，台灣Semi-Bio已在冰山下，一觸即發，等待即刻引爆！
但兩個專業領域碰撞，究竟遇到哪些困難？如何衝破冰封大山？
本刊為您帶來全臺首次、最完整的Semi-Bio大調查！
撰文：吳培安、劉馨香
採訪整理：吳培安、劉馨香、王柏豪、彭梓涵
資料研究：吳培安、劉馨香、王柏豪
攝影：吳培安、劉馨香、彭梓涵、羅翊方
美術設計：黃黛鵑
一場COVID-19大流行，讓世界再度看見臺灣······。
不僅在於各國淪陷時，只有臺灣成功守住邊境防疫，隨之而來的晶片供不應求，以及中美局勢變化，全球產業鏈大震盪，更讓世界體認到掌握半導體先進製程技術的臺灣，是全球晶片供應鏈的關鍵樞紐。
臺灣半導體坐穩被全球譽為「矽盾」的稱號，各國對臺灣半導體供應量能的依賴，甚至成為臺灣在國際外交上的談判籌碼，成為名符其實的「護國神山」。
不只是半導體產業自身，半導體更能透過晶片創造異業結合的加乘優勢，為其他產業帶來顛覆性創新，生技醫療也不例外。
近年來，在政府倡議下，國內生醫+資通訊(Bio-ICT)大行其道，多家電子業大哥也大鳴大放，成為新一波Bio顯學。
但事實上，半導體晶片和生醫的整合應用，早已在檯面下翻滾十幾年、並汰選出一批來勢洶洶且身懷絕技的醫材新創，相對低調的他們，也正積極透過臨床合作，希望一旦浮上檯面，能在未來10年內，一舉成為頭角崢嶸的國際新秀。
立法院在去(2021)年底三讀通過《生技醫藥產業發展條例》，將舊版的《生技新藥產業發展條例》所定義的補助對象擴大，除了新劑型新藥、精準醫療、再生醫療、數位醫療外，更加入了「創新技術平台」，也讓半導體有了絕佳的切入點。
這些結合半導體和生醫的「Semi-Bio」新兵，儘管目前規模還不大，但因為掌握Semi-Bio「掐喉」技術，有望為臺灣在全球的生技產業帶出下一波「核爆級創新」！
為此，本刊編採團隊進行了全臺首次、最完整的Semi-Bio大調查。
截至目前為止，臺灣已經累積有將近50家業者，從不同的角度，將半導體的知識與經驗導入生醫應用。
不只是半導體產業自身，半導體更能透過晶片創造異業結合的加乘優勢，為其他產業帶來顛覆性創新，生技醫療也不例外。(圖/freepik)
Semi-Bio之一：小而美、快又準的生醫檢測工具
POCT檢測應用 創投的吸睛選題
來到比鄰新竹科學園區的交通大學，這裡是孕育臺灣積體電路(IC)設計及半導體製程人才的重鎮。
2021年2月與陽明大學合併為陽明交通大學後，更加速了生醫電子跨領域結合的腳步。
陽明交大副校長李鎮宜，現在同時是行政院科技會報辦公室科技政策諮詢委員，正是國內鑽研生醫感測晶片10餘年的先驅級學者。其專長包括積體電路設計、低功耗晶片系統、機器學習、智慧感測、智慧終端裝置等，交大學子間相傳，修過他的課程，等同拿到一線IC廠的入場券。(參見《環球生技月刊》Vol. 96)
提到生醫晶片，談吐溫和的李鎮宜都難掩自信。他表示，半導體晶片能讓生物分子檢測裝置的體積大幅縮小，甚至是變成只有手機一般大小、用電池就能驅動的可攜式裝置，就能將其應用在定點照護檢測(Point-of-Care Testing, POCT)上，而這正是目前連國外生醫創投都眼紅的吸睛選題。
陽明交大衍生公司瑞禾生技(NEAT Biotech)，同樣也是利用半導體製程的晶片，投入不限於疾病檢測的POCT應用。其研發之「介電泳免疫分析生物感測平台」，能將免疫分析、介電泳與電化學安培檢測法，整合在可拋棄式小面積晶片的無標記定量生物晶片感測器平台(Label-Free Biosensor Platform)上。
目前，瑞禾生技正與陽明交大、亞洲大學、屏科大等大專院校，進行細胞、食品安全、動物醫療等相關檢測技術的技轉研究; 並同時和業界合作，與安肽生醫和泉沂醫學分別合作開發臨床疾病之檢測。又為了後續POCT及晶片產品自動化量產，協同漢民科技、聯毅科技進行製程開發。
陽明交大副校長李鎮宜，現在同時是行政院科技會報辦公室科技政策諮詢委員，正是國內鑽研生醫感測晶片10餘年的先驅級學者。(攝影/羅翊方)
高度靈敏、簡便迅速的急重症生醫檢測晶片
再來到內湖科技園區內的永加利醫學科技(VSense)，則是國內最早投入半導體生醫感測晶片的代表性業者之一，公司經過多年鑽研，已經將生物探針成功鍍上經過表面加工的晶片。
曾在網路科技創業成功獲利出場的VSense董事長瞿志豪，現在雖然是穿梭在新創圈的知名業師，但他目前親自專注經營VSense。他說，半導體生醫應用的最大優點就是快又準，其透過電訊號代替傳統的光學感測，不僅可以將靈敏度提升到非常高，還可以將篩檢出爐的時間縮到很短，使得POCT變成半導體生醫應用最適合的題目。
瞿志豪舉例，急診室最為致命的心肌梗塞檢測，經常使用在心肌壞死時會釋入血流、使得血中濃度上升的心肌旋轉蛋白(Troponin，又稱為肌鈣蛋白)作為生物標記。
雖然，目前醫院已經普遍採用醫材檢測大廠的心肌旋轉蛋白檢驗設備，但即使是測出陰性，醫師常常還是不敢確定，會把患者留管在繁忙的急診室，間接占用急診有限的醫療資源。
「這時如果有一項靈敏度極高、又能快速提供結果的檢測方式，對患者或醫院來說都是好事。」瞿志豪說，心肌旋轉蛋白之半導體生醫晶片檢測，也因此成為VSense積極開發的項目。
但除了VSense，國內還有數家開發半導體生醫感測晶片的新創也投入這個熱門選題。其中，包括由曾共同創辦台灣神隆的生技老將詹維康所創辦的瀚源生醫(Helios Bioelectronics)。
曾寫下臺灣原料藥新扉頁的詹維康，當他再披上創業戰甲，「希望能開發出一個自己Domain (版圖)的技術平台，能自己決定產品，應用於改善病人的治療和命運」時，他看上了臺灣具全球優勢的半導體業。
詹維康與中央大學化材系陳文逸教授、交通大學生技系楊裕雄教授合作，運用半導體與電感測技術的整合，開發出一套以直接感測分子電性為原理的「Bio-FET生醫感測晶片系統」。「臺灣能自主開發生醫檢測晶片產品，將不再受制大廠，不再僅是代工，這對臺灣很具有指標性意義！」他說。(參見《環球生技月刊》Vol. 95)
詹維康表示，這項關鍵技術最大的優勢，在於無須經過標定步驟，也不需要像是核酸PCR必須放大微量生物分子，使得操作流程更加簡便，就能檢測任何具電性差異的標的物，包括蛋白質、核酸、細菌、細胞等。
瀚源生醫現已開發出兩種不同的半導體生醫感測晶片：奈米線FET用於心血管疾病的心肌旋轉蛋白檢測，以及難以診斷的胰臟癌之生物標記偵測；奈米板FET，則是具有多工特色，一次可以量測多種微小RNA(miRNA)的表現圖譜，可應用在疾病檢測或藥效監測。
現在，瀚源證實了半導體晶片可以應用在生物感測，並開拓了多個領域的應用方式。詹維康笑說，「臺灣什麼電子都做得出來。」
詹維康開發出一套能直接感測分子電性為原理的「Bio-FET生醫感測晶片系統」。圖為瀚源生醫董事長兼執行長詹維康。(攝影/劉馨香)
精準治療、傳染性疾病檢測新利器
半導體晶片也被驗證是傳染性疾病的檢測利器。例如臺灣在新冠肺炎疫情期間，許多成功拿到衛福部食藥署(TFDA)緊急使用授權(EUA)資格的業者，產品製程都有著半導體的色彩。
2021年底取得EUA資格的矽基分子電測科技(Molsentech)，就是半導體生醫感測晶片開發的最佳案例。
在曾任職於中研院物理所研究職的褚家容博士帶領下，團隊成員也多半來自中研院量子電子元件實驗室團隊，他們憑藉掌握了半導體晶片設計製作、自動化系統整合、生物探針分子表現修飾等技術核心，並始終相信具高靈敏的生醫晶片會實現讓疾病「早期發現，早期治療」，於是踏上創業之路。
團隊也成功克服漏電以及製程穩定度挑戰，讓晶片能夠直接接觸檢體溶液執行檢測分析，成為目前唯一真正以半導體感測原理，開發出新冠病毒核酸快速檢測晶片，又獲得EUA的檢測廠商。
其他取得EUA資格的檢測業者中，瑞磁生技(Applied BioCode)、博錸生技(PlexBio)，皆在製程中採用以矽晶圓半導體製程和獨家條碼技術，大量生產能夠與核酸或抗原結合的晶片。兩家公司也持續深化傳染性疾病檢測和癌症檢測開發。
由台灣精準醫療產業協會理事長李鍾熙創辦的奎克生技(Quark Bio)，則是採取晶片實驗室(Lab-on-a-Chip)概念，透過半導體技術結合微流道設計開發晶片，在晶片上預先裝載引子和探針進行反應，再透過偵測螢光訊號，快速完成核酸擴增反應，並專注開發精準腫瘤醫學、疾病診斷和生育治療之解決方案。
由褚家容執行長帶領的矽基分子電測科技，成功在2021年底為其半導體生醫感測晶片取得新冠肺炎緊急使用授權(EUA)資格。(攝影/吳培安)
高靈敏、輕量化裝置開發新戰場
臺灣開發精密設備的長處之一，就是將大型儀器小型化，運用半導體晶片的高靈敏度優勢，以打造更小的POCT裝置，就是一個良好的切入點。
例如，奈捷生技(INSTANT NanoBiosensors)利用光纖結合奈米粒子與微流體做為快捷感測器，也同樣在創新技術產品化上擦出火花。
在生化儀器銷售闖蕩20年的奈捷執行長鍾尊智，當他遇見了中正大學化學暨生物化學系王少君、周禮君兩位教授所發明，集結了光纖、奈米微粒、微流體晶片三大技術，他以銷售人的市場嗅覺，「這就是臺灣精密製造工藝的充分展現，應該被世界看見的臺灣優秀技術！」
這套檢測原理跟瑞磁生技的Biocode如出一轍，只是光源以光纖作為媒介，將特定抗體透過奈米金鑲嵌在光纖上，再將LED光源打入光纖、產生多次全反射，誘導奈米金產生共振，只要光纖外側的受體與分析目標結合，就會產生訊號變化，進而測得分析物濃度的高低，並同步取得抗體-抗原間動力結合曲線與親和力資料。
這項技術可使檢測設備的體積大幅縮小，並將靈敏度拉得更高，只要3個簡易操作步驟、等15分鐘，就能做到大型實驗室頂級設備的分析偵測水準。「就像把醫院握在手掌上。」鍾尊智形容。
近期，奈捷鎖定阿茲海默症的檢測需求市場，正和臺灣、美國、英國、荷蘭積極合作臨床試驗進行中，據了解，今年奈捷將有望與某國際知名醫材大廠建立合作。
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>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 100
