微流技術自1980年代開始發展,迄今已超過30年,它是一個結合工程,物理,化學,奈米及生技的跨領域技術。微流道技術特色為處理及操控微量樣本,其精確度可達奈升(nL)等級。微流道技術在生物醫學領域有相當廣泛的應用,例如結合免疫磁珠可偵測淋巴癌細胞、結合光學感測技術可進行腫瘤細胞之偵測、結合分級篩選平台可檢測精子活力、結合生降溫系統可建立即時微量聚合酶連鎖反應系統

 
 
 

微流技術自1980年代開始發展,迄今已超過30年,它是一個結合工程,物理,化學,奈米及生技的跨領域技術。微流道技術特色為處理及操控微量樣本,其精確度可達奈升(nL)等級。微流道技術在生物醫學領域有相當廣泛的應用,例如結合免疫磁珠可偵測淋巴癌細胞、結合光學感測技術可進行腫瘤細胞之偵測、結合分級篩選平台可檢測精子活力、結合生降溫系統可建立即時微量聚合酶連鎖反應系統 (real-time micro PCR)等。

義守大學王智昱教授團隊期待利用微流道技術創新合成多功能微磁珠,方法是結合超順磁奈米粒子與高分子材料,合成粒徑約在數個至數百微米之間的微磁珠。微磁珠其磁性來自於超順磁奈米粒子的介入,已廣泛用於生物標識與偵測、藥物傳輸、免疫分析、選擇性分離等方面,因此極具價值。

傳統製備方法使用二步驟法製作微磁珠,首先會以化學方法合成超順磁奈米粒子,再利用微乳化法將各式材料包覆之,最後形成微磁珠。例如,吳(Wu)等人利用二氧化矽(SiO2)包覆四氧化三鐵(Fe3O4)奈米粒子之後,再以高分子材料包覆之,以製成多功能磁珠。

劉(Liu)等人則發表一種新的方法,可將已製備之四氧化三鐵(Fe3O4)奈米粒子,在不經任何表面改質的條件下,藉由氫鍵鍵結直接包覆於高分子內而形成磁珠。王智昱教授認為可以藉由微流道技術與化學反應之整合,開發高均一粒徑之微磁珠新合成法。其方法為使用內含二價及三價鐵離子之高分子溶液,利用微流道造粒技術形成微液滴,該微液滴滴入固化液中,同時產生共沉澱反應(製成超順磁四氧化三鐵奈米粒子)和凝膠反應(製成高分子微珠)。由於過程僅需一個步驟,因此具有降低成本之優勢,且具可以連續式生產。

王智昱教授引用其2013年8月最新的研究成果,說明利用微流道造粒晶片技術,可以製造出粒徑可調控,且非常均一的微磁珠。若進一步調整高分子種類,就可以製作出各式樣特殊形狀的微磁珠。因這些微磁珠生物相容性佳,且多具有順磁性,可以瞬間被高通量磁石所吸引,所以王智昱教授已經應用於磁導性藥物載體、磁擾性藥物釋放、重金屬移除等領域。

例如,微磁珠包覆水溶性藥物如Ampicillin,而只要利用簡單的高通量磁石擾動方式,就可增加藥物釋放的速度。這就是目前藥物載體研究中,非常熱門的主動式藥物制放功能之一。未來若利用外加磁力的方式,將微磁珠導引到標靶部位,就可以讓微磁珠變成標靶藥物輸送系統。另外,王智昱教授利用甲殼素微磁珠,對銅、鉛等重金屬離子進行移除,結果使示相當好,微磁珠吸附重金屬離子後,可利用外加磁場進行回收微磁珠,這個技術應用在環境工程領域發展是深具潛力的。(本文由科技部補助「健康醫藥新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

責任編輯:楊智惠|義守大學生物科技學系

微流道技術創新應用:微磁珠合成
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