政大大學報

中興研發低成本電子元件 兩分鐘診斷阿茲海默

2023/12/14 03:53:22

【記者李雨羲綜合報導】過去診斷阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease,以下簡稱阿茲海默症)的療程既費時又耗成本,現行方法侷限性甚多。因此,來自國立中興大學與臺中榮民總醫院共組的團隊,成功研發出了一款奈米刷感測結構電子元件,只需兩分鐘即可快速辨別不同病程的阿茲海默症,有助於醫師及早介入治療。

該研究成果於11月發表於國際期刊《美國化學學會應用材料與界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)。 圖/國立中興大學提供

罹患阿茲海默症的主要原因,是源自於患者大腦中乙型類澱粉蛋白(Amyloid β,Aβ)及Tau蛋白(Tubulin associated unit proteins)的沉積,造成腦細胞壞死,進而導致神經退化等症狀。而以往診斷阿茲海默症的流程,會先由醫生進行臨床病史的詢問,並透過制式的問診,人工判斷是否有確診的可能,後續再藉由正子造影、核磁共振等影像判斷,詳細察看腦部深層的病理變化狀況。同時也可以透過腰椎穿刺的方式,抽取腦脊隨液(Cerebrospinal fluid),檢測其中Aβ及Tau蛋白的濃度與比例。

阿茲海默症目前沒有逆轉的方法,因此患者只得藉由問診追蹤病情,制定延緩惡化的治療方案。負責指導團隊的中興生醫工程研究所副教授林淑萍指出,想要更深入了解大腦退化狀況,就必須仰賴斷層掃描,「一般病人從發病到死亡,通常只能排到一次的影像診斷。」而這類儀器購入及維修成本高昂,通常只有大型院所有足夠的資金負擔,並且數量也有限。因此在設備不足,且必須與其他如癌症等同需斷層掃描的患者共享之下,等待時長過長的問題經常耽誤到整體療程進行。此外,一次影像診斷的費用需要患者自費高達4萬5000元,若每次回診要藉此查看病情的話,一般的民眾難以負擔。

由於神經絲蛋白輕鏈(Neurofilament light chain,NFL)亦能作為腦部神經退化或損傷指標,所以團隊研發了一款以奈米刷作為感測結構的電子元件,用以檢測患者體內NFL含量。不同濃度會分別對應至:主觀認知下降、輕度認知損傷,以及阿茲海默症導致的失智等六至八種不同的病況。使用時需抽血並分離出檢測需用的血漿,將其滴入元件的容器之中。而其中的奈米刷感測器便可以藉此偵測血液中的NFL濃度,電子元件則會將數值傳送至電腦繪製成電波圖,提供醫師作為辨別病程的參考。

電子元件利用奈米刷的結構,擴大感測體表面積,大幅提升檢測器的靈敏度,並將花費時間節省至兩分鐘。 圖/魏郁亭提供

「它的體積只有隨身碟一般大,成本也只需200元。」團隊學生、中興生醫工程研究所二年級魏郁亭表示,此研發不僅改善過去為了辨別病程進行影像診斷,所帶來的高成本及費時問題,相較於需要以粗針頭抽取腦脊隨液的腰椎穿刺,也提高了病患對於療程的接受度。神經內科醫師蔡秉晃則說:「此研發如未來能實際應用於臨床,期望透過歷史紀錄讓數值成為醫師預測病況的依準。」他希望能藉此電子元件的指標,協助醫師與病患規劃未來療程及後續安排,延緩過去因措手不及而造成的問題。

測量前需先將血液透過離心器分離較重的血球及血漿,並將檢測所需的血漿,滴入左側圈起處孔洞。 圖/魏郁亭提供