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奈米再生醫療 I–奈米半導體製程，在生醫領域發揚光大

103/05/19 9477

黃承揚｜英商牛津儀器

隨著科技進步，半導體工業已從過去的微米競賽提升到奈米層次，從30年前的0.25um到現在15nm，可說21世紀已進入奈米科技的時代。而這些奈米技術與製程除了在材料化學、光電，及半導體工程上發光發熱外，現在也從再生醫療領域萌芽：利用半導體的光罩曝光顯影技術(Photo-Lithography)，製作圖案化人體血管，再經由細胞再生方式建構立體血管，未來使用人造血管更換阻塞與損壞的血管將是輕而易舉的事情。

2014年初在日本舉辦的nano tech 2014 第13屆日本國際奈米技術展覽會暨研討會，是目前世界上最大規模的奈米技術盛會；這次有來自20個國家、超過520家企業，合計共有736個機構參展；此次大會主軸定調為「生命與綠色」，著重在「再生醫療」、再生能源「氫」…等等環保議題的先進技術上。令人意外的是，原本在半導體與光電領域佔有龍頭地位的廠商，例如：大日本印刷，Panasonic等等，紛紛看準未來奈米生醫市場，而將原來精準的奈米半導體製程技術轉作再生醫療應用。

半導體微影技術是將細小的電路佈局圖，刻寫在石英玻璃片上，此稱為光罩，再將光罩上的圖形，藉由高精準的短波長光源、或雷射轉印在塗有光阻的矽片上，照到光的光阻隨即反應出電路圖樣，藉由曝光動作完成奈米級電路圖。所謂再生醫療乃藉由人工培養細胞或組織的方式，來移植到人體因病症或是意外事故損傷的器官或組織當中；利用患者自體細胞培養出的組織，例如皮膚、血管、軟骨等等，再移植到患者自體內，將可減少術後排斥問題，也可以免除等待移植器官與複雜配對程序的耗時困擾。再生醫療的發展將能為更多的患者帶來福音。

2014年日本奈米展當中，半導體大廠提出光罩轉印技術，應用於再生醫療領域，實現大量培養細胞的生產方式，提供更為經濟的再生醫療手段。以近年最為熱門討論的再生立體血管為例，科學家將直徑僅10um的極細且形狀複雜的毛細血管分布圖刻寫在石英光罩版上，透過精密的半導體曝光設備，照射紫外光線轉印血管圖樣在生物用感光樹脂上，正如同轉印電路線路圖一般；再將正常的血管內皮細胞放在複製有血管圖形的培養皿裡；此時細胞的繁殖與成形，會因樹脂具有不吸附細胞的特性，讓細胞的繁殖、增生，與移動過程會沿著血管圖樣移動，形成人造血管。此種跨領域技術相結合所激盪出的火花，已讓科幻電影的不可能情節成為可能。

此種跨領域技術整合方式，將非生物的奈米材料與生物細胞控制技術相結合，可以解決目前很多的生醫瓶頸，已為醫學手術帶來新革命。未來更可將此一應用推廣到骨骼細胞增生、修復受損頭蓋骨、或是培養牙根膜細胞、治療牙周病等；藉由奈米製程的引進將為再生醫療開闢一條新的道路。（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─電機科技新知與社會風險之溝通｣執行團隊撰稿／103年/03月）

責任編輯：楊谷洋｜國立交通大學電機工程學系暨科技與社會中心智庫研究團隊

科發月刊(5221)

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