生物晶片

生醫創新科普展示計畫

國立科學工藝博物館展示組 / 陳玫岑 / 副研究員
科學技術的發展和進步經常是為了解決生活上的問題,然而科學端的學理和落實在生活面的發明應用往往存在著很大的知識鴻溝,使得大眾對於應用於生活中的科技發明往往知其然,而不知其所以。計畫團隊運用多年來前沿科技轉化暨教育推廣的經驗與資源,從實體展品、教材、教具、實驗開發、網路教材到創新教育科技等,以多元媒材呈現生技醫療領域之最新知識,讓一般觀眾更容易理解與接受,使前沿科技科普推廣之目標更為落實。

本年度以生物晶片基礎知識為底,深入介紹至國研院臺灣半導體研究中心陳惠民研究團隊的蛋白質EOP生物晶片,將相關概念以簡化的方式進行邏輯順序串連,期望可引起觀眾更進一步的探究與想像。

「EOP高效能疾病檢測晶片」3D動畫
從基礎的生物晶片介紹至EOP晶片,由淺至深完整呈現。動畫一開始以健康檢查的對話拉起序幕,從生物晶片使用的材料,到生物晶片的種類作用原理及用途,並介紹生物晶片在實務上所遇到的困境。緊接著提出EOP技術能解決蛋白質晶片的困境並進行相關的原理介紹。EOP技術的生物晶片比傳統效能提升到80%以上,有效的解決生物晶片的問題,更能進一步應用到奈米技術上。


「生物晶片知多少」單元
生物晶片是生物與晶片技術的跨領域整合,速度快、體積輕巧、需要的檢體少,能進行各種疾病檢測或實驗處理,大致可分為實驗室晶片、檢測型晶片(如蛋白質晶片、基因晶片)。

本單元互動操作手法仿照實際篩檢過程,提供三種不同年齡、情境、背景的民眾,由觀眾操作移液器及生物晶片進行「選擇對象、晶片檢測、得知結果」流程,來幫助情境中的民眾檢測出對應的疾病。

「讓抗體排排站-EOP高效能疾病檢測晶片」單元
本展示單元主題呈現「EOP高效能疾病檢測晶片」技術,將植入抗體的晶片放在兩個銅片中間,透過改變負極銅片與晶片的夾角,通電產生電場後,將使帶電性的抗體方向呈現一致性地整齊排列,經此處理後的晶片,抗體與特定蛋白質(抗原)有較佳的結合效果,檢測準確度將大幅提升。

互動機構分成左、右兩個部分,分別為虛實呈現方式。左方機構:觸控螢幕播放3D動畫呈現技術原理,之後提供情境讓觀眾操作、體驗研究過程,經反覆試驗後找出最佳化角度,並以問答題測試理解與否,加深知識印象。右方機構:將研究團隊所開發的EOP裝置放大,製作出概念相同之機構,讓觀眾透過操作旋鈕、通電產生電場,觀察到不同角度的狀態下抗體的排列情形。

「生物晶片」行動展品
延續前項互動單元,呈現「EOP高效能疾病檢測晶片」技術之應用,本行動展品以實現教育推廣為規劃基礎,方便攜帶、隨啟即用為設計方向,能夠移至各地進行教育推廣,並同時具備展示與演示功能。

操作面以幫助小動物正確檢測出疾病為目的,首先透過螢幕播放3D動畫,使觀眾了解即將進行的實驗。下方演示空間規劃為實驗場景,以小動物生病為情境,邀請觀眾手持微量滴管,將檢體滴入生物晶片,透過分別嘗試一般晶片及EOP晶片,進而找出正確的疾病,了解到經研究改良的晶片及其應用,以便為小動物做進一步的治療。
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