精準醫藥

精準誘導標靶藥物科技轉化教學模組開發及推廣計畫

國立彰化師範大學物理學系暨研究所 / 洪連輝 / 教授
癌症是國人十大死因之一,一般大眾聞癌色變,認為癌症就是絕症。癌症傳統的治療方法有開刀手術、化學療法、放射線療法,但這些癌症療法,除了殺死癌細胞也會傷害正常細胞,副作用非常大。

近年來生物科技發展快速,開啟精準治療的大門,讓罹癌的人看見一絲曙光,透過精準治療可以殺死癌細胞,而不殺死健康細胞。

精準治療也稱作標靶治療,標靶治療技術可以利用奈米磁性藥物、磁場引導、標靶藥物或透過光熱釋放藥劑來消滅癌細胞,這些都是可以幫助我們治療癌症的方法。利用磁性導引可將藥物導引到病灶,減少藥物引起的副作用,對生物體的殺傷力最低。利用磁性奈米粒子表面連接抗癌藥物並以磁場控制奈米粒子,便可讓它們集中火力,專攻腫瘤區!將艾黴素化療藥物裝載在磁性材料上,再利用雙股螺旋DNA做為控制藥物釋放的閘門,此類奈米磁性藥物具有磁場導引、近紅外光熱效應及調控藥物釋放等多重特性。

透過本次展示的科普教具,讓大眾明白精準治療的過程,利用顯影劑可以讓磁共振影像中腫瘤的位置精確地顯示出來。透過磁場引導,將奈米磁性藥物引導到腫瘤的位置,加上紅外光釋放藥物,精準地消滅癌細胞。我們希望透過具象化的教具讓大眾明白原理及過程,了解癌症不是絕症,癌症是可以有效地偵測並且有機會治療的疾病。


MRI磁振造影
標靶藥物需要精確地找到癌細胞,但我們要如何分辨哪些是健康的組織?哪些是生病的組織部位呢?今天要介紹一個已經很成熟的技術,就是透過磁振造影(Magnetic Resonance Imaging,簡稱MRI)。MRI的偉大貢獻在於它是屬於非侵入性的醫療技術,MRI透過磁場來掃描,利用顯影劑標記癌細胞的位置,透過MRI能夠看得更清楚。

本次教具展示了病人透過MRI,在有使用顯影劑的幫助下找出患者癌細胞的位置,展示顯影劑對診斷的優勢。我們使用3D列印、雷射切割、Arduino控制晶片,將創客概念融入所設計的生醫課程中,體會診斷方法,並藉機引發學習動機,以此激發學生自主學習。

顯影劑對診斷的幫助
玩偶做為模擬患者,中間螢幕為患者進入MRI之影像,右邊電腦螢幕為診斷影像。


中間螢幕為患者進入MRI之影像,右邊電腦螢幕顯示的是有顯影劑的幫助,可以更明顯地看到患者病灶位置(圖中切面上的綠色光點)。


磁引導近紅外光藥物釋放
在奈米磁性材料上製備多孔隙材料,將艾黴素化療藥物放入孔隙中,以DNA作為閘門。藥物使用上,利用磁場導引及近紅外光熱效應將化療藥物釋放。

本年度計畫著重於光熱暨化學療法之虛擬化教學資源,以及磁場誘導磁性材料之具體化動手做教學資源。自然科學探究與實作課程在於提供學生統整的學習經驗,強調跨學科之間的整合,學理與實踐相互為用。

磁引導藥物釋放設計圖
結合3D列印以及Arduino控制車子行走,以達到控制藥物及引導。



進行磁引導後,模擬紅外光照射,藥物釋放後癌細胞縮小。


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