[導讀]1978年，體外人工授精（IVF）技術(shù)讓世界上第一位試管嬰兒誕生，這意味著生殖科技邁入新的里程碑，也讓IVF成為不孕癥夫婦們輔助生育的首選。
臺灣每年有一萬多例的IVF臨床案例，其中臺北醫(yī)學大學附設(shè)醫(yī)院平均執(zhí)行1
1978年，體外人工授精（IVF）技術(shù)讓世界上第一位試管嬰兒誕生，這意味著生殖科技邁入新的里程碑，也讓IVF成為不孕癥夫婦們輔助生育的首選。
臺灣每年有一萬多例的IVF臨床案例，其中臺北醫(yī)學大學附設(shè)醫(yī)院平均執(zhí)行1,500到2,000例，求助門診者通常只關(guān)心受孕結(jié)果是「有」還是「無」，然而，整個學術(shù)生涯都在試圖解開生育之謎的臺北醫(yī)學大學教授潘力誠，醉心的則是如何讓人工撿選的過程，能夠貼近物競天擇的型態(tài)，讓試管嬰兒的基因能趨近于精卵自然受孕的結(jié)果。
潘力誠指出，生殖是一個極為精密且復雜的演化行為，人類精子的直徑不到一毫米，男性一次射精釋出上億只精蟲，能夠與卵子結(jié)合的通常只有一只，難道這些精子都被浪費掉了嗎？事實上經(jīng)過長久的演化，精蟲大軍各司其職，會依據(jù)功能分類，例如在勃起射精時便被激活，目標是與其它雄性精子搏斗的「戰(zhàn)隊」精蟲；包圍卵子并與輸卵管璧結(jié)合，等待排卵被二次激活的「阻斷」精蟲；爆發(fā)力最強、能夠抵達卵子所在的「達陣」精蟲等。
女性的生理機制也不是被動接受精子，子宮頸與卵巢會以其生物特性，對精子進行嚴苛的淘汰賽。子宮頸的絨毛組織會阻擋畸形、速度慢的精子，白血球的免疫反應會清除它們，能夠存活并抵達輸卵管的精蟲僅千余只，這群十萬選一的「菁英」們，接下來會分為A、B軍，A軍去包圍卵子，若這時母體尚未排卵，B軍將與輸卵管壁結(jié)合并等待72小時，當排卵訊息一出現(xiàn)，沉睡的B軍就會被激活，尾端開始激烈活動脫開輸卵管壁，爭取與卵子結(jié)合的機會。
「人們常說『天然的尚好』，這是因為目前沒有任何一項技術(shù)，可以精準模擬生物體復雜的生育機制?！古肆φ\說。
流速差分選 微機電技術(shù)跨界生殖科技領(lǐng)域
治療不孕癥的精子體外處理方式有兩種，一種是上游法，將精蟲放在特殊溶液中靜置1到2小時，活動力強的精蟲便會向上游動，醫(yī)護人員便擷取溶液上層的精蟲；如果精蟲無力往上游，另一種方法是在室溫25℃下，用離心機高速離心，讓密度低的精蟲浮在溶液上、密度高的精蟲停在下，擷取試管底部的精蟲；第三種方法則是單精注射，抓取一只精蟲，注入卵子中。
然而，三種方法都有缺點，由于分選精子的速度愈快愈好，理想時間為半小時內(nèi)，但上游法臨床作業(yè)時間卻需要1到2小時，超過理想時間范疇；在離心過程中，有些精蟲的尾端會被撞斷；而且精蟲是快速活動的細胞，要靠人工在顯微鏡下操作，并毫發(fā)無傷地抓取一只精蟲，就像站在壘包上，要揮棒打擊時速超過130公里的快速球一樣，具有相當?shù)碾y度和技術(shù)門檻。
同時，氣溫低于4℃時精蟲會凍死，4℃到15℃時精蟲處于休眠狀態(tài)，而超過40℃時精蟲便會熱死，所以臨床操作檢體時，必須有精準的溫控。值得注意的是，超過37℃時精蟲會被激活，為了避免精蟲在達陣前就將能量消耗殆盡，或者精蟲被溫差形成的氧化物傷害，潘力誠希望有一個能保持檢體溫度、快速作業(yè)、不必加入荷爾蒙或藥品，并且能夠?qū)⑽锢韨档阶畹偷难b置，準確且有效地分選優(yōu)質(zhì)精子，來改善IVF手術(shù)的質(zhì)量。
工研院生醫(yī)所工程師龐紹華從微機電制程技術(shù)領(lǐng)域切入，終于找到這個問題的最佳化解。
微機電技術(shù)通常應用于ICT產(chǎn)業(yè)，是臺灣科技業(yè)的強項，龐紹華的「跨界」解方，是在芯片在狹小的空間里，制造溶液流速差，來模擬人體子宮頸、輸卵管的淘汰功能，如此便可以區(qū)分精蟲逆流而上的速度，并結(jié)合精子檢測、客制化人工生殖技術(shù)，讓精子光學檢測、溫度控制平臺以及自動化的樣本輸入，這三項過往獨立的流程能一條鞭進行，大幅提升臨床操作效率。
這套高效能的整合性精子分選系統(tǒng)，其中最關(guān)鍵的兩項技術(shù)，是37℃恒溫控制分注系統(tǒng)，以及精子檢體自動分選系統(tǒng)。將這兩項技術(shù)結(jié)合在一臺穩(wěn)定的機具內(nèi)，可以同時分選、分析精子影像，并且自動旋轉(zhuǎn)、對焦定位，將活力最旺盛的精蟲保留。
微流體生物芯片協(xié)助人工生殖醫(yī)學，從「挑一只有潛力的」到「挑出多一點有潛力的」精蟲，以利生殖醫(yī)學中心進行即時、快速且準確的精子分離處理與濃度計數(shù)。同時可以減少肉眼判斷精子活動力的誤差，建立自動化的精子篩選步驟。
目前臺灣尚未有正式上市的生殖臨床器材，這套系統(tǒng)可以扮演生殖產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊，不僅能擔任人類精子質(zhì)量的篩選平臺，也能進行畜牧業(yè)的精致選種，針對種馬、種牛、種豬等進行精子質(zhì)量控制，提升產(chǎn)業(yè)價值。今年八月，工研院也與財團法人臺灣動物科技研究所合作，在豬只實驗上驗證技術(shù)成果，希望健康存活的豬仔能從10只攀升為11只。
開發(fā)新藥從研究到上市，平均要15年時間，在醫(yī)療器材送檢則需要3年，這項技術(shù)已經(jīng)進入前臨床測試期，緊接著就是安全性與臨床銜接性的驗證。全世界一年有150萬例人工受孕，大陸一間重點醫(yī)院一年則有6,000例，這項優(yōu)生學的關(guān)鍵技術(shù)正往產(chǎn)品端一步步靠近，在可觀的市場前景之外，科技不再與生命的奧秘對立，反而與之共舞，于相互學習、印證間，畫出燦爛交鋒的光芒。
臺灣每年有一萬多例的IVF臨床案例，其中臺北醫(yī)學大學附設(shè)醫(yī)院平均執(zhí)行1,500到2,000例，求助門診者通常只關(guān)心受孕結(jié)果是「有」還是「無」，然而，整個學術(shù)生涯都在試圖解開生育之謎的臺北醫(yī)學大學教授潘力誠，醉心的則是如何讓人工撿選的過程，能夠貼近物競天擇的型態(tài)，讓試管嬰兒的基因能趨近于精卵自然受孕的結(jié)果。
潘力誠指出，生殖是一個極為精密且復雜的演化行為，人類精子的直徑不到一毫米，男性一次射精釋出上億只精蟲，能夠與卵子結(jié)合的通常只有一只，難道這些精子都被浪費掉了嗎？事實上經(jīng)過長久的演化，精蟲大軍各司其職，會依據(jù)功能分類，例如在勃起射精時便被激活，目標是與其它雄性精子搏斗的「戰(zhàn)隊」精蟲；包圍卵子并與輸卵管璧結(jié)合，等待排卵被二次激活的「阻斷」精蟲；爆發(fā)力最強、能夠抵達卵子所在的「達陣」精蟲等。
女性的生理機制也不是被動接受精子，子宮頸與卵巢會以其生物特性，對精子進行嚴苛的淘汰賽。子宮頸的絨毛組織會阻擋畸形、速度慢的精子，白血球的免疫反應會清除它們，能夠存活并抵達輸卵管的精蟲僅千余只，這群十萬選一的「菁英」們，接下來會分為A、B軍，A軍去包圍卵子，若這時母體尚未排卵，B軍將與輸卵管壁結(jié)合并等待72小時，當排卵訊息一出現(xiàn)，沉睡的B軍就會被激活，尾端開始激烈活動脫開輸卵管壁，爭取與卵子結(jié)合的機會。
「人們常說『天然的尚好』，這是因為目前沒有任何一項技術(shù)，可以精準模擬生物體復雜的生育機制?！古肆φ\說。
流速差分選 微機電技術(shù)跨界生殖科技領(lǐng)域
治療不孕癥的精子體外處理方式有兩種，一種是上游法，將精蟲放在特殊溶液中靜置1到2小時，活動力強的精蟲便會向上游動，醫(yī)護人員便擷取溶液上層的精蟲；如果精蟲無力往上游，另一種方法是在室溫25℃下，用離心機高速離心，讓密度低的精蟲浮在溶液上、密度高的精蟲停在下，擷取試管底部的精蟲；第三種方法則是單精注射，抓取一只精蟲，注入卵子中。
然而，三種方法都有缺點，由于分選精子的速度愈快愈好，理想時間為半小時內(nèi)，但上游法臨床作業(yè)時間卻需要1到2小時，超過理想時間范疇；在離心過程中，有些精蟲的尾端會被撞斷；而且精蟲是快速活動的細胞，要靠人工在顯微鏡下操作，并毫發(fā)無傷地抓取一只精蟲，就像站在壘包上，要揮棒打擊時速超過130公里的快速球一樣，具有相當?shù)碾y度和技術(shù)門檻。
同時，氣溫低于4℃時精蟲會凍死，4℃到15℃時精蟲處于休眠狀態(tài)，而超過40℃時精蟲便會熱死，所以臨床操作檢體時，必須有精準的溫控。值得注意的是，超過37℃時精蟲會被激活，為了避免精蟲在達陣前就將能量消耗殆盡，或者精蟲被溫差形成的氧化物傷害，潘力誠希望有一個能保持檢體溫度、快速作業(yè)、不必加入荷爾蒙或藥品，并且能夠?qū)⑽锢韨档阶畹偷难b置，準確且有效地分選優(yōu)質(zhì)精子，來改善IVF手術(shù)的質(zhì)量。
工研院生醫(yī)所工程師龐紹華從微機電制程技術(shù)領(lǐng)域切入，終于找到這個問題的最佳化解。
微機電技術(shù)通常應用于ICT產(chǎn)業(yè)，是臺灣科技業(yè)的強項，龐紹華的「跨界」解方，是在芯片在狹小的空間里，制造溶液流速差，來模擬人體子宮頸、輸卵管的淘汰功能，如此便可以區(qū)分精蟲逆流而上的速度，并結(jié)合精子檢測、客制化人工生殖技術(shù)，讓精子光學檢測、溫度控制平臺以及自動化的樣本輸入，這三項過往獨立的流程能一條鞭進行，大幅提升臨床操作效率。
這套高效能的整合性精子分選系統(tǒng)，其中最關(guān)鍵的兩項技術(shù)，是37℃恒溫控制分注系統(tǒng)，以及精子檢體自動分選系統(tǒng)。將這兩項技術(shù)結(jié)合在一臺穩(wěn)定的機具內(nèi)，可以同時分選、分析精子影像，并且自動旋轉(zhuǎn)、對焦定位，將活力最旺盛的精蟲保留。
微流體生物芯片協(xié)助人工生殖醫(yī)學，從「挑一只有潛力的」到「挑出多一點有潛力的」精蟲，以利生殖醫(yī)學中心進行即時、快速且準確的精子分離處理與濃度計數(shù)。同時可以減少肉眼判斷精子活動力的誤差，建立自動化的精子篩選步驟。
目前臺灣尚未有正式上市的生殖臨床器材，這套系統(tǒng)可以扮演生殖產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊，不僅能擔任人類精子質(zhì)量的篩選平臺，也能進行畜牧業(yè)的精致選種，針對種馬、種牛、種豬等進行精子質(zhì)量控制，提升產(chǎn)業(yè)價值。今年八月，工研院也與財團法人臺灣動物科技研究所合作，在豬只實驗上驗證技術(shù)成果，希望健康存活的豬仔能從10只攀升為11只。
開發(fā)新藥從研究到上市，平均要15年時間，在醫(yī)療器材送檢則需要3年，這項技術(shù)已經(jīng)進入前臨床測試期，緊接著就是安全性與臨床銜接性的驗證。全世界一年有150萬例人工受孕，大陸一間重點醫(yī)院一年則有6,000例，這項優(yōu)生學的關(guān)鍵技術(shù)正往產(chǎn)品端一步步靠近，在可觀的市場前景之外，科技不再與生命的奧秘對立，反而與之共舞，于相互學習、印證間，畫出燦爛交鋒的光芒。
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