生物晶片帶動醫療新商機
生物晶片帶動醫療新商機
2005.06.01 | 科技

西元一九九九年,地球人口首次衝破六十億,除了環保、生態、糧食等種種問題,最新最大的問題,就是人口的快速老化。聯合國人口基金會(United Nations Population Fund, UNFPA)的研究顯示,現在每十個人中,就有一人在六十歲以上,到了西元二○五○年,這個比例將會增加到五比一,屆時,地球上老年人的人數將首次與兒童(十四歲以下)的人數達到相。

新技術
**晶片植入體內監控病情

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面臨世界人口架構的改變,老年社會的全面性來臨,生技產業的明日之星——生物晶片,為此提供了兩大配套方案,不但將大幅縮短人類開發新藥與診斷疾病的時間,並且可以更有效地完成看護病患的工作。
生物晶片的主要作用是能大幅縮短開發新藥與診斷疾病的時間,而人類能夠治癒疾病的時間也相對加快。另一方面,植入型的生物晶片在未來也能藉由植入老人體內,幫忙監控他們的病情狀況,除了有利醫生的治療程序,更大幅提升了每位看護者的工作效率,如此便能運用有限的看護人數,來滿足愈來愈高的看護需求。
傳統的生物晶片依市場區隔,可分為「製藥開發用晶片」及「臨床檢驗用晶片」兩種。製藥開發用晶片主要供應研究單位或新藥研發公司,可大量處理研發資訊,目前的生物晶片多供應此一市場。據統計,全球生物晶片在二○○○年時產出二十一萬片,產值近二億美元,到了二○○四年,產值便已提升至三十三億美元。如此急速成長的關鍵,除了日益多元的應用外,價格的降低當然是重要因素。根據工研院生醫中心預測,至二○○八年,臨床檢驗用晶片之平均價格將降至十美元,銷售量將遠超過製藥開發用晶片,達到八仟二百萬片,銷售額亦超越製藥開發用晶片之水準,整體銷售額達十三.二億美元。一旦晶片能取代目前的檢驗試劑,大量使用於醫院或診所的篩檢和臨床檢驗,成為可丟棄式的健康檢查或疾病檢測儀器,甚至應用於消費市場時,將如同電腦普及至一般家庭,整體市場潛力無可限量。

**新商機
摩托羅拉和NEC都重金投入

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在消費性電子領域裡眾所皆知的摩托羅拉(Motorola)以及NEC,也在二十一世紀初期,投入生物晶片的相關產品開發。
摩托羅拉在一九九八年時,由其集團內的摩托羅拉生命科學公司(Motorola Life Sciences),開始推出基因生物晶片的系統(Motorola Biochip Systems),二○○一年正式應用在臨床試驗上,主要是透過收集基因上的編碼,經過處理後,用來判定DNA上面的序列是否有突變,提供醫生診斷並治療遺傳疾病的資料。
二○○二年,推出可以直接在活體上診斷DNA、RNA及蛋白質的生物晶片,摩托羅拉本想藉由在半導體業長期的研發能力,在生物晶片領域開拓新的成績,可惜由於生物晶片產業需要長期投入大量資金,且本身在消費性電子產品上亦陷入激烈的戰場競爭,故在二○○二年中旬將摩托羅拉生命科學公司的CodeLink
Bioarray(Bioarray為生物陣列晶片,屬於生物晶片的一種)相關產品事業群賣給了GE集團底下的Amersham公司,目前仍持續在基因生物晶片上發展。
NEC在生物晶片領域上也很積極投入。二○○二年底,NEC利用其在奈米試管(Nanotube)上的先端技術,於日本奈良所舉辦的「第六屆微型化學暨生化分析系統國際會議」上,發表了能夠快速判定DNA及蛋白質的生物晶片。今年二月,NEC與日本產業技術總合研究所合作,成功地研發出高速的蛋白質分析晶片系統,該系統的速度預計會比現下的分析模式快二十倍,對未來在癌症上的診斷治療將有極大的貢獻。

**新應用
晶片植入衣物和人類體內

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生物晶片在這幾年的商業模式發展上,除了傳統較生硬的醫療應用外,也衍生出不少與消費者較為貼近的產品。今年年初,中國決定使用一種能夠記錄並植入活體的生物晶片,來跟蹤並保護中國的國寶動物熊貓,該生物晶片是以皮下注射的模式植入大熊貓的體內,植入的晶片能夠記錄大熊貓的年齡及譜系,加強對大熊貓生殖繁衍的管理。
除此之外,國際半導體大廠英飛凌(Infineon)也在二○○二年中發布了一款微型的生物晶片,可以直接織入衣服或紡織品內,紡織品同時織入特殊材質,用來連接晶片及感應器。這項穿戴的生物晶片,除了可以應用於醫療用途,也就是監測病患的健康變化外,還可以應用在娛樂方面,英飛凌已成功開發一款原型MP3播放機,能直接織入襯衫或夾克,該生物晶片甚至能把人的體溫轉為電流,用來執行一些基本的資料儲存動作,或透過內建的天線無線傳輸資料。
一向以疾病診斷治療為最大宗用途的生物晶片,在醫療方面也有了與傳統不同的應用。台灣的中山醫學大學附設醫院腦脊椎神經外科,近一年來利用植入晶片的刺激,成功讓六名植物人甦醒過來,其中成績最好的一名為二十多歲的青年,在昏迷超過五個月後開始可以進食,其原理主要是利用生物晶片的電流刺激腦傷後陷入休眠的細胞,使它恢復功能。類似的治療模式,在日本已有超過百例植入晶片的案利,有四十多個病例因而成功甦醒。
二○○四年,在康乃爾大學的實驗室裡,Michael Shuler教授與一群資深的研究人員,利用生物晶片類比整個人體的營運,進而提供更類似人體的模擬假體,做為製藥公司研發新藥之用。這項新的應用被稱做「Animal on Chip」,像是把一整個實驗用動物放在晶片上般,雖然該應用目前仍處於實驗階段,但已引起不少對生物晶片有興趣的廠商關注。

**大爭議
晶片植入人體牽涉個人隱私

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二○○四年,美國食品與藥物管理局(FDA)批准了應用數位公司(Applied Digital)一項能植入人體的生物晶片產品,也間接證實了在技術上,生物晶片確實可以安全地植入人體,並提供極好的醫療應用。然而對許多人而言,是否可能同時也會侵犯到個人隱私,卻是另一個值得爭議的問題,並持續地被討論著。
雖然這項矛盾尚未有所解決方案,但可以確定的是,不管未來植入人體的生物晶片能不能被民眾接受,在未來人類社會架構持續老人化的發展上,可應用範圍多及功能持續提升的生物晶片,將會在老人化的社會上扮演重要角色。

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科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來
科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來

全球每年約生產4億噸塑膠垃圾,只有不到10%有被回收,其中約有1100萬至1400萬噸最終流入海洋。在十分有限的回收量中,約 8 成來自相對單純、流程完整的寶特瓶回收;反觀,同樣是高頻消費品的手機配件,回收率卻不到 1%。這個現象,對長期從事材料研究的犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫來說,是他反思事業選擇的開端,也是突破的轉捩點。

「手機殼產業其實是塑膠產業的縮影!」他在2025 亞馬遜港都創新日的專題演講上直言。手機殼本質上類似一種快時尚商品,每年有超過十億個手機殼被製造,但產業並未建立材料規範,多數產品混用多種複合塑膠、填料與添加物,既難拆解、也沒有回收機制。結果是,一個重量相當於超過二十個塑膠袋的手機殼,在生命周期終點只能被視為垃圾。

王靖夫指出,連結構複雜的資訊科技產品,回收率都能達 45%,但手機殼明明是最簡單、最應該回收的產品,為什麼無法有效回收?這個命題讓他意識到,與其只做手機殼,不如正面處理塑膠問題本身,從材料設計、製程到後端回收再生,開創循環之道。

犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
圖/ Amazon Web Services 提供

以材料工程打造手機殼的循環力

若塑膠要進入循環體系,前提是「材料必須足夠單純」。王靖夫很快意識到,問題不在回收端,關鍵在最開始的設計端。多數手機殼由多款不同塑膠、橡膠件甚至金屬等複合材料組成,無法被經濟化拆解,也難以透過現有流程再製。為此,犀牛盾在2017年起重新整理產品線,希望借鑑寶特瓶成功循環的經驗,擬定出手機殼應有的設計框架。

新框架以「單 1 材料、0 廢棄、100% 循環設計」為核心,犀牛盾從材料工程出發,建立一套循環路徑,包括:回收再生、溯源管控、材料配方、結構設計、循環製程、減速包裝與逆物流鏈等,使產品從生產到回收的每一階段,皆與核心精神環環相扣。

王靖夫表示,努力也終於有了成果。今年,第一批以回收手機殼再製的新產品已正式投入生產,犀牛盾 CircularNext 回收再生手機殼以舊殼打碎、造粒後再製成型;且經內部測試顯示,材料還可反覆再生六次以上仍維持耐用強度,產品生命週期大大突破「一次性」。

另外,今年犀牛盾也推出的新一代的氣墊結構手機殼 AirX,同樣遵守單一材料規範,透過結構設計打造兼具韌性、耐用、便於回收的產品。由此可見,產品要做到高機能與循環利用,並不一定矛盾。

犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
圖/ 犀牛盾

海上掃地機器人將出海試營運

在實現可循環材料的技術後,王靖夫很快意識到另一項挑戰其實更在上游——若塑膠源源不斷流入環境,再強的循環體系也只是疲於追趕。因此,三年前,犀牛盾再提出一個更艱鉅的任務:「能不能做到塑膠負排放?」也就是讓公司不僅不再製造新的塑膠,還能把已散落在環境中的塑膠撿回來、重新變成可用原料。

這個想法也促成犀牛盾啟動「淨海計畫」。身為材料學博士,王靖夫將塑膠問題拆為三類:已經流落環境、難以回收的「考古塑膠(Legacy Plastic)」;仍在使用、若無管理便會成為下一批廢棄物的「現在塑膠(Modern Plastic)」;以及未來希望能在自然環境中真正分解的「未來塑膠(Future Plastic)」。若要走向負排放,就必須對三個路徑同時提出技術與管理解方。

其中最棘手的是考古塑膠,尤其是海洋垃圾。傳統淨灘方式高度仰賴人力,成本極高,且難以形成可規模化的商業模式,因此無法提供可持續的海廢來源作為製造原料。為突破這項瓶頸,犀牛盾決定自己「下海」撿垃圾,發展PoC(概念驗證)項目,打造以 AI 作為核心的淨海系統。

王靖夫形容,就像是一台「海上的掃地機器人」。結合巡海無人機進行影像辨識、太陽能驅動的母船作為能源與運算平台,再由輕量子船前往定位點進行海廢收集:目的就是提升撿拾效率,同時也累積資料,為未來的規模化建立雛形。

從海洋到河川,探索更多可能

淨海計畫的下一步,不只是把「海上的掃地機器人」做出來,王靖夫說:「目標是在全球各地複製擴張規模化、讓撿起的回收塑膠真正的再生利用。」也就是說,海上平台終究要從單點示範,走向可標準化、在不同海域與國家部署的技術模組,持續穩定地把海廢帶回經濟體。

犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
圖/ 犀牛盾

他進一步指出,「其實這套系統不限於海洋,也可以在河川上。畢竟很多海洋垃圾是從河流來的。」未來若能推進到河川與港灣,將塑膠在進海之前就攔截下來,不僅有助於減少海洋污染,回收後的材料也更乾淨、更適合再生,步步朝向終極願景——隨著時間推進,海中垃圾愈來愈少,被撿起、回收後再生的塑膠會越來越多。

「我們已經證明兩件事的可行性:一端是產品的循環設計,一端是 AI 賦能海廢清理的可能性。」王靖夫笑說,塑膠管理命題不只為自己和公司找到新的長期目標,也讓他順利度過中年危機。「選擇改變,留給下一代更好的未來。」他相信,即便是一家做手機殼的公司,也能創造超乎想像的正向改變。

AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
圖/ Amazon Web Services 提供

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