臺科大跨校研發微氣泡超音波無針注射系統

(中央社訊息服務20230222 14:32:45)你能想像治療腦腫瘤的高階醫療技術，用於耳科治療、促生髮、美容嗎？臺科大醫學工程研究所教授、研發處副研發長廖愛禾研究「微氣泡」超過十年，陸續與國防醫學院、三軍總醫院、臺灣大學合作，打造「超音波無針注射系統」，將原先只用於治療腦腫瘤的技術，應用在內耳、中耳治療，以及促生髮、保養等美容產業。十年間相關研究不斷登上知名國際期刊，獲獎無數，2022年更以此技術榮獲國家新創獎之臨床新創獎。

廖愛禾說明，微氣泡過去常搭配超音波，用於腦腫瘤治療時的顯影和治療。過去腦腫瘤治療相當不易，開頭顱的手術既困難，失敗風險也高。因此全球各大醫療重鎮花費多年，實驗「非侵入式」的治療方法，於是發展出將微氣泡注入到血管中，以超音波震動微氣泡，產生「穴蝕效應」的做法，藉此打開會阻止物質經由血液進入大腦的「血腦障壁」，再注射抗癌藥物。

所謂的「穴蝕效應」，是利用超音波使微氣泡震盪，最後在持續的高壓環境中破裂，產生「微噴流」。「微噴流」能穿透細胞間隙，增加細胞膜通透度，讓藥物滲透進去。廖愛禾觀察到這樣的技術常用在腦腫瘤相關的實驗，卻幾乎沒有用於其他領域，因此著手研究非血管注射的應用。

由於臺科大沒有醫學院，廖愛禾要進行臨床實驗，必須仰賴跨校合作。廖愛禾表示，校方給予很大的支持，甫成立醫工所，即推動與國防醫學院、三軍總醫院的定期交流。在一次演講中，現任三軍總醫院院長王智弘聽完她的研究方向，馬上表達高度興趣，希望運用在耳科的治療上。

廖愛禾解釋，過去耳科給藥是透過鼓膜穿刺，把藥灌入耳中，讓藥物自行滲入連接中耳到內耳的「圓窗膜」。可是圓窗膜通透度不佳，藥物也容易在打哈欠、講話時，經由耳咽管流到口腔、咽喉。廖愛禾團隊於是嘗試在中耳腔注入微氣泡及藥物，用超音波能量將微氣泡推到圓窗膜附近，並誘發穴蝕效應，打開圓窗膜的通透度，更有效地將藥物送到內耳深處。該技術能應用於梅尼爾氏症、內耳炎、聽力損傷等，藥物傳輸效率大幅提升外，微氣泡和藥物可以同時注入，不需要多次穿刺鼓膜。

廖愛禾認為跨校整合能長久的關鍵，是做好平衡彼此需求的專利佈局，這樣雙方都會有動力持續維護、耕耘。她也分享合作過程中的軼事：他們第一次開會，正是在她生下第一胎的那一天，她去開會前就有預感當天可能會生，身邊的人也勸她不要出門，可是她認為機會難得，評估風險後依然出席會議，最終順利開啟這段維持多年的合作關係，當晚也平安產下小孩。

發展耳科相關應用的同時，廖愛禾也透過產學合作、材料或技術移轉，逐步打開商業化、產品化的可能性。她與廠商在三總進行促生髮的臨床實驗，將受試者髮際線周圍分為左右兩側，一側使用超音波結合微氣泡，打開通透度，再敷上促生髮藥劑，另一側則不使用微氣泡，只用超音波和促生髮藥劑。結果顯示，有使用微氣泡的一側不只毛髮密度較高，髮幹也更為強健，也因為藥物傳遞效率更高，以往要每天敷藥的療程，透過這個技術，只要一週執行兩次即可。

廖愛禾與廠商的合作不只得到正面的實驗結果，也在溝通的過程中更認識產業的需求，例如，儘管促生髮藥物也可以直接附著在微氣泡上，不用另外敷抹，可是因為這樣就要改變原有配方，會增加商品製作的複雜性，因此就採取兩步驟的做法：先用超音波結合微氣泡打開皮膚的通透度，再塗抹藥物，一樣可以達到幫助滲透的效果。

除了耳科和促生髮，非血管注射的外用微氣泡從治療傷口到美白抗皺，甚至治療關節炎都能應用，未來潛力無窮。看見研究開花結果，廖愛禾非常有成就感，也打算繼續推動醫療及非醫療的商品化應用市場，未來甚至計畫將此系統搭載雲端平台，串接不同疾病應用科別之最佳化參數，也整合醫院現有設備的數據、臨床前的實驗結果，實現「智能型微氣泡超音波無針給藥系統」。