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晶圓封測技術轉用再生醫療領域

現在細胞觀察常須用會汙染細胞的化學方式,SCREEN以半導體封測技術,製造無汙染辨識捕捉細胞的設備。圖為染色以便觀察細胞的標本。法新社

日本半導體設備廠SCREEN在2021年7月公開新設備,細胞分離分析系統Elesta Crossorter,宣稱使用半導體處理的物理技術進行特定細胞分離與分析,因此有不需標籤、不會損傷、無汙染等優點,適用於再生醫療與細胞治療,即日起對外販售。

研發這項技術的廠商,是日本京都大學(Kyoto University)設立的新創企業AFI,以及SCREEN,以SCREEN的影像處理AI進行大量細胞辨別,再用AFI以特製的通電濾膜Amatar,吸引AI辨識到特定大小或電性的細胞,排斥不在捕捉範圍內的其他細胞,做到不靠化學染料辨識與分離細胞的要求。

使用通電濾膜的目的是大量捕捉,比方過濾血癌患者血液中的癌細胞,而不用化學染料或抗體等標識用成分,可以避免染料影響細胞生化作用,甚至傷害細胞,且濾膜是拋棄性設備,不可重複使用,減少若干現有設備儀器重複使用時沒洗乾淨的汙染問題。

人類在17世紀發現細胞,但除了少數例外,分離與觀察細胞及內部結構,通常都要經過化學處理,最典型的如基因(Gene)的主要組成、染色體(Chromosome),就是用化學染料才能看到的組成,因而得名,這也讓細胞相關研究常要以化學方法進行標記。

但以化學方法標記會帶來副作用,因為染料都是與細胞發生化學反應才能染色,這些化學反應有時會妨礙細胞正常作用,特別是以抗體標識有害作用部分的染色法,會很明顯的破壞目標細胞,妨礙進一步的研究與治療。

一般生物細胞的大小在1~100微米(μm)之間,很難以物理方式處理,但現在半導體晶圓加工進入0.01微米、10奈米(nm)以下的領域,晶圓封測技術轉用到細胞領域,不管是影像辨識或捕捉,就都有可能。

日本已經有廠商研究細胞3D列印技術,但要3D列印健康臟器的前提,是找到健康細胞,此外不管是進行細胞病變研究,還是以基因工程方式治療細胞,都需要Elesta Crossorter這種能大量捕捉特定細胞的設備;另外,畜產或食品工業也需要這項技術。

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