中研院研發全球首款新冠病毒晶片檢測系統 3分鐘可驗出

矽奈米線場效應電晶體,長寬各1公分。(圖:中研院提供)
矽奈米線場效應電晶體,長寬各1公分。(圖:中研院提供)

中研院物理研究所陳啟東團隊研發「矽奈米線場效應電晶體」先進技術,助國家生技研究園區進駐業者打造全球首款新冠病毒快速檢測晶片系統,單次樣本檢測只需 3 分鐘。該儀器去年 12 月底通過食藥署緊急使用授權 (EUA) 核准製造,適合佈署於機場、人潮較多的檢驗站,為第一線防疫人員添增一大利器。

中研院今 (25) 日指出,新冠篩檢目前普遍採用 PCR 核酸檢測,需透過螢光標識、耗時較久,且受限於光學解析度,若檢體中的病毒等致病因子含量太少時,便無法判讀。陳啟東表示,此晶片系統所使用的核心技術矽奈米線場效應電晶體 (簡稱 SiNW-FET),是一種半導體技術應用,以電流訊號檢測,具快速、即時、高靈敏度等特性。

此技術同時結合分子檢測方法,將可辨識新冠病毒核酸的生物探針分子 (probe) 固定於 SiNW-FET 晶片上。當晶片偵測到檢體內含有新冠病毒核酸序列,電流訊號會上升,進而得知檢體含有新冠病毒。單次樣本檢測只需 3 分鐘,完整檢測包含檢體、陰性樣本、陽性樣本對照,以及人員作業時間,可於 20 分鐘內取得檢驗結果。

矽奈米線場效應電晶體近年來廣泛使用於生醫感測元件上,然而,如何整合元件並建立一套生物感測系統是一大挑戰。陳啟東對此鑽研超過十年,從一開始在實驗室及無塵室設計和製作 SiNW-FET,後來再請半導體廠代工晶片製程。十幾年來,他不斷研究測試各種形式的 SiNW-FET 並優化製程,以提高感測元件的性能與穩定性,迄今已研發出 2 項專利,並技轉給廠商。

中研院表示,本次新冠病毒晶片檢測系統整合「半導體製程技術」與「生物科技」等二大領域,獲技轉的矽基分子電測科技股份有限公司 (Molsentech),其核心成員來自陳啟東研究團隊,且為國家生技研究園區進駐廠商,致力於半導體生醫晶片即時檢測的開發與應用。

中研院透露,原先鎖定急性腎衰竭、口腔癌等特定病症,後來因新冠疫情爆發,遂投入新冠病毒快速檢測研發,由陳啟東提供技術協助,國家實驗研究院臺灣儀器科技研究中心進行安規前期驗證,高雄榮總執行臨床測試,攜手為台灣與全球防疫貢獻心力。


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