n & m lab
王國禎 博士 / Dr. Gou-Jen Wang
研究興趣
研究團隊近三年主要研究成果主要在生醫工程之奈米結構電極開發與應用與組織工程與再生醫學。
1.奈米結構電極開發與應用
實驗室近年開發如上圖之奈微米複合結構電極並應於生醫感測器與葡萄糖燃料電池,電極主要製程包含: (A)微米光阻圓柱陣列製作;(B)光阻熱熔;(C)電鑄微米半球陣列鎳模具;(D)奈米壓印;(E)沉積AuNPs或Au/Pt nanoalloy,沉積AuNPs之電極(E1)可做為生醫檢測與無酵素葡萄糖燃料電池之電極,沉積Au/Pt nanoalloy之電極(E2)可做為中性無酵素葡萄糖檢測之電極以及葡萄糖燃料電池之陽極。其中製程(A)與(B)乃是由台灣儀器科技研究中心之生醫平台協助完成。
(A) 生醫檢測
(a) 電化學檢測
實驗室以奈米結構電極之電化學生醫檢測持續精進,近三年共發表8篇跨領域SCI Q1期刊論文,總IF為57.29,每篇平均IF為7.16,一篇ASME MNS研討會最佳論文,一篇專書章節。內容涵蓋日本腦炎病毒外套結構之醣蛋白與人體Fc receptors之結合(與中研院基因體中心謝世良特聘研究員、中研院生醫所林宜玲教授合作)、蘭花病毒檢測(與興大農資學院詹富智院長合作)、無酵素葡萄糖檢測(與彰化秀傳醫院李珮淵院長合作)、阿茲海默症先期檢測(與高醫大神經科楊淵韓主治醫師合作)、基改大豆基因檢測(與俄羅斯國家科學院合作)、動物急性腎臟病檢測(與興大獸醫學院徐薇莉教授、台大獸醫學院李雅珍教授合作)。
此外;實驗室持續於奈米結構電極之精進亦於2019、2020獲2次國家新創獎之精進新創獎; 亦以「鉑/金奈米合金電極於中性無酵素葡萄糖檢測與生物燃料電池之雙效應用」獲2020未來科技突破獎之亮點技術獎,該年度共有近700件作品參展, 71件技術獲獎,其中26件獲選為亮點技術;實驗室之奈米結構電極之電化學生醫檢測技術亦獲塑膠研究中心輔導,於2019年10月新創晶光生技。研究團隊持續於奈米結構電極之研究亦獲ASME MNS (Micro-Nano System) Division 推薦,分別擔任2019、2020 MNS 國際研討會之Program Chair與Conference Chair,並將於2023年擔任ASME MNS Division Chair,對提升我國在ASME之影響力應有助益。此外;研究團隊於2022年初亦獲Dr. Ta-Ya Chu, National Research Council, Canada邀請,合作申請科技部補助任務導向型團隊赴國外研習計畫(龍門計畫)並獲核定執行,執行主題為「3D列印有機薄膜電晶體於生醫檢測應用」。
(b) Surface Enhanced Raman Scattering (SERS)
SERS是指將待測分子吸附在粗糙的奈米金屬材料表面,可使待測物的拉曼信號增強10萬倍以上的光譜現象,解決了普通拉曼光譜靈敏度低的問題。研究團隊與興大醫工所張健忠教授合組之團隊研發3D奈米結構SERS基板,在科技部二年期開發型產學計畫支助下,與佐信科技合作開發全方位SERS平台。最近本團隊與台大醫院醫檢科徐慧貞博士合作,利用SERS成功且快速檢測血液中之直接膽紅素,乃是全球首次以非貴重儀器定量血清中之直接膽紅素,研究成果已發表於Biosensors and Bioelectronics (IF =12.545)以及IEEE Sensors Journal (IF=4.325)。因直接膽紅素乃是檢測嬰兒膽道閉鎖之重要指標,本研究成果對偏鄉之嬰兒醫療將有極大助益。本團隊進一步與興大農學院詹富智院長、中正大學機械系姚賀騰教授合組智慧農業檢測團隊,於2021年10月獲科技部核定二年期計畫「智慧永續新農業研究發展中心」-子計畫(三):智慧農業檢測系統,進一步整合訊號處理、AI、SERS平台,發展可同時檢測多種待測物濃度之檢測技術,目前已開發可同時檢測分析含有三種農藥之樣本(專利申請中,尚未發表)。
(B)葡萄糖燃料電池
葡萄糖乃是許多生物體最重要的能量來源,具有天然豐富、可再生、無毒和易於生產等優點,葡萄糖是生物燃料電池(GBFC)極有用的燃料。GBFC可分為酵素型和無酵素型電池。酵素型GBFC具有諸如潛在的毒性、有限的酵素穩定性和繁瑣的酵素固定程序等缺點,因此;利用摻入貴金屬及其相關複合材料的奈米結構作為催化劑之無酵素型技術逐漸成為一種新的發展趨勢。本研究團隊將微、奈米複合電極進一步應用作為無酵素GBFC之電極,並接續開發鉑/金奈米合金電極用於中性GBFC,可應用於穿戴式或是植入式醫療儀器之自供電電池。研究成果分別於2020與2021年接續發表於高影響指數之能源期刊Journal of Power Sources,截至日前已分別被引用達23與11次,2020之論文亦獲Advanced in Engineering雜誌專題報導,https://advanceseng.com/?s=High-power%2C+non-enzymatic+glucose+biofuel+cell+based+on+a+nanomicro+hybrid-structured+Au+ anode。
2. 組織工程與再生醫學
研究團隊近三年在組織工程與再生醫學的研究主要仍是延續與彰化基督教醫院劉青山副院長合作之粒線體研究,研究團隊負責健康粒線體之萃取以及粒線體DNA變異檢測。研究團隊實驗室已開發出可大量萃取高純度粒線體之離心式微流道裝置,以一般實驗室使用之離心機,即可大量萃取高純度無汙染之粒線體。研究成果已獲Lab on Chip接受發表;亦開發出以有機小分子檢測粒線體DNA變異,成果已發表於Journal of Materials Chemistry B。目前進行以粒線體增加神經導管之PC12細胞軸突生長速度,縮短神經修復時間,目前之研究成果確認粒線體可促進細胞軸突生長;亦與台中榮總內科部陳信華主任合作,檢測免疫疾病B細胞粒線體與正常B細胞粒線體之差異。此外;研究團隊亦開發嵌有光敏劑的雙效抗菌多孔殼聚醣膜,促進感染性傷口的加速恢復。研究成果已獲Science and Technology of Advanced Materials接受發表。
研究團隊與與以色列理工學院(Technion – Israel Institute of Technology)醫工系Professor Daphne Weihs之台-以雙邊合作計畫之腫瘤細胞生長環境研究成果亦發表於Medical Engineering and Physics。