2021年生醫農領域之5種新興科技

來源：STPI，科技發展觀測平台 (narl.org.tw)

世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)和科學人雜誌(Scientific American) 根 據2021年全球重大議題列出5項與生醫農領域相關之新興科技，分別為：自我施肥的作物、可診斷疾病的呼吸檢測器、因應即時需求之藥物生產、老化之優化設計及無線生理指標感測器。以下分別簡述：

1. 自我施肥的作物：為解決能源消耗和碳排放等問題，科學家引入自然界豆科植物的固氮作用 (Nitrogen fixation)，作為永續糧食生產經營之關鍵解決方案。近年科學家將此自然共生關係之分子調控機制植入至稻穀作物中，使其能與固氮細菌共生，以維持氮源供給作物。

2. 可診斷疾病的呼吸疾病檢測器：近期研究發現，呼出氣體成分比例與特定疾病具有高度關聯，因此可作為疾病診斷的生理指標。例如，呼出的丙酮濃度增加，代表受測者可能患有糖尿病；一氧化氮濃度的提升可能是身體正在發炎；而高濃度醛類(Aldehyde)則代表可能罹患肺癌。過去檢測疾病的方式大多以侵入式檢驗為主，不僅耗時、昂貴且會在檢驗者身上造成傷口。呼吸檢測器的開發除可解決前述缺點，其便利性與高成本效益之特性，亦可協助經濟條件不佳或資源有限的國家，提高健康照護服務品質。

3. 因應即時需求之藥物生產：傳統上，藥物製造是以批次大量生產為主，各種藥物成分的生產大多來自全球各地工廠。這樣的生產流程對藥物品質的一致性管控帶來嚴重的挑戰，同時，也需要耗費許多時間在藥物的運送，難以及時送抵患者手中。藥物連續製造(Continuous-flow Pharmaceutical Manufacturing)則是利用微流道與微反應器技術，使藥物在單一產線中按照需求持續生產。該製造方式得以在較偏遠地區或戰地醫院生產藥物，除了能省去運輸及儲存成本，藥物種類與劑量更易於根據實際需求來訂製。

4. 老化之優化設計：「老化」通常與罹患如失智、糖尿病、動脈粥狀硬化等慢性疾病相關，了解細胞調控老化的分子機制可幫助人類活得更長壽且更健康。近年隨著基因體、蛋白質體、表觀遺傳學(Epigenetics)等相關生物分子知識的認識越來越完善，對於調控老化分子機制也明顯地進步。衰老機制的研究推動了標靶治療的發展，近期在一項以齧齒動物為試驗對象的研究發現，針對壽命相關基因進行基因療法可改善老化現象。

5. 無線生理指標感測器：2030年全球預估將有五億七千萬糖尿病患者，因此血糖偵測為無線生理指標感測器研發的重點項目。目前已有技術可透過毫米波及近紅外線波，偵測受測者手指上的電壓變化，來判斷受測者的血糖含量。此外，亦可以與多種類型的偵測器搭配，包括奈米碳管偵測器或磁性奈米粒子偵測器。另一種方法是透過電子紋身偵測組織液或汗液的電性變化，以估算患者的血糖含量，此項技術也可應用在乳酸的檢測。其他研發還包含：利用電子隱形眼鏡偵測癌症相關的生物標誌物；透過唾液成份分析了解受測者的壓力狀態，以及是否患有如愛滋病、腸道感染、癌症和新冠肺炎等特定疾病；牙套結合無線感測器可以用來監控口腔健康。