夜間發光的夜明珠，古人嘖嘖稱奇，其實是光照後，移除光源仍持續發光。成功大學奈米醫學研究中心副主任葉晨聖講座教授率校內外跨領域團隊，全球首創研發出現代醫學用奈米級「夜明珠」。靜脈注射入小鼠體內，幾乎全數群聚於腫瘤處，以低劑量X光照射，腫瘤位置、大小一目了然，最特別的是， X光照射一次，位在深層組織的夜明珠至少持續發亮3小時，方便影像蒐集，大幅提高腫瘤追蹤的準確度，有助於非侵入性的診斷。預估5年內可進入臨床實驗。

 

 

葉晨聖教授師生與高雄長庚醫院生物醫學轉譯研究所蘇家豪教授、國家同步輻射研究中心許火順博士等合作研發的奈米醫學研發醫療用夜明珠－低劑量X-ray激發奈米粒子顯影探針進行深層組之長效型放光影像應用，突破醫界長期以來診斷型X光影像較不適用於深層軟組織顯影的困擾，並榮獲科技部2019年未來科技突破獎，研究論文更在10月一舉登上國際頂尖期刊Advanced Materials。工研院看好該技術產業化的潛力主動接洽，有意整合跨單位力量，將技術推至業界。

 

 

葉晨聖講座教授指出，X光影像對於醫療診斷幫助很大，密度高的硬組織尤其適合，例如骨頭，雖然被脂肪、肌肉層層包覆，照出來的影像依然清晰。但軟組織的影像就不那麼理想。以胸腔X光影像尚可取得肺部影像，但若肺部有小於0.5公分的腫瘤，X光影像容易產生判讀不易的情況。電腦斷層可測到0.3公分 腫瘤，只是需專業人士判讀。該團隊為提升X光的應用，開發了X光激發的長效型放光影像奈米粒子探針可應用於深層組進行長時間放光，於動物實驗上驗證可以偵測到約為0.2公分之腫瘤所產生的訊號。

 

 

「X光影像，無法以簡易放光方式探知深層軟組織的問題，一定有可改善之道。」葉晨聖講座教授２年前開始著手相關研究，幾經思考、廣泛參考文獻資料後決定從材料設計著手，博士生王柳鈞與碩士生陳正哲執行實驗，目標要做出能深入深層組織，並可藉由X光激發之長時間放光影像的奈米醫材。

 

 

葉晨聖表示，從發想到實際做出理想的奈米醫材，前後歷經1年，其間失敗了無數次，花了很多時間、心血做出來的材料，其「晶格結構」都不符學理表現。有的無法以X光激發發光，或是X光照射後，移除光源即不發亮等，好幾次想放棄，甚至建議王柳鈞可考慮更改研究方向試試。王柳鈞說，雖然遇到很多挫折，但實驗的過程有好幾次明顯感受到，距成功就差臨門一腳，如果放棄，先前努力就全數付諸流水，「有信心一定會看見預期的結果。」 

 

 

「奈米級夜明珠」在國家同步輻射研究中心的協助下確認奈米粒子探針於X光激發下之放光光譜後。進一步結合蘇家豪教授之生物影像專長，於小鼠動物疾病模式進行驗證。經由尾靜脈注射將奈米粒子探針注入血管，因腫瘤會造成週邊血管增生，且新生血管間隙較大，奈米夜明珠幾乎都聚集在腫瘤處，經X光激發，奈米粒子如同夜明珠閃閃發亮，腫瘤無所遁形，而且只需激發一次，發光時間即長達３小時，影像蒐集與診斷極為方便。

 

 

葉晨聖與蘇家豪同時指出，接受醫療輻射檢查，最擔心輻射會對身體組織如心、肝、肺等造成病變，若以肝臟放射治療為例，X光的吸收劑量一次約為是80-100毫西弗。奈米夜明珠在小鼠實驗上，X光照射之吸收劑量只需1/5約為20毫西弗。接受放射性檢測或治療，最擔心不利人體的立即性反應，但在動物實驗上，在20毫西弗射劑量下並無立即性不良反應，持續觀察一週動物的組織沒未發現損傷與病變。

 

 

葉晨聖表示，「奈米級夜明珠」若能實際用於臨床，一定能對醫療診斷帶來莫大助益。學術研究要產業化，需要各方的協助，工研院對於將研究成果產業化有很好的經驗，有意將團隊的研究成果列為「新型態產學研鏈結計畫－價創計畫」，希望在不久將來，「奈米級夜明珠」能夠落實於病患。另外，團隊也會延續奈米級夜明珠的成果，從診斷，邁入新型態的X光疾病治療相關領域。（撰文、攝影／孟慶慈）