
来自台湾的美国马里兰大学博士后研究员陈震宇近期开发出关键技术,可以加速细胞植入3D打印微结构的过程,未来不仅可以大大缩短药物临床前的试验时间,后期更有可能应用在抗癌疗程之上。
2025年国际电机电子工程师学会(IEEE)微机电系统国际会议(International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)今年1月在台湾高雄举行;这场堪称微机电系统(MEMS)领域中旗舰级的国际盛会上一次在台湾举办已是12年前的事。
身为高雄凤山人的陈震宇跨海赴美读书、从事生医研究工作已进入第8年;他今年带着崭新技术与会参展,在会中勇夺杰出研究奖,可说是衣锦还乡。
从小就对各种领域都感到好奇的陈震宇,自清华大学毕业后,于台湾生技公司累积三年产业经验。然而他内心始终渴求更有挑战的环境,因此选择放下稳定工作,决定在29岁那年出国攻读博士学位。
第一站,美国康乃尔大学。从阳光普照的南都高雄千里迢迢来到位于纽约州的生医研究圣殿,在陈震宇的印象里总是白茫茫的一片;被风雪裹住的大学与世隔绝,仿佛身在「荒野的中心」。在这里,陈震宇意在向生医工程领域的大师舒勒(Michael Shuler)拜师学艺。
犹如金庸小说中主角爬上华山拜师,成为师父的关门弟子,陈震宇也希望赶在舒勒退休前,可以拜入舒勒的门下。
尽管陈震宇的诚意打动了恩师,但舒勒退休的时程倒数计时,陈震宇一年以后又面临换老师或换学校的抉择。最终,他选择到马里兰大学生物工程系及菲谢尔生医设备研究所(Fischell Institute for Biomedical Devices)继续研究工作。
陈震宇早在大学时期就北上求学,离乡背井对他并不陌生,不过毕竟是飘洋过海,人生地不熟,难免也会思乡。
2017年陈震宇向马里兰大学报到,同届11名博士研究生中只有他并非美籍,他又已是而立之年的「学长」,在一票年轻同学中显得突兀,不过繁重的工作很快淹没情绪,他随即投入没日没夜的研究任务。
其研究专注于提升器官芯片(Organ-on-a-Chip)技术。名称中虽有「芯片」两字,但与电脑芯片无关,纯粹是用极小的载体来仿真器官的内部结构,以更为精准的观察细胞在不同情况下的反应,也在此时打开对3D打印应用的兴趣。
阴错阳差之下,陈震宇偶然注意马里兰大学很早就引进当时全美唯二的纳米3D打印机,其特色在于有极高的精准度,可以制作出比头发还要微小、在显微镜镜头下才能看到的精密物体。因此,开始朝结合生医与3D打印做研究。
「当时只是单纯的好奇心,没想到却打开了新的研究突破,」陈震宇说。
一般而言,过去药物测试用的生物细胞都是在平面培养皿上做培养,但是这样的环境与人体差异太大,细胞有可能乱生乱长,最后变成与原本器官截然不同的模样,甚至细胞在生长过程中也可能「意识」到自己不在自然的环境之中,干脆罢工。
这让研究人员极为头痛,不但要面临测试用细胞难以反映人体真实环境的问题,还可能白忙数周的时间,才发现细胞培养失败,得重头来过。陈震宇自然也深受其苦。
因此,他试图通过高精度3D打印制作的微流体结构,不仅提供细胞良好的生长环境,更能精准仿真人体器官内部构造,让细胞行为更贴近真实状态。
然而,细胞似乎也有个性,会长在哪里,或长得多大,都没有定数,陈震宇必须另找方法,帮助细胞准确安家。最终,他通过精准调控流体的概念,得以引导细胞附着到立体微结构上的指定位置,大大缩短细胞培养的过程。
这次他即是以「3D 微打印微流体支架与快速细胞植入策略在器官芯片应用中的发展」在众多参赛者中脱颖而出,于微机电系统国际会议上获得杰出研究奖。
陈震宇的现任教授宾利(William Bentley)指出,这样的应用不仅缩短细胞植入培养的时间,从原本数天甚至数周的时间,缩短至几分钟、几秒钟,他也认为:「其技术的潜力不可限量,也有可能应用在仿真人工器官上,也有潜力为重症与癌症患者量身打造疗程,是跨足医疗未来的重要一步。」
能在家乡高雄举行的国际顶尖会议上夺得殊荣,对于陈震宇而言,是对自己科研努力的最佳肯定。作为我国教育部留学奖学金的受奖生,他特别感谢台湾政府及驻美代表处在他求学与研究过程中的支持。陈震宇感性地说,「做为台湾人获得这样的奖项,对我而言意义重大。」
目前,陈震宇仍持续在3D打印与生物分析技术的领域进行深入研究,期望未来能开发出更多应用于器官芯片与再生医学的新技术,进一步造福全球患者。