20 分鐘抓出無症狀和輕症,台灣開發出全球首款新冠病毒快速檢測晶片

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 25 日 14:12 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


隨著新冠病毒株不斷變異,感染症狀也變得和一般感冒越來越難以區分,許多患者甚至無症狀表現。為了在第一時間抓出無症狀和輕症感染者,一套快速又無需侵入的檢測工具將成為防堵疫情擴散的關鍵,矽基分子電測科技公司(矽基分子)、中研院、國研院儀科中心與高雄榮民總醫院(高榮)等多機構合作,現在開發出全球首款新冠病毒快速檢測晶片,並通過食藥署緊急使用授權(EUA)製造,即將於今年 2 月上市銷售。

根據世界衛生組織(WHO)2022 年統計資料顯示,COVID-19 最新變異株 Omicron 已遍布全球 100 多個國家,確診病例每 1~3 天攀升 1 倍,傳染力相當驚人。而從 2019 年底新冠肺炎疫情爆發至今,全球已超過 3.1 億人確診、超過 551 萬人死亡;台灣累積至 1 月 25 日則已逾 1.8 萬人感染、851 例死亡。

檢測工具、疫苗、藥物三大技術環環相扣方能防堵疫情,目前副作用最低的高端國產疫苗施打熱度上漲中,而三劑都接種高端疫苗的最新抗體數據也出爐了,無論前 2 劑施打高端或是 AZ 疫苗,第三劑接種高端都可增加中和抗體濃度。

檢測方面,除了主流的聚合酶連鎖反應(PCR)核酸檢測、抗原快篩試劑、抗體快篩試劑外,基於中研院物理研究所陳啟東研究員投入 10 多年心力研發的「矽奈米線場效應電晶體(silicon nanowire field-effect transistor,簡稱 SiNW-FET)」作為核心、2014 年技轉給矽基分子公司開商品化與量產、新冠疫情爆發後該技術成功結合分子檢測方法與半導體製程,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,領先全球開發出首款無須侵入的新冠病毒快速檢測晶片。

▲ 全球首款新冠病毒快速檢測晶片。

陳啟東解釋,相較於 PCR 以光學設備進行放大驗證,SiNW-FET 直接以電訊號檢測,利用待測物(如蛋白質、DNA 等)本身的帶電特性偵測電荷分布改變,當晶片偵測到檢體(唾液)內含有新冠病毒核酸序列,電流訊號就會上升,進而得知檢體含有新冠病毒,單次檢測流程僅 3 分鐘,而得到完整檢測(包含檢體、陰性樣本、陽性樣本對照、人員作業時間)結果只需 20 分鐘,就能準確抓出感染初期或無症狀的 COVID-19 患者。

國研院表示,SiNW-FET 新冠病毒快速檢測晶片透過科技部創新科技防疫場域驗證計畫補助,已在高雄榮民總醫院完成臨床驗證 142 例,準確率高達 95%,並於 2021 年底取得衛福部食藥署緊急使用授權(TFDA / EUA),預計今年 2 月上市銷售,目標放在醫院、機場、人潮眾多的檢驗站等(尚未落實家用)。

▲ 新冠病毒快速檢測晶片背後多團隊合影。

抗原快篩、抗體快篩方法雖然也能在 15 分鐘內迅速得知檢測結果,但抗原快篩容易產生偽陽、偽陰性,抗體快篩則在感染後期才能驗出,且也有偽陰性可能;PCR 檢測可量化 Ct 值,準確度高,但至少需 90 分鐘以上才能知道結果且操作繁瑣。最大關卡在於,上述 3 種方法皆為侵入性檢測,因此難以普及。

但新冠病毒快速檢測晶片無需侵入,只要收集採檢者唾液,之後一切就可放心交給機器檢測運算。雖然檢測價格也不便宜,矽基分子執行長褚家容表示一塊晶片定價 3,000 元,但該產品面對各種變異株都能輕鬆應付,若未來出現新基因序列的病毒變異株,也只需修改晶片上的探針分子即可再次投入應用。

國外想開發類似晶片技術但都不了了之,一大原因是沒有半導體廠,此次成果展現也說明了生醫技術為台灣具一定競爭力的關鍵領域。

(圖片來源:科技新報)