研究實驗

找出微氣泡關鍵因子

超音波顯影劑發展至今不過50多年歷史,技術多掌握於歐美國家,葉秩光教授團隊因取得顯影劑的困難而發展契機,匯聚物理、化學以及生物背景的實驗室成員,挑戰自製顯影劑。

由於需置入人體,超音波顯影劑需滿足無毒性、可代謝且不與人體產生排斥反應的條件,更需穩定及便於注射。葉秩光教授團隊研發使用磷脂質(phospholipid)來穩定微氣泡,藉以調控氣泡大小與延長顯影時間。

在研發過程中,團隊參考了當時的國際文獻,並自己設計實驗流程,約莫花了半年至9個月,做出具有良好效能的磷脂質微氣泡。除了透過重複製作的過程,觀察與理解微氣泡形成的原理與潛在影響微氣泡品質的參數、變因之外。最關鍵的發現,源於一次「突發的實驗失敗」。研究團隊初期開發之顯影劑性能優異,但有一天突然出現效能衰減的現象。當時為了不耽誤接下來的動物實驗,經王中信博士系統性排查後發現,關鍵竟然是「溫度」。

由於實驗期間正值從夏天轉入冬天,環境溫度降低,使得製作顯影劑所用的磷脂質材料(一種類似細胞膜的油脂)變得更稠、更堅固,這導致磷脂質小分子難以重新組裝成團隊需要的微氣泡。此一發現證實,環境溫度對於微氣泡的形成動力學具有決定性影響,而溫度這個參數在一開始的實驗設計中,根本沒有被納入考量。

理解了這個現象之後,團隊成員調整了製程,加入「加溫」的步驟,並選用更安定的磷脂質材料。這樣製成的微氣泡不僅尺寸更小、在體內循環時間更長,顯影效果也更加穩定。這個意外的發現,最後反而成為核心的技術突破。事後回顧,推測國外早期的產品也可能曾遇過相同的問題,不過他們選擇以使用較不穩定的材料或添加界面活性劑、發泡劑來「繞過」問題;而團隊則從根本機制上加以解決,這也是葉秩光教授的實驗團隊技術能脫穎而出的原因之一。

葉秩光教授團隊
初期製備微氣泡流程