2004年，張瑛芝老師加入基因體研究中心的研究行列，在此之前，她任教於加州大學爾灣分校的化工系。從奈米工程的領域延伸到生物科技，對當時的她來說，是一個挑戰。

幾年後，她不但是生醫科技領域的資深研究員，更開發出一套從血液檢測癌細胞的方法與儀器；這個技術可以從數十億的血球細胞裡，撈出在其中微乎其微、以個數單位計的癌細胞。這個創新的技術被矽谷專門經營重量級投資者的創投公司相中，並且成功的技術轉移給一家新創公司合度精密生技(CellMax Life)，該公司亦已進駐中研院位於南港的生技育成中心。目前，該公司在台灣與美國，已同步展開將該技術轉移到產業的工作。今年九月，該華爾街時報在報導相關投資訊息時，特別的訪問張老師，對她的創新技術多做敘述。

張老師的創作，發想於細胞膜上面的脂質分子。當她一頭鑽入生物的領域時，她就被這些脂質分子的結構所吸引，對於大自然造物的精密神奇讚嘆不已。每個細胞的外表，都有兩層脂膜（lipid bilayer）。脂膜的組成是許許多多的奈米大小的脂膜分子排列在一起，脂膜分子的兩端各有親水性與厭水性(親油性)的特性。隨著周遭環境的影響，因為油的滑溜特性，這些脂膜分子會變換位置，產生不同型體的空間結構，因此讓不同的物質得以進出細胞。

血液樣本中十分稀少的腫瘤細胞(circulating tumor cells, CTC)是科學家探討癌細胞轉移或是預測癌症的一個課題。醫生們更急切的希望知道，在癌細胞切除的手術、化療後，用眼前的檢測法都看不出有任何剩餘的癌細胞時，如何能確保已經根除了？有沒有其他的方法替代現行的模式？

在打定用這個主題當做研究目標後，張老師的實驗室開始積極的開發奈米材料。團隊設計出一個扁扁的類似晶片的立體結構體，在其內部塗上這個奈米材料。將之放大來看，好似一個長方型的房間，地板上是多條渠道，表面刻有特殊的紋路。

晶片圖示

 

在這個長條型的房間兩端的頂上，各有一個類似煙囪的大管子，可以讓液體從一端沖下，經過渠道，再由另一端出來。

這個奈米塗料裡面，其實加入了某種癌細胞的抗體，可以專一性的辨識癌細胞，同時與之互相產生鍵結的作用。整個的設計，是要把檢體血液從一端打入，另一端流出，當血液流過篩檢室時，由抗體抓住癌細胞。張老師表示，這個方法並不是原創，但是，前人發表的經驗顯示，因為相對的剪力難以調控，最後抓到的癌細胞都被沖破了。

血液過篩檢室圖示

 

至於他們這個團隊，到底有什麼法寶，可以成功的補捉到那幾顆稀有的癌細胞，而且是完好無缺的呢？原來，利用細胞膜上脂質分子的概念，這個塗料裡面，也加了脂質分子。上了油的塗料，滑溜無比，好似冰宮的那片冰一般，除非有個柱子能夠把你綁住，凡是經過的東西，一個都不留。

實際的測試顯示，不但只有癌細胞完好無缺的留下來，而且，沖入的一邊明顯的有較多的細胞，這也表示，抗體的抓力十分有效。

接下來，他們要證明這些補捉下來的細胞，真的就是當初預設的目標癌細胞。該怎麼把它們取下來呢？這時後，化工界用來鑽取頁岩油所用的「水力壓裂法」時，打入氣體的方法，就派上用場了！研究人員在膜面加入適量的氣泡，三秒鐘，就收集了所有的細胞！

實際的檢體驗證，是和長庚醫院的團隊合作。他們一共檢測了一百七十個大腸直腸癌病人的血液，結果發現，實際檢測到的癌細胞的數量，和癌症病人的嚴重期別，完全是正向的關聯。

更讓人吃驚的是，一般認為，零期、一期的患者體內的腫瘤應該集中在原點，還沒有擴散；但是，研究報告指出，其實，在這個時期案例顯示，已經有百分之三十五的患者的血液內，已經有溜出來的癌細胞了。

此外，追蹤有大腸瘜肉病患的檢驗，也發現其血液內會逐漸發現有癌細胞的蹤跡，而且數量是逐年增多。

在一毫升的血液內，光是紅血球細胞的數量就有上億，張瑛芝老師的創新工具，可以把僅有個位數量的癌細胞從中篩檢出來。運用這個癌細胞補手的概念，可以發展出來的檢測平台、帶給醫療臨床方法的改善、以及可以檢測到的病症，在在都讓人有想像的空間。期許這個機制早日成型，造福廣大人群。

張瑛芝老師研究團隊