興大跨國團隊開發機器智慧學習細胞晶片整合平台 登國際期刊

【大成報記者蕭宇廷/臺中報導】運用人工智慧，快速評估周邊神經系統的修復活性！國科會台美奈米材料國合計畫主持人中興大學教授賴秉杉、共同主持人逢甲大學副教授李亦宸、清大醫環系副教授李亦淇，與美方主持人馬里蘭大學教授陳柏彥的跨國合作團隊，共同開發一種機器智慧學習細胞晶片整合平台，可快速評估及預測生醫材料介面、電刺激效應等參數，對周邊神經系統中許旺細胞活性的影響；成果發表於今年9月《美國化學學會應用材料與界面》。

該團隊指出，全世界每年都有數千起周邊神經系統損傷案例，這些損傷大多來自於創傷事件或疾病；受傷的神經元通常需要軸突延伸，才能達到適當的神經支配目標並恢復功能。

賴秉杉表示，周邊神經系統的嚴重損傷，需要許旺細胞來幫助神經元再生。目前低頻電刺激可以有效誘導神經元和周圍神經細胞（包括許旺細胞）的共同生長；但結合具有電刺激能力的生物介面和許旺細胞活性之間的相關性很複雜且難以預測。目前多數是以試錯（Trail and Error）的方式來調整各項參數，這樣的方式往往會需要大量的人力與時間。

受到相關問題的啟發，賴秉杉與李亦宸團隊開發出具有不同導電能力水凝膠陣列，其做為傳導生物界面來培養許旺細胞，並引入不同的電壓和頻率做為電刺激的條件。

再根據特定的製造參數和刺激，評估細胞活性後，將其結果輸入人工神經網路模型以訓練模型。而透過利用模型的預測能力，可根據給定的一組生物界面/電刺激參數，準確預測許旺細胞的活性。

陳柏彥透露，該平台結合了導電生物界面製造、機器學習演算法和數據分析的方式，提供了一個多維度的非常規平台，使建立細胞層面的臨床前預測模型；該項研究未來有望用於在快速最佳化周邊神經細胞層面的各項指標，減少生醫材料、藥物等開發過程中試錯的過程；未來也有望進一步減少臨床前動物實驗次數的使用，達到動物3R（替代Replacement、減少Reduction、精緻化Refinement）的福址。

團隊說明，機器智慧學習細胞晶片整合平台，為周邊神經系統研究建立大數據演算模型，有效縮短實驗時程、並降低動物實驗次數；也透過臺美團隊學術合作發揮ESG精神，共同為動物福祉、人類健康、大學社會責任的永續而盡心力。

而賴秉杉的跨國團隊，是國內專精於結合生醫材料、微流體、藥物於神經組織工程應用的團隊，成員除中興化學系碩士鍾載淳、還包括李亦淇、李亦宸，碩士生許雅欣、余錦秀。