聲微流技術加速三維幹細胞球體製備並提升傷口治療潛力

歐玉婷、林昱文、黃寶賢、范景翔、薛元毓

      隨著人口高齡化及糖尿病盛行，慢性傷口、糖尿病足及缺血性疾病已成為臨床照護的重要挑戰。傷口癒合是一連串複雜的生理過程，其中血管新生對於提供修復組織所需的氧氣與營養尤其重要[1]。衛生福利部於2018年9月修正「特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法」，包含利用自體脂肪幹細胞治療大面積燒傷及困難癒合傷口。臺灣於2024年6月19日公布「再生醫療法」及「再生醫療製劑條例」，並於2026年1月1日正式施行，象徵國內再生醫療由早期特定細胞治療技術的開放，逐步邁向更完整且制度化的管理架構。脂肪幹細胞（adipose-derived stem cells, ADSCs）具有促進血管新生、調節免疫反應及組織修復等潛力，近年已成為再生醫學與細胞治療的重要研究方向[2]。相較於傳統二維單層培養，將幹細胞製成三維細胞球體（3D spheroids），可增進細胞間交互作用，並提升細胞存活及促血管新生因子的表現，因此被視為提升細胞治療效益的重要策略[3]。相關文獻亦指出，ADSCs具有促進血管新生、纖維母細胞遷移等作用，在傷口修復領域具有發展潛力[4]。

      三維細胞球體若要進一步應用於臨床，製備效率與品質穩定性仍是目前需要克服的重要課題。目前常用的懸滴法（hanging drop）及超低附著培養皿（ultra-low attachment plate, ULA）等培養方式，通常需要約2至3天才能形成細胞球體，且在球體大小一致性、操作流程及大量製備方面仍有所限制[3]。在維持細胞活性與功能的前提下，如何讓細胞更快速、穩定地形成球體，成為推動三維細胞球體走向臨床應用的重要課題。
     

      國立成功大學生理所薛元毓教授與醫工所范景翔副教授組成跨領域研究團隊，結合醫學、醫學工程及超音波技術，開發創新的「聲微流技術驅動三維幹細胞球體製備平台」。該平台整合聚焦式超音波與微流體系統，利用聲流及漩渦流場引導脂肪幹細胞快速聚集，形成大小可控且結構穩定的三維細胞球體。研究團隊成功將傳統約3天的製備時間縮短至300秒（5分鐘），速度提升約1,100倍，同時維持良好的細胞存活率。實驗顯示，細胞球體於成球後第1天，血管內皮生長因子（VEGF）表現達對照組的3.2 ± 0.9倍，第3天VEGF及肝細胞生長因子（HGF）仍維持約3倍表現，且SOX2、Oct4及Nanog等幹性相關指標亦有所提升，展現促進血管新生與組織修復的應用潛力。相關成果已於2026年發表於國際期刊 Materials Today Advances[3]。

     在技術轉譯與未來應用方面，本平台採用密閉式、非接觸式的物理調控方式，兼具快速、可控制及可擴展等特色，並具備進一步導入自動化與標準化製程的發展潛力。目前團隊持續進行細胞功能性測試與動物實驗驗證，後續將朝GMP等級製程、相關法規及臨床轉譯方向推進。核心技術亦已同步布局臺灣及美國專利，涵蓋聲微流控裝置、超音波參數控制、微流道結構及三維細胞球體製備方法，為未來技術轉譯與商品化建立基礎(如圖一)。
   

      從「3天」縮短至「300秒」，不只是速度上的突破，更成為推動再生醫療走向實際應用的重要一步。脂肪幹細胞在慢性傷口及糖尿病傷口治療中已展現促進血管新生與組織修復的潛力，而三維細胞球體也可能進一步提升相關治療效益。未來，聲微流平台除可望應用於慢性難癒合傷口及糖尿病足，也具有拓展至缺血性疾病、組織工程及其他再生醫學領域的潛力。透過醫學與工程的跨領域合作，團隊將持續提升製程效率、品質與臨床應用可行性，期望讓聲微流技術從實驗室逐步走向臨床，團隊縮短的不只是製備時間，更希望縮短創新技術從實驗室走向臨床的距離，為再生醫療開啟更多可能(如圖二)。

圖一、商業模式

圖二、研究成果圖文摘要

參考文獻

1. Schneider I, Calcagni M, Buschmann J. Adipose-derived stem cells applied in skin diseases, wound healing and skin defects: a review. Cytotherapy. 2023;25(2):105–119. doi:10.1016/j.jcyt.2022.08.005
2. Liu R, Dong R, Chang M, Liang X, Wang HC. Adipose-derived stem cells for the treatment of diabetic wound: From basic study to clinical application. Frontiers in Endocrinology. 2022;13:882469. doi:10.3389/fendo.2022.882469
3. Lin YW, Tseng WL, Huang CBX, et al. Rapid and efficient acoustofluidic device for 3D stem cell spheroid assembly with enhanced therapeutic potential. Materials Today Advances. 2026;30:100779. doi:10.1016/j.mtadv.2026.100779
4. Ren G, Peng Q, Fink T, Zachar V, Porsborg SR. Potency assays for human adipose-derived stem cells as a medicinal product toward wound healing. Stem Cell Research & Therapy. 2022;13:249. doi:10.1186/s13287-022-02928-7
5. Quiñones ED, Wang MH, Liu KT, et al. Extracellular vesicles from human adipose-derived stem cell spheroids: Characterization and therapeutic implications in diabetic wound healing. Materials Today Bio. 2024;29:101333. doi:10.1016/j.mtbio.2024.101333

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