根據2001年美國國家科學基金會（NSF）奈米科技小組委員會主席Dr.M.C.Roco的預估，
在2015年左右，應用奈米技術的產品，將逐步開花結果。其中，奈米材料與製程的產值
可達3,400億美元，應用在半導體的產品相關產值可能達到3,000億美元，在生技與醫療
領域則約有1,800億美元，主要應用於醫藥產品方面。
雖然，應用奈米技術的生醫產品，因為必須通過嚴格的審查機制，實際商品化的時程較其
他產業為遲。然而，至2015年，也將有16%左右市場規模的生醫產品，會應用到奈米技術
。隨著對跨領域、高複雜技術度
的掌握，以及相關生物技術知識的進展，將由現階段已經有產品上市的奈米等級生醫分析
工具、醫療檢測、診斷以及藥物傳輸等，逐步發展至智慧型的奈米醫藥與醫療器材，為人
類開創更健康的未來，並創造生醫領域的新商機。
趨勢篇》10-9的前（錢）景
■奈米技術在生醫領域的應用潛力與商機
應用奈米技術的生醫產品，由於必須通過嚴格的審查機制，實際商品化的時程較其他產業
為遲。估計至2015年，將有佔16%左右市場規模的生醫產品，會應用到奈米技術；可見，
奈米技術對生醫產業而言，將成為重要關鍵技術。
文／曾念國
過去數年來，奈米技術研究受到全球政府單位與產業界積極的推動，甚而，隨著小說與電
影引用於各種故事情節，「奈米技術」更已經成為人人耳熟能詳的一個科技名詞。不過，
奈米技術的應用，在各項產業中的成熟度不同。例如在半導體產業中，奈米化製程已經常
見於微處理器，其技術應用處於成長期的階段；而在生醫產業中，奈米技術的演進則仍處
於萌芽期，科學家正不斷透過各種嘗試，探索其可行性，並且已經成功推出少數商業化的
產品上市。
■2015年 16%生醫產品將用到奈米技術
根據Lux Research公司的市場研究報告估計，10年內，與奈米技術相關之各式產品，總收
益將可能成長至超過2兆6,000億美元。整體趨勢上，應用奈米技術的生醫產品，因為必須
通過嚴格的審查機制，實際商品化的時程較其他產業為遲。估計至2015年，將有佔16%左
右市場規模的生醫產品，會應用到奈米技術；可見，奈米技術對生醫產業而言，將成為重
要關鍵技術。
奈米是指10的負9次方米，也就是1公尺的10億分之1，大約相當於10個氫原子緊密並排的
寬度，介於微觀的量子尺度與一般的巨觀尺度間。而顧名思義，「奈米技術」是一項由尺
寸定義的技術領域，一般公認的定義下，「奈米技術」指物質尺度為1~100奈米下的應用
。在其最為特殊之處，來自於奈米尺寸的材料，會在展現相較於大尺度下時，甚為不同的
物理與化學特性。
奈米技術的概念，是由大尺度過渡到奈米尺度時，物質產生的特殊現象。原本，實體物質
中所有基本粒子－原子，處於表面其比例本可謂微乎其微，大部分都包含在物體內部；但
越接近奈米尺度，構成實體物質原子，處於物體表面上的比例將快速提高。由於物質內外
部的原子所處環境不同，性質也有所差異，所以當處於表面的原子比例差異加大時，物質
特性，也將開始脫離一般狀況下我們所熟悉的表現。另一方面，物質處於奈米尺度時，包
含的原子數急遽減少，許多大尺寸範圍下不會展現的量子特性（如不
連續的電子能階），也會比較容易顯現，更使得物質處於奈米尺度時，能夠展現出混雜量
子世界與巨觀世界不同特性，而創造出豐富多樣的應用特性。
所以，奈米技術並非單指「奈米尺寸」，而主要是指應用物質在奈米尺度時，所具有的物
理、化學或生物學特性，以及小尺寸帶來的應用優勢。目前，這樣的產業應用，最常見於
化學材料、電子、資訊以及生醫產業等領域。
■生醫領域 最有潛力的應用領域
奈米技術與生物科技間的關係，可謂非常密切。一般常見的生物細胞，其尺度範圍大約是
數千奈米，而被視為包含生命密碼的DNA分子，寬度大約是2~3個奈米之間，這些構成生
命的基礎單位，都恰好是奈米技術最適合應用的大小範圍。所以，奈米技術在生醫領域的
應用，一直被視為是奈米技術最具有潛力的應用方向之一。
（一）分析與產品開發工具
由於生醫產品的發展過程中，研發人員必須深入瞭解人體體內的生理、生化反應等複雜的
生命現象，例如藥物作用機轉、代謝等作用，分析與檢測等，因此十分注重開發工具的應
用。特別是進入基因科技時代後，隨著藥物基因體學（Pharmacogenomics）的發展，醫
藥產品與個體基因特徵間關係的分析，已經成為未來藥物發展上的重要參考因素，如何建
立有效且快速的分析方法，強化分析工具，是生醫產業下一階段發展的重要關鍵之一。
在這一方面，奈米技術的應用可謂十分多樣化。目前，包括生物分子的模擬、原子力顯微
鏡的應用、微流體與微陣列生物晶片（lab-on-chip）、生物標誌（Biomarker）等，都是
受到研發單位廣泛利用的分析工具。而加入奈米等級的設計後，這些分析工具將可以有更
高的分子親和能力，而帶來更靈敏快速的檢測結果。以生物晶片為例，奈米架構的生物晶
片將能夠在更小的體積中，執行更快速更大量的檢驗，提高藥物篩選的效率，加速研發成效。
以著名的Quantum Dot這家公司為例，該公司發展的量子點技術，可以透過奈米量子點隨
粒徑大小改變的特殊發光特性，提供鮮明易於分辨的檢驗結果，可應用於mRNA的檢測。
根據BBC（Business Communications Company）在2005年10月出版的“Nanotechnology
in Life Science Applications”報告分析，這些研究分析工具目前是奈米技術在生醫領域應
用中，市場規模最大的應用項目。分析指出，在2004年，主要應用於藥物篩選的奈米分析
工具，大約佔有奈米生醫市場的50%之市場規模，約4億美元，預計在2010年將成長至8億
美元左右。
（二）疾病檢測與診斷之應用
疾病檢測與診斷工具，則是另一項奈米技術應用的重要領域。主要的產品類型，包括檢驗試
劑、前述的生物晶片等體外檢測工具，以及結合MRI、CT等應用的顯影劑等診斷工具。
就發展現況而言，奈米技術目前在這個領域的發展，除了前述積極發展的奈米結構之生物
晶片，另一方面則以顯影劑為發展核心。以MRI使用的磁性造影劑為例，磁性材料一般而
言具有多個磁區，當材料尺寸縮小奈米等級，則呈現單一磁區（singal-domain, Ds）；當
尺寸持續縮小，則磁性將會消失，但當出現外加磁場時，仍能產生暫時的磁性，稱為超順
磁性。優點在於可以避免磁性物質對人體產生的影響，目前如德國Shering AG已經推出的
Resovist超順磁氧化鐵奈米微粒。
在奈米顯影劑的市場方面，根據Kalorama Information的資料顯示，2004年估計全球的顯影
劑市場約為7億5千萬美元，其中奈米化顯影劑市場僅約300萬美元；但隨著奈米化的新產品
進入市場，產生取代作用，預估2008年約可達到2億5千萬美元的市場規模。
（三）奈米藥物傳輸應用
藥物傳輸領域是目前奈米技術在生醫與製藥產業應用中，最具有產業化成果，且能見度最
高的領域，已經有數項商業化產品通過全球不同藥政機關核准上市。最近一項上市通過的
案例，是美國American Pharmaceutical Partners推出，2005年1月上市的抗癌藥物Abraxane（Pacitaxel，奈米白蛋白載體）。
奈米藥物傳輸的應用，可以使不溶性藥物容於水，或者提供藥物不同的給藥途徑，或產生
改變藥物動力學特性（吸收、分佈、代謝以及排泄）的效果，甚至達到緩釋傳輸與標定性
傳輸，控制釋放的功能。舉例而言，Elan公司的NanoCrystal技術，是目前市場中最為成功
的技術應用案例之一。該公司的奈米粉體藥物技術，能夠提高藥物的可溶性與吸收性，已
經應用在3項通過FDA核准上市的藥物產品中，分別應用於降血脂藥物、止吐藥與抗排斥藥
物中
產品名 成分名 廠商 適應症 FDA 核准日期
Tricor fenofibrate Abbott Laboratories 降血脂 2004/11/5
Emend apreitant Merck 化療後的急性噁心和嘔吐 2003/3/26
Rapamune sirolimus Wyeth 預防器官排斥 2000/8/30
表一 美國FDA已核准上市應用NanoCrystal之產品
資料來源：美國FDA；工研院IEK（2005/02）
市場方面，根據Kalorama Information的市場報告分析，估計應用奈米化藥物傳輸技術的
藥物產品，2004年的全球市場規模大約8,000萬美元；隨著技術複雜度的提高，與藥物傳
輸對藥效、安全性與副作用的改善帶動的市場滲透，估計2010年，應用奈米藥物傳輸技術
的藥物產品，可望創造100億美元以上的市場規模。
（四）奈米生醫材料與組織工程應用
生醫材料在醫療上，作為補助或取代活體的部分系統，協助或執行該系統運作發揮應有
功能；組織工程則希望能藉由人工的方式，誘導受損部位的細胞發展出正常組織或甚至
器官。奈米技術在這些應用上，由於可以使材料具備特殊甚至可操控的特性，讓生醫材
料或組織工程應用如細胞支架等更能達到技術要求，使奈米技術未來發揮的空間令人期待。
研究發現，在奈米的尺度下，生醫材料有時能夠表現出較傳統材料更佳的效果。例如，
目前研究發現，奈米羥基磷灰石（nano-hydroxyapatite）應用在骨材上時，能夠減少
周邊細胞壞死，降低二度手術的機會，對人工髖關節等的應用，帶來極大的醫療效益
與市場潛力。
目前，奈米生醫材料與組織工程的應用，由於技術難度與瓶頸較高，未來市場預估較
不明確，一般預計2010年之後才會有較明確而可衡量的市場規模出現。不過，奈米技
術對材料應用的幫助極大，未來市場潛力仍是值得期待。
■未來發展趨勢與市場規模
整體而言，奈米技術由於能協助科學家掌握材料更細緻，以及可操作的特性，能為生醫
產品帶來更多潛在的應用可行性。2003年10月，科學期刊Nature Biotechnology的一篇“Commercializing nanotechnology＂中，作者Laura Mazzola藉由一張技術藍圖（
Technology Roadmap），為讀者勾勒出奈米技術在未來將可能協助我們創造出更精細
、更具有功能性的生醫應用產品。
而在市場方面，根據2001年美國國家科學基金會（NSF）奈米科技小組委員會主席Dr.
M.C.Roco的預估，未來在2015年左右，應用奈米技術的產品，其市場將逐步開花結果
。其中，奈米材料與製程的產值可達3,400億美元，應用在半導體的產品相關產值可能
達到3,000億美元，在生技與醫療領域則約有1,800億美元，主要仍在於醫藥產品方面，
十分可觀。
總結而言，隨著對跨領域、高複雜技術度的掌握，以及相關生物技術知識的進展，將
由現階段已經有產品上市的奈米等級生醫分析工具、醫療檢測、診斷以及藥物傳輸等
，逐步發展至智慧型的奈米醫藥與醫療器材，為人類開創更健康的未來，並創造生醫
領域的新商機。
（作者為工研院經資中心／生醫組 產業分析師）
全站熱搜
留言列表
