趙本秀老師專訪|臺大醫工所

 

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生物工程涵蓋的範圍相當廣泛:從基礎的生物力學分子機制,到最接近應用端的生物材料與醫療儀器甚至仿生學概念的工業設計,只要以工程科學的概念與方法來回答與生物相關的課題便屬之。本期Investigator 邀請到國立臺灣大學醫學工程研究所的趙本秀老師與我們分享她的學思歷程與生物工程領域的近期展望。趙老師將與我們分享她從化學及生物學的背景,跨越到生物工程領域的過程,更將指出目前生物工程領域幾個熱門的研究方向與前景。


跨領域心路歷程

趙本秀老師在就讀國立清華大學化學系期間,因為一直以來對生物學的喜愛,便順著自己的興趣輔修生命科學系,並在李家維老師的指導下投入化石的專題研究。畢業後老師選擇前往美國留學,在繼續探索生命科學之餘,體驗異國的生活 。老師當時並沒有打算要攻讀博士班,而基礎生物的碩士班在美國並不多見,於是老師便申請了生物工程的碩士班,最後選擇位於紐約市的哥倫比亞大學的就讀。

哥倫比亞大學的生物生物工程碩士班

該系工程背景比重相當大,相較之下其他學校的學程可能會有更多的生物成份。當時碩士班的同學大部份來自主修醫學工程的畢業生,也有少部分來自其他工程領域或物理系的學生。 值得注意的是,目前不論是生物工程或是基礎生物研究的大師,不少人是從物理系出身。老師認為,理工學院的共同語言就是數學物理和化學,只要經過好的邏輯與寫作訓練,跨領域研究僅僅取決于自己是否有勇氣跨出第一步。

由碩士班進入博士班研究

美國碩士班的內容基本以上課為主,大部分的學校不要求碩士論文,不過有選修的專題研究。老師在大學修習的化學系課程雖然相較生科系又離工程科學領域近了一點,但是很多課程需要補修,例如化工系的輸送現象等等。當初老師的碩班是第一屆,同學幾乎沒有人去企業實習,因為碩班學費昂貴,大部份的學生有時間都會盡量快點把課修完,約一年半左右便可以畢業。儘管如此,老師還是因為對研究有 興趣,在修課之餘加入了Clark Hung博士的實驗室進行力學生物學(Mechanobiology)的專題研究。同學中有些又已經有工作經驗,百分之九十都繼續讀博班。老師在碩士班結束後選擇繼續在Hung的團隊進行博士班研究,探討流體剪力、滲透壓、及電場等物理環境對細胞的影響。

選擇對的指導老師

老師認為在選擇指導教授時,應該要與老師預先聯絡溝通,確認將來可能的實驗內容。生物工程領域的範疇相當廣,往往實驗的性質差異很大 。例如組織工程的實驗需要長期維持細胞環境,可能每天都要進實驗室照顧細胞,更不用說細胞污染常常使幾個月的努力毀於一旦。這樣的實驗可能適合較細心且善於規劃的人。相反的,在進行應力對細胞生理影響探討時,可能連續兩天不眠不休的觀察就足以收集到足夠的數據完成實驗。這樣的題目在時間上較有彈性,能夠很快的重複並調整,但也需要短時間內高度的體力與專注力。因此,最好能夠選擇適合自己的題目,發揮自己的長處並提高成功的機會。畢竟,博士班最重要的不是學到最新潮的技術或是挑戰最熱門的題目,而是在完成論文的過程中學習到邏輯思考能力以及培養對科學的品味。

給博士班學生的建議

指導教授的行事作風也是一個重要的關鍵。在老師的博士班初期,因為指導教授需要升等而相對有發表論文的壓力,因此便一步步的指導學生做實驗。儘管如此,老師六年來沒有一次實驗室meeting,需要自己掌握進度,否則便會無法畢業。而在老師畢業之前,指導教授更是很少出現在實驗室,因此趙老師得把握每一次與老師見面的機會,修改論文才能畢業。趙老師進行博士後研究的實驗室也是屬於自我管理的類別,指導教授從不提供題目給學生,也很少給予實驗細節上的建議。相對的,這個教授的文筆非常棒,能把大家的實驗成果都寫成一篇篇好的故事,也有銳利的直覺與廣闊的人脈,使大家的研究成果得到好的發表機會。趙老師建議未來不論是博士班學生或畢業生在選擇指導教授時,也要視自己的個性與能力,在緊迫盯人與放牛吃草的兩個極端之間,選擇適合自己的研究環境,才能有所成長與發揮。

學術研究以及就業的選擇

畢業後,老師基於自己對研究的熱情以及地點因素考量,選擇留在哥倫比亞大學擔任Dr. Gordana Vunjak-Novakovic團隊的博士後研究員,開發軟骨組織工程的技術與探討其背後的生物原理。當時出自生物工程大師Robert Langer 門下的Vunjak-Novakovic教授甫到哥大就職,趙老師便以博士後研究員的身份加入並協助教授設立實驗室。在博士後研究期間認識的許多Langer門下的研究者更奠定了趙老師日後研究方向的基礎。

博士畢業生與職場要求

趙老師在畢業前投出了不少履歷,應徵的公司包括華爾街的金融公司,藥廠以及醫療器材公司等等。在求職的過程中,老師認為一個博士畢業生在產業界求職的形式主要有兩種。第一種是公司基於該領域博士的個人專業,為其專業技術的執行,開發或是顧問,例如藥廠的研發人員。第二種是對於一位博士應具備的能力做應用的職缺。一位經過數年訓練的哲學博士理論上除了已經具備了好的邏輯推理能力,有效的簡報以及寫作技巧之外,還要能在短時間內收集大量資料消化彙整,學習該職缺的技術或是面對全新的挑戰。例如華爾街金融公司的模型分析師,只要具備一定程度的數學與邏輯能力,便能投入建構金融模型的發展,作為未來投資的依據。

生物工程領域的前景

現在生物工程領域的學術研究以數量來說還是以美國最多,而研究的主流方向多偏向生醫應用。基礎的生物工程研究如生物力學仍然重要,但已非主流。因此研究方向主要取決于經費環境,而非科學因素。

老師列舉了幾個目前的生物工程研究可能的出路與方向:

  1. 回到基礎研究:找出新的disease model與mechanism,例如現在生物力學中熱門的基質軟硬度對細胞的影響,以及應力對於細胞核結構的作用與其蛋白質結構基礎。這些都是從基礎研究出發,以生物工程方法探討的基礎生物問題。
  2. 組織工程:雖然目前能應用到人體上的技術尚未成熟,但是例如當前熱門的lab on a chip組織工程的技術已經能在微流道平台上模擬人體器官組織對環境刺激的反應,能力及應用在藥物篩選以及動物實驗前的先導實驗上。萊雅公司也有提供組織工程的研究經費來支持以人類細胞晶片測試藥物,不但能得到更符合人類生理的數據,也能減少許多實驗動物的犧牲。
  3. 生物材料:人工皮、生物相容縫線等耗材是治療上不斷需要的科技產品。
  4. 藥物輸送:生物工程也從材料方面著手,希望開發出適當的藥物輸送系統能在針對患部的特定細胞釋放,以及能夠更有效的越過如血腦障蔽等難以抵達的身體部位。
  5. MRI, PET, 超音波等醫療器材:這些科技有立即性的醫療應用,而目前的超音波器材也不限於診斷而更朝治療的方向發展,能應用能量進行局部治療。
  6. 生化義肢以及外骨骼:軍方支持的外骨骼結合了人體工學與機器人技術,不但能幫助士兵作戰,也讓身障者能夠重見光明及聽力或獲得行動能力
  7. 仿生學:現在這個學門還很新,範圍也很廣,還在有新的想法或概念就能發表成果的階段。

給年輕學子的建議

在剛踏入跨領域的研究時,往往都需要付出很大的努力來適應新的學門領域,並說服他人自己能勝任這個課題。這時候就要思考自己的長處為何,能否把自己原先擁有的能力與經驗結合到新的領域中的串成一個“故事“。這樣的能力不論在做研究或是在業界職場上都是寶貴的優勢。

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採訪與撰稿|陳世安、吳季芸
編輯|陳致曄
學術部負責人|黃翊柔、曾思宜、魏子堂

 

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