3-1 免疫生物感測與檢測試紙
理想的重點照護檢驗（Point of Care Test, POCT）需要具備以下幾項優 點：（1）檢測結果可快速呈現，以供病患早期診斷並及早接受治療。（2）
結果準確並可以定性、定量。（3）方便使用、免用設備等[30]。目前在市面 上已有這樣的產品例如血糖試紙，而近幾年許多研究開始聚焦在以紙為基 材的微流體診斷工具，並與重點照護檢驗（Point of Care Test, POCT）應用 結合，探討紙製晶片於檢測診斷時所具備的診斷靈敏度、量化訊號的顯現、
迅速、簡單化程序及多功能等優勢，
圖 3-3 免疫層析試紙組裝圖。
（1）Sample Pad：唯一吸收濾紙，將樣品滴於此區再藉由毛細現象將樣品往上帶。（2）
Conjugate Pad：膠體金標記物的暫存區。（3）Nitrocellulose Membrane：為硝酸纖維素 模，又稱作 NC 模或 NC paper，對核酸及蛋白質有極強的結合力，常用於分生或生化 實驗的轉印分析，於此處作為 Reagent lines 的承載體抑是免疫層析主要反應區。（4）
Test Line、（5）Control Line 各為附有單株抗體及辨識用多株二級抗體的 Reagent lines。
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（6）Absorption Pad 存在是為增加毛細現象的吸附力。
而這些研究多是以免疫層析試紙具有抗原、抗體間專一性結合的特殊性質 來作為研究之主要對象。有研究以免疫層析試紙從唾液當中作多種細菌細 胞之檢測（Chen-zhong Li., et al.（2011）），其所用的免疫層析試紙為目前主 要形式，由五個部分層疊組裝起來（圖 4-4），Sample Pad 為檢體應用帶、
此端可滴上要檢測之唾液或痰檢體，之後檢體因為毛細作用會被試紙吸收、
網上端帶動，到達含有膠體金與綠膿桿菌與金色圖葡萄球菌等特定多株抗 體鍵結的 Conjugate Pad，此時唾液檢體中的抗原就會和 Conjugate Pad 上的 鍵結著抗體的膠體金作結合，接著繼續往上移動至硝酸纖維素模（NC paper），
將含有單株抗體的 Test Line 及含有多株二級抗體的 Control Line 固定於模上，
當唾液檢體因毛細作用而經過 NC 模時，若檢體中的抗原分子有與其所對應 之抗體或抗原結合時，膠體金即會呈色、堆積於測試區中，則 Test Line 及 Control Line 即會有訊號產生表示檢體中含有欲偵測之樣品（圖 4-4）。
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圖 4-4 免疫層析試紙檢測作用示意圖。
此研究以免疫層析試紙可成功地從唾液當中檢測出傳染性細菌病原體，並 同時開發出顏色辨識強度之裝置，其快速，成本低廉與高靈敏度之特性，
將來可應用於醫用等地檢測傳染性疾病[32]。除了前述血糖試紙以血液、免 疫層析試紙以唾液作為檢測標的外，也有研究是以尿液作為檢測目標物的，
如 Warren 等人於 2014 年所發表的研究同樣利用與上述相同模式之免疫層 析試紙來偵測非傳染性疾病，該研究係先自行合成生物標記物，再與免疫 層析試紙結合從尿液中檢測結腸直腸癌或是否有血栓形成（藉以作為心血 管疾病的早期徵兆），結果證明對於結腸直腸癌與血栓形成具有診斷精確 度，且不遜色於使用血液生物標記物的診斷方法，該研究也提到未來可針 對慢性非傳染性疾病、感染性疾病訂製診斷試片[33]。而在 2010 年即有學 者 S. Loubiere 與 J. P. Moatti 針對此種點照護型式的診斷方法進行經濟上的
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評估研究，結果說明對於降低醫療成本有一定程度的幫助[34]，且尿液檢體 具備採樣容易、方便、不具侵入性與成本不高等優點，極具發展潛力。
3-2 軟骨退化之早期診斷
退化性關節炎是一種持續且緩慢的病程，症狀之多諸如疼痛、關節僵硬 化、囊腫、骨刺、關節囊發炎……等等，其中最嚴重莫屬關節軟骨破壞了，
而退化性關節炎造成失能人口增加，龐大的治療、手術等醫療成本，之於 面臨日漸老化的社會來說皆是巨大的衝擊。儘管美國風濕病學會已公布退 化性關節炎的診斷與分類標準，但對於退化性關節炎的早期診斷幫助仍然 不大，若無法早期診斷出關節退化則會有延遲治療甚至無助於關節及軟骨 進一步的破壞，因此開發能夠有效評估關節軟骨保養、治療效果的辦法成 為許多人的共同目標。於 2004 年 K. Pavelka 等人的研究中提到退化性關節 的生物標記物為創新且正蓬勃發展的一項研究，且將其作為早期診斷及預 後效果評估的想法早在 15 年前就被提出來了。生物標記物的來源很多，比 如有來自軟骨、硬骨或反應關節囊滑膜發炎之標記物等，然而有些生物標 記物更是具有特殊性，例如軟骨合成、降解或是發炎的指標標記物，這些 標記物皆可從血清、尿液和滑膜液中偵測到，通過研究將對照組與退化性 關節炎患者組別之血清和尿液作分析比對，發現退化性關節炎患者血清及 尿液中的蛋白多醣體片段、硫酸角質素、軟骨寡聚蛋基質蛋白（cartilage oligomeric matrix protein （COMP））、第二型膠原蛋白 C 端胜肽、透明質
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酸、C-反應蛋白（C-Reactive Protein，為一種發炎指標）、醣蛋白 YKL-40
（由軟骨細胞、滑膜細胞及巨噬細胞所分泌之蛋白）、金屬蛋白酶和吡啶 諾林（pyridinoline）等生物標記含量較高，而其中被公布能作為預測退化性 關節炎相關之標記物的有軟骨寡聚蛋基質蛋白（COMP）、透明質酸、C-反應蛋白（CRP）和金屬蛋白酶[35]。
透明質酸（HA）在軟骨細胞外基質中是維持軟骨細胞功能的關鍵因子，
而軟骨寡聚蛋基質蛋白（COMP）是軟骨細胞外基質所分泌之蛋白， Acharya 等學者於 2014 年所發表之回顧性文章旨在探討 COMP 蛋白於軟骨細胞外基 質中的互相作用機制和其作為軟骨生成反應中的角色，文中提到關節軟骨 當中富含 COMP 蛋白，這表示此蛋白是關節軟骨發育生長中很重要的角色，
且 COMP 蛋白與膠原蛋白維持理想的交互作用對於維持軟骨細胞外基質之 完整性是至關重要的，除此之外 COMP 蛋白也會與細胞表面受體結合，並 且會參與、影響細胞黏附、遷移與細胞內聯絡訊號等基本活動[36]。而 Zemmyo 等學者與於研究中的小鼠實驗，發現 COMP 蛋白和破壞軟骨細胞 合成平衡相關[36]；同樣是 Acharya 等學者得回顧性論文當中也提到軟骨細 胞外基質的破裂、瓦解是退化性關節炎的主要表徵，從關節炎患者的軟骨、
關節液和血清當中可以發現 COMP 蛋白降解碎片存在其中，同時文章中也 寫道基質金屬蛋白酶是負責降解軟骨細胞外基質的酵素，在降解的同時它 也會釋放 COMP 蛋白及其他細胞外基質成分於關節液中，並且他們分析了
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七位關節炎患者的關節液，發現他們的關節液中都有 COMP 蛋白的片段存 在，因此證明了 COMP 蛋白與退化性關節炎的相關性，COMP 蛋白片段可 以作為退化性關節炎病程的指標[36]。軟骨組織有兩種重要蛋白及為蛋白聚 醣與第二型膠原蛋白，第二型膠原蛋白幾乎完全存在軟骨內，軟骨退化先 由葡萄醣胺蛋白衰減連帶使膠原蛋白也發生降解，如前所述軟骨組織合成 和分解的失衡是導致退化性關節炎的主要原因，而 COMP 蛋白也存在於尿 液中且與退化性關節炎相關，因此 COMP 蛋白可以作為非侵入式免疫層析 診斷方法之生物標記物，並藉此診斷軟骨變性或是退化性關節炎 [37]。
Matyas（2004）等人針對狗的 OA model 作早期退化性關節炎的生物標記物 診斷實驗，此研究使用的方法為放射免疫分析，實驗結果顯示偵測軟骨生 物標記物可作為退化性關節炎的早期診斷方法[38]。在 2006 年 O Bruyere 等人使用 MRI 觀察膝關節結構變化，同時以免疫酵素法分析軟骨生物標記 物與軟骨各組之間的關係，試圖證明檢測體液中（如果血液、關節液及尿 液）軟骨生物標記物與骨關節炎間的關係[39]。然而上述分法因為使用放射 性標記物或是顯影劑恐會殘留於生物體內，雖都有搭配免疫酵素法針對體 液中生物標記物（如果血液、關節液及尿液）進行分析，但是這樣的診斷 方式尚停留在實驗室分析階段，對於使用者而言不夠方便、快速。現今免 疫層析試紙/晶片是偵測許多疾病的新興方式，如 Warren（2014）等人之研 究就是使用免疫層析試紙來檢測尿液，藉此診斷直腸癌及心血管疾病[32]，
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同時這種分式也被運用在各類疾病診斷上，目前國際上尚無著墨於免疫層 析的分法針對退化性關節炎作診斷應用的研究，然本校電機系醫工組高玉 憲博士論文即是以免疫層析試紙之研製並對退化性關節炎作臨床診斷評估，
其結果顯示出試紙診斷正確率高達 92.8％，若能將之運用在足球運動員身 上必是運動傷害防制的一大福音[40]。
3-3 退化性關節炎玻尿酸治療
治療退化性關節炎上主要有兩大目標，一是減輕關節之疼痛與僵硬，二 是盡可能延緩關節惡化的速度。1997 年美國食品與藥品管理局（FDA）通 過玻尿酸製劑可作為治療退化性關節炎的關節內注射藥物，目前在骨科門 診中接受玻尿酸注射之病人占大宗，玻尿酸（Hyaluronic acid (HA)，又名透 明質酸）是人體關節液中的主要成分也是退化性關節炎的重要生物標記物，
玻尿酸在關節內是調節營養與結構平衡的重要角色，同時也因其具備黏彈、
吸震與潤滑等特性，因此能夠於人體活動時保護關節軟骨。在 2012 年時周 正亮等人投稿於台灣復健醫誌當中的研究，就是針對退化性關炎患者生理 功能去探討玻尿酸注射治療之療效，該研究是以西安大略及麥可麥斯特大 學關節炎量表（Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index（WOMAC））、簡易 36 生活品質量表（Short Form-36,SF-36）以及下 肢整體功能表現測試來作為評估之依據，研究結果顯示玻尿酸注射治療的
吸震與潤滑等特性，因此能夠於人體活動時保護關節軟骨。在 2012 年時周 正亮等人投稿於台灣復健醫誌當中的研究，就是針對退化性關炎患者生理 功能去探討玻尿酸注射治療之療效，該研究是以西安大略及麥可麥斯特大 學關節炎量表（Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index（WOMAC））、簡易 36 生活品質量表（Short Form-36,SF-36）以及下 肢整體功能表現測試來作為評估之依據，研究結果顯示玻尿酸注射治療的