●技術簡介：
本技術使用多模態非線性光學顯微術，以二倍頻與同調反斯托克斯拉曼散射作為影像的對比。藉由分析影像的非線性訊號，可用於表徵和量化膠原蛋白支架經歷不同交聯作用後所導致的結構差異，且能推導出訊號與機械性能之間的關聯性。此外，比較分析這兩種訊號，可用來監控交聯過程中膠原蛋白分子的結構(三股螺旋)變化。
●技術之科學突破性：
本技術中我們使用二倍頻顯微術，儘管它被公認為分析膠原蛋白結構的標準工具之一，但關於樣本的機械性能的討論卻很少。因此，我們實現了以影像中圖案的強度變化來計算樣本的延展性，間接地闡釋與樣本的機械性能有關，此為本技術的突破性之一。另一方面，X 射線繞射晶體學可呈現膠原蛋白的螺旋結構與結構對稱性，但主要的缺點是量測的波長太短，無法研究厚樣本中的分子結構與導向。此外，它對樣本製備的要求甚高，亦是一項缺點。然而，偏振解析二倍頻顯微術使用波長遠大於 X 射線的近紅外光去成像，不僅能有效地提高穿透深度於厚樣本的研究，且能透過二階非線性張量的計算求得分子的螺旋結構；而同調反斯托克斯拉曼散射顯微術則藉由比較分析兩個化學鍵結的散射強度比例來判斷膠原蛋白螺旋結構的完整性。以上的結果顯示雖使用波長遠大於奈米的雷射光與樣本作用，卻能透過影像的計算得到奈米等級的結構資訊，此為本技術的另一項突破與重要特點。此外，多模態非線性光學顯微術具有樣本製備簡單、使用較少原料、非侵入式、準確度高、再現性高等優點，適用於任意生物狀態下的膠原蛋白結構檢測。其他方面的優點如下:因為非線性效應使訊號被侷限在焦點內，產生了光學(虛擬)切片的現象，使多模態非線性光學顯微術非常適合厚組織的三維成像，此不但能提供分子在三維空間中的導向、分佈和濃度等訊息，更進一步地將樣本的化學資訊一併用影像呈現，此為優於傳統光學顯微鏡與光譜工具之處。此外，非商業化的顯微鏡有利於系統的改裝與整合，我們可以根據實驗需求作相應的改變，因此本技術的自由度與適應性相當高，未來可用於檢測各式的生物工程材料與作為臨床醫師在診斷上有效的輔助工具。
●技術之產業應用性：
本技術作為人工骨材中膠原蛋白結構的診斷工具，此對醫材產業的品質提升有很大地助益。它的應用性不限於檢測人工骨材，其他由膠原蛋白原料合成的生物工程材料都可作為檢測的樣本，例如:人工皮膚、人工軟骨、人工眼角膜等。只要能夠建立各材料的資料庫與訓練其特徵模型，無標的、非侵入式、準確度高、自動化的即時檢測，將是未來的發展方向，也是產業升級急迫需求的關鍵。此外，非線性訊號的來源遍及電子材料與光電材料，本技術亦能滿足半導體產業自動化檢測的需求，以監控生產過程中元件的品質。在臨床應用上，本技術可早期診斷與膠原蛋白相關的疾病，例如:骨關節炎、皮膚癌、口腔癌症等；也可使用廉價且高功率的飛秒光纖雷射將此系統轉化為非線性內視鏡，以執行即時且高穿透深度的厚組織或管腔器官成像。此外，多模態非線性光學顯微術擁有次微米的空間解析度，可同時獲取細胞和組織的結構與化學訊息，此有助於腫瘤學、神經學、再生醫學、發育生物學等相關研究。本技術所衍生的實驗結果皆以影像來呈現，此意味著影像分析與圖像辨識對於未來產業升級是不可或缺的要素。尤其在AI醫療產業，若能蒐集病人的醫療影像並進行分析、訓練演算法模型，高精準度與快速的影像判讀將能協助臨床醫師診斷評估。目前國際上將非線性顯微術結合人工智慧的研究正處於開端，本技術也能遵循同樣的法則開發醫療影像AI系統，建立領先國際智慧醫療產業市場的關鍵能力。

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