Microneedles–無痛的智慧化注射技術

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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即便你可能還沒有注射過 COVID-19 疫苗，你也一定看過許多人在電視新聞裡，挽起袖子，讓醫護人員消毒手臂注射疫苗的畫面。但你有想過，為什麼疫苗要打在手臂上，而不是其他部位嗎？

疫苗能不能打在臀部？打疫苗為什麼不能像是打針一樣，直接打進人體的血管呢？

各種注射藥物的方式

藥物或疫苗最常用的注射方式有六種：靜脈注射（Intravenous）、皮下注射（Subcutaneous）、肌肉注射（Intramuscular）、動脈注射（Intra-arterial）、脊椎腔內注射（Intrathecal）以及腹腔注射（Intraperitoneal）。

其中「動脈注射」多半用於緊急輸血、化療等；而「脊椎腔內」並沒有免疫保護，多半用於腰椎麻醉用；「腹腔注射」則多半用於實驗動物，這裡暫不討論。

下面就接著來看另外三種常見的注射方式。

靜脈注射：抽血、施打點滴藥物

無論你是否打過疫苗，多數人一定都有過打針抽血的經驗。靜脈注射是使用最廣泛的注射方式之一，常用於健康檢查、抽血或是施打點滴藥物等使用。

一般靜脈注射選擇的血管是周邊的靜脈，例如通過手肘的貴要靜脈、正中靜脈、頭靜脈或是手背、足背、腳踝等位置較淺層的血管。醫護人員在注射過程中，有時甚至會輕輕拍打注射位置，讓血管較為浮現，讓下針位置更為明顯。

靜脈注射可以是單次短期使用，也可以建立管路，供較長時間的藥物滴注使用。與一般抽血或是靜脈注射與接種疫苗的目的不同，肌肉注射的目的希望將少量的藥劑，留存在時間內緩慢地釋放；而靜脈注射需要維持血管的通暢，讓藥物能夠藉此快速地通往全身。依照血管注射位置不同，會留置不同粗細的軟針。較粗的留置針可以用在輸血或是急救時緊急輸液用。

抽血時針頭會刺進血管，如果血管比較脆弱或是細小，局部可能會有些微出血。所以醫護人員會建議靜脈注射後，請壓住抽血點一段時間止血，不要搓揉破壞結痂，必要時可以用冰敷的方式減緩疼痛。

某些洗腎或是化療患者需要更頻繁地進行藥物注射，甚至會考慮裝設動靜脈廔管、中央靜脈導管或是人工血管等管路。

肌肉注射與皮下注射：疫苗、刺激性藥物

相對於靜脈注射將藥物直接打入循環系統，可以追求快而強效的藥物反應；由於訓練免疫反應需要時間，接種疫苗最重要的目的是希望身體能夠用緩慢、相對溫和的方式接受抗原刺激，誘發免疫反應。

由於人類皮膚中的表皮層、真皮層、脂肪組織都有「樹突細胞」或「巨噬細胞」等免疫細胞——所以多數的疫苗會將藥劑選擇注射在肌肉中，使疫苗和緩地接觸這些免疫細胞，誘發免疫反應。也有的疫苗可以皮下接種，少數是皮內、鼻內或是口服疫苗。肌肉注射常見注射在上臂三角肌、臀部的位置；而皮下注射則有可能注射在手臂、腹部、大腿和臀部。

皮下注射給藥，雖然藥品的吸收均勻而緩慢，可維持較長之作用時間，但和肌肉注射相比產生免疫反應的能力稍差，撐開皮膚的痛感較強烈，副作用也較明顯。

肌肉富含血管，能夠讓疫苗的佐劑（使疫苗更穩定安全、提高效力的副成分）快點被帶離注射部位，減低局部不良反應的風險。肌肉的彈性也比較大，能夠接受較大的注射劑量，比較不會有組織被撐開的痛感。

因此，多數劑量較大的疫苗或是較刺激的藥物，都會傾向選用肌肉注射。

疫苗注射要注意哪些事？

在肌肉注射疫苗藥物後，一樣不建議搓揉注射部位。搓揉注射部位，會加速疫苗吸收，反而可能會誘發注射部位紅腫熱痛等副作用更為劇烈。

雖然接種 COVID-19 疫苗並沒有對注射部位有特別限制，但不建議注射在臀部的理由除了希望能夠加速接種流程、減少尷尬外，臀部的脂肪量也比上臂厚很多，藥物不容易打進肌肉。

所以除非患者有截肢或是因為做治療等考量，不適合接種在手臂上，才會考慮臀部注射。

另外 COVID-19 疫苗要打在慣用手還是非慣用手，也是依照個人的選擇，並沒有哪一種特別好。慣用手活動較多，能夠加速帶走疫苗佐劑；但也有人會考量到施打後的副作用，打在慣用手，可能會對日常生活產生影響。

某些人接種 COVID- 19 疫苗的反應較為明顯，可適度冰敷，但勿揉、抓接種部位，如果發現接種部位化膿或紅腫部位擴大，則可能需要就醫進一步檢查。

參考文獻

1. Zuckerman, J. N. (2000). The importance of injecting vaccines into muscle. BMJ, 321(7271), 1237–1238. https://doi.org/10.1136/bmj.321.7271.1237

文 / 王躍達 (台北科技大學生物資訊系)

沒有人喜歡打針，這是無庸置疑的；為什麼討厭打針？因為會產生疼痛。

纖細而長的針刺穿皮膚的表皮、真皮與皮下組織到達血管進一步執行注射的過程中，針頭將經過真皮區域的神經，壓迫的力量會使神經受器獲得刺激，痛覺由此產生。姑且不論大腦對於這個痛覺的評價是如何－繼續分析下去將會持續離題，痛覺本身就是保護生命體的一環；因此，痛覺有可能會觸發反射神經，肌肉收縮而顫動。而在皮下的針頭則會受到外力的擠壓而偏移無法定位導致受傷面積增大，想當然爾，產生的自然是難看的傷痕……別忘了，還有更多，你所不會想要的疼痛。

既然會疼痛，那麼侵入式注射有甚麼好處？我知道你還有很多問題想問，然而，先擱下那令人恐懼的「感覺」，在繼續談論侵入式注射的功過以前，我們有必要先認識一下藥物傳輸的種類。

常見的巨觀藥物傳輸途徑可藉由進入的方式約化為服用、侵入與非侵入三項。

顧名思義，服用是將藥物吞入消化系統，藉由吸收的方式攝取藥物分子；侵入，則是透過器材將藥物直接輸入人體內部；非侵入則反，既不是透過服用，也非使用器材侵入來達成藥物的投遞。藉由這些手段配合恰當而合適的藥物，醫師可以將治療送抵患部，同時更為理想的，能控制藥物傳輸所需要的時間、過程與其負面影響。

是的，想想看毫無阻礙、直接地將絕大部分的藥物以不會受到腸胃道蛋白質、pH值破壞，以最純粹的方式直接輸入血液造成藥效，你就覺得橫豎挨上一針的確不意外了。單純的貼片也需要花時間擴散，但藥物等不了那麼久或者是沒必要等待的時刻，兩害相權取其輕，挨上那一針換得速效與藥物保護，注射，自然而然成了不二選，聽起來就沒那麼令人恐懼了。

然而藥學家們仍然認為，這些方式仍然未竟成功。

想像一下：藥物滲入身體之中，不論注射的針筒的體積或者點滴的體積是有限的。注射的瞬間，全部的注射物濃度全部集中於侵入點，直到血流沖散到全身為止；擴散原理下，要等到一段時間之後，整體內濃度才會重新達成水平。藥物最高的濃度永遠會在注射侵入的點處最高，若標靶點處距離注射位置越遠，則注射後產生藥效的時間則空窗越久；有限的體積對於侵入點來說濃度過高，而對整體而言體積有可能尚嫌不足。

即便是採取點滴式的注入，也只不過是把針筒的容積變大由毫升計算成了公升計算罷了。況且打針與點滴並不是病患能夠簡易親自操作的技術，必須受過一點訓練的。考量到藥物注射後最快抵達患部的距離，有時候必須搭配更多專用的體內植入物與配套手術，如可重複使用的皮下注射連接器來提升藥物注射的品質。不想使用這些高分子加工固體輔助器材？好吧，你可能少挨一刀，少損失那麼一點血量；但你得每次都被扎不同地方一針。重複同一點注射，或者注射口持續在該處停留會導致體內組織－免疫也好，新生組織也罷－嘗試堵塞、抗拒與排斥，注射的穿刺所需的力道要更大，而注射口可用的時間也會越短。

最後，注射對你就不怎麼管用了。為了讓注射這類大量、迅速的藥物輸送方式保持一定的效力，無論如何，你都必須保持你自己的生理結構一定程度上的「新鮮可用」。

聽起來像是待宰的雞鴨牛羊哀傷而不快，基於治療的原則，你又必須不得在必要之刻執行必要之惡。於是你問起了貼片這產物。

藥劑貼片的結構相當單純－覆蓋黏性聚合物的彈性聚體或織物成為基底，留下沾黏皮膚的部分後將攜帶藥物的材料覆蓋於一個區域後組合而成。毫無特色的結構所造就的正是簡單而純粹的物理特性；運用濃度差造成的滲透力，促使藥物穿越皮膚的障礙進入血液，透過循環系統到達理想的患部。聽到此想必你又有問題了：貼片完全迴避掉人體的抗拒性與排斥力，結構簡單而易於量產，這樣美好的東西，為什麼不多用呢？

藥物傳遞可不是武俠小說：重劍無鋒，大巧不工？沒有人會想用玄鐵劍削蘋果的；而玄鐵劍之所以無雙，除了楊過的功夫外，還得依賴他巨大的質量與動量才能造成超絕的破壞力呢。如果已無鋒的刀刃來做為比喻，那麼在一罐一公升的點滴面前，真正像是「水果刀」等級的，恐怕就是貼片了。有限的面積、有限的藥物溶解度和吸收力、有限的承載藥物分子量等等，全是制衡它成為殺手級應用的問題。況且要穿透皮膚的角質等直達血液，要讓藥物濃度達到有效的時間太過漫長，面對迫在眉睫的藥效終點戰來說，那已經是「未來」的「未來」了。

好吧。

聳了聳肩，然後必然帶有那麼點御都和主義的嘆氣。你覺得是時候該放棄了。越是分析越多缺點，都給你這專業的損完一圈，那藥物還有別的方式來拯救人類嗎？自暴自棄的，你做出了那樣的質詢。

答案是：當然有。如果就這樣放棄尚嫌太早，從激進一路下推到溫和，介入於貼片與注射之間這塊模糊的區域，正是科學家所瞄準的灰色地帶－既然注射是打入皮下組織的血管，貼片僅只在於表皮層的角質之上，有沒有能夠侵入一定深度真皮層卻不會觸動感覺神經而造成痛覺的解法？你得到他了，他的名字是「微創」技術。這次，再也不會有更多令人失望的發展，我們終於在痛苦之後，打開了另外的一條嶄新通往桃花源的可能性道路。

我們終於在漫長的分析與前言之後，跟著轉折進入了主題的領域：微創設備。

顧名思義，為低創傷程度－不會有痛覺的反應，不需要麻醉的前置，不留下任何顯而易見的永久痕跡－的器材設施。依循其基本設計構思，微針陣列高度多半限制於50~900μm之間，密度多落於100針/每平方公分(針頭頂點計算)為常見的設計。有了這樣的輪廓，為了建構實體的微針陣列，我們必須參照生物相容性與毒性測試來做針身材質的選擇；透過訪問FDA的資料庫，研究者們將可以獲得想要的答覆。不想要這麼抽象而不切實際的選擇方案嗎？那麼換個說法：只要你能吃下他而無副作用，可被分解不囤積不造成負擔的，都會成為FDA認可，而被實際應用於鑄造的材料。縮小點範圍；這些用以輸送藥物的微針成品的體積的大半部分以上的成分，其實就出沒於我們的生活之中。諸如減肥用的海藻糖，用來包裹藥物的糊精(澱粉分解成小分子前的中間物，分子量稍小)，更甚至是單純的澱粉，以及一些特定的假牙黏著劑等，都是被選的材料─沒錯，它們無所不在，妙用無窮。

那麼，有鑄造針的配方了，模具呢？既然FDA認可，可以進入人體的材料可以簡約成「可以吃的」，那麼不須進入人體的範疇就自然放寬了點，變成了「可以盛裝一定溫度來用的」。陶瓷，如紫砂；金屬，如黃金、鋁、不鏽鋼；矽晶圓；還有一些其他的光可塑性環氧高分子(SU-8)與有機矽化合高分子(PDMS)。這些材料除了前述的特點外，往往也兼顧耐用與便宜，可長期保存等特性。而製作模具的過程，依照鑄造設定的步驟，可以由化學向性蝕刻、離子反應蝕刻、注塑、表面/體微機械加工、微成型與光─電鑄複製等方法產出陣列。

複雜而無趣的鑄造步驟與其改良足以長篇大論成為國際論文；而在眾人即將再次闔上雙眼睡著之前，我們換個話題─微針如何攜帶藥物？侵入皮膚但不深入的流程簡單易懂，要怎麼攜帶藥物使藥物進入人體？

藥物是靠著溶解或壓力差擠壓而離開針身，然後藉由皮膚表面的微孔道流入並滲透執行擴散的。藥物攜帶的形式眾多，塗佈法運用表面覆蓋另一層藥物的雙層結構，將針的機構與功能分層；微孔洞氣壓法則是讓藥物受氣壓關閉於針體內的管道內，應用壓力差受力而使之離開。這兩種多常見於金屬微針陣列，有部分研究也嘗試實作高分子類的產品。至於廣泛見於高分子為針的技術，則為以疊三明治般的讓可溶解高分子─藥物─高分子重疊的夾層式、以及直接將藥品混入針身材料一體成形等技術。運用這些設計與技術所產出的微針，其最大的特點在於比貼片擁有更好的藥物傳輸效率，並且比傳統注射強化了給藥的時間與維持藥物穩定。

不免俗地走到此，醜媳婦總得見個婆娘較量一番。理想中的微針陣列在藥物分子大小上的選擇比起注射小，但仍貼片大。而給藥時間的長短與釋放速度控制上，相對貼片差但比注射有效。中庸的目的就此達成，目前常見用於證明可透過此一方式運輸藥物為茶鹼、氨基酮戊酸、炭疽疫苗、β-半乳糖苷酶、鈣黃綠素、牛血清白蛋白、Desmospressin (DDAVP，去氨加壓素)，促紅細胞生成素、Meso-tetra (N-methyl-4-pyridyl)porphine tetra tosylate、卵清蛋白、胰島素和質體DNA。

該是讓這漫長的故事迎接終點了嗎？不，還沒結束。即使是沒有稿費，也還沒到末路。

在這轉折之前，我是將所有種類的微針通通當作一個類別進行闡述─而明眼與高學歷閱覽百卷的你想必已經知道會在此唐突的出現這段話的用意為何。如果還有什麼細節我還沒說著的話，那大概是微針的本身的分類與各自的優缺。

是的，在論文種類的界定上，微針陣列本身仍有各自的分類。使用無機物與有機物構成的陣列彼此獨具一格，也各有其長短之處。無機微針陣列下，儘管製作在鑄造面上相對簡單明快，足以大量生產，但物理抗性再強也有極限。使用貼片後肌肉的收縮仍有微針破碎斷裂的風險，那些比較寬鬆的材料選擇是否長期下來會造成不良的副作用，一直留有爭議。

此外，由於是兩種截然不同的材料彼此接合，只依賴弱作用力有限而攜帶藥物的藥物種類變得狹隘、質量也有所降低至約於1毫克甚至更差；同時，塗布藥物的黏度必須極高，不利於一些特定藥物的配置；藥物於陣列表面無法在常溫與環境空氣中持續保存等等問題，使陣列一度走到瓶頸。另一個殺手級的問題則出現在使用的難度之上─只有醫療人員能負擔繁雜的前處理，並且擁有足夠的藥理與病理知識可以避免微針孔多半在兩小時內會堵塞，用以維持連續不間斷給藥的效果。

為了突破瓶頸而產生的有機微針就是為了改善上述的缺點而誕生的產物。但這樣的改變卻反而造成了其他方向的問題─依賴水溶的高分子只能與水溶性藥物相容，而微針的形狀保持能力隨環境濕度影響而不穩定，繁雜的鑄造過程不能保證品質的絕對性等等，層出不窮、意想不到、花樣百出的問題，時至今日仍舊困惑著科學家們，成為最終理想鄉的大敵。

你問我們會不會放棄？答案顯而易見的：不。

所謂逆境，就是要給人突破才被稱為逆境。科學就是因為不曾放棄的趨近於完美、沉溺於對於完美的追求、終極邊疆的渴望而茁壯的。一路粗淺的介紹與討論就到此畫下句點。

新的藥物運輸系統在這開發環境下已逐日趨近完整；儘管前方仍有眾多未明的實驗陷阱與技術障礙，但身為學術者的一員，我們將繼續勇往直前，直到終點不肯罷休。人類與疾病的抗戰是沒有終點的─眼前的結束只不過又是下一場戰鬥的開端，科學家們將永不停歇的前進，燃燒著生命與魂魄，高舉著幸福美滿的夢想大旗！

文獻參照：

• 我正在撰寫的某篇國科會計畫論文，我自己，尚未發表
• Multidrug release based on microneedle arrays filled with pH-responsive PLGA hollow microspheres, Cherng-Jyh Ke, Yi-Jou Lin, Yi-Chen Hua, Wei-Lun Chiang, Ko-Jie Chen, Wen-Cheng Yang, Hao-Li Liu, Chien-Chung Fu, Hsing-Wen Sung, 2012
• A low-invasive and effective transcutaneous immunization system using a novel dissolving microneedle array for soluble and particulate antigens, Kazuhiko Matsuo, Yayoi Yokota, You Zhai, Ying-Shu Quan, Fumio Kamiyama, Yohei Mukai, Naoki Okada, Shinsaku Nakagawa, 2011,UNCORRECTED PROOF
• Nano-Layered Microneedles for Transcutaneous Delivery of Polymer Nanoparticles and Plasmid DNA, Peter C. DeMuth , Xingfang Su , Raymond E. Samuel , Paula T. Hammond , and Darrell J. Irvine, 2012
• Carboxymethylcellulose–Chitosan-Coated Microneedles with Modulated Hydration Properties, Alexander Marin, Alexander K. Andrianov, 2010
• Hollow Out-of-Plane Polymer Microneedles Made by Solvent Casting for Transdermal Drug Delivery, Iman Mansoor, Urs O. Häfeli, and Boris Stoeber, 2012
• 其他論文不及備載。