Significance 研究意義

本研究提出以矽-玻璃製成的 SCALAR ( Silicon Calable ALipid RNP) 微流體晶片，將單一混合單元無縫擴增至 1×、10×、256×，使 mRNA-LNP 產量從 0.1 L /hr 躍升至 17 L /hr，同時保持粒徑 (~70 nm)、封裝效率 (>85 %) 及體內免疫效力一致。

在 COVID-19 疫情中，LNP 配製是疫苗產線瓶頸；該平台證明可在不改變配方參數的情況下，直接由實驗室規模過渡到臨床與商業量產，顯著縮短反應新興病原的時程。

The study introduces a silicon–glass SCALARmicrofluidic platform that parallelizes identical mixing units (1×, 10×, 256×),boosting mRNA-LNP output from 0.1 L /hr to 17 L /hr while preserving particlesize (~70 nm), encapsulation efficiency (>85 %), and in-vivo potency.

During the COVID-19 pandemic, LNPformulation was a production bottleneck; SCALAR enables seamless scale-upwithout re-optimizing formulation parameters, accelerating the response toemerging pathogens.

Importance 關鍵重要性

製程韌性：晶片可耐 >1,000 PSI、高溫滅菌並可重複清洗 (非離子界面活性劑或高壓蒸氣)，克服 PDMS 與 COC 一次性耗材易溶脹或汙染的限制。

產能與成本：256× 晶片每小時可生產約 34,000 劑 (0.5 mL/劑) 疫苗；若採 12-inch 晶圓，可進一步堆疊 >1,000 個混合單元，單片成本估計 < US$100。

品質一致性：自動化壓差驅動與階梯-樹枝流道設計確保各通道流阻均一，實驗顯示 90 % 以上混合長度於三種規格晶片皆無顯著差異。

Process robustness: Silicon–glass chipstolerate >1,000 PSI, autoclaving, and surfactant cleaning, overcomingswelling/leaching issues seen with PDMS or COC disposables.

Throughput & economics: A 256× chipyields ~34 k vaccine doses /hr; scaling to 12-inch wafers (>1,000 units)could drop per-chip cost below US $100.

Product consistency: A ladder-plus-brancharchitecture equalizes flow resistance; fluorescence-dye studies show identical90 % mixing lengths across 1×, 10×, and 256× chips.

Connectivity to other fields 與其他領域之連結

半導體製程 × 生醫製造：利用成熟 MEMS 深反應離子蝕刻與陽極鍵合技術，將「晶圓級量產思維」導入奈米藥物製程，可與晶圓代工、智慧製造 (e.g., inline PAT 感測) 整合。

核酸與細胞治療：平台已成功封裝 siRNA、polyA、CRISPR mRNA 等多種貨載，並適用於 CAR-T 轉染、基因編輯與蛋白替代療法的 LNP 生產。

連續製程與冷鏈革新：SCALAR 可串接透析或切向流過濾，形成連續流產線；若結合端點-需求 (point-of-care) 製造，可降低冷鏈依賴，對資源匱乏地區疫苗供應具策略意義。

Semiconductor–bioprocess convergence: MEMSDRIE and anodic bonding translate wafer-scale manufacturing concepts tonanomedicine, opening collaboration with foundries and smart-factory PATsystems.

Nucleic-acid & cell therapies: The chipformulates siRNA, polyA, CRISPR mRNA, etc., supporting scalable LNP productionfor CAR-T engineering, gene editing, and protein-replacement therapeutics.

Continuous manufacturing & cold-chainrelief: SCALAR can be integrated with inline dialysis or TFF, enablingend-to-end continuous flow and point-of-demand manufacturing that mitigatescold-chain constraints in low-resource settings.-

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