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生物工程新領域

鄭智友
大約 20年前,香港城巿大學(城大)機械及生物醫學工程學系講座教授兼系主任孫東教授開始探索如何操控機械人移動實物;過了10年,他將此意念和理論應用於生物工程。他的研究帶來了一系列計劃,對醫療保健領域將有重大意義。
孫教授於1020日為「校長講座系列:學術薈萃」主持最近一場演講,為聽眾講述生物工程的前沿領域,包括關於運用機械人學進行單細胞操作的深入探索。
孫教授首先解釋「機械人」與「機械人學」的關鍵區別。機械人是利用電腦程式操控的機器,能夠模仿智慧生物(通常是人類)的動作或外型。機械人學則是機械工程、電機工程、電腦科學相結合的一門分支學科,旨在設計、構造、操作機械人,並研究機械人的應用。
孫教授回顧城大過去在這領域的研究工作,並指出現今的新技術可讓科學家從機械學角度了解病變的過程,這是幾年前借助檢測大量細胞組織以評估病情的舊方法所無法達到的。
「我們嘗試尋找新方法了解前所未知的細胞特性,希望有助治療疾病,」孫教授說。
他簡介了細胞拉伸、細胞遷移、細胞結合、細胞工程等四項細胞運作的機理。這四方面都是孫教授及其團隊的研究專長。
關於細胞拉伸,孫教授說:「借助具體數據了解細胞的機械行為與生物行為的相互關係,有助我們明白正常細胞如何發生病變。」
在細胞遷移方面,孫教授的團隊取得多項突破。
「借助獨特的細胞遷移工具,我們現在能夠深入了解細胞遷移的機理。」孫教授說:「控制細胞的遷移,在臨床應用方面將可作出重大的貢獻。」
不過,目前要解決的技術困難是:如何進一步研發一個微型/納米級的、可在活體內部移動的機械人,刺激細胞在人體內遷移。
第三個重要的研究領域是細胞結合,即兩個或多個細胞結合而成單一的個體,這是胚胎、器官、腫瘤生長時常有的過程。研究細胞結合,有助了解基因的表現方式、染色體的對應、抗體的產生、癌症的免疫法治療,以及細胞重新編序。
孫教授說,幹細胞結合的應用,特別令人感振奮,因為目前已確認可在細胞區分及細胞成熟等領域發揮作用,能夠協助醫生更準確地用藥對付疾病,並且進行細胞重新編序。
此外,細胞結合更有可能發展為病人創製幹細胞,或針對某疾病而創製幹細胞,進而研發細胞移植治療技術,這將有助減低器官移植可能引發的免疫排斥。
孫教授最後討論的是細胞工程。
「細胞工程這門新學科領域的出現,是因為生物醫學工程的重心已由器官和組織的層面轉至細胞和亞細胞的層面。」孫教授說:「細胞工程的主要研究工作就是細胞培育,即在實驗室的人工環境下培育活體細胞。」
這項技術可應用於人工組織工程,用以修補受損的人體組織,特別可用作皮膚移植。
孫教授總結時說,研究各種細胞操作的技術,將能夠協助醫生更深入了解人體的運作,以及如何醫治可致命的疾病。