全球首創微型機械人在體內精準運送細胞


香港城市大學(城大)的研究團隊開發出全球首創以磁力控制的3D打印微型機械人,能於生物體內精確地運載細胞到指定位置。

這項發明將為細胞層面的治療、再生醫學、更精準的疾病治療包括癌症等,帶來革命性改變。研究結果刊於最新一期《科學‧機械人學》。

領導團隊的城大生物醫學工程學系系主任孫東教授表示:「以機械人進行細胞層面的手術是一門新興醫學,研究在這方面跨進一大步。」

微型機械人可運送幹細胞到受損組織或腫瘤,進行修補或治療,在入侵性手術以外提供更多選項,亦有助解決藥物引起的副作用及抗藥性問題。

論文第一撰寫人、城大生物醫學工程學系博士畢業生李俊漾說:「今次是全球首宗微型機械人在生物體內傳送細胞的例子。」

微型機械人直徑少於100微米,與一根頭髮的直徑相若。為找出最合適的設計,研究人員利用電腦模擬程式,評估不同形狀機械人的效率,發現球形孔狀、表面帶刺的結構能大大提高負載細胞的能力,並適合在血管及其他體液內遊走。

研究人員利用3D鐳射光刻技術打印出微型機械人,再鍍上鎳以產生磁力、及鈦以加強生物相容性。 

城大團隊更自行製作一個外部電磁驅動系統,以磁力控制微型機械人到達體內指定位置。

研究人員先後在兩種動物身上進行測試,先把載有結締組織細胞和幹細胞的微型機械人注射到透明的斑馬魚胚胎,並成功以磁力將機械人引導到特定位置。

然後,研究人員把載有螢光癌細胞的微型機械人注射到老鼠體內,機械人成功在目的地釋放螢光細胞,細胞穿過血管到達附近組織。實驗採用癌細胞生長成腫瘤,以方便監察癌細胞釋放的位置。

團隊現正進行臨床前研究,以微型機械人運送幹細胞到動物體內醫治肝癌,預計兩至三年內可在人類身上進行臨床測試。

孫教授指出:「全賴科研人員的堅毅與努力不懈,研究才得以成功。這亦是城大跨學科協作的最佳例子。」

團隊花了十年克服不同範疇的挑戰,包括生物醫學、納米科技、機械人學等。 

研究由生物醫學工程學系領導,團隊包括孫教授;共同第一撰寫人李俊漾博士及李霄劍博士;博士生羅濤先生李東方先生王然博士劉遲遲博士陳書勛博士(以上均為城大博士畢業生);聯同動物醫學及生命科學院副院長(學習及教學)鄭淑嫻教授;及生物醫學系副教授岳劍波博士

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