香港创科|磁控纳米机械人溶血栓治中风 比传统治疗快20倍

撰文︰黄皓颐
导读
香港正全力推动创新科技,不同技术在教育医疗、建筑交通、航天航空、工业生产等领域迅速崛起,带动社会进步,改善生活质素。究竟香港的创科发展进度如何?有什么新突破?

  中风是全球第二大死因,仅次于冠心病,它也是导致成人认知障碍和永久伤残的常见原因。一旦血管内形成血块,渐渐造成堵塞,器官就可能在短时间内缺血坏死。香港中文大学(中大)跨学科研究团队于2024年开发磁控溶血酶激活剂纳米机械人﹙tPA-nbots﹚治疗缺血性中风,溶解血栓速度比传统治疗快5至20倍。

中风每分钟190万脑细胞亡 疏通血栓刻不容缓

  中风是脑血管阻塞或破裂,引起脑组织损伤的疾病,不论是缺血性中风或出血性中风,同样病情严重,尤其前者严重时会导致脑梗塞死亡。因此,中风后及时疏通大脑受阻塞的血管,让其恢复血液运行顺畅,便十分重要。

  中大医学院内科及药物治疗学系利国伟脑神经学教授及脑神经科主任梁慧康教授表示,如果中风患者未能及时接受任何治疗,每分钟约有190万个脑细胞死亡。要清除脑血栓,将导管进入远离脑动脉主干和更幼细的末梢血管,需要安全及有效的新技术,以保护大脑功能。

图片显示人类头发与纳米机械人(黑点)的比例。(图片来源:香港中文大学网站)
(左图)置入导管后,磁控纳米机械人到达血栓位置。(中图)纳米机械人启动快速溶解血栓过程。(右图)溶解血栓后,纳米机械人会被导航回到导管附近,再被导管吸走,一并离开体内。(图片来源:香港中文大学网站)

  结合中大工程学院机械与自动化工程学系、中大医学院影像及介入放射学系和内科及药物治疗学系的跨学科研究团队,共同开发磁控新型纳米机械人,透过导管置入接近血栓的位置,再遥控机械人到达只有亚毫米大小的血管中,瞄准血块进行溶栓过程,疏通血栓,治疗脑中风。

磁控纳米机械人瞄准血块 精准用药省时疗效快

  每个纳米机械人表面都带有药物,剂量是传统注射剂量的2.4%,加上此技术是针对性地在血栓位置局部施药,避免了高剂量溶血酶激活剂在体内循环而引起颅内或全身出血的风险。而且,这些纳米机械人溶解血栓速度较传统治疗快5至20倍,节省疏通血管血栓的时间。

中大跨学科研究团队开发磁控溶血酶激活剂纳米机械人﹙tPA-nbots﹚治疗缺血性中风,有望减少缺血引起的脑损伤及减低治疗的副作用。(左起)中大医学院影像及介入放射学系荣休讲座教授余俊豪教授、中大机械与自动化工程学系教授张立教授、中大医学院内科及药物治疗学系脑神经科助理教授叶耀明医生、周毓浩创新医学技术中心研究助理教授陈启枫教授及中大医学院内科及药物治疗学系利国伟脑神经学教授及脑神经科主任梁慧康教授。(图片来源:香港中文大学网站)
张立教授解释,tPA-nbots纳米机械人可以在狭窄的末梢血管中导航至血栓位置,定位输送溶血酶激活剂(tPA)。(图片来源:香港中文大学网站)
叶耀明医生表示,透过 “激光散斑对比影像扫描(LSCI)” 技术,能够成功观察并追踪纳米机械人在血液环境中的活动。这些影像有助调校纳米机械人的剂量、磁场应用的距离、强度和角度。(图片来源:香港中文大学网站)

  再者,纳米机械人能够到达传统导管取栓手术难以触及的更幼细和更远离主干的末梢血管,疏通血管。

  当血块溶解后,超过八成纳米机械人会跟随导航回到导管,一同离开体内;研究团队会进一步提升疗程的安全性。

  此外,研究团队又利用激光散斑对比影像扫描(LSCI)在血管内作实时追踪、导航纳米机械人及监察血流通状况,不单解决了过往影像技术的限制,同时能够证明其安全性和传输的准确性。

  研究团队已成功在胎盘及小动物追踪纳米机械人的活动,未来会进行更多实验,以确立在人体应用此技术。

  研究结果已于国际著名学术期刊《Science Advances》《Science Robotics》发表。

  此外,在2026年2月举行的第16届中东国际发明展上,由机械及自动化工程学系张立教授、医学院院长兼外科学系信兴教育及慈善基金机械人外科教授赵伟仁教授及其团队研发的“用于血管内治疗的磁性微/纳米机器人”项目,囊括多项大奖,包括全场总冠军、FIRI奖及评审团嘉许金奖。

  传统手术器械的灵活性有限,而且体积较大,难以触及人体内许多狭小、曲折且远端的部位。而该项发明利用磁性微/纳米机械人,能到达这些本来难以抵达的血管内位置,以治疗动脉瘤和缺血性中风等病症。

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