香港創科|磁控納米機械人溶血栓治中風 比傳統治療快20倍

撰文︰黃皓頤
導讀
香港正全力推動創新科技,不同技術在教育醫療、建築交通、航天航空、工業生產等領域迅速崛起,帶動社會進步,改善生活質素。究竟香港的創科發展進度如何?有甚麼新突破?

  中風是全球第二大死因,僅次於冠心病,它也是導致成人認知障礙和永久傷殘的常見原因。一旦血管內形成血塊,漸漸造成堵塞,器官就可能在短時間內缺血壞死。香港中文大學(中大)跨學科研究團隊於2024年開發磁控溶血酶激活劑納米機械人﹙tPA-nbots﹚治療缺血性中風,溶解血栓速度比傳統治療快5至20倍。

中風每分鐘190萬腦細胞亡 疏通血栓刻不容緩

  中風是腦血管阻塞或破裂,引起腦組織損傷的疾病,不論是缺血性中風或出血性中風,同樣病情嚴重,尤其前者嚴重時會導致腦梗塞死亡。因此,中風後及時疏通大腦受阻塞的血管,讓其恢復血液運行順暢,便十分重要。

  中大醫學院內科及藥物治療學系利國偉腦神經學教授及腦神經科主任梁慧康教授表示,如果中風患者未能及時接受任何治療,每分鐘約有190萬個腦細胞死亡。要清除腦血栓,將導管進入遠離腦動脈主幹和更幼細的末梢血管,需要安全及有效的新技術,以保護大腦功能。

圖片顯示人類頭髮與納米機械人(黑點)的比例。(圖片來源:香港中文大學網站)
(左圖)置入導管後,磁控納米機械人到達血栓位置。(中圖)納米機械人啟動快速溶解血栓過程。(右圖)溶解血栓後,納米機械人會被導航回到導管附近,再被導管吸走,一併離開體內。(圖片來源:香港中文大學網站)

  結合中大工程學院機械與自動化工程學系、中大醫學院影像及介入放射學系和內科及藥物治療學系的跨學科研究團隊,共同開發磁控新型納米機械人,透過導管置入接近血栓的位置,再遙控機械人到達只有亞毫米大小的血管中,瞄準血塊進行溶栓過程,疏通血栓,治療腦中風。

磁控納米機械人瞄準血塊 精準用藥省時療效快

  每個納米機械人表面都帶有藥物,劑量是傳統注射劑量的2.4%,加上此技術是針對性地在血栓位置局部施藥,避免了高劑量溶血酶激活劑在體內循環而引起顱內或全身出血的風險。而且,這些納米機械人溶解血栓速度較傳統治療快5至20倍,節省疏通血管血栓的時間。

中大跨學科研究團隊開發磁控溶血酶激活劑納米機械人﹙tPA-nbots﹚治療缺血性中風,有望減少缺血引起的腦損傷及減低治療的副作用。(左起)中大醫學院影像及介入放射學系榮休講座教授余俊豪教授、中大機械與自動化工程學系教授張立教授、中大醫學院內科及藥物治療學系腦神經科助理教授葉耀明醫生、周毓浩創新醫學技術中心研究助理教授陳啟楓教授及中大醫學院內科及藥物治療學系利國偉腦神經學教授及腦神經科主任梁慧康教授。(圖片來源:香港中文大學網站)
張立教授解釋,tPA-nbots納米機械人可以在狹窄的末梢血管中導航至血栓位置,定位輸送溶血酶激活劑(tPA)。(圖片來源:香港中文大學網站)
葉耀明醫生表示,透過 「激光散斑對比影像掃描(LSCI)」 技術,能夠成功觀察並追蹤納米機械人在血液環境中的活動。這些影像有助調較納米機械人的劑量、磁場應用的距離、強度和角度。(圖片來源:香港中文大學網站)

  再者,納米機械人能夠到達傳統導管取栓手術難以觸及的更幼細和更遠離主幹的末梢血管,疏通血管。

  當血塊溶解後,超過八成納米機械人會跟隨導航回到導管,一同離開體內;研究團隊會進一步提升療程的安全性。

  此外,研究團隊又利用激光散斑對比影像掃描(LSCI)在血管內作實時追蹤、導航納米機械人及監察血流通狀況,不單解決了過往影像技術的限制,同時能夠證明其安全性和傳輸的準確性。

  研究團隊已成功在胎盤及小動物追蹤納米機械人的活動,未來會進行更多實驗,以確立在人體應用此技術。

  研究結果已於國際著名學術期刊《Science Advances》《Science Robotics》發表。

  此外,在2026年2月舉行的第16屆中東國際發明展上,由機械及自動化工程學系張立教授、醫學院院長兼外科學系信興教育及慈善基金機械人外科教授趙偉仁教授及其團隊研發的「用於血管內治療的磁性微/納米機器人」項目,囊括多項大獎,包括全場總冠軍、FIRI獎及評審團嘉許金獎。

  傳統手術器械的靈活性有限,而且體積較大,難以觸及人體內許多狹小、曲折且遠端的部位。而該項發明利用磁性微/納米機械人,能到達這些本來難以抵達的血管內位置,以治療動脈瘤和缺血性中風等病症。

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