●中大機械與自動化工程學系教授張立
●「抗菌膜」機械人可變成液態模式,深入病人體內縫隙清除頑固菌膜。 中大圖片

香港文匯報訊(記者 莫楠)香港中文大學聯同國際研究團隊,研發出全球首款抗菌膜磁控液態機械人,突破性地整合黏彈性適應技術與三重協同殺菌機制,透過機械人運動傳導磁場,破壞菌膜的物理結構,削弱其保護作用,並針對浮游細菌釋放抗菌劑,最後由機械人將菌膜碎片結合,防止重複感染,為清除和治療植入物菌膜感染開拓全新方向。有關成果已刊載於國際研究期刊《科學進展》。

據世界衞生組織統計,抗菌素耐藥性每年導致全球近500萬人死亡,其中醫療植入物表面形成的菌膜屏障是主要誘因之一。人體內的醫療植入物表面因缺乏免疫保護,極容易發生菌膜感染。傳統的抗生素治療難以穿透菌膜屏障,而以手術移除植入物則有機會造成二次創傷。

可入體內縫隙清除頑固菌膜

中大機械與自動化工程學系教授張立領導的團隊,在前期研究中開發的磁性微型機械人雖能清除簡單管道內的菌膜,但面對醫療支架、網片等複雜結構時效果有限。有見及此,團隊另闢蹊徑研發出全球首創的抗菌膜磁控液態機械人,採用動態交聯磁性水凝膠材料,可透過精準調控外部磁場,啟動機械人不同行為模式。例如,在彈性模式下,機械人可在病人體內進行旋轉、翻滾及跨越障礙等動作;在液態模式下,則可變成液態化的機械人,深入病人體內縫隙清除頑固菌膜。

實驗數據顯示,治療疝氣的三維醫療貼片經機械人處理後,菌膜減少84%,而膽道支架上的間隙,經機械人清除菌膜後,87%細菌失去活性。團隊亦利用老鼠做對照實驗,發現植入物受感染的老鼠經機械人治療後,在12天內完全恢復體重,發炎反應降低40%。此外,團隊首創利用內窺鏡與X光的雙導航技術,成功操控機械人穿越豬膽管內的金屬支架。

張立表示,今次技術首次實現微型機械人力量與靈活性兩者兼備的特性,團隊下一步會進行大型動物模型測試,並計劃推行人體臨床試驗。論文共同作者、新加坡南洋理工大學李光前醫學院教授沈祖堯表示,其重點研究的膽道菌膜感染,常規療法難以根治,「是次液態機械人研究提供新思路,期望未來可搭載新型抗菌劑,並於臨床環境驗證成效。」