港中大張立團隊在豬隻試驗成功 料最快三年內做人體實驗
腦神經外科手術相當複雜,只因大腦是極度精密的器官,無數功能結構緊密交織,要在大腦內精準導航並進行治療困難重重。香港中文大學團隊研發出利用病人自身血液製成的微型機械人,可以在腦部最迂迴曲折的區域中穿梭。這種外表纖維狀猶如「紅蟲」、厚度僅為微米級的微型機械人,可直接將化療藥物遞送至腫瘤部位,有望為腦腫瘤治療帶來更好的方案。負責人分享,微型機械人已成功在豬隻身上抑制了腦腫瘤的生長,未來計劃在更複雜的動物模型中進行測試,預計在三至五年內進行人體實驗,期望能為癌症治療帶來嶄新發展。 ●香港文匯報記者 姬文風
目前各種腦腫瘤治療方案均存在風險,手術切除風險極高,放射治療又可能誤傷脆弱的腦組織,化療是第三種常見的治療方法,但面對血腦屏障的阻礙,難以將足夠劑量的藥物遞送到大腦。其中,隱藏在腦部深處的腫瘤尤其棘手,涉及難以觸及的區域或靠近關鍵功能區,如腦幹、丘腦及眼眶後方,更需格外謹慎。
港中大機械與自動化工程學系教授張立帶領的團隊,研發出利用病人自身血液製成微型機械人,可以在僅兩毫米的狹窄空間中移動。具體來說,團隊從血液提取纖維蛋白,將其與水凝膠結合。水凝膠是一種極具柔韌性的材料,這樣製成的微型機械人其剛度與腦組織十分相似,並為機械人的運動提供更大彈性,讓它們可以穿過大腦最複雜的區域,而不造成可觀察到的損傷,更降低了免疫排斥的風險。
此外,血液水凝膠微型機械人嵌入了磁性納米顆粒,意味着可以透過X光成像技術觀察其活動,並利用外部磁場編程實現實時控制。
經腦脊液移動 更易控制
「這種做法可以讓微型機械人實現多種運動模式,包括翻滾、爬行和擺動,並可針對特定環境進行調整。」張立在接受中大刊物訪問時介紹,通過動態調整磁場的方向和強度,機械人能適應複雜的腦內結構,確保導航精準且安全。外科醫生可以引導機械人到達腫瘤部位,通過外部的強力磁場使微型機械人分裂,將化療藥物精準地釋放到所需位置。
張立特別提到,血液水凝膠微型機械人是通過腦脊液移動,這比用血管移動更優勝,因為血液流動速度可達每秒30厘米或更高,而腦脊液的流動速度每秒僅為0.3至1厘米,意味着微型機械人更易於控制。這種方式亦有效避開了血腦屏障的阻隔,以及藥物在血液中快速流失的問題。
對準患處落藥 可減副作用
「與傳統療法相比,這種局部定點傳遞的化療藥物明顯更有效。它能在所需區域釋放更高的藥物濃度,同時最大程度避免影響其他區域,減低副作用。」張立分享道,這項技術特別適用於治療難以觸及或隱密部位的腫瘤,它將可應用於治療大多數腦腫瘤,甚至其他深部器官的腫瘤。
在研究中,微型機械人成功在豬隻身上抑制了腦腫瘤的生長。張立表示,團隊下一階段將優化軟體微型機械人的設計與功能,「我們正在改進纖維結構,希望增強運動能力和藥物遞送功能,並提升精準度和效率。我們亦會探索及整合先進的成像和控制系統的功能,以改善實時追蹤和遠程操作的效果」,未來會致力將其推展至臨床應用。

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