中大醫學院與機械與自動化工程學系最新研發的「生物合成軟體微型機械人」,配備內鏡輔助磁力導航系統,能在人體內快速傳輸,並準確鎖定目標,更可於傳輸過程中變形,有助治療腸道疾病,深入常規醫療儀器未可觸及的部位,進行微創治療。

由香港中文大學機械與自動化工程學系張立教授、中大醫學院沈祖堯教授及趙偉仁教授領導的跨學科研究團隊,近日研發研發了一種以幹細胞為基礎的軟體磁性幹細胞球微型機械人,簡稱MSCSMs,主要由大量(約佔98%)幹細胞及微量磁性粒子(約佔2%)組成。該軟體微型機械人的柔軟度有如人體大腦組織,於磁場驅動下,不但有快速反應及準確鎖定目標的能力,更可於傳輸過程中變形,以通過體內複雜兼狹窄的管道。由於微型機械人使用的幹細胞源自宿主,大大減低免疫系統的排斥反應。此外,該軟體微型機械人能夠通過各種臨床成像技術作實時的體內追蹤,包括內鏡和超聲波等廣泛在腔內手術中採用的技術。

另一方面,為了令軟體微型機械人能夠快速進入體內深處的狹窄空間,團隊開發了一個結合了臨床成像工具的機械人集成平台——雙模成像內鏡輔助磁驅動系統(EMADIS)。系統中的內鏡為MSCSMs提供一個「快速通道」,既可避免機械人直接接觸人體內複雜的流體環境,亦可讓它們快速穿過各種器官或組織的生物屏障。透過內鏡將MSCSMs送入人體,之後再利用磁場驅動精準地運送它們到目標位置。通過這種方式,EMADIS能快速並精準地將MSCSMs運送到微小和曲折的腔內管道作介入治療,特別是在一些傳統內鏡和醫療機械人無法到達、甚至無法觀察的部位。

沈祖堯教授表示:「是次研發的技術,能把內鏡可覆蓋範圍延伸至膽管、胰管、支氣管中的較小分支,甚至是泌尿系統較小的分支,例如腎盞和前列腺等,這些器官是不論多麼纖細靈活的傳統內鏡,以往都無法觸及的。借助磁性導航,生物合成軟體微型機械人可以提供前所未見的診斷和治療機會,相信這項技術有巨大的臨床應用潛力,並能安全應用。我們相當期待下一步開展動物研究以證明該技術的安全性,以及透過臨床實驗驗證其功效。」

目前,研究團隊正在緊密合作,希望將這次的成果轉化為多種體內應用,證明這個微型機械人平台的醫療價值。

圖片來源:FB@CUHK Medicine