中大研發新型納米機械人增強溶栓效果助減中風患者腦損傷
中大跨學科研究團隊開發了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。團隊亦成功利用激光散斑對比影像掃描（LSCI）實時追蹤、輸送納米機械人及監察血流通狀況，為相關干預治療提供了新方法。
（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。
香港中文大學（中大）跨學科研究團隊開發了磁控溶血酶激活劑納米機械人﹙tPA-nbots﹚治療缺血性中風，它的溶栓速度較傳統治療快5至20倍，並有效疏通更幼細更遠離主幹的末梢血管，有望減少缺血引起的腦損傷，及減低治療的副作用。團隊亦成功利用激光散斑對比影像掃描（LSCI）實時追蹤、輸送納米機械人及監察血流通狀況，為相關干預治療提供了新方法。研究結果已於國際著名學術期刊《Science Advances》和《Science Robotics》上發表。
及時、精確的介入可增加中風後復健的機會
中風是全球第二大死因，亦是導致成年人永久傷殘和認知障礙的最常見成因。溶血酶激活劑﹙tPA﹚常用於溶解急性缺血性中風患者的血栓，然而，若使用高劑量tPA時未能定點輸送至血栓，反而讓藥物散布至身體其他部位，不但會降低溶栓成效，還會造成顱內以至全身出血的風險。
梁慧康教授強調，中風後及時疏通大腦受阻塞的血管，恢復血流非常重要。在現有技術下，導管仍難以進入遠離腦動脈主幹和更幼細的末梢血管清除血栓。為克服此技術瓶頸，醫學界需要發展安全而有效的新技術。
透過tPA-nbot快速進行溶栓治療以增強治療效果
因此，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了磁控tPA-nbots。透過將載有tPA-nbot群的導管置入到接近血栓的位置，然後遙控這些納米機械人到達只有亞毫米大小的血管中，瞄準血塊啟動溶栓過程。血塊溶解後，tPA-nbot群將被導航回到導管，一併離開體內，以策安全。
中大機械與自動化工程學系教授張立教授解釋：「tPA-nbots的尺寸只有約300納米，可在狹窄的末梢血管中導航至血栓位置，定位輸送tPA。此精準局部施藥方法可防止高劑量的tPA在體內流動，降低出血風險。即使減少劑量，tPA-nbots的溶栓速度亦較傳統治療快5至20倍，節省疏通血管時間，有望減少中風患者的腦損傷。」
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指出：「這個新治療系統有望將納米機械人經導管輸送，並由體外磁場引導到末端血管或其他小血管內的血栓位置，彌補單純倚靠導管的不足。儘管在臨床應用前仍有不少技術問題要解決，我相信我們正朝著正確的方向邁出重要一步。」
張立教授解釋，tPA-nbots可在狹窄的末梢血管中導航至血栓位置，定位輸送tPA。此精準局部施藥方法可防止高劑量的tPA在體內流動，降低出血風險，有望減少中風患者的腦損傷。
余俊豪教授指出，這個新治療系統有望將納米機械人經導管輸送，並由體外磁場引導到邊遠末端血管或其他小血管內的血栓位置，彌補單純倚靠導管的不足。
應用LSCI追蹤和導航納米機械人提高效率和確保安全
為解決目前影像掃描技術對影像掃描尺寸和時間空間解析度的限制，團隊提出利用LSCI在血管內實時追蹤和導航納米機器人的活動。通過LSCI，團隊能在複雜的血管環境中，監測和分析缺血性中風影響區域的血流狀況、溶栓過程和血栓狀態的變化，確保藥物傳輸的效率和生物醫學安全。
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表示：「實時監測納米機械人在血管內的活動，是證明其安全性和傳輸至準確位置的關鍵。我們透過LSCI成功觀察並追蹤納米機械人在血管模型、胎盤和小動物於靜止或快速流動的血液環境中的活動，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，為日後臨床應用的發展奠下基礎。我們將會進行更多實驗，以確立如何在人體應用此技術。」
周毓浩創新醫學技術中心研究助理教授陳啟楓教授補充：「我們所研發的tPA-nbot因其高精準靶向遞送能力，大大減少治療時間及溶栓治療可能出現的副作用，提高治療效率及安全，顯示此新技術有很大的臨床應用潛力。」
葉耀明醫生表示，透過LSCI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。
陳啟楓教授補充，tPA-nbot因其高精準靶向遞送能力，大大減少治療時間及溶栓治療可能出現的副作用，顯示此新技術有很大的臨床應用潛力。
透過將載有tPA-nbot群的導管置入到接近血栓的位置，然後遙控這些納米機械人到達只有亞毫米大小的血管中，瞄準血塊啟動溶栓過程。血塊溶解後，tPA-nbot群將被導航回到導管，一併離開體內。
研究全文可參閱：
《Science Advances》https://doi.org/10.1126/sciadv.adk8970
《Science Robotics》https://doi.org/10.1126/scirobotics.adh1978
鳴謝
此項研究獲研究資助局、創新科技署、InnoHK創新香港研發平台的醫療機械人創新技術中心、周毓浩創新醫學技術中心、香港中文大學–中國科學院深圳先進技術研究院機器人與智慧系統聯合實驗室，以及中大天石機器人研究所支持開展。
圖1 : 使用導管輔助磁控輸送tPA-nbots，進行定向溶栓和原位召回的概念圖
