（香港文匯報記者 姬文風）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。
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。
製磁控液態機械人 為治菌膜感染拓新方向
（記者 姬文風）張立及其團隊多年來不斷在微型醫療機械人領域取得嶄新突破，除「紅蟲」微型機械人外，他們早前亦聯同國際研究團隊，成功研發全球首款「抗菌膜」磁控液態機械人，新功能包括適應不同操作環境的「黏彈性」及三重協同殺菌機制，協助治療菌膜感染開拓全新方向。
世界衞生組織在2019年將抗菌素耐藥性定為人類面臨的十大全球公共衞生威脅之一，抗菌素耐藥性除了與耐藥菌株的出現有關，也有很大原因是細菌黏附在物體表面，結合分泌物質形成菌膜屏障引起。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。
全球首款「抗菌膜」磁控液態機械人，由動態交聯磁性水凝膠組成，具備獨特的黏彈性，有助清除人體內的菌膜。張立介紹，透過精準調控外部磁場，可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。
具三重協同殺菌機制
團隊並為機械人設計三重協同殺菌機制，包含物理破壞菌膜，即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；化學細菌滅活，機械人會針對浮游細菌釋放抗菌劑；智能吸附，最終機械人會將菌膜碎片結合，防止重複感染。
該液態機械人於測試中展現出卓越性能，治療疝氣的三維醫療貼片經機械人處理後，菌膜減少84%；膽道支架上的間隙，經機械人清除菌膜後，87%細菌失去活性。團隊又利用老鼠作對照實驗，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，發炎反應降低了40%。
團隊正與新加坡南洋理工大學李光前醫學院合作開發升級版的抗菌膜機械人，下一步將進行大型動物模型測試，並計劃推行人體臨床試驗。
