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港大化學學者成功研發全球首個光控納米機械人 具潛力開發作生物醫學用途

26-10-2016

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唐晉堯博士展示載有數百萬納米機械人的容器

香港大學化學系唐晉堯博士的研究團隊,研發出全球首個由光驅動的合成納米機械人。納米機械人與人體血細胞大小相約,深具研發潛力,有望應用於生物醫學等範疇。展望未來,科學家能夠將這些微型納米機械人注入人體,以非介入治療的方式,去除腫瘤細胞或輸送靶向治療藥物,為疾病治療提供新方案。唐博士團隊的研究成果剛於10月份在國際頂尖科學期刊《自然─納米技術》(Nature Nanotechnology) 中發表。

數十年來,科幻小說中常有微型機械人改變人類生活的故事情節,比如在經典科幻電影《奇妙旅程》(Fantastic Voyage)中,科學家駕駛著被縮小至微型的納米潛艇,深入人體中修復受損的大腦;電影《未來戰士2:審判日》(Terminator 2),終結者T-1000便是由成千上萬顆納米機械人組裝而成,它們功能強大、有形狀記憶功能,可隨時改變形狀,完成艱巨的任務。然而,於現實生活中研發出具如此先進功能、結構複雜的納米機械人談何容易。

為生物醫學應用發展超微型的納米機器,已經成為近年科學發展的主流,任何突破都可能帶來嶄新的疾病治療方案,對研發新藥物帶來啓示。2016    年諾貝爾化學獎授予三位科學家,他們從事「分子機器的設計和合成」研究,設計出的一套分子尺度組建,日後可進一步組合成更加複雜的分子機械,應用於單分子包括蛋白分子等的操作。

設計納米機械人的一個主要難題,是如何讓納米機械人感知並對周遭環境作出反應。由於這些納米機器的大小通常只有幾個微米(約一根髮絲的五十分之一),要將普通的電子傳感器和電路整合到納米機械人中,極其困難且成本高昂。目前研究人員普遍選擇的方法是透過注入磁性材料,利用外部磁場控制納米機器的運動方向。

唐晉堯博士帶領研發的納米機械人,使用光能作為驅動力,並且以光引導納米機械人運動,是全球首個成功開發以光作爲推動力並證明其有效的研究團隊。在《自然 ─ 納米技術》的論文中,研究團隊成功展示了納米機器在不同的光控程式下活動,包括「跳舞」、拼寫出單詞等 。 納米機械人可以對照射的光作出反應,如同飛蛾撲向火焰一般, 證明利用光控,納米機械人能夠靈活和有效地運動。唐博士形容「它們可以看見光,並且駛向光源」。

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唐晉堯博士(左三)與研究團隊

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唐晉堯博士

唐博士團隊的納米機械人靈感源於自然界。自然界中的一些綠藻,進化出最早的感光能力。這些微小的單細胞生物體,可以感受光線的射入方向和強度變化,並朝著光源的方向運動以便進行更加有效的光合作用。在趨光性綠藻的啟發下,唐博士的研究組經過三年的努力,研發出光控納米機械人。納米機械人使用創新的納米樹結構,僅由硅和二氧化鈦這兩種普通且廉價的半導體材料組成。在製備過程中,團隊以硅納米線為骨幹、二氧化鈦納米線為枝葉形成樹狀的三維異質結構。

唐博士說:「光可以作高效的信息傳遞,用以聯繫微觀與宏觀世界。我們可以想像利用光作出很多複雜的指令送達納米機械人,讓科學家設計出能夠完成更複雜功能的納米機械人,進一步推進新一代納米機械應用於日常生活之中。」

「現在的納米機械人雖然還未能應用於疾病治療,我們下一步的研究,便是研發更高效和更具生物相容性的納米機械人系統。期望不久的將來,為納米機械人的應用帶來突破。」他補充說。

文章撮要連結:
“Programmable artificial phototactic microswimmer”
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.187.html

 

完整報導 : 

 

港大研納米機械人殺細胞

雅虎香港 – ‎2016年10月24日‎
研究團隊期望機械人日後可應用在醫療用途,以治療癌症,但預料仍需花約十年,才可將機械人發展至應用層面。 「光導向納米機械人」是由港大化學系助理教授唐晉堯及其研究團隊花了三年時間研發,該機械人由硅及二氧化鈦這兩種感光能力強、帶有電荷的半導體 …
 

港大研發奈米機器人切除細胞

中時電子報 (新聞發布) – ‎5 小時前‎
香港大學化學系助理教授唐晉堯領導的團隊,日前研發出全球首個光控奈米機器人,與人體血細胞大小相若,可以注入人體、用光引導,用來切除細胞或輸送標靶藥物。 發展生物醫學應用超微型奈米機器,早已成為全球科學界的潮流,今年諾貝爾化學獎的3名得獎 …
 

港大研超微細光導向納米機械人助治

on.cc東網 (註冊) – ‎2016年10月24日‎
研究團隊期望機械人日後可應用在醫療用途,以治療癌症。 「光導向納米機械人」是由港大化學系助理教授唐晉堯及其研究團隊研發,該機械人由硅及二氧化鈦這兩種感光能力強、並帶有電荷的半導體組成,並加入催化劑,當機械人在感測到光後,便會產生化學反應和 …
 

納米機入體送藥殺

香港文匯報 – ‎2016年10月24日‎
專家擬將之應用於生物醫學範疇,先把它注入人體,以光引導其移動,以去除細胞或輸送標靶藥,預計機械人約在10年後可投入實際應用。 發展生物醫學應用超微型納米機器已成科學界潮流,今年諾貝爾化學獎的3名得獎科學家正是從事「分子機器的設計和合成」 …
 

港大創光控納米機械人冀10年內「派兵」進入人體治病比標靶藥物更精準

香港01 – ‎2016年10月24日‎
香港大學化學系博士唐晉堯及其研究團隊花3年時間,成功研發全球首創的光控納米機械人,利用光能驅動、體積與紅血球大小相若的微型機械人。期望技術能於10年內應用於醫療,屆時醫生可派機械人進入人體特定位置破壞腫瘤,亦可以機械人運送藥物直接進入 …
 

港大研發「納米機械人」靠光控入人體治病

AM730 – ‎2016年10月24日‎
… 預計需要至少10年時間才能將技術應用在醫療層面上。團隊下一步會繼續研究更能有效應用的物料,並嘗試與醫療團隊合作,研究如何將機械人用作臨牀醫學用途,如在不損害良好細胞的情況下,為癌症病人輸送標靶藥物、去除腫瘤細胞,或堵塞血管至細胞死亡。
 

港大研發全球首個以紫外線控制的納米機械人

香港經濟日報 – ‎2016年10月23日‎
科幻電影《未來戰士2:審判日》中,由成千上萬粒顆納米機械人組成的終結日T- 1000,可隨時改變形狀完成任務。現實生活中,尚未有T-1000出現,但港大化學系研發出全球首個以紫外線控制的納米機械人,體積只有一個紅血球般大小,可透過感應光的來源及方向移動。
 

首個光控納米機械人僅紅血球大

晴報 Sky Post – ‎2016年10月24日‎
唐晉堯期望納米機械人日後能應用於醫學用途,為疾病治療提供新方向,例如利用機械人以非介入治療的方式,去除腫瘤細胞或輸送藥物至細胞等。但由於機械人在進入人體時需配合指定的溶液,但有關溶液含有對人體有毒的物質,故現階段機械人仍未能正式應用, …

 

城中活動

2019-08-15 10:00 am 大笑瑜伽體驗班
2019-07-27 10:00 am 紓緩治療座談會

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