中大研发全球首创「抗菌膜」液态机械人
为治疗菌膜感染开新章
2025年4月16日
中大联同国际研究团队于微型医疗机械人领域取得崭新突破。由工程学院机械与自动化工程学系张立教授领导的团队,联同新加坡南洋理工大学、德国马普智能系统研究所等国际团队,成功研发全球首款「抗菌膜」磁控液态机械人,新功能包括以适应不同操作环境的「粘弹性」及三重协同杀菌机制,为治疗菌膜感染开拓全新方向。
世界卫生组织2019年将抗菌素耐药性定为人类面临的十大全球公共卫生威胁之一,每年造成全球近五百万人死亡。抗菌素耐药性除了与耐药菌株的出现有关,也有很大原因是细菌粘附在物体表面结合分泌物质形成菌膜屏障引起。人体内的医疗植入物表面因缺乏免疫保护,极容易发生菌膜感染。传统的抗生素治疗难以穿透菌膜屏障,而以手术移除植入物则有机会造成二次创伤。
团队研发出全球首创的「抗菌膜」磁控液态机械人。机械人由动态交联磁性水凝胶组成,具备独特的粘弹性,有助清除人体内的菌膜。张立教授解释:「透过精准调控外部磁场,可启动机械人不同行为模式。例如,在弹性模式下,机械人可在病人体内进行旋转、翻滚及跨越障碍等动作;在液态模式下,则可变成液态化的机械人,深入病人体内缝隙清除顽固菌膜。」
液态机械人的在治疗植入物感染的测试展现出卓越性能。张立教授补充:「团队首创利用内窥镜与X光的双导航技术,成功操控机械人穿越猪胆管内的金属支架。另外,团队亦利用老鼠作对照实验,发现植入物受感染的老鼠经机械人治疗后,在12天内完全恢复体重,发炎反应更降低了40%。」
团队正与新加坡南洋理工大学李光前医学院合作开发升级版的抗菌膜机械人,下一步团队将进行大型动物模型测试,并计划推行人体临床试验。
论文共同作者、新加坡南洋理工大学李光前医学院沈祖尧教授表示,研究将有助治疗胆道菌膜感染,期望未来可搭载新型抗菌剂。
有关成果已刊载于国际研究期刊《科学进展》(Science Advances)。