香港城市大學：全球獨創3D打印微型機器人技術 有望做治療癌症用途

　　香港城市大學（香港城大）的研究團隊開發出了全球獨創以磁力控制的3D打印微型機器人，該微型機器人技術能作到在生物體內精準運載細胞到指定的位置。新研發的微型機器人有望應用在治療癌症的靶向治療，併爲細胞層面的治療及再生醫學帶來革命性的改變。

孫東教授（前排）領導團隊發明微型機器人，有望治療癌症。圖片來自香港城大。

 

　　該微型機器人技術的具體研究成果以《Development of a Magnetic Microrobot for Carrying and Delivering Targeted Cells》 爲題，刊登於去年六月的《科學▪機器人學》(Science Robotics)。香港城大生物醫學工程學系系主任孫東教授爲這次的研究團隊的帶領人。孫東教授說：「以微型機器人技術進行細胞層面的手術是一門新興醫學，此次研究在這方面跨進一大步。」

 

　　因爲此創新的微型機器人技術可有效運載幹細胞到受損組織或者腫瘤，對損壞部分進行修補或治療，提供除了入侵性手術以外更多的選項，並解決藥物引發的反作用及耐藥性問題。孫東教授指望，這款微型機器人可以爲癌症治療帶來新但願。論文第一撰寫人，城大生物醫學工程學系博士畢業生李俊漾說：「這是全球首宗微型機器人在動物體內傳送細胞的例子。」

 

　　爲實現這款微型機器人技術，研究團隊利用計算機模擬程序來尋找最合適的微型機器人形狀，最終發現：

　　　　1. 球體形狀能提高磁控的推進力，並適合在血管或其餘體液內遊走；

　　　　2. 多孔球體結構可以促進細胞營養運輸，提升微型機器人細胞負載能力。

 

　　此外，香港城大的研究人員更是創新性地在多孔球體外圍引入如芒刺的刺狀突起結構做爲細胞附着點，進一步提高細胞負載能力。這款微型機器人的直徑少於100微米，只有一根頭髮的直徑那麼粗。研究人員用SU-8光刻膠做原材料，運用3D鐳射打印設備製做出微型機器人的結構，以後在其表面濺射一層金屬鎳及鈦。其中金屬鎳能夠實現可磁控推進，金屬鈦則可以增長生物兼容性。

 

　　這個可望應用於人體送藥的微型機器人技術，以梯度磁場做爲驅動方式，研究團隊更自行製做一個外部電磁驅動系統，從而達到以磁力控制微型機器人到達體內指定位置的目的。研究人員首先在多種體液環境下采用該驅動系統進行體外控制，進行驗證試驗，以後又在斑馬魚和小鼠身上進行體內測試。

 

　　香港城大的研究團隊在實驗裏採用新技術，使微型機器人在老鼠體內成功運輸並釋放癌細胞到特定位置，以證實機器人精準運送的能力。

在小鼠體內的微型機器人成功運輸螢光癌細胞到特定位置

 

　　因爲斑馬魚與人類基因高度類似，其高度透光的胚胎卵黃也便於觀察，所以團隊把負載結締組織細胞和幹細胞的微型機器人，注射到透明的斑馬魚胚胎卵黃內部，併成功用磁力將微型機器人引導到特定位置。團隊測又試微型機器人可否釋放運載的細胞，他們把載有熒光癌細胞的微型機器人注射到小鼠體內，機器人成功在目的地釋放熒光細胞，細胞穿過血管到達附近組織。

 

　　香港城大的研究團隊現正進行臨牀研究，以微型機器人運送幹細胞到動物體內醫治肝癌，預計兩至三年內可在人類身上進行臨牀測試。如若成功，則有望使用這套新研創的微型機器人技術來治療癌症。研究團隊花費十年時間克服不一樣領域範疇的挑戰，包括生物醫學、納米科技、微型機器人技術等。孫東教授指出：「全賴科研人員的堅毅與努力不懈，研究才得以成功。這亦是城大跨學科協做的最佳例子。」