中大研發微型機械人作醫學檢測 15分鐘化驗難辨梭菌毒素 提升臨床化驗的效率和準確度
微型機械人在手術、治療、診斷和檢測等各方面醫療應用有巨大潛力，是現今醫療機械人學其中一個重要發展方向。香港中文大學（中大）工程學院及醫學院的研究團隊，近日成功研發一款醫學檢測微型機械人，它的設計靈感和原材料取自真菌孢子，獨特的構造容許它進行主動偵測，最快15分鐘便可準確檢測難辨梭菌釋出的毒素。研究成果已刊登於美國科學促進會（American Association for the Advancement of Science，簡稱AAAS）的期刊Science Advances。團隊亦正申請創新及科技基金撥款，開發微型機械人自動化檢測平台，以提升臨床化驗的效率和準確度。
及早發現難辨梭菌患者 阻截病菌擴散
難辨梭菌感染是最常見的醫院內腸道感染，其分泌的毒素會引起腹瀉、發燒和大便出血等。有少數病例會引發腹膜炎和敗血症，可引致死亡。正在服用抗生素治療的病人最容易受感染，長者、慢性病或炎症性腸病患者亦是高危感染群組。
在香港，難辨梭菌感染個案在過去幾年升幅顯著，加重公營醫療系統的負擔。中大醫學院早前的研究顯示，2006年每10萬名公立醫院住院病人有15.4人確診感染難辨梭菌，到2014年感染率已升至36.3人；逾一成住院兩星期的病人確診感染。
現時，在醫院出現肚瀉症狀的病人，其排泄物樣本會送到實驗室，以確認是否染有難辨梭菌，但化驗過程普遍需時一至兩日。
中大莫慶堯醫學講座教授、消化疾病研究所主任沈祖堯教授表示：「難辨梭菌是透過接觸患者排泄物或受污染物件傳播，由於病人的腸道微生物生態失衡，一般較難治療和容易復發，所以預防感染尤其重要。研發一個快速、準確、簡單及便宜的測試工具，縮短診斷時間，更早對症下藥，醫院亦能及早進行感染管理措施，有效阻截病菌擴散。」
主動式檢測增敏感度和檢測效率
中大機械與自動化工程學系副教授張立教授的研究團隊，研製了一款以孢子合成的微型機械人，可大大縮短檢測時間。它們自身攜帶發出螢光的「碳量子點」，但在遇到難辨梭菌毒素時，「碳量子點」和毒素會產生反應，導致螢光強度減弱；此外，機械人參考孢子獨特的三維構造，有利它們在被稀釋的排泄物樣本中游走，主動地尋找毒素，檢測效率和敏感度較一般被動的化學檢測高，即使樣本的毒素濃度低，微型機械人亦能作出反應；而且能夠透過外部施加磁場控制機械人的移動方向，方便追蹤和記錄。
張立教授表示：「研究團隊早前進行試驗，將微型機械人注入難辨梭菌病人的排泄物樣本，結果所有樣本均在15分鐘沒有再發出螢光，證明利用微型機械人進行的主動式臨床檢測技術，可以輔助、甚至在未來有機會取代傳統檢測方法。這項新技術亦適用於其他生物分析領域，包括食品、化學品以及其他細菌檢測。我們將構建一個臨床應用的自動化微型機械人診斷平台，以提升臨床化驗的效率和準確度。」
中大致力發展醫療科技 醫療機械人為重點之一
香港政府近年致力推動創新科技，建立「醫療科技創新平台」和「人工智能及機械人科技創新平台」等。中大在這方面的科研技術一直處於亞洲領先地位，其中「周毓浩創新醫學技術中心」為工程學院及醫學院的教研人員提供跨學科的交流及合作平台，著力將創新技術轉化至臨床應用，讓病人直接受惠。近日，中大更與三所國際頂尖學府簽署協議，計劃成立「醫療機械人創新技術中心」，促進醫療機械人技術的進一步發展和國際間交流合作。
張立教授領導的研究團隊專注於微型及納米機械人研發，致力從結構設計及材料選擇，改善微型機械人的功能，並著力研發醫療微型機械人系統，以應用於檢測及治療消化道及心血管疾病。
中大工程學院及醫學院研究團隊希望研發一套臨床應用的自動化微型機械人診斷平台，減省化驗時間和所需人力，提高準確度。中大莫慶堯醫學講座教授兼消化疾病研究所主任沈祖堯教授(左)及中大機械與自動化工程學系副教授張立教授(右)是研究團隊主要成員。
檢測系統主要元件包括磁圈(黑盒內)和控制電腦。
顯微鏡下的微型機械人。
來源：香港中文大學