中大研发微型机械人作医学检测 15分钟化验难辨梭菌毒素 提升临床化验的效率和准确度
微型机械人在手术丶治疗丶诊断和检测等各方面医疗应用有巨大潜力，是现今医疗机械人学其中一个重要发展方向。香港中文大学（中大）工程学院及医学院的研究团队，近日成功研发一款医学检测微型机械人，它的设计灵感和原材料取自真菌孢子，独特的构造容许它进行主动侦测，最快15分钟便可准确检测难辨梭菌释出的毒素。研究成果已刊登於美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science，简称AAAS）的期刊Science Advances。团队亦正申请创新及科技基金拨款，开发微型机械人自动化检测平台，以提升临床化验的效率和准确度。
及早发现难辨梭菌患者 阻截病菌扩散
难辨梭菌感染是最常见的医院内肠道感染，其分泌的毒素会引起腹泻丶发烧和大便出血等。有少数病例会引发腹膜炎和败血症，可引致死亡。正在服用抗生素治疗的病人最容易受感染，长者丶慢性病或炎症性肠病患者亦是高危感染群组。
在香港，难辨梭菌感染个案在过去几年升幅显着，加重公营医疗系统的负担。中大医学院早前的研究显示，2006年每10万名公立医院住院病人有15.4人确诊感染难辨梭菌，到2014年感染率已升至36.3人；逾一成住院两星期的病人确诊感染。
现时，在医院出现肚泻症状的病人，其排泄物样本会送到实验室，以确认是否染有难辨梭菌，但化验过程普遍需时一至两日。
中大莫庆尧医学讲座教授丶消化疾病研究所主任沈祖尧教授表示：「难辨梭菌是透过接触患者排泄物或受污染物件传播，由於病人的肠道微生物生态失衡，一般较难治疗和容易复发，所以预防感染尤其重要。研发一个快速丶准确丶简单及便宜的测试工具，缩短诊断时间，更早对症下药，医院亦能及早进行感染管理措施，有效阻截病菌扩散。」
主动式检测增敏感度和检测效率
中大机械与自动化工程学系副教授张立教授的研究团队，研制了一款以孢子合成的微型机械人，可大大缩短检测时间。它们自身携带发出萤光的「碳量子点」，但在遇到难辨梭菌毒素时，「碳量子点」和毒素会产生反应，导致萤光强度减弱；此外，机械人参考孢子独特的三维构造，有利它们在被稀释的排泄物样本中游走，主动地寻找毒素，检测效率和敏感度较一般被动的化学检测高，即使样本的毒素浓度低，微型机械人亦能作出反应；而且能够透过外部施加磁场控制机械人的移动方向，方便追踪和记录。
张立教授表示：「研究团队早前进行试验，将微型机械人注入难辨梭菌病人的排泄物样本，结果所有样本均在15分钟没有再发出萤光，证明利用微型机械人进行的主动式临床检测技术，可以辅助丶甚至在未来有机会取代传统检测方法。这项新技术亦适用於其他生物分析领域，包括食品丶化学品以及其他细菌检测。我们将构建一个临床应用的自动化微型机械人诊断平台，以提升临床化验的效率和准确度。」
中大致力发展医疗科技 医疗机械人为重点之一
香港政府近年致力推动创新科技，建立「医疗科技创新平台」和「人工智能及机械人科技创新平台」等。中大在这方面的科研技术一直处於亚洲领先地位，其中「周毓浩创新医学技术中心」为工程学院及医学院的教研人员提供跨学科的交流及合作平台，着力将创新技术转化至临床应用，让病人直接受惠。近日，中大更与三所国际顶尖学府签署协议，计划成立「医疗机械人创新技术中心」，促进医疗机械人技术的进一步发展和国际间交流合作。
张立教授领导的研究团队专注於微型及纳米机械人研发，致力从结构设计及材料选择，改善微型机械人的功能，并着力研发医疗微型机械人系统，以应用於检测及治疗消化道及心血管疾病。
中大工程学院及医学院研究团队希望研发一套临床应用的自动化微型机械人诊断平台，减省化验时间和所需人力，提高准确度。中大莫庆尧医学讲座教授兼消化疾病研究所主任沈祖尧教授(左)及中大机械与自动化工程学系副教授张立教授(右)是研究团队主要成员。
检测系统主要元件包括磁圈(黑盒内)和控制电脑。
显微镜下的微型机械人。
来源：香港中文大学