中大研发新型纳米机械人增强溶栓效果助减中风患者脑损伤
中大跨学科研究团队开发了磁控溶血酶激活剂纳米机械人﹙tPA-nbots﹚治疗缺血性中风，有望减少缺血引起的脑损伤及减低治疗的副作用。 团队亦成功利用激光散斑对比影像扫描（LSCI）实时追踪、输送纳米机械人及监察血流通状况，为相关干预治疗提供了新方法。
（左起）中大医学院影像及介入放射学系荣休讲座教授余俊豪教授、中大机械与自动化工程学系教授张立教授、中大医学院内科及药物治疗学系脑神经科助理教授叶耀明医生、周毓浩创新医学技术中心研究助理教授陈启枫教授及中大医学院内科及药物治疗学系利国伟脑神经学教授及脑神经科主任梁慧康教授。
香港中文大学（中大）跨学科研究团队开发了磁控溶血酶激活剂纳米机械人﹙tPA-nbots﹚治疗缺血性中风，它的溶栓速度较传统治疗快5至20倍，并有效疏通 更幼细更远离主干的末梢血管，有望减少缺血引起的脑损伤，及减低治疗的副作用。 团队亦成功利用激光散斑对比影像扫描（LSCI）实时追踪、输送纳米机械人及监察血流通状况，为相关干预治疗提供了新方法。 研究结果已于国际著名学术期刊《Science Advances》和《Science Robotics》上发表。
及时、精确的介入可增加中风后复健的机会
中风是全球第二大死因，亦是导致成年人永久伤残和认知障碍的最常见成因。 溶血酶激活剂﹙tPA﹚常用于溶解急性缺血性中风患者的血栓，然而，若使用高剂量tPA时未能定点输送至血栓，反而让药物散布至身体其他部位，不但会降低溶栓成效， 还会造成颅内以至全身出血的风险。
梁慧康教授强调，中风后及时疏通大脑受阻塞的血管，恢复血流非常重要。 在现有技术下，导管仍难以进入远离脑动脉主干和更幼细的末梢血管清除血栓。 为克服此技术瓶颈，医学界需要发展安全而有效的新技术。
透过tPA-nbot快速进行溶栓治疗以增强治疗效果
因此，中大工程学院机械与自动化工程学系、中大医学院影像及介入放射学系和内科及药物治疗学系的跨学科研究团队共同开发了磁控tPA-nbots。 透过将载有tPA-nbot群的导管置入到接近血栓的位置，然后遥控这些纳米机械人到达只有亚毫米大小的血管中，瞄准血块启动溶栓过程。 血块溶解后，tPA-nbot群将被导航回到导管，一并离开体内，以策安全。
中大机械与自动化工程学系教授张立教授解释：「tPA-nbots的尺寸只有约300纳米，可在狭窄的末梢血管中导航至血栓位置，定位输送tPA。此精准局部施药方法可防止高 剂量的tPA在体内流动，降低出血风险。即使减少剂量，tPA-nbots的溶栓速度亦较传统治疗快5至20倍，节省疏通血管时间，有望减少中风患者的脑损伤。」
中大医学院影像及介入放射学系荣休讲座教授余俊豪教授指出：「这个新治疗系统有望将纳米机械人经导管输送，并由体外磁场引导到末端血管或其他小血管内的血栓位置，弥补 单纯倚靠导管的不足。尽管在临床应用前仍有不少技术问题要解决，我相信我们正朝着正确的方向迈出重要一步。」
张立教授解释，tPA-nbots可在狭窄的末梢血管中导航至血栓位置，定位输送tPA。 此精准局部施药方法可防止高剂量的tPA在体内流动，降低出血风险，有望减少中风患者的脑损伤。
余俊豪教授指出，这个新治疗系统有望将纳米机械人经导管输送，并由体外磁场引导到边远末端血管或其他小血管内的血栓位置，弥补单纯倚靠导管的不足。
应用LSCI追踪和导航纳米机械人提高效率和确保安全
为解决目前影像扫描技术对影像扫描尺寸和时间空间解析度的限制，团队提出利用LSCI在血管内实时追踪和导航纳米机器人的活动。 通过LSCI，团队能在复杂的血管环境中，监测和分析缺血性中风影响区域的血流状况、溶栓过程和血栓状态的变化，确保药物传输的效率和生物医学安全。
中大医学院内科及药物治疗学系脑神经科助理教授叶耀明医生表示：「实时监测纳米机械人在血管内的活动，是证明其安全性和传输至准确位置的关键。我们透过LSCI成功观察并 追踪纳米机械人在血管模型、胎盘和小动物于静止或快速流动的血液环境中的活动，这些影像有助调较纳米机械人的剂量、磁场应用的距离、强度和角度，为日后临床应用的发展 奠下基础。我们将会进行更多实验，以确立如何在人体应用此技术。」
周毓浩创新医学技术中心研究助理教授陈启枫教授补充：「我们所研发的tPA-nbot因其高精准靶向递送能力，大大减少治疗时间及溶栓治疗可能出现的副作用，提高治疗效率及安全，显示此 新技术有很大的临床应用潜力。」
叶耀明医生表示，透过LSCI成功观察并追踪纳米机械人在血液环境中的活动，这些影像有助调较纳米机械人的剂量、磁场应用的距离、强度和角度。
陈启枫教授补充，tPA-nbot因其高精准靶向递送能力，大大减少治疗时间及溶栓治疗可能出现的副作用，显示此新技术有很大的临床应用潜力。
透过将载有tPA-nbot群的导管置入到接近血栓的位置，然后遥控这些纳米机械人到达只有亚毫米大小的血管中，瞄准血块启动溶栓过程。 血块溶解后，tPA-nbot群将被导航回到导管，一并离开体内。
研究全文可参阅：
《Science Advances》https://doi.org/10.1126/sciadv.adk8970
《Science Robotics》https://doi.org/10.1126/scirobotics.adh1978
鸣谢
此项研究获研究资助局、创新科技署、InnoHK创新香港研发平台的医疗机械人创新技术中心、周毓浩创新医学技术中心、香港中文大学–中国科学院深圳先进技术研究院机器人与智慧系统联合实验室， 以及中大天石机器人研究所支持开展。
图1 : 使用导管辅助磁控输送tPA-nbots，进行定向溶栓和原位召回的概念图
