孢子合成微型機械人偵測難辨梭菌

0
135
views

香港中文大學工程學院及醫學院的研究團隊成功研發一款醫學檢測微型機械人,原材料源自真菌孢子,獨特的構造可於最快15分鐘準確檢測難辨梭菌釋出的毒素。

型機械人在手術、治療、診斷和檢測各方面醫療應用有著巨大潛力,是現今醫療機械人學其中一個重要發展方向。難辨梭菌(Clostridium difficile)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。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。

及早發現阻截病菌擴散

在香港,難辨梭菌感染個案於過去幾年升幅顯著,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,至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,一般較難治療且容易復發,所以預防感染尤其重要。硏發快速、準確、簡單及便宜的測試工具,可縮短診斷時間,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。」

主動式檢測增加效率

中大機械與自動化工程學系副教授張立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。微型機械人攜帶發出螢光的「碳量子點」,當遇到難辨梭菌毒素時,「碳量子點」會與毒素產生反應,螢光的強度減弱;此外,微型機械人的三維構造有利在被稀釋的排泄物樣本中游走尋找毒素,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,微型機械人亦有反應。而透過外部施加磁場便可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分鐘內沒有再發出螢光,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。」

研究成果已刊登於美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science,AAAS)的期刊《Science Advances》。3

 

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here