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兩大學聯手研角膜進行「電刺激」 料可治抑鬱和認知障礙症

兩大學聯手研角膜進行「電刺激」 料可治抑鬱和認知障礙症

兩大學聯手研角膜進行「電刺激」 料可治抑鬱和認知障礙症

2022年07月07日 18:34 最後更新:18:36

香港大學李嘉誠醫學院和香港城市大學一項聯合研究發現,在角膜表面進行電刺激(TES),可減輕動物模型中的抑鬱症狀,並改善其認知功能。是次研究結果已於國際科學期刊《Brain Stimulation》和《Annals of the New York Academy of Sciences》發表。

香港大學。資料圖片

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由港大醫學院林禮偉、城大電機工程學系副教授陳儷行及香港大學神經科學研究中心主任、港大醫學院副院長(發展及基建)、生物醫學學院教授、文洪磋家族基金教授(醫療科學)陳應城領導的研究小組,一直在尋找治療神經精神疾病的替代方法。他們發現在角膜表面進行電刺激這非侵入性方法,可激活老鼠模型的大腦通路,從而產生顯著的抗抑鬱作用及降低血液中壓力荷爾蒙的水平,亦能促進海馬體神經細胞內與生長相關的基因表達。

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香港城市大學。資料圖片

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港大醫學院及城大研究團隊。

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團隊的主要研究員博士生余泳珊及其他團隊成員,亦探索這種電刺激技術在認知障礙症的療效。阿茲海默症是認知障礙症中最常見的類型,亦是目前沒有根治方法的腦神經退化疾病。研究結果發現,這種非侵入性的電刺激技術大幅改善了阿茲海默症小鼠模型的記憶力,並抑制大腦海馬體中阿茲海默症主要標誌物「β-澱粉樣蛋白」。

香港城市大學。資料圖片

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陳儷行近年致力研究經角膜電刺激(TES)誘發視覺和非視覺大腦皮層,她形容此研究為重大突破。TES是一種非侵入性治療方法,原先主要用於治療眼部疾病,如可將其應用於治療神經精神疾病,無疑是一項重大的科技突破。陳應城指研究成果有助於研發嶄新治療,冀能為難治型憂鬱症和認知障礙症病人帶來新曙光。」惟他亦強調,現在討論TES在人類的應用還言之過早,必須進行臨床試驗以確認其療效和安全性。

港大醫學院及城大研究團隊。

港大醫學院及城大研究團隊。

隨着全球電動汽車(EV)市場及可再生能源的發展快速增長,產業對先進鋰電池技術的需求也日益提升。香港城市大學的科研團隊早前獲「產學研 1+計劃」撥款資助,以解決鋰離子電池的「富鋰正極材料」長期以來受電壓衰減的影響,有助推出一系列新型電極材料,為鋰離子電池帶來更高能量密度、更長壽命和降低成本。團隊計劃建立一條年產量逾千噸的生產線,料可創造逾百就業機會。

城大物理學系劉奇教授(中)領導的「開創下一代鋰離子電池的先進正極材料」項目,獲「產學研1+計劃」撥款資助。(圖片來源:香港城市大學)

城大物理學系劉奇教授(中)領導的「開創下一代鋰離子電池的先進正極材料」項目,獲「產學研1+計劃」撥款資助。(圖片來源:香港城市大學)

由城大物理學系劉奇教授領導的「開創下一代鋰電池的先進正極材料」,為第二批獲中華人民共和國香港特別行政區政府「產學研 1+計劃」(RAISe+ Scheme)資助的項目。團隊將通過計劃的撥款,於未來三年提升及完善下一代電極材料的生產線,藉以加速科研成果的商業化和增加產業應用。

鋰離子電池:全球能源轉型的基礎

鋰離子電池技術被視為全球能源轉型的基石,在智能科技和可再生能源儲存系統,包括手機電池、電動汽車市場及大型太陽能發電站等應用中,至關重要。隨着全球市場對電能需求不斷增加,預計到 2030 年鋰電池市場的規模將達至 1,500 億美元,當中涉及電極材料部分的產業將佔超過 600 億美元。

在不同的電池正極材料中,「富鋰層狀氧化物」(LLOs)因其高容量、高運作電壓,以及因原材料資源豐富而帶來的成本優勢,被廣泛認為是鋰離子電池的「終極正極材料」,並能顯著地提升鋰離子電池的運作效能。

不過,儘管富鋰層狀氧化物具有理論上的優勢,但它在電壓衰減、電容量衰減方面所面臨的挑戰,長期以來都對其商業化進程帶來阻礙。

「富鋰層狀氧化物」(LLOs)被認為是鋰離子電池的「終極正極材料」。(圖片來源:香港城市大學)

「富鋰層狀氧化物」(LLOs)被認為是鋰離子電池的「終極正極材料」。(圖片來源:香港城市大學)

解決長期存在的電壓衰減挑戰

為解決上述困難,研究團隊通過將額外的過渡金屬(transition metal, TM)融入正極材料,從而增強其蜂窩結構的穩定性,抑制了氧氣釋放、陽離子遷移和結構降解等情況,有效地解決電壓衰減的核心問題。團隊的方案為富鋰層狀氧化物帶來更高性能,亦為其商業化進程提供更堅實的基礎。

此外,團隊運用先進的「表面工程技術」來處理因材料表面降解、過渡金屬離子溶解、結構崩塌、電解腐蝕等引致的電容量衰減。團隊在煆燒過程(將固體物料加熱至高溫的處理過程)中,加入了包括碳塗層等保護劑,利用此保護層確保材料的長期穩定性,標誌着能源儲存技術的重大進步。

這項突破性科研技術曾於 2023 年的國際期刊《自然能源》(Nature Energy)上發表。在實驗室科研成果的基礎上,團隊將加速以下兩條生產線的商業化進程:

• 傳統鋰離子電池用富鋰錳基正極材料,令電池能量密度可提高超過三成及降低成本

• 固態鋰電池用富鋰錳基正極材料

城大物理學系劉奇教授(右)。(圖片來源:香港城市大學)

城大物理學系劉奇教授(右)。(圖片來源:香港城市大學)

材料生產擴展至全球

劉教授說:「研究團隊成功使正極材料—富鋰層狀氧化物,發揮真正的商業潛力。此項技術不但以更低成本提供更高的能量密度,更為電動汽車市場及能源儲存應用開闢更多可能。項目不但展示了香港在新一代能源技術方面的優勢和實力,也助力香港在全球高新科技市場佔據領先地位。」

團隊早前已成立「速方新能源科技有限公司」,並搭建了一條年產量為百噸級的生產線,致力於高性能富鋰錳基正極材料的開發與產業化發展。團隊期望在「產學研 1+計劃」的支持下,可於未來三年於東南亞或韓國等地,建立一條年產量為 1,000 噸的生產線,並預計可創造約 100 個與研究、製造和工程相關的創新就業機會。

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