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浸大帶領研發多功能納米機械人 精準降解污染物及除菌成效顯著

BasTech

浸大帶領研發多功能納米機械人 精準降解污染物及除菌成效顯著
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浸大帶領研發多功能納米機械人 精準降解污染物及除菌成效顯著

2025年08月04日 13:53 最後更新:14:48

由香港浸會大學領導的協作研究團隊,研發出一款配備銀和金兩種金屬納米棒的多功能納米機械人,能有效降解污染物及去除細菌,並可透過磁場控制其移動。該發明在抗菌處理、污水管理及生物醫學領域具有廣泛的應用潛力。

多功能納米機械人的結構。

多功能納米機械人的結構。

化學污染物、致病細菌及生物膜(聚合於黏性物質的微生物群落)對公共衞生構成嚴重威脅。為此,科學家研發了各種具備催化和抗菌特性的納米平台。然而,開發可透過遠端控制,精確地鎖定目標並移動的納米機械人,從而提高處理方案的效能和靈活性,仍是一項挑戰。

浸大化學系副教授梁湛輝教授與中國科學技術大學、合肥工業大學和安徽醫科大學第一附屬醫院東城院區的科學家合作,設計及製造出一個具有分解有機污染物的能力和抗菌特性,並可去除生物膜的多功能納米機械人。研究結果已刊載於學術期刊《Advanced Healthcare Materials》。

該多功能納米機械人擁有空心球形結構,其組成和特點包括:

由氧化鐵組成的核心:氧化鐵屬磁性材料,讓納米機械人能夠透過磁場控制,按照既定的路徑移動。
由銀和金兩種金屬納米棒組成的中間層:可作為催化劑,促進降解有機污染物的化學反應,並抑制細菌的生長或破壞其功能。
由聚多巴胺製成的表層:具備生物相容性的材料,能保護和穩定內部結構。
闊大內腔及微孔結構:可利用作為藥物載體。
為測試納米機械人降解污染物的效能,研究團隊製作出模擬微型污水池,納米機械人在磁場的驅動下,準確地移至其中兩個池室,並停留一分鐘。其後進行的測試顯示,池室內的「4-硝基苯酚」(工業和農業活動產生的有機污染物)和「亞甲藍」(工業污水中的有機染料)的水平均顯著下降。

浸大化學系副教授梁湛輝教授領導的協作研究團隊,研發出能有效降解污染物及去除細菌的多功能納米機械人。

浸大化學系副教授梁湛輝教授領導的協作研究團隊,研發出能有效降解污染物及去除細菌的多功能納米機械人。

研究團隊亦發現納米機械人具備抗菌能力。團隊透過裝載光敏劑「鋅酞菁」的納米機械人進行測試,了解配合銀和金兩種物質,在各種條件下對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌效果。這些條件包括以磁場控制納米機械人的移動,以及施加近紅外線激光及氙氣燈等光源。當磁場、近紅外線及氙氣燈三者並用,載有鋅酞菁的納米機械人可抑制高達99.9%的細菌繁殖。

由磁場驅動載有鋅酞菁的納米機械人,還能有效去除細菌生物膜。研究人員把納米機械人放進長有生物膜的實驗皿及U型管,並施加磁場及光源照射,納米機械人能有效破壞並去除生物膜。當磁場、近紅外線激光及氙氣燈三者並用,移除生物膜的效果最為顯著,同時錄得最低的細菌存活率。研究突顯納米機械人在處理與生物膜相關的感染,以及導管等密閉空間堵塞的潛力。

梁湛輝教授表示:「研究結果顯示,由研究團隊開發的多功能納米機械人,具有精準的催化能力、高度抗菌特性,並能有效移除生物膜。它的移動能夠以磁場引導,令降解污染物和抗菌活動可以在受控的情況下精準和有效地進行。這種多功能納米機械人在污水處理、生物醫學以及其他領域,具有龐大的應用潛力。」

由香港浸會大學中醫藥科學家團隊從中藥石斛發現的天然美白及抗衰老化合物「二氫白藜蘆醇」(DR2),最近已成功註冊為國家藥品監督管理局的化妝品新原料。浸大的初創企業不僅成為首家獲得此項註冊的香港初創公司,更進一步彰顯浸大在科研創新方面的卓越成就。

在「鐵皮石斛」和「金釵石斛」提取的「二氫白藜蘆醇」,具有抗氧化和抑制黑色素的功能。圖為「鐵皮石斛」。

在「鐵皮石斛」和「金釵石斛」提取的「二氫白藜蘆醇」,具有抗氧化和抑制黑色素的功能。圖為「鐵皮石斛」。

領導研究團隊的浸大中醫藥學院副院長(教與學)及中醫藥講座教授張宏杰教授表示:「國家藥品監督管理局批准DR2註冊為化妝品新原料,肯定了這種化合物的安全性和應用潛力。這個里程碑彰顯我們把研究成果轉化並實際應用於香港特別行政區和中國內地的努力,亦為由香港特區研發、含有DR2的化妝和護膚產品在中國內地生產和銷售鋪平道路。」

張教授及其研究團隊,發現從兩種蘭科植物「鐵皮石斛」和「金釵石斛」提取的天然化合物DR2,具有抗氧化和抑制黑色素的功能,令它成為護膚產品的理想成分。

浸大中醫藥學院副院長(教與學)及中醫藥講座教授張宏杰教授從中藥石斛發現的天然化合物「二氫白藜蘆醇」,成功取得國家藥品監督管理局的化妝品新原料註冊。

浸大中醫藥學院副院長(教與學)及中醫藥講座教授張宏杰教授從中藥石斛發現的天然化合物「二氫白藜蘆醇」,成功取得國家藥品監督管理局的化妝品新原料註冊。

他們在細胞和動物實驗中發現,DR2能抑制自由基和活性氧的產生,反映該化合物適合用於保護皮膚,發揮抗衰老作用。在黑色素細胞中,DR2尤其能夠抑制催化黑色素產生的酪胺酸酶的活性,以及酪胺酸酶相關蛋白的表達,從而顯著減少影響人體皮膚顏色的黑色素的形成。

研究結果顯示DR2在減少黑色素形成和預防皮膚變黑方面,較經常用於護膚產品的維他命C、維他命E和水楊酸更有效。

此外,DR2對皮膚沒有刺激性,加上兼容水性和油性配方的特性,令它可被廣泛應用於護膚和化妝產品中。

為推動研究成果實際應用於個人護理產品,張教授創立初創企業「基訓生物科技有限公司」。透過這家初創企業,DR2最近已獲國家藥品監督管理局註冊為化妝品新原料。該化合物及其合成衍生物亦已在中國、美國、日本、新加坡和馬來西亞等地獲得專利授權。

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