��楊莫與其團隊研究出納米「零維」探針,可進入人體並在細胞進行靶向治療。 香港文匯報記者彭子文 攝楊莫「零維」載藥探針 「直播」殺癌細胞過程
編按:正所謂大器始於毫末,現今科學發展愈見趨向精密與細緻,而追求小至十億分之一(10-9)米的納米技術可說是最具代表性的領域。在香港,生物科技被視為極具潛力的優勢領域,而不少科學家積極將之與納米技術結合,開發不同形式、不同功能、遠比細胞更細小的粒子及組件,於微小世界揭示生命如何運作的情況,同時藉以開拓先進的醫療應用,造福人類健康。今日起香港文匯報推出系列專題,報道香港多個納米生物科技的創新項目,向讀者展示納米世界的多元面貌。
癌症被視為人類健康的「頭號敵人」,科學家正結合尖端納米科技,在早期將癌細胞鎖定,爭取提高治癒機會。理工大學生物醫學工程跨領域學部副教授楊莫與研究團隊花逾3年時間,以化學合成方法結合石墨烯量子點及新型二維材料「MoS2」,研究出只得一點大小、可載藥的納米「零維(0-dimensional)」探針,化身「偵探」進入人體,「揪出」循環腫瘤細胞,並在細胞核進行靶向治療。納米探針將癌細胞殺死後,其熒光也會轉色,令醫生實時觀察體內的變化,其檢測度靈敏,預計10年後可商業化應用,有望為癌症患者帶來新希望。��香港文匯報記者 高鈺
石墨烯為近十多年新發現的先進二維平面材料,具良好生物相容性。楊莫團隊花近3年時間,以化學合成方法研究出以石墨烯製成的「零維」 納米探針。在納米科技之中,如果物料的長闊高均極為細小,只得納米級別,便可稱為「零維」,亦即是「點線面體」概念中的「點」,與一維(線)、二維(平面)及三維(立體)相對(見另稿)。
楊莫介紹指,石墨烯製成的納米探針能發光,其熒光量子產率高達46%,就像電燈通電一樣,同時穩定性高,能持續十多個小時發光,適合細胞成像及長時間的檢測。為提升檢測效能,其研究團隊更在納米探針加入磁性元素,令其同時兼備熒光及磁共振成像(MRI)特性。
他解釋說,MRI能穿透人體組織,視察器官有沒有腫瘤或軟組織等問題,但影像分辨率低;熒光雖可看到單細胞,但穿透性有限,僅能看到皮膚表面,「將這兩種結合起來,在熒光模態時,既看到癌細胞的變化情況,也有MRI特性看到器官組織,醫生同時將兩張照片放在一起,得到的診斷訊息會更多。」
抽血驗早期癌症
此外,團隊又花近1年時間,研究如何將「零維」探針應用在早期癌症診斷。楊莫表示,早期癌症會分裂出循環腫瘤細胞在血管內,若醫生能及早發現它們,便可更早進行治療;不過,在每1萬個細胞中,卻僅有約10個循環腫瘤細胞,其數量之少成為了辨認的難題。
團隊於是將新型的二維材料「MoS2」結合石墨烯量子點作研究。楊莫解釋指,因石墨烯量子點會發光,而「MoS2」則有淬滅其發光功能的功用,當兩者結合的探針遇上癌細胞蛋白時,會發揮分子作用力,令「MoS2」啟動開關動態,與癌細胞蛋白結合,並與石墨烯分開,令石墨烯變亮,機理就如燈掣開關一樣,「即是對應檢測到或檢測不到這兩個狀態,不發光代表檢測不到,發光就代表檢測得到。」因此只要抽一滴血,放在檢測平台上識別循環腫瘤細胞,就可了解是否有早期癌症表徵。
細胞內靶向治療
除了檢測功能,楊莫指納米探針的表面有利連接各種生物分子、蛋白及核糖核酸等,更可用作載藥。例如當癌細胞出現時,識別癌細胞的生物分子就會抓住它,讓整個探針被細胞吞下去,這時藥物分子亦會被釋放出來,在細胞核進行靶向治療,而醫生則可通過熒光檢測,了解藥物的釋放過程。
他舉例說,如果設定當納米探針抓到癌細胞時會顯示藍色,用藥物將癌細胞殺死後,熒光轉為綠色,便可通過熒光顏色實時觀察藥物的釋放過程和細胞的變化等。
研究團隊亦進行了一系列實驗,結果發現,有載藥的納米探針,經過12小時便可殺死癌細胞。
他強調,靶向治療是研究的特別之處,通過MRI及熒光實時觀察體內的情況,令醫生透過圖片就可一目了然。「比如藥物都是有毒的,可殺死癌細胞,自然也可以殺死正常細胞,但我們的探針可以在血管、肌肉游走,只有碰到癌細胞,被它吞下去,才進行治療」,他指團隊會繼續深化研究,期望10年後可商業化應用。