【最新醫療科技】港大醫學院研發新型超聲波感應二維抗菌納米片　有效治療深層骨組織細菌感染

By Giann on 21 Mar 2023

Deputy Managing Editor

人生無需太完美，健康快樂最重要。期待與您一起實現健康生活新態度。

又一醫學突破！港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系楊偉國教授團隊最新研發出一種非入侵性及非抗生素類的抗菌技術，可有效消除骨組織中耐藥性的金黃葡萄球菌 (Staphylococcus aureus, MRSA) 的感染。這款革新的抗菌納米片，在超聲波誘導下能產生大量活性氧 (reactive oxygen species, ROS)，隨著中性粒細胞膜 (neutrophil membrane, NM) 的吞噬作用，納米片能夠主動捕捉並有效地消除藏深層骨組織中的MRSA細菌超過99.72% ± 0.03%。

嚴重骨組織感染或令患者要截肢、誘發敗血症

骨組織感染，即骨髓炎，是由細菌、真菌或其他微生物引起的骨骼或骨髓中的感染。常見的致病細菌包括MRSA，嚴重的感染可令患者面臨截肢及誘發可致命的敗血症。臨床上，治療骨組織感染的方法包括注射抗生素及清創手術，由於骨深層組織的感染位已有細菌膜形成，治療效果有時並不明顯。如過度使用抗生素，也有機會損害宿主的先天免疫能力，甚至導致更多耐藥病原體出現。

近年，由光誘發的抗菌治療「光療」，或稱光動力療法或光熱療法，視為一種非抗生素的殺菌治療策略。然而光波未能有效穿透深層組織，對骨組織等深層感染的治療成效不彰。鑑於超聲波對人體組織有較高的穿透力，因此由超聲波誘發的抗菌治療可以考慮作為新一代的非抗生素治療。

新型超聲波感應二維抗菌納米片有效治療

香港大學李嘉誠醫學院研究團隊最近開發的新型二維聲敏劑，名為Ti3C2-SD(Ti3+)納米片（納米片）。相較物理上排列為零維度 (zero-dimension) 的傳統聲敏劑，其能產生的活性氧數量有限。團隊新研發的聲敏劑，含有大量二維度平面 (two-dimension) 的催化面，在超聲波感應下，新的二維聲敏劑能有效地產生大量的活性氧作為殺菌劑。納米片在超聲波誘導下，加上利用中性粒細胞膜 (NM) 表面修飾技術，NM-納米片能主動追蹤埋藏於骨組織中如MRSA的病原體。在小鼠模型中，這款新型納米片能夠在骨組織中消除超過99.72%的MRSA細菌；但在對照組使用萬古黴素 (Vanco) 作為抗生素治療的，卻未發現有顯著的治療效果。此外，當骨組織感染得到控制，NM-納米片還可以減輕炎症並有助修復骨組織。在生物安全的考慮上，團隊也沒有發現納米片有任何明顯的風險。

楊偉國教授表示：「這項突破性設計——超聲波感應的聲敏劑實現了質量上重大的飛躍，其活性氧釋放位點從零維轉變為二維，可以顯著增加活性氧的產量。我們將來也會考慮應用這技術於治療膀胱炎、腹膜炎或骨癌患者術後常見的細菌感染等。」

相關研究成果已於《先進材料》發表）。是項研究由港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系楊偉國教授領導。第一作者為港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系博士後毛叢楊。楊偉國教授團隊的研究領域包括脊柱側彎、骨科生物材料、肌肉骨骼組織工程學、3D生物打印及抗菌納米材料等。

此項研究由國家重點研發計劃(R&D#2018YFA0703100)、香港研究資助局優配基金(編號17214516及17207719)、香港醫療衞生研究基金（編號19180712、20190422及21200592）、創新及科技基金夥伴研究計劃 (# PRP/030/30FX)、國家傑出青年科學基金（編號51925104）、深圳市科技計劃（編號JCYJ20210324120012034及JCYJ20210324120009026）、深圳市醫療衞生三名工程項目──「脊柱性病變與脊柱畸形卓越團隊」 (SZSM201612055)的資助。