敷傷續骨新法寶

人體有百分之七十是水分，但為何這些液體沒有蒸發或流走？中大的生物醫學工程師研究人體和大自然的構造如何保存水分，從而開發出送藥療傷的新材料。

邊黎明教授參考人體軟組織的功能運作，發現水凝膠的新特性。水凝膠是包圍在細胞外、具滲透性的水合聚合物網絡，容許營養進入並滋養細胞。水凝膠能像液體般改變形狀，自由流動。它是固體，特性卻甚似液體。

邊教授說：「人類就像一大個會行走的水凝膠。細胞內含有染色體的DNA、細胞本身，以至包含細胞的器官，都是水凝膠。

「果凍含大量水分，但這些水分不會流走。人也如是。如果我們的身體沒有水凝膠，就會枯乾。」

邊教授形容其研發的水凝膠為「智能」漁網。這種三維網原可固定細胞，但邊教授開發的水凝膠，當中連結可以因應情況變動，分子一鬆一合，便可組成不同的連結，三維網可以隨細胞擴張，細胞甚至可以透網而出。

這些連結是由客體分子金剛烷組成。當金剛烷與杯狀、以葡萄糖構成的主體分子環糊精結合，便會被緊密包接。然而，這個連結是可以鬆解的，而短暫鬆解後仍能完好無缺的恢復原狀。

金剛烷和環糊精可以大量購入，藥廠已用它們來製造一些緩釋型藥物。邊教授的團隊破天荒應用水凝膠中的可逆轉連結，製成動態、內含可培植細胞的水凝膠。

細胞生物學家常在平面的培植碟上培植細胞，但這些細胞的舉動與在三維自然環境中（如人體）的並不一樣。

這也是為何藥廠研發這麼多藥物，它們可以在平面培植碟上殺死癌細胞，但應用在真實立體的腫瘤上往往成效遜色。

邊教授希望他的動態「魚網」水凝膠可用於實驗室中建造立體的腫瘤模型，以評估哪些藥物於真實環境中見效。超過百分之九十在平面環境試驗的藥物都是無功而回，如果邊教授的研究成功，便可大大縮短研發藥物的時間並減低成本。

水凝膠也可用來修復受傷組織。水凝膠有機會培植出幹細胞，然後注入受損膝蓋的軟骨，修補並催生新軟骨。

目前差不多所有幹細胞在注入傷患處後數小時內便會死亡，因為幹細胞的周邊缺乏保護，無法適應新環境。水凝膠正好充當幹細胞的護盾，讓其存活更久，足以發揮效用。

邊教授強調：「我們既想這個構造在微觀層面很活躍，但又想它在整體規模上很穩定，情況很矛盾。」

生物醫學工程學系的邊教授能夠製造黏力強、任何形狀的水凝膠。換言之，這些水凝膠可以依附外露傷口或胃潰瘍，在傷患處形成保護層。如果水凝膠中加入治療傷口的藥物，便可在不作入侵性手術的情況下有效地送藥到患處，治療潰瘍。

年滿六十的長者，另一常見毛病是股骨頭壞死。當髖關節隨年月退化，連繫臀部的股骨骨頸細胞便會失靈。股骨頭和骨頸內部因而壞死，病人跌倒便會容易摔斷髖骨。

現時的治療需靠手術把死去的骨頭組織和積存的液體移除。萬不得已時，得置換髖關節，但創傷性很大，費用高昂，而且置換物使用期限短，很可能病人仍在世時已失效。

骨頭被侵蝕後產生空腔，水凝膠可以經由微創手術注入骨頭，填滿這些空腔，承托骨頭，還能刺激新骨頭生長。新水凝膠也可加入幹細胞，幫助修復和強化骨頭，這樣便可延遲進行入侵性治療，甚至不用更換髖關節。

邊教授強調：「我們可以在不損害骨頭表面的情況下傳送注入物，經由一個小孔把藥物和幹細胞傳送至密封的體內位置。」

往骨頭注入水凝膠的治療法效益甚高。骨細胞、幹細胞和免疫細胞得以進入一個適宜的環境，加快療癒速度。

圖／Eric Sin

倘中英文版本出現歧義，概以英文版本為準。

 

本文出自中大主網頁（2019年10月）

標籤
邊黎明 水凝膠 治療 生物醫學工程學系 教授