Newsletter No. 531

希 臘神話中，普羅米修斯盜火予人類，遭受到的懲 罰是被綁石上，每天讓巨鷹啄食其肝臟。到了新 的一天，肝臟會自動長出，又成為巨鷹食糧，如 此日復日長受無盡之苦。 人類器官相信只有在神話中才會自動重生，直至再生醫學 的出現。 再生醫學可說是現代生物醫學科技的最前沿，旨在修復或 複製因疾病或創傷而受損失去功能的人體組織或器官，研 究領域包括醫療裝置、人工器官、組織工程、生物材料、細 胞治療、臨床轉化等。 中大校長、利國偉利易海倫組織工程學及再生醫學教授 段 崇智 ，為國際知名生物醫學科學家，專長肌肉骨骼生物學及 組織再生研究。他對肌肉骨骼組織的研究開創新天，為再 生醫學的迅速發展提供了莫大助力。 成人人體有超過二百骨塊。骨塊的主要作用有二：負重和運 動。骨與關節的正常協作，令人得以進行各項日常活動。但 二者會因創傷受損，或隨年齡而退化，過程不可逆轉。舉骨 關節炎為例，這個疾病的成因是骨關節的軟組織磨損，影 響着六十歲以上人口的10%至15%。估計到了2050年，將 有一億三千萬人會受骨關節炎之苦，而且此症迄今無藥可 治。 好像修補馬路上的坑洞需要混凝土或瀝青一樣，修補軟骨 的第一步是尋找適合的替代物料。理想的物料其實近在眼 前，就是人類幹細胞。幹細胞可以在乳齒及臍帶等地方找 到，它具有自我複製能力，而且在一定條件下可以分化成多 種功能細胞，所以是很理想的原材料。如果幹細胞來自組 織需要修補的同一個人身上，效果更佳。 接下來，細胞需要一個架構或支架來凝聚。段教授研發出 兩種仿生材料支架。第一種名為「電紡納米纖維支架」，製 造方法是先把聚合物溶液（一種經美國食品藥物管理局認 可的可吸收生物材料）滴流過電流，在其他大氣條件配合 下得出纖細的條狀物質，然後把細胞加進這個納米纖維支 架。細胞自會黏上支架轉化成合用的生物材料（圖一）。 另一個方法是把細胞放進聚合物溶液中，然後以投影光固 化三維打印技術造出水凝膠。這個方法的好處是水凝膠可 以按需要造出不同的形狀及大小（圖二）。 最後一步，把支架放進生物反應器，作用就如一個焗爐或 孵化器，供應所需的養分和氧氣以塑造一個活生命體的內 在環境。有實驗顯示，物料放進一個橫軸旋轉生物反應器  （圖三），七星期後會轉化成在多方面非常接近且硬度達 原生關節軟骨75%的物質。 經這些技術製造出來的軟骨替代品，已經在豬和山羊等動 物身上試驗成功。段教授為了下一階段的人類試驗，特別 利用微型生物反應器平台複製人類關節，成功製造了首個 名為「微關節」的三維關節（圖四），用作研究及測試治療 骨關節炎疾病的藥物，可望將來研發出有效治療這個頑疾 的藥物或程序。 段教授尋骨究柢，原來源自他博士論文的研究興趣。他當 時對為甚麼吹彈欲破的雞蛋會孵化出骨骼健全的小雞很好 奇—柔怎生得出剛來？他後來發現，原來雞骨的鈣來自依 附在蛋殼上一層叫尿囊絨毛膜的薄膜。如果把雞胚胎置於 一個沒有蛋殼的環境孵化，孵出來的小雞將會嚴重缺鈣， 出現胚胎軟骨病徵狀。 在段教授的領導下，中大已整合了多個學系及研究單位在 幹細胞及再生醫學方面的專長及能量，正蓄勢待發。段教 授的科學創新或許會令傳說中的獅身人面獸也得修正其謎 語：「甚麼動物早上四條腿走路，中午兩條腿走路，到了晚 上則仍是兩條腿走路？」 圖一：細胞（綠色和紅色）在納米纖維支架（白色）生長 Picture 1: Seeded cells (green and red) interact with nanofibrous scaffold (white) 圖二：投影光固化三維打印技術製造的水凝膠 Picture 2: Hydrogel fabricated by PSL 3D printing technique 02 # 5 3 1 | 1 9 . 0 1 . 2 0 1 9 尋骨究柢，探索智慧 段崇智科學創新之旅 What’s Bred in the Bone…Comes Out in Wisdom The scientific innovation of Rocky Tuan 洞 明 集 / I n P lain V iew