港大教授研新型顯微鏡 助研究帕金遜症等腦部疾病成因

撰文:歐陽德浩
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大腦擁有過百億個神經細胞,它們的體積細小、活動速度快,以往缺乏顯微技術深入研究。如今,香港大學電機電子工程系副教授及生物醫學工程課程總監謝堅文博士帶領團隊,研發兩項顯微技術,相信能為治療大腦神經疾病提供線索,找出老人常見疾病,如阿茲海默症和帕金遜症等的成因。

謝堅文指,腦神經細胞的體積僅0.01至0.1毫米,活動速度為0.001秒,若能捕捉到細胞的活動,便能了解大腦如何發出訊號,以控制身體各個部位以及腦部疾病成因。然而現時仍未有技術能完美捕捉腦細胞活動。他續指,現時常見的技術,包括「植入電極針」、「功能磁力共振」、「傳統螢光顯微鏡」均有著不同的缺憾。

例如「植入電極針」會對大腦帶來傷害、「功能磁力共振」的解像度低、「傳統螢光顯微鏡」的捕捉速度緩慢。謝堅文因此帶領團隊研發兩項技術,兼具低創傷、解像度高、速度快的特點,以捕捉大腦細胞的訊號。

香港大學電機電子工程系副教授及生物醫學工程課程總監謝堅文博士於今日(9日)發表研究成果,介紹最新研發的兩種生物醫學工程的顯微技術。(香港大學提供)

掃描速度比現有激光技術快1,000

其中「雙光子螢光顯微鏡」的掃描速度,比現有的激光技術快1,000倍。謝堅文研發「超高速激光掃描技術」,利用平行反射鏡,讓高速的激光捕捉實驗對象的大腦訊號,能掃描大腦每秒1,000至3,000次。在深度方面,亦能偵測到大腦表面以下三分一毫米,並擁有不傷害大腦神經(低創傷)的優點。

對細胞的傷害減低最少1,000

謝堅文表示,雖然掃描速度加快,但被強光照射一段時間後,細胞會受到破壞。而「編碼光片陣列顯微鏡」兼具高效率及低創傷的特點,採用通訊廣播的技術重組3D影像,每秒擷取3D影像超過10張,相比現時的技術對細胞的傷害減低最少1,000倍,能長時間研究細胞,而不擔心受激光破壞。

找出帕金遜症等老人病成因

謝堅文指,兩項顯微技術能應用在神經學和生物學,例如能為治療大腦神經疾病提供線索,找出老人常見腦部疾病,如阿茲海默症和帕金遜症等的成因;或觀察細胞和器官受病毒或細菌感染的過程,對研究病毒亦有幫助。

謝續指,現時團隊連同博士生合共九人,曾獲政府資助早期階段的研究,直至兩年前獲美國衛生研究院撥款約2,000萬元,時限三年。他透露,當中400萬投放在研發顯微鏡上,化學用品、工資等亦成本不菲,更笑指「其實養一隻白老鼠都唔平呀。」