中大研發微型機械人檢測系統 半小時檢測難辨梭菌 每次成本50元

撰文:李恩慈
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香港中文大學最新研發一套微型機械人快速檢測系統「QuickCAS」,首階段可針對檢測,可引發腸道炎症的腸道難辨梭菌。現時檢測難辨梭菌需時2至4小時,新系統則只需15至30分鐘便可完成;檢測成本亦可由港幣約300元,大幅降至約50元,價錢相差六倍。團隊認為,全自動系統,可同時減輕醫護工作負擔,及降低檢測過程的感染風險。
現時新系統正進入臨床試驗階段,中大機械與自動化工程學系副教授張立表示,期望檢測系統可於明年在醫院投入試用。團隊現正積極研究將系統應用於其他病原體檢測,包括肺炎鏈球菌、沙門氏菌及新冠肺炎等。

中大團隊研發了創新的微型檢測機械人系統,整合螢光微型檢測機械人和磁場驅動,第一代系統「QuickCAS」針對檢測難辨梭菌。(資料圖片)

中大團隊研發了創新的微型檢測機械人系統,整合螢光微型檢測機械人和磁場驅動,第一代系統「QuickCAS」可針對檢測難辨梭菌。該菌一般寄生在人的腸道,成因包括社區感染及服用抗生素等,可引起腸道炎症反應。

中大機械與自動化工程學系副教授張立表示,微型檢測機械人以靈芝孢子作本體,再包裹上氧化鐵納米粒子及碳量子點使其功能化。透過分析機械人被綠光激發時的螢光反應變化,系統可判斷出病人的樣本是否存在病原體。

病人需抽取糞便樣本,研究人員會在試管混合樣本及生理鹽水。當樣本進入機器後15分鐘,螢光便會出現變化,螢光減弱得愈快,便代表其毒素愈高。他稱,系統測試至今的敏感度達百分百。

左起:中大機械與自動化工程學系副教授張立、中大莫慶堯醫學講座教授、消化疾病研究所主任沈祖堯。(資料圖片/張浩維攝)

研發團隊稱,現行檢測方法使用的試劑,一般需要於低温或冷凍存放和運輸,而微型檢測機械人則沒有此限制,可於室溫下運輸及存放。現時檢測難辨梭菌需時二至四小時,QuickCAS 則只需 15 至 30分鐘便可完成;成本亦由港幣約300元大幅降至約50元,價錢相差六倍。

團隊認為,全自動系統可減輕醫護的工作負擔,及降低檢測過程中的感染風險。透過簡化檢測程序,即使只受基本訓練的化驗所初級技術員也能操作,可紓緩現時化驗專才不足的壓力。

張立副教授指出,透過磁力控制微型機器人在樣本中找出毒素。(資料圖片/張浩維攝)

現時快速檢測系統正進入臨床試驗階段,需作大量病毒測試。張立期望檢測系統,可於明年在醫院投入試用。

研發團隊並積極研究,利用該系統進行新冠肺炎病毒檢測的可行性,並發展批量檢測及檢測多重病原體的應用,包括肺炎鏈球菌、沙門氏菌、病原性大腸桿菌及幽門螺旋菌等,有望將來惠及各地醫療機構。張立稱,機械人的控制系統範圍廣闊,可用作測試其他細菌或病毒的毒素;由於其他細菌的蛋白質及基因,與難辨梭菌不同,研究人員需事先調整機械人設定。

該系統由中大機械與自動化工程學系副教授張立、微生物學系教授葉碧瑤、中大莫慶堯醫學講座教授、消化疾病研究所主任沈祖堯,以及內科及藥物治療學系副教授黃曦合作研發。

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