香港科技大學研發嶄新智能水凝膠
有助開拓材料生物學和生物醫療的應用
31-07-2017
香港科技大學(科大)化學工程及生物工程學系助理教授孫飛的研究團隊,研發出嶄新的全蛋白質感光智能水凝膠,有助開拓未來材料生物學和生物醫療的應用。

水凝膠,在醫療界中亦稱為軟物料,可用作藥物傳送和幹細胞治療等,是生物醫療範疇中最前沿的材料。傳統的水凝膠,一般應用於面膜、隱形眼鏡等,主要是由合成聚合物,或包括動物膠原等生物提取物等物料製成,容易引起過敏反應,而兩種物料均難以提供讓細胞生長及發育所需的複雜生物環境。

孫教授團隊所發明的新型智能水凝膠,不單可盛載生物細胞及組織﹕包括幹細胞等再生醫學的重要元件,其感光特質亦可控制細胞或藥物分子在體內釋放的時間或方式。

為創造這種全新的水凝膠,孫教授的團隊通過基因編碼等手段,於室温下將經過基因改造的蛋白質組裝成分子網絡。整個合成過程完全借助類似發酵的細菌培植方法,而無需任何化學修飾。如此製造出來的水凝膠,成份與人體相近,能盛載活細胞,並有機會減低過敏或人體免疫排斥的反應。而作為藥物的載體,這種感光水凝膠則扮演開關的角色。由於在光照下,水凝膠會由固態轉變為液態,其盛載的藥物便隨即滲入體內,因此藥物可於受控的情況下釋放出來。該團隊採用的是一種新穎的生物材料設計思路,能設計出結構和功能可供精確調控的材料。

此研究成果已發表於2017年6月6日出版的學術期刊《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

孫教授表示:「智能水凝膠的需求日益增加,利用功能蛋白分子的自組裝來合成這類材料,為未來的材料生物學,甚至醫學治療,帶來了巨大的契機。理論上,水凝膠可成為幹細胞的一個有效載體,協助修補受損的器官,這有助於解決器官移植及再生等問題,令病患未來有多一個治療方法。」

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孫飛教授及其團隊研發的全新蛋白水凝膠

孫飛教授及其團隊研發的全新蛋白水凝膠

孫飛教授(中)及其研究團隊

孫飛教授(中)及其研究團隊

新水凝膠受光照後會由固體(右)轉變成液體狀態

新水凝膠受光照後會由固體(右)轉變成液體狀態

 

 

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