在過去幾十年間,納米機器人在精準醫學領域展現出極大的潛力。然而,如何在這些微型裝置穿梭於複雜的生理環境時,對其進行即時追蹤與引導,仍是一項有待解決關鍵挑戰。與此同時,現有的成像方法存在需要長時間曝光才能偵測到電離輻射,或因活體組織中的強烈光散射而導致影像模糊等各項問題。
由香港大學(港大)工程學院電機與計算機工程系王飛飛教授領導的研究團隊,成功開發出首個用於磁性納米機器人導航的近紅外二區(NIR‑II,1000–3000 nm)螢光視覺平台。該平台能在生物體內提供清晰、即時的視覺回饋以引導納米機器人,為影像引導式精準治療開拓全新可能。
王教授指出:「核心問題在於我們如何以高特異性、高靈敏度與高清晰度監測體內的納米機器人。近紅外二區螢光導航能提供更優異的對比度、分辨率與穿透深度,因為波長高於1000納米(nm)時,光散射效應降低,組織自體螢光也會大幅減弱。」
該團隊開發的納米平台支援雙通道近紅外二區成像,能為納米機器人導航建立類似「GPS式地圖」,這使研究人員能夠即時同步觀察納米機器人及其目標部位,從而實現具有高分子特異性和靈敏度的精準體內運動。
論文第一作者代子登博士表示:「這類近紅外二區磁性納米機器人具備極高的穩定性,即使在胃部的酸性環境中依然穩定存在超一個月。我們成功實現了針對胃腸道的靶向藥物遞送,用於治療炎症性腸道疾病。」
研究發現在活體小鼠模型中,該近紅外二區磁性納米機器人展現出在腹腔、後肢、肝臟、脾臟及下胃腸道內的精準移動能力。相較於傳統技術,本平台提供了更高清晰度的視覺回饋,移動速度提升超過100倍,藥物遞送效率更提升了約30%。
這項近紅外二區納米機器人技術為精準的影像導引藥物遞送提供了極具前景的全新策略,在治療炎症疾病、腫瘤及其他需要標靶治療的病症方面具有潛在應用價值。
相關研究成果已發表於頂尖期刊《科學進展》(Science Advances),論文題為「Real-Time Near-Infrared II Fluorescence Navigation of Magnetic Nanorobots for Image-Guided Therapy」。
論文連結:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea5126
關於王飛飛教授
王飛飛教授現任港大工程學院電機與計算機工程系助理教授。加入港大之前,他曾於美國斯坦福大學化學系擔任博士後研究員。王飛飛教授於中國科學院沈陽自動化研究所獲得博士學位,研究領域包含近紅外二區螢光成像、超分辨成像、先進生物醫學成像、AI4S和對生物醫學應用具有廣泛且深遠的影響的相關技術。他近期榮獲2025國家自然科學基金優秀青年科學基金項目(B類)及2025年度先進材料獎項,以表彰其研究貢獻。如欲了解更多內容,請瀏覽研究團隊網站:https://www.eee.hku.hk/~ffwang/
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