Newsletter No. 531

希 腊神话中,普罗米修斯盗火予人类,遭受到的惩 罚是被绑石上,每天让巨鹰啄食其肝脏。到了新 的一天,肝脏会自动长出,又成为巨鹰食粮,如 此日复日长受无尽之苦。 人类器官相信只有在神话中才会自动重生,直至再生医学 的出现。 再生医学可说是现代生物医学科技的最前沿,旨在修复或 复制因疾病或创伤而受损失去功能的人体组织或器官,研 究领域包括医疗装置、人工器官、组织工程、生物材料、细 胞治疗、临床转化等。 中大校长、利国伟利易海伦组织工程学及再生医学教授 段 崇智 ,为国际知名生物医学科学家,专长肌肉骨骼生物学及 组织再生研究。他对肌肉骨骼组织的研究开创新天,为再 生医学的迅速发展提供了莫大助力。 成人人体有超过二百骨块。骨块的主要作用有二:负重和运 动。骨与关节的正常协作,令人得以进行各项日常活动。但 二者会因创伤受损,或随年龄而退化,过程不可逆转。举骨 关节炎为例,这个疾病的成因是骨关节的软组织磨损,影 响着六十岁以上人口的10%至15%。估计到了2050年,将 有一亿三千万人会受骨关节炎之苦,而且此症迄今无药可 治。 好像修补马路上的坑洞需要混凝土或沥青一样,修补软骨 的第一步是寻找适合的替代物料。理想的物料其实近在眼 前,就是人类干细胞。干细胞可以在乳齿及脐带等地方找 到,它具有自我复制能力,而且在一定条件下可以分化成多 种功能细胞,所以是很理想的原材料。如果干细胞来自组 织需要修补的同一个人身上,效果更佳。 接下来,细胞需要一个架构或支架来凝聚。段教授研发出 两种仿生材料支架。第一种名为「电纺纳米纤维支架」,制 造方法是先把聚合物溶液(一种经美国食品药物管理局认 可的可吸收生物材料)滴流过电流,在其他大气条件配合 下得出纤细的条状物质,然后把细胞加进这个纳米纤维支 架。细胞自会黏上支架转化成合用的生物材料(图一)。 另一个方法是把细胞放进聚合物溶液中,然后以投影光固 化三维打印技术造出水凝胶。这个方法的好处是水凝胶可 以按需要造出不同的形状及大小(图二)。 最后一步,把支架放进生物反应器,作用就如一个焗炉或 孵化器,供应所需的养分和氧气以塑造一个活生命体的内 在环境。有实验显示,物料放进一个横轴旋转生物反应器  (图三),七星期后会转化成在多方面非常接近且硬度达 原生关节软骨75%的物质。 经这些技术制造出来的软骨替代品,已经在猪和山羊等动 物身上试验成功。段教授为了下一阶段的人类试验,特别 利用微型生物反应器平台复制人类关节,成功制造了首个 名为「微关节」的三维关节(图四),用作研究及测试治疗 骨关节炎疾病的药物,可望将来研发出有效治疗这个顽疾 的药物或程序。 段教授寻骨究柢,原来源自他博士论文的研究兴趣。他当 时对为什么吹弹欲破的鸡蛋会孵化出骨骼健全的小鸡很好 奇—柔怎生得出刚来?他后来发现,原来鸡骨的钙来自依 附在蛋壳上一层叫尿囊绒毛膜的薄膜。如果把鸡胚胎置于 一个没有蛋壳的环境孵化,孵出来的小鸡将会严重缺钙, 出现胚胎软骨病征状。 在段教授的领导下,中大已整合了多个学系及研究单位在 干细胞及再生医学方面的专长及能量,正蓄势待发。段教 授的科学创新或许会令传说中的狮身人面兽也得修正其谜 语:「什么动物早上四条腿走路,中午两条腿走路,到了晚 上则仍是两条腿走路?」 图一:细胞(绿色和红色)在纳米纤维支架(白色)生长 Picture 1: Seeded cells (green and red) interact with nanofibrous scaffold (white) 图二:投影光固化三维打印技术制造的水凝胶 Picture 2: Hydrogel fabricated by PSL 3D printing technique 02 # 5 3 1 | 1 9 . 0 1 . 2 0 1 9 寻骨究柢,探索智慧 段崇智科学创新之旅 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

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