理大三项医疗方面的创新技术，於 "2020 TechConnect商业网上峰会暨展览" 中勇夺 "全球创新奖"。 PolyUStimulator 是首个无需配置电池、用以刺激神经的仪器，与传统的神经刺激器有相同效果；而人工智能膝骨关节炎预测系统，能协助医护人员制订切合患者个人情况的治疗方案；此外，接触紫外光后会发出荧光的新型纳米粒子，有助改进肝癌及糖尿病等疾病的治疗。这些科研成果皆具庞大潜力，能为病人带来裨益。

PolyUStimulator — 强力新型医疗器材（无需植入电池）

对於罹患神经系统损伤（例如脊椎受伤或慢性痛症）的病者来说，将神经刺激器植入体内，有望恢复活动能力，或毋须用药而纾缓痛楚；然而，这类以电力发动的仪器仍有不少限制。

现时大部分的植入式神经刺激器均依赖内置电池供电，因此寿命亦较短。此外，神经刺激器必须藉著手术植入体内。尤其令人关注的是，这些仪器的内置电池或会在人体内漏电。

针对上述问题，理大生物医学工程学系助理教授 ( 研究）Monzurul Alam 博士及梁显利生物医学工程 ( 研究）教授郑永平教授致力寻找解决方案。他们研发了名为 PolyUStimulator 的另类植入刺激器。据他们解释，这名字是将理大（PolyU）中的 "U" 与刺激器（Stimulator）中的 "S" 结合，以代表这款新仪器的能量是从超声波（ultrasound）而来。

小巧、安全、简单

PolyUStimulator 植入器从超声波提取能量，超声波可经皮肤传入体内，再转化为压电刺激电流，而这植入仪器可在毋须配置电线或内置电池的情况下运作。仪器植入体内之后，只要在皮肤表面启动超声波探头，即可造成电流刺激。

"这是个十分简单的仪器。" 郑教授称："源自超声波的能量属交流电，经由仪器将之转化为适用於以电力刺激神经的脉冲电流。仪器巧妙之处在於极微小，甚至可以用注射方式植入体内，毋须进行手术。"

PolyUStimulator可以小至直径一毫米，细小得足以安全地以注射方法植入皮肤下。

超声波的优点在於能深入传统电感能量难以安全触及的人体深处，而且不受射频干扰。再者，仪器产生的刺激可由外置超声波来源控制及调节，甚至调校至不同超声波频率，通过多个模组用於多个刺激通道。由於此仪器微小而且与人体组织相容，理论上可以持续运作。

尽管现时尚未进行人体试验，但动物测试已证明了该刺激器的功效。

专门研究脊椎损伤的 Alam 博士说："我们从动物体外将能量传送到连接肌肉的植入器。当电流向肌肉发出脉冲，肌肉就会收缩而使腿部活动，情况与现时治疗瘫痪病人的植入功能性电流刺激相似。"

Monzurul Alam博士（左）与郑永平教授

迈出下一步 

虽然PolyUStimulator仍在初步开发阶段，但它极具潜力，可用作治疗脊椎受损、神经性痛症，以及多重骨折的病人。

为进一步完善该刺激器，Alam博士与郑教授仍需物色合适的表层物料以防人体排斥，以及将刺激器固定在所选位置的最佳方法。

尽管如此，PolyUStimulator 已获期刊《生物电子医学》（Bioelectronic Medicine）评为首个无需配置电池而能与传统电刺激器有相同效果的神经刺激器。 

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人工智能膝骨关节炎预测系统

膝骨关节炎如能尽早发现，不但有助控制病情，亦能减低需要更换人造关节的机会。为促进治疗成效，生物医学工程学系哲学硕士学生李浩轩及陈乐晋在温春毅博士指导下，研发出 "基於机器学习的膝骨关节炎恶化时序预测系统"。

（左起）陈乐晋、温春毅博士与李浩轩

这套人工智能系统藉著分析医学数据，包括健康电子记录表及膝骨射线影像，预测膝骨关节炎恶化的风险，准确度达到八成以上，能让医疗人员有效地为患者进行分流及制订合适的治疗方案。研究团队亦正开发手机应用程式，让患者可定期计量及记录相关的生理数据，方便持续跟进和自我管理病情。

李浩轩表示："我希望这套人工智能预测系统日后能成为预防性医疗设施，而利用人工智能辅助管理慢性疾病，亦能扩展至其他肌肉骨骼疾病及年老相关的疾病，例如骨质疏松症、阿兹海默症、心脏病及中风。"

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突破性纳米载体可用於药物和基因治疗

纳米载体是极微小的纳米粒子，用於把药物或基因传送到人体内一般难以触及的位置。然而，此技术仍有待改良。要将药物传送到人体预定区域仍具挑战，而在纳米载体注入病人体内以后要追踪其位置亦颇有难度。

理大应用生物及化学科技学系李蓓教授已成功为首项挑战找出解决方案。李教授及其团队研发出创新的两亲核－壳纳米载体，能快速和准确地将基因传送到细胞内。

"要将基因传送到细胞是极其困难的事，因为基因是十分脆弱的分子，很容易便会降解。" 李教授称："我们成功制造出双层结构的纳米载体，能将基因包裹在其表层，并且保护基因免在人体内移动时被降解，而当载体进入细胞后，保护层便会打开，把基因释放出来。"

李教授补充说，她研发的纳米载体已成功在肝癌和糖尿病的胰岛素阻抗治疗中传送基因。

（上）李蓓教授在纳米载体领域及治疗癌症等疾病方面取得进展。
（左）当接触到紫外光时，右边两支含有纳米粒子的溶液即发出荧光。

追踪纳米粒子

至於第二项挑战，即追踪在体内的纳米载体，李教授数年前在三藩市一个展览中被问及这个问题。当时一间大型药厂对李教授的研究极感兴趣，但存顾虑。"他们想知道这些纳米粒子在注入体内之后往哪里去。"

这个问题十分重要，因为必须确定这些粒子在治疗期间到底是留在体内，还是已随著排泄物排出体外。这个问题启发了李教授研发出新型的纳米粒子，这些粒子在接触紫外光后会发出荧光。

这项发明开拓了一系列契机，包括在生物医学范畴的应用，例如体外细胞成像生物标记、影像引导治疗、诊断成像，以及化学感应器等。它还可应用在非医学范畴，包括防伪荧光墨料，以及能令油漆对紫外光作出反应的「智能涂层」。

虽然李教授的光致发光纳米粒子仍有待进一步研发，才能进行技术授权，但她已成功在短时间内取得一项美国专利，这令她对纳米粒子的潜力充满信心。

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