圖:梁湛輝教授領導的協作研究團隊,研發出能有效降解污染物及去除細菌的多功能納米機械人。
化學污染物對公共衞生構成嚴重威脅。香港浸會大學領導的協作研究團隊,研發出一款配備銀和金兩種金屬納米棒的多功能納米機械人,能有效降解污染物及去除細菌,並可透過磁場控制其移動。研究團隊認為該發明在抗菌處理、污水管理及生物醫學領域具有廣泛的應用潛力。\大公報記者 陳劍
化學污染物、致病細菌及生物膜(聚合於黏性物質的微生物群落)對公共衞生的影響不容忽視,科學家研發了各種具備催化和抗菌特性的納米平台。然而,開發可透過遠端控制,精確地鎖定目標並移動的納米機械人,從而提高處理方案的效能和靈活性,仍是一項挑戰。
夥多所內地高校研發
浸大化學系副教授梁湛輝與中國科學技術大學、合肥工業大學和安徽醫科大學第一附屬醫院東城院區的科學家合作,設計及製造出一個具有分解有機污染物的能力和抗菌特性,並可去除生物膜的多功能納米機械人。
該多功能納米機械人擁有空心球形結構,由氧化鐵組成的核心,讓它能夠透過磁場控制,按照既定的路徑移動;由銀和金兩種金屬納米棒組成的中間層,使其可作為催化劑,促進降解有機污染物的化學反應,並抑制細菌的生長或破壞其功能。該機械人並擁有由聚多巴胺製成的表層,具備生物相容性的材料,能保護和穩定內部結構;而闊大內腔及微孔結構,使其可利用作為藥物載體。
為測試納米機械人降解污染物的效能,研究團隊製作出模擬微型污水池,納米機械人在磁場的驅動下,準確地移至其中兩個池室,並停留一分鐘。其後進行的測試顯示,池室內的「4-硝基苯酚」(工業和農業活動產生的有機污染物)和「亞甲藍」(工業污水中的有機染料)的水平均顯著下降。
抗菌能力方面,團隊透過裝載光敏劑「鋅酞菁」的納米機械人進行測試,了解配合銀和金兩種物質,在各種條件下對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌效果。這些條件包括以磁場控制納米機械人的移動,以及施加近紅外線激光及氙氣燈等光源。當磁場、近紅外線及氙氣燈三者並用,載有鋅酞菁的納米機械人可抑制高達99.9%的細菌繁殖。
多個領域應用 潛力巨大
由磁場驅動載有鋅酞菁的納米機械人,還能有效去除細菌生物膜。研究人員把納米機械人放進長有生物膜的實驗皿及U型管,並施加磁場及光源照射,納米機械人能有效破壞並去除生物膜。當磁場、近紅外線激光及氙氣燈三者並用,其效果最為顯著,同時錄得最低的細菌存活率。
梁湛輝表示,研究團隊開發的多功能納米機械人,具有精準的催化能力、高度抗菌特性,並能有效移除生物膜。「它的移動能夠以磁場引導,令降解污染物和抗菌活動可以在受控的情況下精準和有效地進行,在污水處理、生物醫學以及其他領域均具有龐大的應用潛力。」