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理大开创先河研发高效 骨关节炎标靶镇痛诊疗纳米技术

2021年9月14日

科研与创新发展 生物医学工程学系

理大生物医学工程学系杨莫教授(左二)及温春毅博士(右二)率领团队研发高效骨关节炎标靶镇痛诊疗纳米技术。

杨莫教授(左)及温春毅博士表示,这是首次运用纳米技术将标靶光热治疗概念引进医治骨关节炎疼痛。

NGF靶向纳米探针样本及其制备流程


香港理工大学(理大)研究人员开创先河,将标靶治疗癌症的概念引入治疗骨关节炎疼痛,透过纳米粒子光声成像引导技术,锁定引发痛楚的蛋白质施以光热疗法。

这种崭新的骨关节炎标靶镇痛诊疗技术,采用以黄金纳米棒构成的标靶纳米探针,并在其表面加上二硫化钼纳米片涂层,再结合针对引发痛楚的蛋白质——神经生长因子(NGF)——的抗体。

结合抗体的标靶纳米探针能够同时以主动和被动方式,锁定产生骨关节炎疼痛的区域。与此同时,抗体将探针直接绑定NGF分子,利用光热疗法,将照射患处的近红外光激光转化为热量,破坏NGF分子达致舒缓疼痛效果。

带领今次研究的理大生物医学工程学系副系主任杨莫教授说,小鼠实验结果显示标靶光热治疗的镇痛效果令人满意,而且有效改善患处的运动功能。

杨教授说:「这是首次运用纳米技术将标靶光热治疗概念引进医治骨关节炎疼痛。」

他续称:「比较现有药物一般只能镇痛数小时,这次研究显示纳米标靶治疗可以维持数以日计的镇痛效力,为临床转化提供良好前景。」而在小鼠模型实验中,基於此纳米探针的光热治疗产生的镇痛作用持续三至四天。

另一位带领研究的理大生物医学工程学系副教授温春毅博士说,结合抗体的纳米探针和光热治疗双管齐下,能够更有效降低关节组织的NGF水平,并且不损患处周围的软组织和骨骼。

温博士说:「以往抗神经生长因子疗法的临床实验中,发现一个主要问题是使用高剂量NGF抗体会加剧关节病变。为解决这个难题,我们研发出以标靶诊断治疗同步技术去锁定并消除NGF,从而将所需的NGF抗体剂量降至最低。」他说以理大团队开发的技术,只需以往临床实验所使用剂量的百分之一,已可以达到控制骨关节炎疼痛的效果。

目前,诊断骨关节炎主要靠身体检查,并可能辅以X光丶磁共振成像扫描和关节镜检查。而理大研发的技术就带来崭新而且准确的诊断方法——疼痛成像。原理是利用光声成像追踪已锁定痛原的纳米探针。光声成像是一种新的无创成像方式,既有光学成像的高对比度和良好的特异性,又有超声波成像的高分辨率和穿透深度。

在挑选纳米探针材料时,研究团队采用具良好光热特性的黄金纳米棒和优良生物相容性的二硫化钼涂层。同时,二硫化钼在导热和水溶性都有良好表现,并且对近红外光有高吸光度。这些特性令二硫化钼成为优质的光声成像造影剂,并进一步提升纳米探针的光热治疗表现。

《刺针》关注骨关节炎专家组估计,全球超过五亿人受到骨关节炎影响。而世界卫生组织亦预期,随着人口老化及其他因素如肥胖增加,患病率会继续攀升。

治疗骨关节炎的目标包括缓解疼痛和改善关节功能等。但现有的镇痛药并非靶向,部分更有明显副作用。至於全膝关节置换手术所费不菲,而且轮候公立医院进行手术需时。

温博士说:「理大研发的分子诊断治疗同步技术日後若获准临床应用,可望帮助骨关节炎患者将须要接受昂贵手术的时间延後多年,并且大大改善他们的生活质素。」

这次研究结果已发表於美国化学学会出版的国际重要期刊《ACS Nano》,并获《自然》旗下的《Nature Reviews Rheumatology》报道。

 

***完***

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何孟志

理大传讯及公共事务高级经理

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余洁凝女士

理大传讯及公共事务经理

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