新闻及香港科大故事
2023

香港科大故事
Digitalizing Disasters to Counter Climate Change(只供英文版本)
In the face of increasing extreme rainfall events that often trigger further dangers, School of Engineering civil engineers are setting out to develop a pioneering city-scale slope digital twin to boost forecasting, prevention, and mitigation of Hong Kong’s number one natural hazard: landslides.

新闻
科大研究人员揭示干细胞微环境如何控制干细胞分化为特定组织细胞 为实现干细胞治疗迈进一大步
香港科技大学(科大)的研究人员发现了干细胞微环境如何控制干细胞分化为各种功能性细胞,这对于未来利用干细胞治疗各种人类疾病具有重要意义。
人体干细胞拥有独特的能力,可以复制和分化为特定的组织细胞,从而支持人体正常发育和维持组织功能运作。基于这种特性,干细胞具有潜力将受损或患病的细胞替换为健康的细胞,用于治疗柏金逊症、阿尔兹海默症及1 型糖尿病等疾病。
虽然干细胞具有治疗人类疾病的潜力,但开发干细胞疗法并不简单。其中一个挑战在于如何有效地将干细胞分化为具有不同功能的细胞,以替换退化组织中的受损细胞。干细胞周围的组织(即干细胞微环境)对干细胞分化成功能性细胞起着控制作用,但科学家对其中的分子机制了解有限,这使得这一任务更加困难。
近日,科大生命科学部主任及讲座教授解亭所带领的团队首次发现,干细胞微环境利用一种称为「间隙连接」(Gap junction)的蛋白通道,将干细胞微环境内的第二信使(Secondary messenger )cAMP传送到干细胞及其子代细胞,以控制其分化过程。作为细胞内最重要的第二信使,cAMP负责调节多个细胞功能,包括干细胞的分化。
本身亦为嘉里理学教授的解教授选择果蝇卵巢作为实验模型,研究了两种干细胞微环境如何分别控制干细胞自我复修和分化过程。
透过了解干细胞微环境的调节机制,有助我们引导干细胞分化为适当的细胞类型,以移植到已退化的人体组织。另外,退化性疾病一般会破坏干细胞微环境和干细胞,因此了解干细胞微环境的调节机制也有助于重建干细胞微环境,以移植并帮助干细胞分化为功能性细胞。

新闻
科大团队研发开创性技术 自组装高性能生物压电薄膜
香港科技大学(科大)领导的研究团队研发出新技术,可以使氨基酸在大面积上有序地自行组装一层薄膜。团队发现该生物薄膜具备高压电性能,或可在未来用以制成具生物相容性和可降解性的生物医学微型装置,例如心脏起搏器和可植入体内的传感器。
从压电效应——动能与电能间的相互转换——中产生的生物电在生命系统中具有生理意义,例如人类行走时胫骨产生的压电电荷会促进骨骼再生,而呼吸时肺部产生的压电电荷亦有助血红蛋白与氧气结合。
目前,大部分的压电材料都是低可塑性、脆弱的,有些甚至含有毒物质(例如铅和石英),所以不适合植入人体体内。生物压电材料具有天然的生物相容性、可靠性和环境可持续性,因此是最合适的替代品。然而,以一致的排序方向大规模操纵生物分子使其正常运作,80年来一直是一个国际学术难题。
为解决这一长期挑战,由科大机械及航空航天工程学系副教授杨征保领导的研究团队,最近研发出一种自组装技术,透过协同的纳米限域技术和原位极化(见图),制造生物压电薄膜。它使生物分子能够在大面积自行组装,并且呈相同方向。更重要的是,团队在使用新技术下发现β-甘氨酸薄膜具有的压电应变系数,高达11.2pmV-1,是目前所有生物压电薄膜中性能最高。
团队自组装的生物压电薄膜,能够从肌肉伸展、呼吸、血流和微小身体运动的机械应力中产生生物电。薄膜无需电池,在任务完成后能从体内自然分解。
杨教授表示:「我们的研究发现,整个β-甘氨酸薄膜展现出高压电效应和杰出的热稳定性。它的出色输出性能、天然生物相容性和生物可降解性,在高性能生物机械电应用,例如可植入体内的传感器、生物可吸收的无线充电装置、智能晶片和生物电子等具有重要意义。」在未来,团队将继续研究如何提升薄膜的柔韧性以配合生物组织,以及大规模以低成本生产生物压电薄膜。此外,团队亦会进行动物实验,将研究成果进一步应用于生物医学。