新聞及香港科大故事
2021
新聞
科大破解人類口腔微生物小分子促進牙菌膜形成的奧秘
由香港科技大學(科大)海洋科學系及生命科學部講座教授錢培元帶領的一支跨學科研究團隊,揭示了人類口腔變形鏈球菌(Streptococcus mutans)釋放出的新型微生物小分子與蛀牙的形成有關,為人類口腔微生物群對健康的影響提供了新的科學證據,推動了未來預防蛀牙的研究。該研究成果已發表在權威前沿科學雜誌Nature Chemical Biology,並獲Nature以亮點研究進行報道。
生物膜(biofilm)是由細菌胞外大分子包裹的細菌群體組成;地球上每一個濕潤的表面都被生物膜所覆蓋。美國國家衛生研究院(National Institutes of Health)早期研究表明,超過80%的人類細菌感染是由生物膜引起的。 變形鏈球菌是生存在人類口腔的主要天然菌,它可以形成生物膜和產生有機酸,所以一直被認為是導致蛀牙的主要原因。
蛀牙一向被列為是人類最常見的慢性細菌感染疾病之一,且治療費用昂貴。全球每年用於治療蛀牙的經濟支出高達數十億美元1 。蛀牙的發展是一個複雜的過程,主要依賴於牙齒表面微生物生物膜(又稱為牙菌膜)的形成。雖然變形鏈球菌中與生物膜形成和發展有關的大分子已被廣泛研究,但小分子次生代謝產物在這種細菌生物膜形成中的作用仍未被深入探究。
錢教授的研究團隊致力於運用基因組學、轉錄組學和化學生物學的方法,研究生物膜的訊號分子如何調控微生物及動物間的相互作用。最近,該團隊將生物膜研究拓展到公共衛生領域。
新聞
香港科大首次破解深海海底熱泉神盾螺共生體基因組
由香港科技大學海洋科學系系主任及講座教授暨捷成David von Hansemann 理學教授錢培元領導的研究團隊,於《自然· 通訊》期刊發表了有關海底熱泉一種無脊椎動物—神盾螺共生體運作機制的最新研究成果。 該研究不僅發現神盾螺食道腺(消化系統)中同時存在硫氧化細菌和甲烷氧化細菌兩種共生菌,更首次破解這兩種共生菌及宿主神盾螺的基因組,揭示了共生體利用化學能量生產營養物質的過程以及適應極端環境的分子機制,為地球生命的起源提供了新的啟示。海底熱泉具有極高靜水壓且黑暗無光,熱泉噴口所噴出經地熱加熱過的水,高達幾百攝氏度,其中還包含很多有毒的重金屬元素和化學物質,是一個典型、獨特且極端的生態環境。熱泉噴口的形成與海底岩漿的活動有關。一直以來,關於地球生命的起源有多種假說,其中較主流的為生命起源自深海的海底熱泉。海底熱泉與地球上絕大部分依靠植物光合作用的生態系統不同,化能合成細菌是這個生態系統的初級生產者,通過利用化學物質的化學能量轉換成有機物,從而孕育了海底熱泉生態系統中豐富而獨特的生物和基因資源。然而,這些生物如何適應海底熱泉這個極端環境卻一直是未解之謎。2019年4月和5月,錢培元教授團隊在西南印度洋的龍旂海底熱泉,利用無人潛航器進行了深潛作業,對由中國首次發現並命名的龍旂海底熱泉進行科學考察,下潛深度約2800米。在龍旂海底熱泉,生活著一種群體龐大的物種神盾螺,因其足部有一片類似盾牌的殼片而得名。該團隊發現,在神盾螺食道腺細胞內存在兩種形態不同的內共生細菌,分別為硫氧化細菌和甲烷氧化細菌。
2020
新聞
科大研發全球最堅固的聚合物納米薄膜
香港科技大學(科大)的研究團隊研發了一種極薄的聚合物納米薄膜。這塊薄膜不僅較同一質量(mass)的不銹鋼堅固二十五倍1 ,同時亦具備透明、透氣及防水特質,更可調教當中的氣孔大小,適用於製造可穿戴式裝置、醫療防護產品、海水淡化濾膜、太陽能電池及應用於其他前沿科技上。自新型冠狀病毒病疫情出現以來,由科大化學及生物工程學系教授及科大(廣州)先進材料學域署理主任高平教授所帶領的團隊,便已積極研究如何利用他們的高性能新物料,製造一個既透明亦透氣的口罩。經過數月的努力,研究團隊終於製成一個原模,並透過進行與NIOSH NaCI(N95呼吸器測試標準)同等水平的測試,證明口罩對病毒、細菌以及其他粒子的過濾效率高達百分之九十九2。高教授說﹕「這種納米材料擁有龐大的潛力,但由於疫情肆虐,我們近月集中研究將納米薄膜應用到製作一款不僅透氣度高、且有高效隔菌功能的透明口罩。據我們了解,現時尚未有一款口罩能同時兼備三個條件。雖然市面流行的不透明口罩能保護配戴者減低感染機會,但對透過讀唇或面部表情溝通的聽障人士,以及依賴面部表情輔助教學的老師、照料小朋友的保育員或演藝人員等,卻造成不便和影響。」除口罩以外,研究團隊亦已就納米薄膜在其他範疇的應用申請了六項專利,當中包括用於海水化淡的納米濾膜。納米薄膜可調教氣孔大小的特性,令有關產品成為目前全球最強效的膜蒸餾法(membrane distillation)海水淡化聚合物濾膜,化淡效率不僅較市面現存產品高出十倍,亦是世界記錄近三倍。納米薄膜貼服、防菌、透明而堅韌的特質,令其成為不同生物醫學應用的理想材料。例如用作製造無需每天替換、並可在傷口上直接塗藥的新一代傷口敷料。高教授指﹕「這種敷料對於大範圍燒傷的病人尤其有效,能暫時成為他(她)們皮膚的替代品,醫生可於敷料上直接塗藥,藥物便會滲透至傷口底層。加上敷料具備良好防水性能,病人貼上敷料後即使洗澡亦無須擔心傷口會碰到水。」納米薄膜也可成為更佳的感應器(motion sensor),用作感測人體動作或設計機械人動作等。除了生物醫學及環境範疇,納米薄膜亦可用於電子儀器上,例如經納米薄膜傳聲的高音質喇叭器材、超薄電池以及高能高儲量的電容器等。