在癌症治療領域,分子風鎚(Molecular Jackhammers)技術代表了一項突破性的創新,透過近紅外光激活胺基氰染料分子,產生協調的全分子振動,從而物理性地破壞癌細胞膜。這項技術由美國萊斯大學(Rice University)、德州農工大學(Texas A&M University)以及德州大學MD Anderson癌症中心的研究團隊共同開發,並於2023年12月發表在《Nature Chemistry》期刊上。 該研究不僅展示了99%的體外癌細胞殺傷效率,還在小鼠模型中實現了50%的腫瘤完全消失率,為癌症治療提供了全新的物理機械途徑。 隨著2025年的最新進展,這項技術持續優化,顯示出向臨床應用邁進的強大潛力。
分子風鎚的核心是胺基氰類分子(aminocyanines),這是一種常用於醫學成像的熒光合成染料,具有生物相容性強、水中穩定且易於附著細胞膜脂質雙層的特點。 這些分子結構近對稱,並帶有長側臂,有助於錨定在癌細胞膜的外脂質層上。當暴露於近紅外光(波長約730 nm)下時,分子內的電子被激發,形成等離子體(plasmon),進而觸發亞皮秒級的協調全分子振動。 這種振動被稱為振動驅動作用(Vibronic-Driven Action, VDA),其頻率高達每秒數十億次,類似微型風鎚般敲擊細胞膜,導致膜快速破裂並引發壞死(necrosis)。
從量子力學角度看,時間依賴密度泛函理論(Time-Dependent Density Functional Theory, TD-DFT)計算顯示,Cy7.5-胺等分子展現縱向和橫向等離子體共振,這些共振放大振動能量,使分子整體運動如同一體化的機械裝置。 與傳統分子馬達(如Feringa型)相比,分子風鎚的機械運動速度快超過百萬倍,且使用近紅外光激活,而非可見光,這大大提升了組織穿透深度——近紅外光可深入人體10厘米,而可見光僅0.5厘米。 這種光激活方式不僅能量低(80 mW cm⁻²),還避免了熱效應或活性氧物種(ROS)的產生,確保了治療的精準性和安全性。
研究團隊強調,這是首次利用分子等離子體來產生機械作用,實現分子尺度上的物理破壞。 胺基氰分子的選擇基於其長期在成像中的應用,證明其生物相容性;同時,振動模式不受ROS抑制劑影響,突顯了其獨立的機械途徑。 這項技術的創新在於將光物理學與分子力學結合,開創了癌症治療的新範式。
在體外實驗中,研究者使用A375人類黑色素瘤細胞作為模型,將胺基氰分子(如Cy7.5-胺)以500 nM濃度孵育30分鐘,隨後以730 nm近紅外光照射(80 mW cm⁻²,持續2.5分鐘,總劑量12 J cm⁻²)。 流式細胞術(flow cytometry)分析顯示,細胞膜通透性顯著增加,使用DAPI染色評估膜完整性,每條件分析10,000個細胞。 共聚焦顯微鏡(confocal microscopy)進一步確認,激發波長640 nm下,平均分析75個細胞,顯示振動導致膜快速破裂,殺傷率高達99%。 晶紫染色試驗(crystal violet assay)和克隆形成試驗(clonogenic assay)量化了細胞存活率,在1 µM濃度和10分鐘照射下,實現完全根除。
為模擬細胞膜環境,研究還使用巨型單層脂質體(Giant Unilamellar Vesicles, GUVs),以DPhPC脂質構成,添加2 µM Cy5.5-胺或Cy5-胺,640 nm激光(50 µW)照射,每10秒成像,觀察到脂質體膜的即時破壞。 這些實驗證明了VDA的機械效率,且在低濃度和低光劑量下即可生效。
轉向體內實驗,小鼠模型使用B16-F10黑色素瘤腫瘤,將癌細胞注射生成腫瘤後,施用Cy7.5-胺並進行光照射。 結果顯示,50%的治療小鼠腫瘤完全消失,且無明顯毒性。 統計數據支持了治療的有效性,突顯分子風鎚在活體環境中的適用性。2025年的更新研究進一步驗證了這一效率,顯示在其他癌型如骨癌中的潛力。 整個實驗設計嚴謹,包括溫度測量確認無熱殺傷,以及ROS測量確保機制純機械。
分子風鎚技術的優勢在於其物理破壞機制,癌細胞難以發展抗性,因為它不依賴特定生物途徑,而是直接針對細胞膜結構。 與光動力療法(photodynamic therapy)或光熱療法(photothermal therapy)不同,VDA不受ROS抑制劑影響,且不產生熱效應,使其適用於敏感組織。 近紅外光的深層穿透允許非侵入式治療,適合皮膚癌、淺層腫瘤或結合奈米載體的深部應用。
創新之處包括分子等離子體的利用,這是首次用於產生機械行動,開拓了分子機器的新世代。 研究者詹姆斯·圖爾(James Tour)指出,這比以往分子馬達快百萬倍,為癌症治療注入了高效機械力量。 此外,胺基氰分子的生物相容性確保了安全性,僅需低濃度即可發揮作用。
這項技術的應用前景廣闊,尤其在黑色素瘤治療中,已證明高效。 未來可擴展至其他癌型,如腦癌或骨癌,透過優化分子庫提升光物理特性。 結合光動力療法,可進一步提高效率。 2025年的研究更新顯示,分子風鎚可整合奈米技術,實現精準靶向遞送,擴大治療範圍。
在臨床方面,雖然仍處早期,但其低副作用、非侵入特性預示著轉型為常規療程的可能性。想像未來,患者僅需幾次光照射,即可有效控制腫瘤。 團隊正推進分子優化與動物模型擴展,為人類試驗鋪路。
分子風鎚技術以光激發的振動模式,開創了癌症治療的機械時代,提供高效、安全的解決方案。這項由多機構合作的成果,不僅在實驗中展現卓越效能,還為醫學創新注入了新活力。隨著持續研究,這束光將照亮抗癌之路。
以下為文章中引用的來源清單:
資料原文: 亞洲新聞稿聯綱: https://www.pressasia/content/43/分子風鎚技術:光激發振動模式革新癌症治療
延伸閱讀: 2025香港施政報告懶人包:深化改革 心繫民生
2025年香港施政報告於2025年9月17日由行政長官李家超發表,主題為「深化改革 心繫民生」,旨在通過深化改革、融入國家大局、鞏固國際地位及提升民生福祉,推動香港「由治及興」。報告聚焦治理、經濟、產業、教育、民生等多領域,強調以市民為本,鞏固「一國兩制」優勢,並回應全球挑戰。
香港作為「一國兩制」示範城市,2025年施政報告將維護國家安全及「愛國者治港」放在首位,確保長期穩定。報告提出強化治理體系,通過制度創新提升行政效率。具體措施包括設立「部門首長責任制」,明確高級官員問責,確保政策執行力;成立「AI效能提升組」,利用人工智能優化公務流程,如審批、數據分析等,預計節省20%行政成本。此外,報告強調愛國主義教育,將2025年定為紀念抗日戰爭勝利80周年,計劃舉辦大型展覽、校園講座及文化活動,推廣中華文化,增強年輕人國家認同感。公務員培訓也將升級,新增國情課程及危機管理模塊,確保團隊適應國際挑戰。
這些措施回應了2024年施政報告的基礎,進一步將AI融入治理,顯示政府對數碼化轉型的重視。對市民而言,這意味更高效的公共服務,但也需關注數據私隱問題。企業可探索與政府合作開發AI工具,搶佔數碼治理商機。整體而言,強化治理將鞏固香港作為國際城市的穩定根基,為經濟及民生發展提供保障。
北部都會區被定位為香港未來20年的經濟增長引擎,2025年報告大幅推進其發展。成立「北都發展委員會」,由高層領導,下設專責組,專注簡化行政程序及制定專屬法律,預計縮短項目審批時間30%。重點項目包括河套深港科技合作區及新田科技城,目標打造國際創科中心,吸引AI、生物科技企業進駐。報告提出「拆牆鬆綁」,加快土地開發及交通基建,如高鐵延伸及跨境巴士網絡,預計2030年前提供10萬個就業機會及20萬住宅單位。
與2024年相比,2025年更注重執行速度,新增跨部門協調機制,解決以往土地爭議問題。對市民來說,北部將帶來更多房屋及工作機會,尤其利好年輕人及創科人才。企業可把握基建及科技園投資機會,特別是內地及國際企業可利用優惠政策落戶。挑戰在於平衡生態保護與開發,政府需確保可持續發展。此舉不僅回應房屋短缺,也為香港融入大灣區增添動力。
報告將產業革新作為經濟復蘇核心,聚焦「新質生產力」。政府推出優惠政策包,涵蓋稅務減免、土地補貼及科研資助,重點發展飛機回收、生命健康科技、AI及數據科學等新興產業。飛機回收產業將利用香港航空樞紐優勢,預計創造5000個綠色就業崗位;生命健康科技則結合河套區科研資源,吸引國際藥企。AI產業將推廣應用場景,如智能交通及金融科技,預計2025年相關市場增長15%。報告還鼓勵內地及國際頂尖企業落戶,提供一站式服務,簡化註冊流程。
相比2024年的「再工業化」,2025年更注重綠色及數碼化轉型,與全球趨勢接軌。對市民而言,新產業將帶來高薪職位,尤其利好STEM畢業生;企業則可利用政策紅利,拓展業務。挑戰在於競爭激烈,需確保本地人才技能匹配。報告預計帶動GDP增長至3.5%,為經濟注入強心針。
香港作為「超級聯繫人」,報告強調深化粵港澳大灣區合作及國際角色。政府將推廣數字貿易,建設大宗商品交易平台,助企業開拓內地及東盟市場。報告提出「引進來、走出去」策略,鼓勵香港企業參與「一帶一路」項目,同時吸引全球資金進入大灣區。交通基建方面,推進「八橫兩縱」高鐵網絡及跨境物流,預計縮短大灣區城市間通勤時間20%。
與2024年相比,2025年更強調數字化及全球供應鏈角色,如支持跨境電商及數據流動。對市民來說,這意味更多就業及創業機會,尤其在貿易與物流領域;企業可利用香港「出海」平台拓展海外市場。挑戰在於國際地緣政治風險,需靈活應對。此舉將強化香港作為國際橋樑的地位,預計吸引100億美元外資。
報告致力鞏固香港作為國際金融、貿易、航運、航空及法律中心的地位。金融方面,強化股票、債券及黃金市場,推綠色金融及金融科技,預計2025年綠色債券發行額增30%。航運上,發展「鐵海陸江」聯運及綠色港口,推數字化物流系統。航空方面,推進「機場城市」計劃,擴建三跑系統,預計貨運量增15%。法律服務則推國際調解院及仲裁中心,吸引全球爭議解決業務。
與2024年相比,2025年更注重數碼化及綠色轉型,如港口智能化。對市民而言,這些措施創造高端就業;企業可把握金融及物流商機。挑戰在於全球競爭,需保持政策靈活性。此舉將鞏固香港國際影響力,預計吸引50萬高端旅客。
報告提出打造國際教育與創科樞紐,吸引全球人才。措施包括放寬大學自資收生限制,新增2萬宿舍床位,推動應用科學大學發展,提升DSE國際認受性。政府還計劃擴展國際學校,吸引留學生,預計2025年國際生增10%。
與2024年的Top Talent Pass相比,2025年更強調教育與科技融合,推廣STEM及職業資格互認。對市民而言,這提供更多進修機會;企業可招聘國際化人才。挑戰在於教育資源分配,需平衡本地生權益。預計帶動教育產業增長12%,為創科發展奠基。
報告延續房屋供應目標(30萬單位),加速北部都會區供地,預計2027年前新增5萬公屋單位。安老方面,推「樂齡科技」,如智能家居及健康監測,改善長者生活。文化旅遊則結合夜經濟,推IP聯乘(如Chiikawa打卡點),預計旅遊收入增10%。
與2024年相比,2025年更注重科技應用及可持續民生。對市民而言,住屋壓力減輕,生活更便利;企業可投資安老及旅遊項目。挑戰在於執行效率,需監察進度。
2025施政報告勾勒香港改革藍圖,預計帶動經濟、民生及國際地位全面提升。想深入了解?瀏覽policyaddress.gov.hk/2025!
2025年香港施政報告於2025年9月17日由行政長官李家超發表,主題為「深化改革 心繫民生」,旨在通過深化改革、融入國家大局、鞏固國際地位及提升民生福祉,推動香港「由治及興」。報告聚焦治理、經濟、產業、教育、民生等多領域,強調以市民為本,鞏固「一國兩制」優勢,並回應全球挑戰。
香港作為「一國兩制」示範城市,2025年施政報告將維護國家安全及「愛國者治港」放在首位,確保長期穩定。報告提出強化治理體系,通過制度創新提升行政效率。具體措施包括設立「部門首長責任制」,明確高級官員問責,確保政策執行力;成立「AI效能提升組」,利用人工智能優化公務流程,如審批、數據分析等,預計節省20%行政成本。此外,報告強調愛國主義教育,將2025年定為紀念抗日戰爭勝利80周年,計劃舉辦大型展覽、校園講座及文化活動,推廣中華文化,增強年輕人國家認同感。公務員培訓也將升級,新增國情課程及危機管理模塊,確保團隊適應國際挑戰。
這些措施回應了2024年施政報告的基礎,進一步將AI融入治理,顯示政府對數碼化轉型的重視。對市民而言,這意味更高效的公共服務,但也需關注數據私隱問題。企業可探索與政府合作開發AI工具,搶佔數碼治理商機。整體而言,強化治理將鞏固香港作為國際城市的穩定根基,為經濟及民生發展提供保障。
北部都會區被定位為香港未來20年的經濟增長引擎,2025年報告大幅推進其發展。成立「北都發展委員會」,由高層領導,下設專責組,專注簡化行政程序及制定專屬法律,預計縮短項目審批時間30%。重點項目包括河套深港科技合作區及新田科技城,目標打造國際創科中心,吸引AI、生物科技企業進駐。報告提出「拆牆鬆綁」,加快土地開發及交通基建,如高鐵延伸及跨境巴士網絡,預計2030年前提供10萬個就業機會及20萬住宅單位。
與2024年相比,2025年更注重執行速度,新增跨部門協調機制,解決以往土地爭議問題。對市民來說,北部將帶來更多房屋及工作機會,尤其利好年輕人及創科人才。企業可把握基建及科技園投資機會,特別是內地及國際企業可利用優惠政策落戶。挑戰在於平衡生態保護與開發,政府需確保可持續發展。此舉不僅回應房屋短缺,也為香港融入大灣區增添動力。
報告將產業革新作為經濟復蘇核心,聚焦「新質生產力」。政府推出優惠政策包,涵蓋稅務減免、土地補貼及科研資助,重點發展飛機回收、生命健康科技、AI及數據科學等新興產業。飛機回收產業將利用香港航空樞紐優勢,預計創造5000個綠色就業崗位;生命健康科技則結合河套區科研資源,吸引國際藥企。AI產業將推廣應用場景,如智能交通及金融科技,預計2025年相關市場增長15%。報告還鼓勵內地及國際頂尖企業落戶,提供一站式服務,簡化註冊流程。
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