香港中文大学（中大）工程学院张立教授、医学院赵伟仁教授及陈启枫教授领导的研究团队最近研发了一种无线供电的电子支架，可利用电刺激预防及治疗胃酸倒流。研究详情已于国际著名学术期刊《Science Advances》发表，并将在《Nature Reviews Bioengineering》2023年4月号中获亮点报导。

胃酸倒流目前治疗方法的局限

胃食管反流病（又称胃酸倒流）是下食管括约肌功能失调或退化引起的胃肠道疾病，在全球十分普遍，而且难以治愈。常见症状包括胃酸倒流和胸痛 (常称为胃灼热)。约8%的患者需要终生服药，严重影响其身心健康。除了药物治疗，通常会採用腹腔镜胃底折叠术和磁环增强术等手术增强下食管括约肌的闭合。最新的植入式电刺激系统更可恢復下食管括约肌的正常功能，同时不影响吞嚥。然而，上述方法都需要进行入侵性手术，具感染风险，沉重的手术费用和潜在风险亦阻碍植入式电刺激系统的广泛应用。随著全球胃酸倒流患病率的增加，有需要研发入侵性较低的电刺激系统，以减低入侵性手术的风险，并提高胃酸倒流患者对电刺激疗法的接受程度。

无需进行入侵性手术植入装置

研究团队设计的无线供电电子支架克服了生物电子植入物的供电问题，为传统需要通过入侵性手术进行的胃肠道原位诊断和治疗提供了无创免手术的新方法，并以非入侵性方式经自然孔洞进行其他生物医学应用。

电子支架由具弹性的医用食管支架、液态金属天线和可伸缩的柔性脉冲发电器组成。液态金属具熔点低（15.4℃）和容易导电的特性，在体温下能保持柔软状态，令液态金属天线可以随食道蠕动而变形。配合研究团队设计的体外可穿戴式无线供能线圈，液态金属天线可以穿透人体组织收集能量，为电子支架无线供电作电刺激治疗用。柔性脉冲发电器具高伸展能力及稳定的机械性能，在食道蠕动下亦可提供稳定的双相电流刺激。为了进一步推进技术转化，研究团队还利用激光切割雕刻机大量制造可伸展的柔性电路，这不但提高了设计灵活性，亦大大增加了制造产能。

中大医学院周毓浩创新医学技术中心主任赵伟仁教授表示：「经口腔的腔内手术对胃肠道的入侵性较低，有助诊断和进行无创手术。是次研究提供了一个通过电刺激调节胃酸倒流的生物电子平台，并在活猪上进行实验，证实电子支架可以提供持续电刺激，增加食道下括约肌的压力，以入侵性较低的方式防止胃酸倒流。下一步将改进实验室制造的原型，将之转化为可用于临床的产品。我们会继续进行跨学科合作研究，以推动这项研究发展，让更多人受益。」

机械与自动化工程学系张立教授指出：「于是次与医学院的合作中，工程学院提出了电子支架平台和经口递送的方案，以解决粘膜界面生物电子器械中的几个主要挑战，包括如何为体内生物电子装置作无线供电，尤其是用于电刺激等耗电应用，以及如何设计微针电极，使其穿透粘膜（保护胃肠道的天然屏障），并提供高效和安全的电刺激。我非常感谢中大医学院在合作过程中为团队提供了很多建议，是这项研究成功的关键。」

周毓浩创新医学技术中心研究助理教授陈启枫教授指出：「数码医学对我们的日常生活产生了变革性影响，在临床上有巨大的应用潜力，例如将电子支架结合压力感应器或其他生物传感器用于生理评估，以及将收集得的病理数据实时调整电刺激参数，为患者提供精准的个人化治疗。此外，此平台的应用不仅限于治疗胃酸倒流，还包括胃肠道其他部位或其他有自然孔洞的器官。」

研究团队正紧密合作，致力将E-Stent电子支架结合其他新功能应用于胃肠道，并进一步进行临床前实验和临床评估，将电子支架在临床上应用。团队展望日后将电子支架发展成为具影响力的非入侵性医疗系统，提供不同的生理评估、个人化治疗及其他具高临床价值的多元性功能。

鸣谢

是项研究获研究资助局 (RGC)、香港特别行政区创新科技署 (ITC)、周毓浩创新医学技术中心和香港中文大学天石机械人研究所支持。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。