1. 香港赤潮的长期时空分析：环境驱动因素与生态影响

赤潮，又称有害藻华（HABs），是指某些藻类在海洋中异常快速繁殖的现象，有时会使海水染成红色，并可能对海洋生物、人类健康及当地经济造成重大损害。这些藻华可导致鱼类死亡、污染海产品，并扰乱旅游业和渔业。在香港，赤潮问题已困扰数十年，但其发生的原因和频率至今尚未完全明了。

由香港浸会大学生物学家邱建文教授牵头，并获香港城市大学及中国自然资源部科学家共同参与的一项研究，分析了由政府机构收集的近50年香港赤潮观测记录。科学家们将这些信息与环境数据（如水温、盐度、氮磷等营养物浓度）相结合，旨在探寻赤潮发生的时间和地点是否存在规律，以及这些规律是否随时间发生了变化。

一个重要的发现是，得益于严格的污染控制法规以及「净化海港计划」（HATS）等大型污水处理工程，近几十年来香港海域的水质已有所改善。这些努力减少了排入海洋的污染物总量，可能有助于限制赤潮的严重程度和影响。

研究还发现，引发赤潮的藻类种类多年来发生了变化，且赤潮总目击次数在2021至2024年间有所下降；然而，在更长的时间尺度上，其趋势较为复杂，赤潮的发生时间、地点及其藻类组成均受季节和区域影响。不过，水温或营养物浓度等环境因素究竟如何影响赤潮的发生频率，目前仍不十分明确。

总体而言，这项研究增进了我们对香港赤潮现象的理解，并表明持续改善水质（例如提升污水处理水平）至关重要。这些发现也支持了香港在实现联合国「确保为所有人提供清洁饮水和卫生设施」（可持续发展目标6，SDG 6）方面取得的进展。研究亦强调了持续监测和环境保护对于保障海洋生物及沿海小区安全的重要性。

相关研究成果已发表于学术期刊《Marine Pollution Bulletin》，论文标题为〈Long-term spatio-temporal analysis of red tides in Hong Kong and their environmental drivers and ecological implications〉。

2. 含有天然化合物的智慧凝胶可杀死有害细菌并治愈炎症和牙龈疾病

牙周炎是一种常见且严重的牙龈疾病，会导致发炎、牙龈损伤和牙齿周围骨质流失。这种疾病主要由一种名为牙龈卟啉单胞菌（Pg）的有害细菌引起，这种细菌不仅会损害牙龈组织，还会削弱人体的免疫反应，使疾病难以有效治疗。

化学系梁湛辉教授指导了一项协作研究，致力于开发一种崭新和先进的治疗方法，以对抗牙周炎。研究人员创造了一种名为「铋掺杂碳点」的微小颗粒，并与一种名为小桧碱（Berberine）的天然植物化合物结合，形成了一种名为 BiCD-Ber 的新型纳米药物。这种纳米药物旨在杀死牙龈细胞内外的有害Pg细菌，而细菌通常会在牙龈细胞内躲避传统抗生素的攻击。值得注意的是，BiCD-Ber 不仅可以消灭细菌，还能帮助恢复被Pg破坏的正常免疫反应，并保护牙龈细胞免受细菌毒素的伤害。

为了将这种药物直接输送到受感染的牙龈，团队开发了一种可注射可植入牙周袋的凝胶状材料。这种水凝胶的特殊之处在于它能够对Pg产生的物质作出反应，逐渐将纳米药物释放到所需的精确位置。这种标靶递送方式有助于最大限度地提高治疗效果，同时最大限度地减少副作用。在动物试验中，BiCD-Ber 水凝胶显著减少了牙龈炎症，防止了骨质流失，并帮助口腔菌丛恢复平衡，使其更健康。重要的是，该疗法安全且耐受性良好。

总而言之，这项研究成功将强效多功能抗菌剂与智能递送系统结合，提出了一种治疗牙周炎的全新方法。透过杀死有害细菌、中和其破坏性作用、增强人体免疫防御能力以及促进组织保护和愈合，解决了牙龈疾病的复杂性。这种无抗生素的标靶疗法有望在未来改善慢性牙龈疾病患者的预后。

相关研究成果已发表于学术期刊《ACS Nano》，论文标题为〈Berberine-Functionalized Bismuth-Doped Carbon Dots in a Pathogen-Responsive Hydrogel System: A Multifaceted Approach to Combating Periodontal Diseases〉。

3. 迭代得分回归演算法：高维缺失数据分析的新工具

在现实数据收集中，缺失值问题普遍存在，尤其当变量间高度相关时，传统填补方法（如均值填补）可能导致结果偏差。数学系朱力行教授与中国山东理工大学的学者协力，在近期的研究中提出了一种基于主成分分析（PCA）的迭代得分回归演算法，旨在提升高相关缺失数据处理的精度与效率。

该演算法首先通过PCA提取数据的主要特征，降低维度并保留变量间的关联性，随后通过迭代优化得分函数，逐步修正缺失值的估计值。与传统方法相比，新演算法在模拟数据和真实医学数据集上的测试显示，其填补误差降低约30%，且对异常值的鲁棒性显著增强。

研究成果为生物医学、社会科学等领域的高维数据分析提供了更可靠的工具，尤其适用于基因表达、流行病学调查等变量高度关联的场景。此外，演算法开源代码已公开，便于其他研究者复现与改进。

相关研究成果已发表于学术期刊《Scientific Reports》，论文标题为〈The iterated score regression estimation algorithm for PCA-based missing data with high correlation〉。

4. 打开黑盒子：用「梯度」揭开Transformer模型的预测奥秘

Transformer 模型是一种非常强大的深度学习模型，比如现在很热门的 GPT 就是建立在 Transformer 架构上的。不过，Transformer 的结构非常复杂，很多人难以理解它是怎么做出预测的。如果不知道模型是怎么得出结果的，就很难完全信任它，尤其是在像金融、医疗这样风险很高的领域。因此，计算机科学系张晓明教授团队希望通过「看见」模型关注的内容，来解释它是如何做决定的。

Transformer 模型的核心是一个叫「多头自注意力」的部分。你可以把它想象成一套工具，它会计算出输入之间的关联程度（谁和谁关系强），然后根据这些关联做出加权判断。有些研究会直接用这些「关系强度」来解释模型关注了什么，但这套关系是混合的，很难分清楚它是为了判断哪个类别才注意这些内容。研究团队通过巧妙地利用「梯度」信息（可以理解为输出对输入的敏感度），把这些混合的信息拆开来，分别看看模型在判断不同类别时关注了哪些关键特征。这样就可以更清楚、更可信地解释模型是怎么做出预测的。

相关研究成果已发表于学术期刊《Neural networks: the official journal of the International Neural Network Society》，论文标题为〈GradToken: Decoupling tokens with class-aware gradient for visual explanation of Transformer network〉。

5. 新型聚合物配方的构建及其对病毒感染的抑制机制研究

虽然具有芳香族骨架的二维聚合物越来越受到各种科学学科的关注，但对其非芳香族聚合物的研究较少。化学系Angelo Homayoun ALL教授与跨国研究团队在一项研究中，利用石墨烯和氮化硼作为胶体范本，合成了横向尺寸为几百纳米到毫米、厚度为0.7纳米的二维聚（β-环糊精）（2D-CDs），并用于与生物系统的多价宿主−客体相互作用，将环糊精沉积在石墨烯和氮化硼范本上，然后进行横向交联和范本剥离，得到具有不同理化性质的2D-CDs。 2D-CDs的大小主要由环糊精和范本之间的非共价相互作用决定。石墨烯和环糊精介面的相互作用能为−224.3 kJ mol−1，产生数百纳米的2D-CDs，而相互作用较弱的氮化硼（−179.4 kJ mol−1）产生的聚合物的横向尺寸以毫米计算。

将2D-CDs的二级羟基转变为硫酸钠，获得了具有同时与血管斑块和单纯疱疹病毒（HSV）等生物系统进行宿主−客体和静电相互作用的2D聚合物。硫酸化的2D-CDs（2D-CDs）具有较高的病毒结合能力（IC50 = 6µg mL−1）。由于其碳水化合物骨架，2D-CDs是一种新型的肝素模拟物，可用于有效抑制病毒感染。

相关研究成果已发表于学术期刊《Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)》，论文标题为〈Two-Dimensional Polycyclodextrins for Strong Multivalent Host-Guest Interactions at Biointerfaces〉。

6. 浸大研发新型催化膜 提升以氧气净化污水的效率

由香港浸会大学（浸大）领导的研究团队研发出一种新型催化膜，能大幅提升氧气净化污水效率。该发明提供更安全、具成本效益及环保的方案处理污水，为应对环境污染问题作出贡献。

研究成果已发表于国际学术期刊《Advanced Functional Materials》。

针对酚类污染物的崭新科技

水污染是逼切的环境问题，而酚类化合物则是对全球饮用水供应构成重大威胁的一种污染物。它们广泛存在于工业废水、农业径流及都市污水中，并可长时间存在于环境中，在生物体内累积，对人类健康及水质构成重大风险。去除酚类污染物的传统方法，通常涉及使用危险化学品，或消耗大量能源的程序。

在过去数十年，以高级氧化程序去除水中的污染物，日益备受重视并取得长足发展。它是一套化学处理方法，将氧化剂激活成为活性氧类分子，用作分解废水中的污染物。在这些活性氧类分子中，单线态氧（1O2）对于酚类化合物特别有效。

更有效产生活性氧

然而，现有的活性氧产生方法，通常需要使用强力氧化剂及大量能源作为催化剂，成本昂贵亦不环保。此外，传统高级氧化程序面对两项重大挑战：因其水溶性低导致无法把氧气分子有效转移至水中，以及污染物被包围着它的水分阻挡，难以与催化剂表面产生作用。

针对这些问题，由浸大生物系副教授赵峻教授领导的研究团队，研发出一种名为「NGCF-OV」的新催化膜。它由一种复合材料制成，结合了「N掺杂还原氧化石墨烯」及「钴铁氧体」两种先进材料。该催化膜有望解决高级氧化程序面对的问题，以及有效地把氧气分子激活为单线态氧的挑战。

证实有效降解双酚 A

NGCF-OV催化膜上存在独特的部位（不对称的Co-OV-Fe部位），可调节氧气分子中键（bond）的长度，即两个紧靠的氧原子中心之间的距离，令电子更快和更有效地转移，无需使用其他催化剂和外来的能源以生产单线态氧。此外，NGCF-OV催化膜的石墨氮部位可捕捉膜表面的污染物，令该些污染物与单线态氧分子之间的距离显著缩短，解决了被水分阻挡的问题，并大幅改善化学反应的效率。

NGCF-OV催化膜在产生及利用单线态氧降解污染物方面，显示出卓越的效能。测试结果显示，这项崭新的技术可于86毫秒（千份之一秒）完全降解常见和有害的污染物双Ａ酚，比多种现有清理方法表现更佳。

更持续和有效的废水处理

赵教授表示：「这项研究标志着污水处理方面的重大进展，为应对环境污染提供极具潜力的策略。这项技术透过有效地在单块膜上整合激活氧气分子及降解污染物的程序，提供了一个更持续和更有效率的污水处理方案。」

他补充：「这种催化膜无需外来的能源投入便能产生活性氧，故特别适用于紧急的污染处理和日常的水处理用途。」

NGCF-OV催化膜的应用不限于降解双酚A等特定的污染物，其催化特性还可用于降解废水中各种有机污染物，例如抗生素、杀虫剂、染料等，为开发更先进和实用的污染处理技术铺路，更为守护公众健康和保护环境这些更远大的目标作出贡献。

7. 浸大带领研发多功能纳米机械人 精准和有效降解污染物及除菌

由香港浸会大学（浸大）领导的协作研究团队，研发出一款配备银和金两种金属纳米棒的多功能纳米机械人，能有效降解污染物及去除细菌，并可透过磁场控制其移动。该发明在抗菌处理、污水管理及生物医学领域具有广泛的应用潜力。

化学污染物、致病细菌及生物膜（聚合于黏性物质的微生物群落）对公共卫生构成严重威胁。为此，科学家研发了各种具备催化和抗菌特性的纳米平台。然而，开发可透过远端控制，精确地锁定目标并移动的纳米机械人，从而提高处理方案的效能和灵活性，仍是一项挑战。

浸大化学系副教授梁湛辉教授与中国科学技术大学、合肥工业大学和安徽医科大学第一附属医院东城院区的科学家合作，设计及制造出一个具有分解有机污染物的能力和抗菌特性，并可去除生物膜的多功能纳米机械人。研究结果已刊载于学术期刊《Advanced Healthcare Materials》。

该多功能纳米机械人拥有空心球形结构，其组成和特点包括：

由氧化铁组成的核心：氧化铁属磁性材料，让纳米机械人能够透过磁场控制，按照既定的路径移动。

由银和金两种金属纳米棒组成的中间层：可作为催化剂，促进降解有机污染物的化学反应，并抑制细菌的生长或破坏其功能。

由聚多巴胺制成的表层：具备生物相容性的材料，能保护和稳定内部结构。

阔大内腔及微孔结构﹕可利用作为药物载体。

为测试纳米机械人降解污染物的效能，研究团队制作出模拟微型污水池，纳米机械人在磁场的驱动下，准确地移至其中两个池室，并停留一分钟。其后进行的测试显示，池室内的「4-硝基苯酚」（工业和农业活动产生的有机污染物）和「亚甲蓝」（工业污水中的有机染料）的水平均显著下降。

研究团队亦发现纳米机械人具备抗菌能力。团队透过装载光敏剂「锌酞菁」的纳米机械人进行测试，了解配合银和金两种物质，在各种条件下对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌效果。这些条件包括以磁场控制纳米机械人的移动，以及施加近红外线激光及氙气灯等光源。当磁场、近红外线及氙气灯三者并用，载有锌酞菁的纳米机械人可抑制高达99.9%的细菌繁殖。

由磁场驱动载有锌酞菁的纳米机械人，还能有效去除细菌生物膜。研究人员把纳米机械人放进长有生物膜的实验皿及Ｕ型管，并施加磁场及光源照射，纳米机械人能有效破坏并去除生物膜。当磁场、近红外线激光及氙气灯三者并用，移除生物膜的效果最为显著，同时录得最低的细菌存活率。研究突显纳米机械人在处理与生物膜相关的感染，以及导管等密闭空间堵塞的潜力。

梁湛辉教授表示：「研究结果显示，由研究团队开发的多功能纳米机械人，具有精准的催化能力、高度抗菌特性，并能有效移除生物膜。它的移动能够以磁场引导，令降解污染物和抗菌活动可以在受控的情况下精准和有效地进行。这种多功能纳米机械人在污水处理、生物医学以及其他领域，具有庞大的应用潜力。」

文理及科技学士(荣誉)自订主修

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