设施/设备
利用热解析气溶胶色谱和高分辨飞行时间气溶胶质谱仪研究大气颗粒物及其对健康和环境的影响
项目统筹者：郭海博士 (香港理工大学)
该项目拟配备一套先进的热解析气溶胶色谱（TAG）和高分辨飞行时间气溶胶质谱仪（ToF-AMS），用以同时、实时地进行颗粒物粒径和大气中气溶胶化学组分分析。该设备将与香港多个学术机构共享，以开展空气质量及其对健康和环境影响的研究，包括香港理工大学，香港城市大学，香港中文大学，香港科技大学以及香港大学。自市售以来，该设备已为大气颗粒物性质和来源研究带来了革新性的进展，因为它首次对直径低至纳米级的气溶胶颗粒粒径及化学组成实现了高灵敏度的实地测量和实时表征。因此，近期TAG-ToF-AMS的商业化为大气颗粒物性质和来源的研究领域带来了一场革新。由于长期以来香港都没有可用的此类设备，因此该设备的购置将通过其在环境可持续性、人类健康等方面的应用，以及对工业和能源生产效率的提高，显著增强本地大学在大气过程前沿研究领域中的实力。随着对各粒径气溶胶颗粒的化学转化和组成方面的知识积累，该领域将制定相应的标准与法规，用以保护环境与人类健康。此外，拟配备的该套将在香港多个高校共享的TAG-ToF-AMS设备将会给空气污染方面的研究带来新的可能性。该项目在提供香港和中国南部地区大气颗粒物组成和丰度的完整数据方面拥有着巨大潜力，并将使其发展成为我们的优势领域，同时也将会进一步为中国及国际范围的其他研究项目作出贡献。该设备也将为研究生、博士后研究员、技术员和其他合作学者提供更好的研究平台。他们将从这套最新型的分析仪器的操作和部署中获得专业的见解，并增加他们在各自大气研究领域中的知识积累。同时，参与其中的各大学将会在未来大气气溶胶领域的研究活动中得到更多共同发展的机会。
建立最新高内涵成像系统用于表型分析与药物筛选
项目统筹者：龚伟强博士 (香港理工大学)
探索和认知人类致命性疾病的发病机理，研究和提出新的治疗方案是香港理工大学应用生物与化学技术学院的主要目标。我们学院已经在基础研究和药物研发方面取得了卓越的成绩，发表了一系列高水平的论文，并与多家制药企业、学术机构进行合作。在研究中我们主要使用不同的显微技术分析活细胞，以此为模型来评价新药，检测其细胞毒理作用，并观察在健康和疾病状态下基因的变化情况。目前我们和其他研究机构均面临相同的瓶颈，即缺乏能够进行中通量至高通量的基因和药物筛选平台。因此，我们与香港大学的同行共同提议建立新型的高内涵成像系统，此系统将弥补之前研究方法的不足。高内涵成像系统是一个自动化的成像分析设备，能够进行高通量细胞成像，且具有很高的精确度和敏感性。此系统的建立将会大大提升我们在新药研发、毒性评价以及基因功能研究方面的能力。此外，该系统将会对香港的其他研究机构开放使用。相信建立这个系统将会大大促进我们同香港的制药企业、学术机构之间的交流合作。这些合作成果将有利于深入认识多种疾病的发病机理，并为探索新的治疗方案提供重要的科学依据。
用于纳米电子器件和电路加工的掩模版制作系统
项目统筹者：陈文新教授 (香港科技大学)
NFF是香港科技大学的一个核心单位，目前正在支持超过50个科大教授和超过20个外部研究机构如应科院用户的研究和开发。拥有香港(以及广东省)最完善的实验加工设备，支持诸如纳米晶体管制备、纳米材料处理、纳米光电子器件组建、电学封装、传感器、执行器甚至更先进如自旋电子器件的前沿研究。NFF对帮助不同大学内器件相关类多个研究领域的合作有极大的促进作用。在购入激光直接写入设备后，NFF可以提升提供给用户的服务质素并升级技术整合层次。特别的是可以提供一个可以整合矽晶体管、碳纳米管互联、集成光学、化合物材料和有机电子器件的系统。项目的成功可以有效提升香港致力于器件技术的不同研究者之间的合作，从而使得他们可以进行更大规模器件集成的智慧系统研究。
合作研究
张量分解的高效算法和硬件加速以及在高维数据分析中的应用
项目统筹者：严洪教授 (香港城市大学)
由于互联网和通信系统以及计算和移动设备的快速发展，大量高维数据集正在以前所未有的速度在许多地方生成。在数学上，这些数据可以表示成高维张量，而分析这些数据并从中提取有用的信息是一个很大的挑战。在这个项目中，我们将建立新的数学模型研究张量分解和张量本征结构，例如高维数据中的超模式和超相容性。我们将使用张量计算来开发图像和视频处理和分割以及目标跟踪方法，分析高维基因表达数据，并研究用于预测生物分子间的相互作用的新算法。我们的研究成果在现代电子系统尤其是便携式设备中会广泛应用于大数据的高效处理。
底栖及附生产毒藻类对香港珊瑚生态系统的新兴威胁
项目统筹者：林群声教授 (香港城市大学)
纲比甲藻(Gambierdiscus)、蛎甲藻(Ostreopsis) 和 原甲藻(Prorocentrum) 是三种典型的底栖及附生产毒藻类。因其产生的藻毒素毒性强烈而日渐备受关注。目前相关研究已发现纲比甲藻、蛎甲藻和原甲藻在东南亚珊瑚生态系统中存在。它们产生的毒素可导致雪卡鱼类中毒和其他海产中毒，危害人类健康，亦会导致海洋生物的死亡，影响珊瑚生态系统的结构和功能。本研究将评估底栖及附生产毒藻类对香港珊瑚生态系统的风险。在识别本港底栖及附生产毒藻类的热点的同时，深入了解其生理生态特质与相关毒素的毒理机制，更好地评估它们对海洋生物和人类所带来的潜在威胁，提供的科学信息将有利各持份者制定全面而有效的管理规划，以保育本港的珊瑚群落和渔业资源，保护海产品消费者的健康。
以仿生三维微系统研究肿瘤细胞存活及药物反应
项目统筹者：彭慧芝教授 (香港城市大学)
我们提出开发三维(3D)仿生微系统,以研究鼻咽癌对抗癌化疗药物的动态反应。我们的目标是制造一个仿生平台,重塑人类鼻咽癌的关键特征,包括细胞类型的组成、 细胞外基质、血管形成和营养分布。基于我们开发的新型纳米技术和三维微系统设计,我们立志创立首个体外平台,用以建立鼻咽癌细胞和基质细胞在血管形成时的互动模型。这个项目的结果可以延伸应用到人类的其他癌症,有可能革新我们对癌细胞在肿瘤环境中变化的基本认知,提供实体模型,以研究传统的化疗药物和新抗癌试剂在精确控制的微环境下的有效性。
胆囊收缩素促进跨模态学习和记忆的神经机制
项目统筹者：贺菊方教授 (香港城市大学)
在我们较早前的研究中，我们透过结合对人类和动物的研究去探讨跨通道学习是“在何处”和“如何”进行。我们发现一种新的视听联合人工记忆在重复配对后得以建立。这种记忆能够在听觉皮层建立，是透过大脑内侧颞叶内嗅皮质内胆囊收缩素(CCK)免疫阳性的新皮层投射神经元。CCK是作为在大脑皮层上“写”入记忆的开关。在现时建议的研究中，我们将延续先前的工作，揭示CCK在记忆编码的作用，以及CCK如何转变神经可塑性的细胞机制。我们会采用不同方法，包括从行为神经学、电生理学、组织化学和新发展的生物工程学等方法进行研究。建议进行的研究将解答神经科学的一个重要问题，就是长期联合人工记忆是如何在大脑新皮层编码。涉及神经肽CCK所提出的神经机制，很可能关系到我们现时对高频刺激导致可塑性的理解。
阿尔茨海默氏病：从检测，诊断到治疗
项目统筹者：黄文成教授 (香港浸会大学)
阿尔海默兹症又名老年痴呆，它不但为患者带来认知功能障碍，更会令其逐步丧失记忆力和自理能力。阿尔海默兹协会调查显示，截止2013年，全球总阿尔海默兹症患者高达4400万人，而当中中国人占920万, 并预计到2050年，全球病人的总数将急升至1.35亿，构成庞大的医疗负担。
有见及此，我们组成了一个跨学科研究团队，当中包括有机化学，分析化学，生物医药和神经科学方面的专家，着力研究对此症的早期检测、诊断和治疗方法。 我们就有关的研究提出了三个方向，包括（一）研发针对阿尔海默兹症生物标记定量方法，提高检测的灵敏度及精准度，有助于此症的筛选和早期检测 。 （二）开发一种针对淀粉样蛋白的成像技术，透过磁共振的原理以达至检测，诊断和追踪疾病的治疗的成效。 （三）研发既安全又能穿过脑血管屏障的新药物来保护神经细胞，以达至预防和改善治疗此症之效。 因此我们期盼能透过院校，医疗卫生机构和商业组织之间紧密合作，联手建立崭新的科技，为阿尔海默茨症和相关神经退化患者带来更精确的诊断方法及更有效的药物。
集成纳米机器前期研究：分子转子的耦合及协同运动
项目统筹者：Prof VAN HOVE Michel A (香港浸会大学)
该项目旨在发展对未来具有应用前景的分子机器的科学理解，特别是转子分子。 分子机器，无论是天然的还是人造的，可以把能量（如热，电，化学，磁，电磁，或电子）转换成机械运动，用来做有用功（如运送，转弯，推进，推，拉，抽吸或切割）。 特别是，分子转子产生的旋转运动，如鞭毛中的分子转子，可完成车轮和螺旋桨式的运动。
单独的分子转子已经得到很好的理解，但有必要进一步探索由一些分子集合而成的协同运动，这类似于如传统的机械齿轮和自然肌肉，由更小的“机器”机械连接而成。纳米尺度现象和相对较大的热能增加了新的、有趣的宏观机器中所没有的机会。
同样重要的还有，将许多单分子机器的机械输出组合起来的能力，目的是为了放大其效果：这需要一个机械联接网路，将组合起来的机械运动渠送到所需的应用中。 这种机械连接也能够极大地有助于消除热随机性带来的挑战：热能会使某些分子机器产生与期望相反方向的运动，而这在纳米尺度上尤其重要。机械连接的分子机器将显著抵消这些随机性，确保“多数获胜”，组合起来的整体单向运动仍然是单个分子机器运动的放大。
我们还会把极大的兴趣放在如何将集合运动沿马达分子一维链或多维阵列传播上，特别是在缺陷，耗散等存在下，这在实际的机械装置中很大程度上是不可避免的。
我们将通过表面科学技术研究这些效应，操纵和观察单个分子的成对，三联体，成链和阵列排列，特别将使用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）。 从而在晶体基底表面支?下，每个分子取向良好和有序地固定着，我们来进行单分子甚至是原子水准上的观测。
我们将研究特制的分子来探索分子联接和协调运动的基本机制。通过从头算量子模拟和分子动力学，我们将能够模拟和设计相关分子体系，来理解和优化它们的机械联接与运动。理解这些效应将使我们对这些在纳米到微观尺度下运转的分子机器的实用设计在未来成为可能。
学为工人：社会媒体和中国农民工权益保护
项目统筹者：潘毅教授 (香港大学)
本研究旨在整合两种跨学科理论：将抽象层面思考国家、资本和阶级形成的传统社会科学的宏观理论，和关注现实世界、日常实践、新型传播学和文化研究相结合。本项目希望开创一种全新的范式：融合丰富的社会学理论和传媒研究，探索一种全新的移民青年工人文化，打造一种新型的劳动保护理念和实践平台。不同于工会和劳工NGO等传统形式，本专案把职业学校作为学习、传播和组织的试点，以使职校学生成为健康的工人阶级主体。
本研究是一个实验性计划，旨在探索年青移民工的生活世界，以及在网路全球化中工人阶级公共空间的出现。对新工人阶级公共空间，和它与社会媒体和网路社会的关系的考察，都将加深我们对中国和其他地区的劳工行动和劳动保护的理解，以及提供解决方案。
可打印柔性有机晶体管在生物中的应用：从材料到器件
项目统筹者：严锋博士 (香港理工大学)
和无机电子器件相比，有机电子器件有许多优势，其中包括可打印性，低成本和良好的柔性。最近，由于有机晶体管能和生物系统方便地进行结合，提供了传统无机电子器件无法实现的功能，这一领域因此受到了越来越多的关注。由于有机半导体材料具有特有的离子电子转换功能，有机晶体管可以在溶液中进行操作，从而有效地实现电子器件与生物系统的信号转换。
虽然有机晶体管在生物应用方面已取得了很多成果，但目前在材料，器件制备和应用方面的研究仍处于初始阶段。首先，现在缺少专门用于生物应用的有机半导体，这很大程度上阻碍了有机生物电子器件的进一步发展。根据我们先前合成高迁移率有机半导体材料的经验，我们计划研发一种新型的具有高电子离子传导性，高生物相容性的高分子材料。为了实现良好的生物选择性和生物检测能力，我们计划将官能基团嫁接到这些高分子材料上，并实现与生物系统的直接相互作用。
多功能化的有机生物电子器件可通过打印技术实现，我们提议发展一种在柔性或纺织物基体上制备高性能有机电子晶体管的打印技术。这些柔性电子器件能在皮肤上读出生物信息或者是由于其良好的生物相容性能直接植入人体内读取相关生物信息，具有很大的应用前景。对于具体的应用，我们计划研制酶传感器和生物标记物传感器。
这项跨学科的研究由几个不同领域的研究小组合作完成，包括高分子合成，器件制备，器件物理和生物电子器件等领域。这项研究的成功将实现新型具有良好生物相容性的有机半导体材料，加深对有机半导体材料和生物系统之间相互作用的理解，扩大有机电子的应用范围，并且实现能广泛用于生物/临床诊断和未来具有巨大市场前景的理疗保健产品的新型技术。
从分子动力学到系统生物学：开发紧密结合理论和实验的多尺度方法来测量研究RNA聚合酶II基因转录的准确性
项目统筹者：黄旭辉教授 (香港科技大学)
转录是由基因组DNA转录到信使RNA从而合成蛋白质的过程。转录期间所产生的错误是导致衰老和诸多人类疾病如癌症的主要因素。最近的全基因组研究表明，转录过程产生的错误高度依赖于模板DNA的序列，并且存在容易出错的序列基序，从而进一步导致基因的不稳定性。在分子水平上，生物化学和结构生物学实验已经对RNA聚合酶II
（Pol II）在单个碱基层面产生转录错误的机理进行了广泛的研究，然而Pol II在单个碱基层面的转录错误如何导致基因组层面的转录错误还不是很清楚。
Pol II在转录过程中需要进行一系列的结构构象变化。我们建议基于这些构象变化的速率构建一个和DNA模版序列相关的动力学网络模型来预测在基因组层面的转录错误。这个模型将允许我们在整个基因组中找到转录容易出错的热点基因序列。它也将帮助我们进一步在分子层面找到这些热点基因序列同具体的Pol II构象变化的关系。
我们将采用一个多尺度的方法来把Pol II每个构象变化的速率整合到一个动力学网络模型中来预测整个转录过程的速率。当这个模型被运用来研究转录组的时候将可以预测由于Pol II造成的基因转录错误。我们将在酵母菌体系中将我们模型的预测与RNA测序的结果进行比对从而验证我们的方法。我们也将进一步运用一系列Pol II突变体来研究转录容易出错的热点基因序列与Pol II构象变化的关系。最后我们也将运用我们的模型来预测人类转录组中容易出错的热点基因序列。
为了达到上述目标，我们组成了包括数学建模，计算机模拟，生化实验，单分子测量，化学生物学，以及高通量RNA测序的专家在内的跨学科的团队。这些不同领域专家的紧密合作将是我们这个项目成功的关键。
极端暴雨下香港滑坡灾害链及斜坡安全风险应对措施
项目统筹者：张利民教授 (香港科技大学)
香港的滑坡多由暴雨诱发。例如，2008年六月发生在大屿山的一场特大暴雨共引发了1,600多个天然山体滑坡，900多个泥石流和600多个水浸黑点。假如同一场暴雨发生在香港岛，现有的“斜坡安全系统”将会达到其安全极限。当遭遇更大强度的暴雨时，该系统甚至会不堪重负而崩溃。根据香港天文台的研究，在气候变化影响之下，未来香港的年降雨量会更波动，极端降雨事件的频率及强度可能会更高。在极端降雨条件下，滑坡，泥石流和洪水等多种灾害过程会同时或先后发生，导致链式灾害，使风险进一步增加。更严重的是，在不利因素组合下，这些灾害还会以骨牌效应衍生出新的灾害，带来更大的破坏。比如，滑坡会堵塞河道，在都市区上游形成高危堰塞湖。为了应对极端暴雨下的滑坡灾害链及斜坡安全风险，必须提早识别香港未来可能会发生的灾害情景，诊断香港斜坡安全系统的瓶颈，进而提出改进现有系统安全的应急预案和技术措施。
该研究专案的主要目标是建立一个香港斜坡安全评价的“压力测试”构架，并用之于评估因气候变化导致的极端暴雨给香港带来的滑坡风险。该项目将整合两所大学（香港科技大学和香港大学）和两个政府部门（土力工程处和香港天文台）的力量，首次将极端降雨条件下的滑坡风险问题纳入一个新颖的“压力测试”构架之下。压力测试是定量评估极端事件发生时工程或金融系统在变数突变的压力下的表现及安全余量的一种测试方法，其测试范围通常超出正常运作范围，甚至达到系统的破坏点。该研究项目的主要科学任务包括：（1）考虑气候变化，推演香港未来极端降雨的可能情景；（2）研发先进的多尺度水文和土力学模型，及离心机模型，评估斜坡系统在极端降雨条件下的反应；（3）提出在香港都市环境下的多灾害风险评价方法；（4）形成一个有特色的用于评价香港斜坡安全系统的压力测试构架。该压力测试构架一经建立，将用于诊断现有香港斜坡安全系统的瓶颈，据此为决策者提供改进斜坡安全系统的建议。
本研究项目开发的多尺度、多灾害过程数值模拟方法将提升现有的灾害分析水准。所建立的滑坡风险管理压力测试构架也可推广至其他具有类似气候条件的地区，或其他类别的工程系统。
PACT介导的天然抗病毒反应的分子机理的研究
项目统筹者：金冬雁教授 (香港大学)
宿主细胞通过天然抗病毒反应来对抗入侵的病毒。人及高等动物细胞主要由RIG-I和MDA5蛋白负责侦测病毒，以发出信号指令细胞产生各种抗病毒蛋白，包括干扰素。我们的研究发现PACT是RIG-I和MDA5的一个新的辅助蛋白，进一步阐明PACT激活RIG-I和MDA5的机理具有重要的意义。本课题将进行分子生物学、生物化学、病毒学和免疫学等方面的合作研究，了解PACT如何在病毒感染的细胞培养物及小鼠中激活MDA5，引致干扰素的产生。此外，我们也将阐明PACT通过一方面刺激干扰素产生而另一方面抑制病毒RNA或蛋白而发挥双重抗病毒功能的机理。我们的研究可为细胞对病毒的识别提供新的见解，从而了解病毒和细胞的相互作用对天然抗病毒免疫反应的影响，并为设计和研制新的抗病毒和免疫调节药物提供新的思路。
新型组蛋白修饰的调控与功能研究
项目统筹者：李祥博士 (香港大学)
组蛋白翻译后修饰（PTM）在众多生物学过程中扮演重要角色，例如基因转录、DNA复制和染色体分离。越来越多的证据揭示组蛋白PTM可作为一种“遗传密码”（即组蛋白密码），将表观遗传信息从母细胞传递至子细胞。考虑到其与细胞内重要生物过程之间的联系，组蛋白PTM失调会引起多种人类疾病，如癌症。因此，解析组蛋白PTM的调控机制及其功能就显得尤为重要。
组蛋白PTM的检测现已取得显著进展。但我们对于大部分PTM的调控机制和功能所知甚少，尤其是对于新发现的组蛋白PTM，包括离胺酸巴豆醯化（Kcr）和离胺酸琥珀醯化（Ksucc）。为了解析Kcr和Ksucc对生物学的重要性，本项目将开发新的化学方法，用于探究这两种组蛋白PTM的细胞内调控机制及其功能。综合运用化学、生物化学、生物物理、基因组学及蛋白质组学方法，我们将（1）寻找并表征引入及去除组蛋白离胺酸巴豆醯化和琥珀醯化的酶、（2）探究组蛋白离胺酸琥珀醯化对染色质结构的的影响和（3）阐明组蛋白离胺酸巴豆醯化如何调控基因表达。
本项目的成果将有助于全面理解在染色质生物学邻域中由组蛋白离胺酸巴豆醯化和琥珀醯化参与调控的复杂胞内过程。
关于鳞状细胞食道癌新型癌症易感基因的靶位基因组学和生物功能性研究
项目统筹者：龙李梅瑞教授 (香港大学)
全球患食道癌的人数呈上升趋势。这癌症特别容易致命，存活率低于20％。食道癌在中国的发病率最高，这与遗传易感性、饮食或饮酒习惯、及饮食和环境中致癌物质的刺激有关。由于我们对了解遗传性食道癌的发病机理的长期兴趣、和已完成的基础研究，加上可从中国高发病率地区取得关键临床样本资源的宝贵合作机会，使我们能对中国其中一个最致命的癌症 ── 食道癌，作出令人振奋的研究。基于我们对食道癌遗传机理的认识，和对DNA损伤修复通路和关键基因突变将增加家族遗传相关的食道癌发病风险的假设，我们已开始运用强大和针对性的基因测序技术进行开拓性研究。
我们的初步研究指出BRCA2基因中的候选基因突变存在于接近15%的癌症家庭。这些基因对DNA缺陷修复和细胞粘附等细胞功能有重要作用。我们已于癌症案例中，识别出几个不存在于健康对照案例中的特定基因突变。其中38个与DNA损伤修复有关。假设其中一个DNA损伤修复通路在食道癌易感性中起重要作用，我们需要在更多个体中验证这些结果。我们认为影响染色体及DNA修复的多重因素可促进食道癌的遗传易感性，这些基因将是我们的研究重点。
团队成员的基础及临床专业知识，和在高危地区（河南）及中危地区（香港）之间食道癌临床标本的宝贵协同作用，将确保这研究的成功。我们的目标是在更大的食道癌患者及相关健康对照的群体中，进一步验证感兴趣的候选基因，并进行功能性研究以确定这些潜在的癌症易感基因在食道癌中的作用。我们将利用基因组编辑工具来对感兴趣的特定基因进行功能分析，以确定其在食道癌发展中的作用。此外，我们已开发出一种高效的基因运送系统及动物模型以用于功能性研究。我们将进一步验证感兴趣的基因及标记物的临床效用。本项目的目标是将研究结果转化为临床实践，以识别和管理高风险的家族遗传相关的食道癌，和对患者提供更好的个人化护理。
现代云计算之各种重大问题之研究
项目统筹者：刘智满教授 (香港大学)
云计算与我们生活息息相关。很多人都认为云技术是当今世上能改变电脑运算方式之最重要技术。虽然云技术不断地在快速发展，但仍然有不少重大的问题有待解决。本项目将会针对云端里资源供应及调度方面的六个关键问题，作出深入的研究及提供有效的解决方案在未来的云端里发挥作用。六个关键问题是（1）服务器的动态供应、（2）虚拟机的动态供应及定价、（3）虚拟机的自动伸缩性、（4）虚拟机管理程序上之系统调度、（5）单一数据中心之带宽调度和（6）跨数据中心之带宽调度。
环肽抗菌药物的化学合成及其药物化学：新抗生素开发的综合性探索
项目统筹者：李学臣博士 (香港大学)
细菌耐药性已成为一个严重的全球公共卫生问题，而且情况正变得越来越差。为了应付多重耐药细菌，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和耐万古霉素肠球菌（VRE），本项目结合有机化学，药物化学和微生物学的研究方法，致力于开发新型的环肽类抗生素。我们将利用daptomycin（达托霉素），mannopeptimycin和teixobactin作为研究对象， 通过化学合成对这些抗生素进行结构改进，以获得活性和药理更好的新型抗生素以治疗耐药病原菌和新的临床适应症。