2024年,發布我國醫工融合科技創新十大進展

Mondo 科技 更新 2024-01-31

12月28日,在絲路高校聯盟醫學發展論壇暨習交通大學醫產協同科技創新第十四屆年會上,習交通大學第十四屆醫產協同科技創新學術年會專家委員會評選出的“2023全國醫產協同科技創新十大進展”發布,習交通大學副校長、第一附屬醫院院長呂毅發布評選結果。

2024年,我國醫學工程交叉領域將產生大量高質量的研究成果,有效解決臨床問題和重大健康問題。 評選專案主要為2024年發表的高影響力文章、省部級一等獎和專家委員會成員推薦的專案。 經過時限、科技影響分析、同行評審、評審評價等入選專案初步評選後,專委會和組委會中青年骨幹將根據科學價值、技術價值、科技價值、科技價值 專案的經濟價值、社會價值和文化價值。

2024年全國融合醫學工程科技創新十大進展專案:

軍事科學院軍事醫學科學院的孫強團隊發現了“軟骨細胞的'調節電源'及其調節機制”。

2024年10月4日,團隊在《自然》雜誌上發表了題為“An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in choondrocyte hypoxia adaption”的論文。 軟骨細胞首次在缺氧的情況下產生大量血紅蛋白,並在細胞質中形成無膜血紅蛋白體在缺氧增加的情況下,血紅蛋白體釋放儲存的氧氣以維持軟骨細胞的存活和生長板的發育。

軟骨組織是一種獨特的非血管組織,其中軟骨細胞所需的氧氣主要通過周圍組織擴散。 隨著軟骨的發育或個體運動,軟骨組織中的缺氧程度會加重,軟骨細胞又利用什麼機制來維持其氧穩態,從而保證自身的存活和軟骨發育?研究人員發現,血紅蛋白在軟骨細胞中大量表達,並通過液-液相分離自聚形成血紅蛋白體。 這種結構可以儲存氧氣,並在軟骨細胞供氧不足時直接向軟骨細胞供氧,從而維持軟骨細胞供氧的穩定狀態,起到精密儀器的“穩壓電源”的作用。 此外,本研究還發現,血紅蛋白表達在軟骨細胞中也有其獨特的調控機制:缺氧通過KDM5A直接上調KLF1,促進血紅蛋白生成,獨立於經典的Hif和EPO分子。 這在過去沒有報道,表明在調節血紅蛋白表達方面可能存在組織特異性。

本研究首次報道血紅蛋白在正常組織中發揮生物學功能,具有獨特的表達調控機制,將為血紅蛋白在其他器官或組織細胞中的研究提供理論依據和研究參考。

習交通大學徐峰團隊“可拉伸仿生纖維微流控紡絲及生物醫學應用研究”。

該研究成果發表在《科學進展》(Science Advances)上,題目為“hydrogel-assisted microfluidic spinning of stretchable fibers via fluidic and interfacial self-adaptations”。習交通大學生物醫學資訊工程教育部重點實驗室為首篇文章通訊作者,文章第一通訊作者為習交通大學生命科學學院畢業生、海南大學生物醫學工程學院副教授趙國旭, 習交通大學生命科學學院徐峰教授、海南大學生物醫學工程學院王東教授為共同通訊作者。

本研究成功製備了多種可拉伸功能纖維,並驗證了其在生物醫學領域的應用潛力:PDMS纖維可以編織成繩索和織物;光導PDMS光纖可用於監測各種人體機械訊號直型和螺旋型碳奈米管 (CNT) PDMS 導電纖維可分別用作可穿戴力感測器和對力不敏感的導體磁修飾的螺旋PDMS纖維能夠在血管樣管中進行磁控管運動,並有望用作血管內軟機械人。

本研究解決了一大類不可紡絲聚合物的大規模紡絲問題,將極大地推動新型可拉伸纖維的研發和應用,有望作為基礎製備技術和材料型別廣泛應用於包括生物醫藥在內的許多行業。

魏大成團隊在復旦大學“病毒快速檢測感測器”。

復旦大學的魏大成團隊開發了一種新的感測器,通過微電子技術分析拭子中的遺傳物質。 冠狀病毒核酸可在4分鐘內檢測到。 除檢測速度快外,還具有靈敏度高、操作簡單、便於攜帶等特點。

哈爾濱工業大學機械人技術與系統國家重點實驗室李天龍團隊“醫用微納機械人仿水熊蟲”。

研究團隊研發的微納機械人的創新之處在於,它實現了在靜脈血管中的可控運動和停止,使藥物不僅可以向下游流動,還可以向上游流動,穿過血流,最終到達病灶區域,從而顯著提高藥物的輸送效率, 減少藥物使用劑量和對肝臟和腎臟的損害。微納機械人在靜脈驅動和停止中的實現為解決有效給藥問題提供了一種新的方法和思路。

北京大學第一醫院腎內科呂繼成、張巨集團隊,“IgA蛋白酶融合蛋白酶PKU308藥物”。

目前,IgA腎病的臨床方法主要基於RaaS阻滯劑對血壓控制的支援性。 與現有的IgA腎病方法不同,在以往的大量研究中,呂繼成教授和張巨集教授的團隊已經證實,這種PKU308藥物在體外和體外對人IgA1蛋白具有極高的酶活性,動物模型也顯示出良好的安全性,該蛋白在體內具有較長的半衰期。

國際知名期刊《自然》對此做了專題報道,指出該藥物有望成為IgA腎病的特異性靶向藥物。 該藥物將為全球IgA腎病患者帶來新的希望,不僅有望大大降低未來IgA腎病尿毒症的發生率,而且具有巨大的社會效益。

北京積水潭醫院吳新寶團隊“智慧型骨折復位機械人”。

北京積水潭醫院與北京航空航天大學聯合研發智慧型骨折復位機械人,完成臨床應用,發表在《臨床醫學雜誌》上。移位骨盆骨折是創傷性骨科中最複雜的骨折之一,骨折復位是一項重要的手術過程,需要在重負荷下對骨折碎片進行精確的6個自由度位置和姿勢調整。

團隊設計的手術機械人,通過實時三維導航和力、位置協同控制,實現了機械人自主操作下骨盆骨折的閉合復位,推動骨科手術機械人從定位導航輔助操作向自主操作發展。

來自中國科學院深圳先進技術研究院醫學研究所蔡林濤團隊、醫學工程研究所馬騰團隊、整合研究所徐甜田團隊共同研發了“CAR-T細胞機械人'磁聲'序貫控制的腫瘤精準免疫策略”。

上述團隊研發了一種磁聲序貫驅動的CAR-T細胞智慧型微型機械人,通過主動靶向和免疫啟用調控,成功克服了複雜的體內生理屏障和腫瘤免疫微環境抑制。 研究成果發表在材料化學領域權威期刊Advanced Materials上。 序貫驅動引導的CAR-T細胞微納生物機械人結合並繼承了智慧型機械人自主靶向和穿透屏障的優點以及原位免疫啟用的抗腫瘤特性,未來在工程細胞的主動靶向藥物遞送和抗腫瘤免疫領域展現出巨大潛力。

天士力星斗雲、上海天礦生物、天士力公司聯合開發的“中藥網路平台”

該平台是目前國內最全面的中醫資料庫,包括:(1)高質量整合了14個權威中醫資料庫的資料,包括41025份臨床記錄和213本中醫古籍。 (2)通過內部生物醫學自然語言處理(BIONLP)方法,對3000多萬篇文獻中的多源中藥相互作用(症狀、處方、藥材、成分和靶點之間)進行精準校正。 (3)多樣化的跨學科管線(如生物活性成分篩選、靶點和機制等)有助於傳統醫學和現代科學在分子和表型水平上的共同方面進行整合。

四川大學華西醫院謝慧琪團隊“構建'結構+ECM微環境'仿生組織工程支架促進子宮重建”。

宮腔粘連是女性繼發性不孕的主要原因,但傳統方法效果不佳。 嚴重宮腔粘連的發生率高達60%,更有效的預防和**宮腔粘連的方法仍有待開發。 嚴重的宮腔粘連常伴有子宮肌層損傷,常導致子宮缺血缺氧,嚴重影響子宮修復效果。 因此,在宮腔粘連嚴重的情況下,必須提供適當的機械支撐,建立抗粘連屏障,實現子宮內膜和子宮肌層的同時再生。 然而,單個支架很難滿足嚴重子宮損傷修復的多重需求。

受子宮結構的啟發,該團隊開發了一種具有仿生異質性和細胞外基質微環境的雙層支架(ECM-SPS),以滿足子宮的多重修復需求。 仿生支架有兩個類似於子宮解剖結構的不同區域,仿生子宮內膜 (SIS) 表面緻密光滑,可作為防止粘連的物理屏障。 仿生肌層(PU SIS)具有與子宮肌層相似的機械效能,可以提供合適的機械支撐。 研究證明,支架在全層子宮缺損修復過程中可以維持正常的子宮形態,防止狹窄或粘連的發生。

北京大學工學院先進製造與機械人系王勤寧團隊,“可穿戴機械人驅動系統仿生設計研究”。

可穿戴機械人作為機械人與人類融合的典型代表,受到了國內外研究人員的廣泛關注,在醫療衛生、特種裝備等領域形成了產業化應用。 這種在人體上的可穿戴機電系統可以識別運動的意圖並與人協同運動,並通過與人體肌肉-肌腱系統平行方向施加輔助力來補償骨骼肌的運動功能,在人體運動能力增強和輔助領域具有顯著優勢。 驅動系統作為可穿戴機械人的動力源,類似於人體肌肉骨骼系統中的骨骼肌,是影響可穿戴機械人效能的核心模組。 參考人體骨骼肌不等長收縮形式,對驅動系統工作原理進行設計和優化,對提高可穿戴機械人的整體效能具有重要意義。

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