2024年,发布我国医工融合科技创新十大进展

小夏 科技 更新 2024-01-31

12月28日,在丝路高校联盟医学发展论坛暨习交通大学医产协同科技创新第十四届年会上,习交通大学第十四届医产协同科技创新学术年会专家委员会评选出的“2023全国医产协同科技创新十大进展”发布,习交通大学副校长、第一附属医院院长吕毅发布评选结果。

2024年,我国医学工程交叉领域将产生大量高质量的研究成果,有效解决临床问题和重大健康问题。 评选项目主要为2024年发表的高影响力文章、省部级一等奖和专家委员会成员推荐的项目。 经过时限、科技影响分析、同行评审、评审评价等入选项目初步评选后,专委会和组委会中青年骨干将根据科学价值、技术价值、科技价值、科技价值 项目的经济价值、社会价值和文化价值。

2024年全国融合医学工程科技创新十大进展项目:

军事科学院军事医学科学院的孙强团队发现了“软骨细胞的'调节电源'及其调节机制”。

2024年10月4日,团队在《自然》杂志上发表了题为“An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in choondrocyte hypoxia adaption”的论文。 软骨细胞首次在缺氧的情况下产生大量血红蛋白,并在细胞质中形成无膜血红蛋白体在缺氧增加的情况下,血红蛋白体释放储存的氧气以维持软骨细胞的存活和生长板的发育。

软骨组织是一种独特的非血管组织,其中软骨细胞所需的氧气主要通过周围组织扩散。 随着软骨的发育或个体运动,软骨组织中的缺氧程度会加重,软骨细胞又利用什么机制来维持其氧稳态,从而保证自身的存活和软骨发育?研究人员发现,血红蛋白在软骨细胞中大量表达,并通过液-液相分离自聚形成血红蛋白体。 这种结构可以储存氧气,并在软骨细胞供氧不足时直接向软骨细胞供氧,从而维持软骨细胞供氧的稳定状态,起到精密仪器的“稳压电源”的作用。 此外,本研究还发现,血红蛋白表达在软骨细胞中也有其独特的调控机制:缺氧通过KDM5A直接上调KLF1,促进血红蛋白生成,独立于经典的Hif和EPO分子。 这在过去没有报道,表明在调节血红蛋白表达方面可能存在组织特异性。

本研究首次报道血红蛋白在正常组织中发挥生物学功能,具有独特的表达调控机制,将为血红蛋白在其他器官或组织细胞中的研究提供理论依据和研究参考。

习交通大学徐峰团队“可拉伸仿生纤维微流控纺丝及生物医学应用研究”。

该研究成果发表在《科学进展》(Science Advances)上,题目为“hydrogel-assisted microfluidic spinning of stretchable fibers via fluidic and interfacial self-adaptations”。习交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室为首篇文章通讯作者,文章第一通讯作者为习交通大学生命科学学院毕业生、海南大学生物医学工程学院副教授赵国旭, 习交通大学生命科学学院徐峰教授、海南大学生物医学工程学院王东教授为共同通讯作者。

本研究成功制备了多种可拉伸功能纤维,并验证了其在生物医学领域的应用潜力:PDMS纤维可以编织成绳索和织物;光导PDMS光纤可用于监测各种人体机械信号直型和螺旋型碳纳米管 (CNT) PDMS 导电纤维可分别用作可穿戴力传感器和对力不敏感的导体磁修饰的螺旋PDMS纤维能够在血管样管中进行磁控管运动,并有望用作血管内软机器人。

本研究解决了一大类不可纺丝聚合物的大规模纺丝问题,将极大地推动新型可拉伸纤维的研发和应用,有望作为基础制备技术和材料类型广泛应用于包括生物医药在内的许多行业。

魏大成团队在复旦大学“病毒快速检测传感器”。

复旦大学的魏大成团队开发了一种新的传感器,通过微电子技术分析拭子中的遗传物质。 冠状病毒核酸可在4分钟内检测到。 除检测速度快外,还具有灵敏度高、操作简单、便于携带等特点。

哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室李天龙团队“医用微纳机器人仿水熊虫”。

研究团队研发的微纳机器人的创新之处在于,它实现了在静脉血管中的可控运动和停止,使药物不仅可以向下游流动,还可以向上游流动,穿过血流,最终到达病灶区域,从而显着提高药物的输送效率, 减少药物使用剂量和对肝脏和肾脏的损害。微纳机器人在静脉驱动和停止中的实现为解决有效给药问题提供了一种新的方法和思路。

北京大学第一医院肾内科吕继成、张宏团队,“IgA蛋白酶融合蛋白酶PKU308药物”。

目前,IgA肾病的临床方法主要基于RaaS阻滞剂对血压控制的支持性。 与现有的IgA肾病方法不同,在以往的大量研究中,吕继成教授和张宏教授的团队已经证实,这种PKU308药物在体外和体外对人IgA1蛋白具有极高的酶活性,动物模型也显示出良好的安全性,该蛋白在体内具有较长的半衰期。

国际知名期刊《自然》对此做了专题报道,指出该药物有望成为IgA肾病的特异性靶向药物。 该药物将为全球IgA肾病患者带来新的希望,不仅有望大大降低未来IgA肾病尿毒症的发生率,而且具有巨大的社会效益。

北京积水潭医院吴新宝团队“智能骨折复位机器人”。

北京积水潭医院与北京航空航天大学联合研发智能骨折复位机器人,完成临床应用,发表在《临床医学杂志》上。移位骨盆骨折是创伤性骨科中最复杂的骨折之一,骨折复位是一项重要的手术过程,需要在重负荷下对骨折碎片进行精确的6个自由度位置和姿势调整。

团队设计的手术机器人,通过实时三维导航和力、位置协同控制,实现了机器人自主操作下骨盆骨折的闭合复位,推动骨科手术机器人从定位导航辅助操作向自主操作发展。

来自中国科学院深圳先进技术研究院医学研究所蔡林涛团队、医学工程研究所马腾团队、整合研究所徐甜田团队共同研发了“CAR-T细胞机器人'磁声'序贯控制的肿瘤精准免疫策略”。

上述团队研发了一种磁声序贯驱动的CAR-T细胞智能微型机器人,通过主动靶向和免疫激活调控,成功克服了复杂的体内生理屏障和肿瘤免疫微环境抑制。 研究成果发表在材料化学领域权威期刊Advanced Materials上。 序贯驱动引导的CAR-T细胞微纳生物机器人结合并继承了智能机器人自主靶向和穿透屏障的优点以及原位免疫激活的抗肿瘤特性,未来在工程细胞的主动靶向药物递送和抗肿瘤免疫领域展现出巨大潜力。

天士力星斗云、上海天矿生物、天士力公司联合开发的“中药网络平台”

该平台是目前国内最全面的中医数据库,包括:(1)高质量整合了14个权威中医数据库的数据,包括41025份临床记录和213本中医古籍。 (2)通过内部生物医学自然语言处理(BIONLP)方法,对3000多万篇文献中的多源中药相互作用(症状、处方、药材、成分和靶点之间)进行精准校正。 (3)多样化的跨学科管线(如生物活性成分筛选、靶点和机制等)有助于传统医学和现代科学在分子和表型水平上的共同方面进行整合。

四川大学华西医院谢慧琪团队“构建'结构+ECM微环境'仿生组织工程支架促进子宫重建”。

宫腔粘连是女性继发性不孕的主要原因,但传统方法效果不佳。 严重宫腔粘连的发生率高达60%,更有效的预防和**宫腔粘连的方法仍有待开发。 严重的宫腔粘连常伴有子宫肌层损伤,常导致子宫缺血缺氧,严重影响子宫修复效果。 因此,在宫腔粘连严重的情况下,必须提供适当的机械支撑,建立抗粘连屏障,实现子宫内膜和子宫肌层的同时再生。 然而,单个支架很难满足严重子宫损伤修复的多重需求。

受子宫结构的启发,该团队开发了一种具有仿生异质性和细胞外基质微环境的双层支架(ECM-SPS),以满足子宫的多重修复需求。 仿生支架有两个类似于子宫解剖结构的不同区域,仿生子宫内膜 (SIS) 表面致密光滑,可作为防止粘连的物理屏障。 仿生肌层(PU SIS)具有与子宫肌层相似的机械性能,可以提供合适的机械支撑。 研究证明,支架在全层子宫缺损修复过程中可以维持正常的子宫形态,防止狭窄或粘连的发生。

北京大学工学院先进制造与机器人系王勤宁团队,“可穿戴机器人驱动系统仿生设计研究”。

可穿戴机器人作为机器人与人类融合的典型代表,受到了国内外研究人员的广泛关注,在医疗卫生、特种装备等领域形成了产业化应用。 这种在人体上的可穿戴机电系统可以识别运动的意图并与人协同运动,并通过与人体肌肉-肌腱系统平行方向施加辅助力来补偿骨骼肌的运动功能,在人体运动能力增强和辅助领域具有显著优势。 驱动系统作为可穿戴机器人的动力源,类似于人体肌肉骨骼系统中的骨骼肌,是影响可穿戴机器人性能的核心模块。 参考人体骨骼肌不等长收缩形式,对驱动系统工作原理进行设计和优化,对提高可穿戴机器人的整体性能具有重要意义。

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