勇于冒險 甘于艱苦 樂于和諧

? ? ? ?近日，南方科技大學微流控-生物材料實驗室在利用內外工程化外泌體原位重新編程腫瘤相關巨噬細胞領域取得了一系列進展，研究成果以“In Situ Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages with Internally and Externally Engineered Exosomes”為題，發表在化學領域高水平期刊《Angewandte Chemie》上。 ? ? ? ?分子工程化構建的外泌體在腫瘤治療等生物醫學應用領域潛力巨大。如果能利用分子工程化構建的外泌體調節調節腫瘤微環境，將為腫瘤治療打開一扇大門。?腫瘤相關巨噬細胞 (TAM) 在多數實體瘤中大量存在，其中促進腫瘤生長的是M2型而抑制腫瘤生長的是M1型。如果分子工程化構建的外泌體可把M2型TAM逆轉為M1型，不僅抑制并殺死實體瘤中的腫瘤細胞，且抑制其轉移。 ? ? ? ?外泌體是細胞天然分泌的帶有細胞膜、蛋白質的納米結構，是細胞間通訊的重要工具。它們具有優良的穩定性和生物相容性，被開發為的新的治療工具，有可能用于藥物的遞送。與目前采用肽、配體、聚合物甚至細胞膜表面功能化的方法相比，外泌體和納米顆粒的結合體在免疫逃逸方面表現出更好的性能。然而，天然外泌體通常缺乏預期的功能，例如高特異性和載藥的便利性。 ? ? ? ?近日，南方科技大學微流控-生物材料實驗室通過基因編輯(CRISPR/Cas9敲入技術)，將TAM靶向肽（CRV）序列融合到溶酶體相關膜糖蛋白 2基因，并敲入細胞特定位點，使CRV在敲入細胞株的外泌體表面高表達。同時，他們將具有核靶向遞送功能的聚氨基酸酯復合轉錄抑制功能的質粒，進而采用分離的外泌體膜包裹核酸復合物，從而構建內外工程化外泌體（I3E）。通過內外工程化構建策略，可將轉錄抑制系統構建到核心部位，而TAM靶向肽構建到外泌體表面。 ? ? ? ?I3E可從DNA水平，高效、精準抑制目標基因的表達。首先，含有CRV靶向肽的I3E可有效識別類維生素A X受體，增強細胞TAM對納米顆粒攝入。其次，目標基因PI3K-γ的抑制，可有效誘導TAM的M1極化。誘導的M1細胞可分泌高水平的TNF-α、IL-6等腫瘤抑制因子，并可直接攻擊腫瘤細胞，使其凋亡或壞死。 ? ? ? ?同時，I3E在體內的應用中具有獨特優勢。他們在非小細胞肺癌荷瘤小鼠模型中評估后發現，I3E可有效克服循環過程中的阻礙，并穿透腫瘤部位屏障，靶向TAM，誘導其向M1極化，有效抑制腫瘤的發展，并對小鼠沒有明顯的毒性。最后，免疫熒光鑒定治療后的腫瘤組織發現，腫瘤微環境中的M1型巨噬細胞、CD4+?T細胞和CD8+?T細胞顯著增加；反之，M2型巨噬細胞和髓源性抑制細胞顯著減少。 ? ? ? ?總之，作者構建了內外工程化外泌體I3E，其中轉錄抑制系統經內部工程化，TAM特異性肽經外部工程化到外泌體膜上。I3E能將TAM原位重編程為M1型巨噬細胞，從而喚醒“熱”腫瘤免疫，顯著抑制腫瘤的發展。因此，I3E通過重編程TAM，在免疫治療中展現出巨大的潛力。這種方法可擴展并簡化用于治療癌癥、炎癥和心血管疾病的生物藥物（如 mRNA、肽或蛋白質）的遞送策略。     論文信息： In Situ Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages with Internally and Externally Engineered Exosomes Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202217089 原文鏈接：?https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217089   Angewandte Chemie International Edition 《德國應用化學》(Angewandte Chemie)創刊于1888年，是德國化學學會（GDCh）的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作為化學領域的權威期刊，《德國應用化學》涵蓋了化學研究的各個領域，刊發包括新聞、綜述、觀點、通訊、研究論文等在內的各種內容。

? ? ? ?2023年4月27日-28日，BME科研成果展在工學院北樓協作中心舉辦，生物醫學工程系19個課題組攜各自最新科研成果亮相，為廣大師生帶來了一場沉浸式學術科研盛宴。中國科學院院士、南方科技大學代理副校長顧東風到場與課題組師生指導交流。 顧東風院士與我系師生交流 活動現場 ? ? ? ? ?現場通過儀器展示、成果講解、實物展覽、互動體驗等形式，集中展示了我系各課題組的代表性成果。展區現場人潮涌動，熱鬧非凡，多項前沿科研成果吸引眾多嘉賓觀眾駐足觀看討論，頻頻點贊。 ? ? ? ?科研枝頭春意鬧，課題成果遍地花。本次成果展助力營造了我系良好的科研學術氛圍，通過搭建成果展這個科研交流平臺，增進了師生對生物醫學工程系的了解，加強了各課題組之間的溝通交流，促進了科研合作。 ? ? ? ? ?乘風破浪，創啟未來。生物醫學工程系將秉承“明德求是，日新自強”校訓精神，堅持立德樹人，堅持培養拔尖創新人才，加快建設人才中心和創新高地，為生物醫學工程領域研究、提升立德樹人實效作出應有貢獻。

? ? ? ?2023年4月14日，生物醫學工程系組織了一次參觀騰訊濱海大廈展廳的活動，旨在讓同學們了解騰訊科技的發展和創新成果，進一步拓寬知識視野，啟發生醫工與科技結合思考，培養拔尖創新人才。 ? ? ? ?騰訊科技有限公司是中國最大的互聯網綜合服務提供商之一，同時也是中國服務用戶最多的互聯網企業之一。作為全球領先的科技公司，騰訊秉持“科技向善”的理念，不斷推動技術創新和社會發展。在濱海大廈展廳，同學們通過實地觀察和互動體驗，深入了解了騰訊的業務范圍、創新理念和科技產品。展廳中，騰訊公司的研發成果及產品展示讓同學們大開眼界。 騰訊云展廳 ? ? ? ?首先，同學們了解到騰訊云在云計算、大數據、人工智能等領域的技術應用和優勢，云參觀了騰訊云的數據中心，深入了解了云計算技術的應用場景。 騰訊覓影——AI醫學解決方案專家 ? ? ? ?參觀中，講解員重點介紹了與生物醫學工程和智能醫學工程專業息息相關的“騰訊覓影”項目，這是騰訊首款將人工智能技術運用到醫學領域的產品，將機器學習、計算機視覺、語音識別、自然語言處理等AI領先基于與醫學融合研發，致力于輔助醫生進行疾病篩查和診斷，提高臨床醫生的診斷準確率和效率。此外，同學們了解到騰訊在語音識別、自然語言處理、計算機視覺、智能問答等方面的技術研發成果，感受到人工智能在現代社會中的廣泛應用。 騰訊游戲展廳 ? ? ? ?通過宣傳片，同學們了解到騰訊游戲在國內外游戲市場中的地位和優勢，云參觀了游戲研發工作室，了解了游戲開發的流程和工具。 ? ? ? ?此次參觀活動，不僅讓同學們了解了騰訊的創新和技術成果，更讓他們感受到科技創新的力量和廣闊的前景。生物醫學工程系將繼續舉辦類似的活動，為同學們提供更多機會去了解先進的科技和理念，提高自己的學習和實踐能力。快來看看同學們的參觀后感吧！   生物醫學工程系19級本科生 趙玉泠： ? ? ? ?這是我第一次參觀騰訊公司，聽著展廳小哥哥的介紹，我才猛然發現，不知不覺間手機app里已經有了不少騰訊公司旗下的產品：除了交流必備的QQ 微信，還有QQ音樂，王者榮耀，騰訊視頻，全民K歌等等。騰訊產品已經滲入到生活工作的方方面面。此外，騰訊智慧化、數字化建設與辦公也讓我耳目一新，最直觀的體驗就是智能分配的電梯系統，讓我耳目一新。   生物醫學工程系21級本科生 趙恩澤： ? ? ? ?作為中國互聯網企業的翹楚，騰訊與我們息息相關。很有幸能跟著生醫工系參觀騰訊濱海大廈，對騰訊作深入的了解。俗話說:“譽滿天下，謗滿天下”，盡管大眾對它頗有微詞，但不可否認的是騰訊通過20多年的發展在通訊、娛樂、云服務、醫藥、公益等領域為社會做出了巨大的貢獻。希望我們系未來能多和諸如騰訊的企業強強聯手，校企共創，相得益彰！   樹仁書院22級本科生 孫澤榮： ? ? ? ?上周五，在騰訊濱海大廈，了解了騰訊公司的發展歷程與戰略布局（btw騰訊的文創玩偶很可愛）。與劉泉影教授討論了如何在微觀機制不明確的情況下理解宏觀擬合等問題，使我拓寬了視野，受益頗豐。感謝生醫工為我們提供這一難得的實地參觀和與大佬交流機會。   致新書院22級本科生 陳麒為： ? ? ? ?這次參觀騰訊簡直是一次大開眼界的活動。我原本以為的古板、無聊又忙碌的大廠居然是如此地氣派、先進、充滿活力。QQ微信、打冰球機器人、三秒看片出醫療方案、小紅花公益、騰訊游戲……騰訊的業務已經滲透進我們生活的方方面面。這次騰訊之旅讓我看到了一個真正關注生活、關注人，思考問題、解決問題的公司，對我的震撼其實不止在其與生醫工的相關程度，總之是非常有意義的活動，而且好吃好玩，支持支持！     采寫：史彥祺

? ? ? ?近日，廣東省科學技術廳公布了2022年度廣東省工程技術研究中心的認定結果。我系牽頭的廣東省智能醫用材料工程技術研究中心確認獲批。 ? ? ? ?為貫徹落實習近平總書記關于強化企業創新主體地位的系列重要講話精神，持續實施創新驅動發展戰略，加強企業研發機構建設，促進科技成果轉化，有效支撐“雙十”產業集群發展，廣東省科技廳于2022年開展了廣東省工程技術研究中心（以下簡稱“工程中心”）認定工作。 ? ? ? ?工程中心是建立以市場為導向、產學研用深度融合的技術創新體系的重要載體，是推進研發機構建設，提高自主研發能力的重要抓手。 ? ? ? ?圍繞產業發展的重要需求，我系將搭建技術創新平臺，突破制約產業發展的關鍵共性技術，培育行業領軍企業，培養創新領軍人才，為推進粵港澳大灣區國際科技創新中心和科技強省建設提供有力支撐。 ? ? ? ?我系將以工程中心為基礎，加大科研投入和條件建設，加強技術攻關和協同合作，加速成果轉化和人才培養，在產業高質量發展中發揮科技支撐和引領示范作用。   圖文：羅睿田

? ? ? ?近日，南方科技大學生物醫學工程系張華威等科研人員在Nature?Communications雜志上以“Cryo-EM structure of human heptameric pannexin 2 channel”為題發表研究論文，報道泛連蛋白Pannexin?2 (Panx2)的冷凍電鏡結構及工作機制。     ? ? ? ?泛連蛋白（Panx）可形成大孔非選擇性的膜通道，包括Panx1、Panx2及Panx3三類成員。Panx2可介導相鄰細胞之間或者細胞與細胞外基質之間的物質交換，轉運ATP及鈣離子等小分子，在細胞通訊和細胞穩態中發揮重要作用。Panx2的功能異常可導致缺血性腦損傷、神經膠質瘤和多形性膠質母細胞瘤等多種疾病。相對于Panx1及Panx3，Panx2 有著較長的序列和獨特的C端結構域，對Panx2的結構研究可為 Panx家族工作機制提供新見解。 ? ? ? ?在本項工作中，研究人員通過一系列表達條件及純化條件的篩選，得到適合冷凍電鏡研究的Panx2樣品，在南科大冷凍電鏡中心進行冷凍條件的篩選及數據收集工作，并最終獲得分辨率為3.4 ?的Panx2通道結構（圖1）。Panx2 由七個相同的亞基組成，它們圍繞跨膜通道以七重對稱的方式進行組裝。每個亞基可分為三個結構域：胞外結構域 (ECD)、跨膜結構域 (TMD) 和胞內結構域 (ICD)。其中胞外結構域中的Q91、E102、S264及Y94殘疾分別與相鄰亞基的Y82、Q285、Y82及S278殘疾形成相互作用位點，胞內結構域中的CH1 和?CH3螺旋分別與相鄰亞基的CH6 和?CH7螺旋相互作用，這些位點共同形成了Panx2七聚體的結構基礎。   圖1. Panx2冷凍電鏡結構 ? ? ? ? ?通過Panx2與Panx1的結構比對分析、Panx2通道半徑分析以及Panx2通道靜電情況分析，研究人員推測本項目獲得的Panx2結構處于開放狀態。位于細胞外入口處的七個R89精氨酸殘基組成的環形成通道的最窄部位，作為調控底物選擇性的分子過濾器。這些觀察得到分子動力學模擬及ATP 釋放實驗的進一步驗證 （圖2）。本研究加深了人們對 Panx2 通道的認識，也為理解Panx家族的工作機制提供新的見解。   圖2.?R89殘基調控Panx2通道的開閉   ? ? ? ?生物醫學工程系博士后張行博士為本文第一作者，張華威副研究員及中科院深圳先進技術研究院的袁曙光教授為本文通訊作者。南方科技大學為本文第一單位及通訊單位。本項目得到國家自然科學基金委員會、深圳市科技創新委員會、南方科技大學冷凍電鏡中心等單位在資金及技術方面的支持。   論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36861-x  

? ? ? ?為迎接同學們重返校園，幫助同學們迅速調整至開學狀態并投入到全新的學習和生活當中，3月3日中午，來自生物醫學工程和智能醫學工程兩個專業的60名本科生在工學院南樓813報告廳召開了2023年春季學期第一次主題班會。生醫工系主任蔣興宇、黨總支書記奚磊、副系主任吳長鋒、班主任唐斌老師共同參與了此次活動。   蔣興宇老師與同學們交流 吳長鋒老師與同學們交流 奚磊老師與同學們交流 唐斌老師與同學們交流 ? ? ? ? ?本次班會主要圍繞“著眼未來、腳踏實地，實現人生理想價值”的主題進行展開交流。參會老師結合自身學習與科研工作的經歷，深入淺出地向在場同學講解如何做好時間管理、如何培養學習興趣等問題，鼓勵同學們要抓緊時間，認真做好學習科研、升學就業、英語學習等各項規劃。 ? ? ? ?會后，同學們積極發言提問，老師們對此一一進行答疑。本次班會的順利召開，有助于幫助和引導學生客觀認識自我，及時確立生涯目標和個人發展路徑，從而通過不斷奮斗實現人生理想。 ? ? ? ?新學期，新氣象。希望同學們從今天起，能給自己的人生做好規劃，在新的一年都能有所收獲，書寫嶄新篇章。     采寫：王丹、肖然

? ? ? 近日，南方科技大學生物醫學工程系助理教授郭瓊玉團隊與電子與電氣工程系助理教授唐曉穎團隊合作，發表了一種可視化3D腫瘤栓塞模型，該模型結合深度學習以及圖分析方法，在肝癌化療栓塞體外評估模型構建中取得了重要進展。研究成果以“基于深度學習定量分析的3D局部化療栓塞藥物緩釋模型的構建（A 3D Tumor-Mimicking in Vitro Drug Release Model of Locoregional Chemoembolization Using Deep Learning Based Quantitative Analyses）為題，在《先進科學》（Advanced Science）上發表。 ? ? ? ?肝細胞癌占據原發性肝癌90%以上，具有高侵襲性和致死率，仍然是一個世界性的健康問題。經動脈化療栓塞（transarterial chemoembolization），是針對不可切除的肝細胞癌治療首選治療手段，該治療對腫瘤血管進行栓塞時輸送高濃度化療藥物，使藥物在腫瘤供血血管內長期滯留，局部緩慢釋放，進而促進腫瘤的壞死。然而該手段的治療效果一直存在爭議，因此設計理想的栓塞模型評價腫瘤內部釋藥情況，準確評估不同栓塞制劑在體內的治療效果具有重要的意義。 圖1基于深度學習的可視化3D栓塞模型示意圖 ? ? ? ?郭瓊玉教授團隊和唐曉穎教授團隊合作，利用脫細胞肝臟，設計了一種基于深度學習的脫細胞肝臟3D可視化藥物釋放腫瘤模型（圖1）。該模型中包含了影響體內藥物釋放的三個關鍵特征：復雜的血管系統，影響藥物擴散的電負性細胞外基質，以及可控的藥物損耗。所設計的基于注意力機制與對抗訓練的U形分割網絡可以實現少量標注樣本下的血管栓塞區域的精準分割。進而結合一系列圖像處理及圖分析算法，成功實現了藥物損耗的精準且自動量化統計分析。為了進一步驗證該模型的可行性和準確性，該研究對藥物在腫瘤部位的栓塞深度、藥物在血管內的殘留以及血管外的藥物擴散就進行了定量分析，實現了體內-體外相關性的建立。 ? ? ? ?利用所建立的可視化模型，初步評估了化療藥物阿霉素溶液三種不同形態藥物制劑在血管內部的栓塞效果（圖2）。研究者運用圖像處理算法對所分割的栓塞血管進行骨架提取，并構建自定義的多層級樹，隨后在不同樹層級進行量化分析及統計比較，可以清晰明了的刻畫三種制劑80天內栓塞深度的差異以及血管內藥物殘留變化。 圖2阿霉素栓塞制劑在3D脫細胞肝臟栓塞模型中的栓塞效果比較。DOX: 鹽酸阿霉素水溶液；EO-DOX：碘化油-阿霉素乳劑；DEB：阿霉素洗脫微球。? ? ? ? ?化療藥物在腫瘤內的局部藥物濃度是決定其治療效果的重要因素，得益于3D模型的可視化性能，研究者詳細分析了藥物從血管內擴散的區域和熒光強度，并與體內實驗中藥物擴散行為進行對比，發現該模型的評估結果與體內研究結果具有一致性，驗證了該栓塞化療模型應用于體內-體外一致性評價的有效性，對新型藥物制劑的研發和臨床栓塞化療效果的評價具有重要指導意義（圖3）。 圖 3 藥物洗脫微球在血管外擴散距離的測定以及體內-體外相關性評價。 ? ? ? ?南方科技大學生物醫學工程系博士后劉曉亞、電子與電氣工程系碩士畢業生王雪瑩為論文共同第一作者，生物醫學工程系郭瓊玉助理教授、電子與電氣工程系助理教授唐曉穎為共同通訊作者。南方科技大學為論文通訊單位。合作作者包括南方科技大學19級碩士生羅煜成，21級碩士生王美娟，18級本科生韓曉昱等；感謝國家自然科學基金項目、廣東省廣創團隊、深圳市科創委和南科大等經費資助和大力支持。   ? ? ? ?論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202206195?af=R?

? ? ? 近日，南方科技大學生物醫學工程系先進顯微成像課題組李依明團隊在三維全細胞大視場高通量超分辨成像領域取得重要進展，相關研究成果以 “Field-dependent deep learning enables high-throughput whole-cell 3D super-resolution imaging”為題在國際頂級期刊Nature Methods上長文發表。 ? ? ? ?具有高對比度和超分辨率的熒光顯微鏡徹底改變了細胞生物學研究。此外，生物醫學研究通常需要大量的統計分析才能得出具有高置信度的結論，具有豐富信息內容的高通量成像被廣泛應用于定量生物學研究。一個新興的趨勢是發展用于高內涵篩選的高通量超分辨顯微成像技術。基于寬場成像的單分子定位超分辨顯微成像技術（single-molecule localization microscopy, SMLM），將光學分辨率提升一個數量級以上，理論上通過使用大面陣探測器就可以在不損失分辨率和速度的條件下，提升成像通量。然而，視場相關的像差通常將SMLM有效的成像區域局限在幾十微米的尺度。傳統的大視場超分辨成像需要多區域拼接完成，效率非常低下，限制了其對大尺寸樣品進行高通量成像。 ? ? ? ?研究團隊提出了一套針對空間移變點擴散函數（point spread function, PSF）精準定位的深度學習算法框架FD-DeepLoc（field dependent deep learning localization）。該框架集成了一套基于GPU加速的矢量PSF全局擬合算法和利用時空信息進行移變單分子定位的深度學習神經網絡，在180×180×5 μm3范圍內實現了無需掃描的全細胞超分辨成像，將三維SMLM的成像通量提升了約100倍(DOI ：10.1038/s41592-023-01775-5)。該工作為超分辨顯微成像領域提供了新的技術思路和視角，對研究完整細胞群或組織中納米級生物結構具有重要的理論意義和應用價值。   ? ? ? ?為了對大視場中的移變PSF進行精確建模，團隊從適用于高數值孔徑物鏡的矢量PSF建模出發，構建了一套可描述任意位置像差的空間移變PSF模型。結合團隊之前發表在Nature Communications的全局擬合算法globLoc對不同z平面的點光源圖片進行全局擬合，實現對像差的高精度估計[1]。考慮到建模整個大視場空間移變的像差（21項澤尼克多項式系數表示）需要對整個視場進行上千次的采樣，而基于矢量衍射德拜積分理論建立的PSF模型的計算涉及到多次傅里葉變換，計算量非常大。為了加速這一過程，團隊開發了領域內第一個基于GPU加速的矢量PSF模型擬合算法和像差校正軟件，將校正速度提高了50倍，滿足了大視場的PSF建模需求。 ? ? ? ?近年來，深度學習算法已被廣泛應用于科學研究中。憑借出色的特征感知能力和端到端的圖像擬合能力，深度學習在SMLM中展現出遠超傳統算法的性能，尤其是對于分子高度重疊的情況。傳統的卷積神經網絡對圖像中不同的區域使用的是同一個卷積核，對空間位置不敏感。當目標與其空間坐標解耦時，卷積神經網絡往往能在目標識別中表現優異。然而，光學像差通常是靜態的并且與其位置高度相關。對于大視場成像，需要空間位置敏感的超分辨重建算法。為了克服視場相關的像差，團隊在卷積神經網絡中引入兩個位置相關的通道，卷積核在卷積單分子圖片的時候，也對這兩個位置通道進行卷積，從而把位置相關的信息編碼到神經網絡里（圖1）。FD-DeepLoc突破了傳統卷積神經網絡對空間位置不敏感的局限，在全畫幅sCMOS相機（1608×1608）視場范圍內對空間移變的單分子數據精準定位，實現了三維大視場高通量超分辨成像。 圖1?FD-DeepLoc網絡框架圖 ? ? ? ?深度學習算法通常需要先驗知識對網絡進行訓練。在FD-DeepLoc網絡中，通過精確建模物理成像過程生成海量數據，有效避免了深度學習過擬合的問題。此外，FD-DeepLoc唯一的先驗就是PSF模型，不需要預先知道生物樣品的結構信息，所以無需對不同的樣品重復訓練網絡。考慮到校準系統PSF時存在測量誤差以及樣品自身引入的像差，FD-DeepLoc采用魯棒訓練策略，對PSF模型中的像差引入先驗分布，同時將不均勻背景建模為柏林噪聲，利用上述訓練數據得到的網絡表現出更好的魯棒性和精確率。在模擬和實驗數據中（圖2），FD-DeepLoc相對于目前領域內兩個表現最好的算法——團隊2018年在Nature Methods上發表的基于三次樣條插值的傳統單分子擬合Cspline算法[2]和基于神經網絡的DECODE算法[3]，都有顯著的提升。在三維超分辨定位精度指標均方根誤差（root-mean-square error, RMSE）上相比于DECODE提升近兩倍。此外，FD-DeepLoc包含的大視場空間移變的矢量PSF建模和基于深度學習的單分子定位算法提供開源（https://github.com/Li-Lab-SUSTech/FD-DeepLoc）。 圖2 FD-DeepLoc用于分析大視場下核孔復合物實驗數據 ? ? ? ?大視場成像可以用來對大尺寸樣品進行研究。體外培養神經細胞通常都在幾百微米的范圍內生長，傳統的超分辨成像一般只能看到小于50 μm的軸突片段，往往忽略掉一些不常見的結構，而且無法在更大的尺度上觀測神經元之間的精細互作信息。研究人員利用小鼠胚胎干細胞誘導的神經細胞，選用β2血影蛋白作為觀測對象。利用傳統散光調制的PSF進行三維超分辨成像（圖3a-e），血影蛋白沿神經突的周期性組織清晰可見。然而，傳統散光PSF的景深有限，難以對哺乳動物5-10μm典型細胞厚度進行全細胞成像，圖3d由于重建的超分辨圖像景深受限在1?μm左右，離焦處的神經突結構有部分圖像丟失。 圖3 β2血影蛋白在神經細胞中的三維超分辨成像。比例尺，50 μm （a，f），10 μm（d），1 μm（b，c，g–j） ? ? ? ? ?為了拓展軸向成像范圍，通常對光瞳函數進行調制得到不同形狀的PSF來對不同景深范圍的樣品進行成像。傳統的大景深PSF往往需要復雜的光瞳函數實現，需要用到高像素的空間光調制器。然而，空間光調制器對偏振敏感，用來對熒光信號進行成像會損失一半的光子數。與空間光調制器相反，可變形鏡對光子數的利用率比較高，但是能控制的促動器數量較少。為了能精確獲得可變形鏡調制的光瞳函數，團隊提出了一種以可變形鏡促動器響應函數為基函數的相位設計框架[4]，優化得到了一系列基于可變形鏡的三維精度最優PSF（DM-optimized PSF, DMO PSF）。DMO?PSF可實現自由景深控制，顯著提高了SMLM的圖像質量（圖4）。對于神經細胞的成像實驗，采用可變形鏡優化的3μm景深DMO PSF進行數據采集，即使在具有大直徑的神經突中，也可以很好地重建血影蛋白的三維分布（圖3f-j）。 圖4 DMO-PSF原理及成像效果 ? ? ? ?大視場成像也帶來了數據通量的提升。得益于高通量成像的能力，研究人員利用 FD-DeepLoc可以在短時間內采集到上百個不經過人工挑選的全細胞線粒體超分辨圖像。如圖5所示，研究人員在16個感興趣的視場區域，利用FD-DeepLoc重建出121個全細胞線粒體三維超分辨圖像（圖5a）。通過提取這些細胞的形態（分叉、長度、球形度等）進行聚類分析，得到三種不同類型的線粒體細胞。如圖5b所示，類型1細胞包含更多的小圓形線粒體和更少的分支結構；類型2細胞包含延伸的管狀線粒體和更復雜的網絡結構；類型3細胞含有球形和管狀線粒體的混合物結構。精細的全細胞結構超分辨分析為細胞組學提供了新思路。 圖5 全細胞三維超分辨線粒體圖像的定量分析。比例尺，50 μm（a），10 μm（b1） ? ? ? ?綜上所述，該團隊提出了一種可以對空間移變PSF進行精確定位的深度學習算法，結合GPU加速的矢量PSF擬合算法對大視場像差進行快速精準建模和基于可變形鏡調制的DMO?PSF自由景深控制，實現了三維全細胞大視場高通量超分辨成像。相比于傳統基于散光的三維SMLM成像，FD-DeepLoc將SMLM的成像通量提高了約100倍，充分利用sCMOS的全畫幅面陣實現高保真的生物結構重建和高精度體積成像。該工作無需復雜的硬件自動化即可將SMLM從低通量技術轉變為高通量成像技術，使大尺寸樣品的體積三維超分辨成像成為可能，這有助于生物學研究中罕見結構或事件的發現，并提高生物學研究中的定量統計分析能力。未來可利用最新更大面陣的sCMOS相機，對進一步提升超分辨成像的通量至毫米級尺寸，可為腦切片、病理樣品和類器官等大尺寸樣品成像提供新的技術手段，使研究人員在大尺寸厚樣品原位解析生物大分子結構的同時分析細胞種群間的微小差異，為結構生物學、細胞生物學的研究提供新視角。 ? ? ? ?南方科技大學生物醫學工程系的李依明副教授為該論文的通訊作者，在讀博士生傅爽和石偉為論文的共同一作，南方科技大學為第一通訊單位。該項目得到了山東省重點研發計劃，深圳市孔雀團隊和南方科技大學啟動資金等科研項目的支持。   原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-023-01775-5   參考文獻： 1. Li, Y. et al. Global fitting for high-accuracy multi-channel single-molecule localization. Nat. Commun. 13, 3133 (2022). 2.Li, Y. et al. Real-time 3D single-molecule localization using experimental point spread functions. Nat. Methods 15, 367–369 (2018). 3.Speiser, A. et al. Deep learning enables fast and dense single-molecule localization with high accuracy. Nat. Methods 18, 1082–1090 (2021). 4.Fu, S. et al. Deformable mirror based optimal PSF engineering for 3D super-resolution imaging. Opt. Lett. 47, 3031 (2022).   撰文：石偉，傅爽 審核修改：李依明   作者簡介： 李依明，南方科技大學研究員，2009、2010、2015年分別于上海交通大學、海德堡大學、卡爾斯魯厄理工學院獲得生物醫學工程學士、醫學物理碩士和生物物理博士學位。2016-2019年受瑪麗居里博士后獎學金資助，分別在歐洲分子生物實驗室和耶魯大學任職博士后和訪問學者。長期致力于研究三維超高分辨顯微成像技術及其生物應用，在光學儀器研發，光學理論和成像算法等方面均有一定的積累，近五年來發表高影響力論文13篇，其中第一/通訊作者論文7篇，包括Nature Methods（2篇），Nature Communications（1篇），Optics Letters（3篇）等。入選“深圳市海外高層次人才B類”，目前和包括來自EMBL，耶魯大學，牛津大學和劍橋大學等多個實驗室有合作關系。課題組長期招收博士后、研究助理及博士/碩士研究生，有物理，光學工程、計算機、機械工程、生物醫學工程、生物技術、生物化學等相關專業背景，要求具備良好的學習能力、獨立工作能力和團隊溝通能力。 課題組主頁：https://li-lab-sustech.github.io/ 有意者請將個人簡歷發送至李依明副教授郵箱：liym2019@sustech.edu.cn。 研究團隊人員合影（通訊作者前排中間，共同一作前排左4和前排右1）

? ? ? ?近日，我系三名學生的論文被計算機領域的國際頂會IEEE-ICASSP接受。ICASSP是國際聲學、語音與信號處理的頂級會議（h5-index 110，信號處理領域TOP1會議），是中國計算機學會CCF推薦的重要學術會議，受到產業界的高度關注，微軟、谷歌、Facebook、騰訊、字節等著名企業每年均有組織地投稿。2023年ICASSP的投稿量達到6000+，將在希臘美麗的愛琴海半島舉行。 ? ? ? ?此次入選的論文分別是： ? ? ? ?黃東敏，etc.“?A Contrastive Embedding-based Domain Adaptation method for Lung Sound Recognition in Children Community-Acquired Pneumonia”,同深圳市人民醫院合作，利用無線聽診器診斷兒童社區獲得性肺炎，同期發表一篇TBME期刊論文。 ? ? ? ?黃偉俊，etc.“Exploiting CCTV Cameras for Hand Hygiene Recognition in ICU”，同深圳三院合作，利用CCTV camera對ICU醫護人員進行手衛生監測。 ? ? ? ?王志煜，etc.“Benchmark of Physiological Model based and Deep Learning based Remote Photoplethysmography in Automotive”，聚焦駕駛環境下的移動健康監護，極具挑戰性。   ? ? ? ?我系除了在傳統強勢學科（如化學、材料、生物、光學、力學、腦機）保持領先優勢外，在醫療數字化和智能化方向亦努力發展，將形成服務國家戰略需求和產業創新需求的科研培養方案。例如，面對當前在自然語言處理領域如日中天的ChatGPT機器人，如何將其同“遠程醫療和分級問診”相結合，利用機器學習和醫療大數據服務人民健康，將是有趣味、有價值的研究方向。 ? ? ? ?歡迎熱愛信息技術和人工智能的本科同學選擇生醫工，一起把智慧醫療做大做強！

? ? ? ?南方科技大學生物醫學工程系黨總支2022年度黨支部書記抓基層黨建工作述職評議考核會議于2月17日在工學院南樓722會議室成功召開。本次會議為黨總支委員擴大會議，旨在全面總結2022年度各項工作，肯定成績、檢視問題、積累經驗，推動基層黨建工作任務目標落實落地。生醫工系黨總支書記奚磊、生醫工系黨總支委員、生醫工系各黨支部書記參加會議，各黨支部委員列席會議，會議由生醫工系黨總支書記奚磊主持。 ? ? ? ?會議伊始，全體與會人員集中學習了習近平主席2022外交足跡回顧視頻，共同感受主席的出訪故事。隨后，四個支部書記結合本支部實際情況，圍繞履職情況和工作亮點、存在問題及原因、2023年工作計劃等方面進行了現場述職，詳細匯報了過去一年的黨建工作開展情況。述職不遮掩不回避，主動反思、深刻分析，客觀總結成績，直面問題差距，明確了下一步工作的努力方向。黨總支書記奚磊對每位書記的述職情況逐一進行點評，鼓勵好做法、好經驗，著重指出存在的突出問題，明確努力方向。述職結束后，評分人綜合現場述職情況對各支部進行打分。按照評優比例要求，2022年度獲得優秀的支部為：第二黨支部、第一黨支部。 ? ? ? ?最后，與會人員就2023年度的黨建活動安排進行了深入的交流討論。奚磊書記作總結部署：一是加強“基本隊伍”建設。細致摸排教研序列老師入黨意向，不斷加強高層次人才政治引領和政治吸納，著力提升教師黨員比例。二是發揮“基本陣地”作用。嚴格執行“三會一課”、“第一議題”、“黨政聯席會議”等制度建設。繼續開展各支部“書記項目”，深入優化“一支部一特色”的黨建品牌。三是強調黨建業務雙融雙促。以各活動開展為契機，推進結對共建活動貫徹落實，提升總支各項活動影響力。 ? ? ? ?此次會議的順利召開，加強了各支部之間的溝通和交流，進一步明確了2023年度的工作重點和方向，為全系各級黨組織的工作提供了有力的指導和支持。同時，此次會議對于進一步推進基層黨建工作，提高黨組織的凝聚力和組織力，具有重要的意義。相信在全體黨員和各支部書記的共同努力下，南方科技大學生物醫學工程系的基層黨建工作一定會更加穩步有序地向前發展。

? ? ? ?近日，科技部公布國家重點研發計劃“高端功能與智能材料”專項立項結果，由南科大生物醫學工程系羅智副教授牽頭的“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目獲批立項，項目總經費1356萬元，國撥經費956萬元。該項目由南方科技大學牽頭，聯合華南理工大學、北京納米能源與系統研究所、四川大學等四家單位，以臨床醫療需求為導向，結合生物材料、微納加工、生物傳感等技術，開發基于鎵合金液態金屬的柔性電子器件，并應用于藥物控釋與組織工程。南科大宣傳與公共關系部新聞中心采訪了羅智副教授，請他談談項目及科研工作背后的故事。 ? 柔性電子領域與組織再生器件的巧妙結合 ? ? ? ?組織和器官的修復與再生是生物醫學領域面臨的重大挑戰。傳統的治療手段（如器官移植等）能夠部分克服組織缺損帶來的功能障礙，但存在著機體免疫排斥反應、供體來源稀缺和二次創傷等諸多缺點。盡管近年來組織工程技術已得到長足進步，但利用人工合成材料模擬復雜的組織微環境，重構組織和器官用于臨床治療的技術仍存在較多瓶頸與挑戰。例如，現有的組織再生材料無法監測和控制移植后工程器官的功能。 ? ? ? ?利用先進的生物材料、微流控以及傳感器技術，將能夠實現智能化的再生微組織體外培養和藥物的可控釋放，有望為組織器官損傷修復領域提供創新解決方案。然而，傳統的電子電路最大缺點在于其生物相容性差和機械特性與人體器官不匹配。例如，最常見的植入式設備（如起搏器）自身剛性較大，其植入手術會傷害軟組織并引發免疫反應。 生物可降解柔性電子材料用于藥物控釋和組織再生 ? ? ? ?液態金屬-高分子復合柔性電子材料的體內植入是柔性電子領域的前沿方向，能夠通過原位電刺激實現不同的生理功能，如生物信號檢測、細胞增殖和轉染，藥物遞送等。可生物降解的液態金屬-高分子復合柔性電子材料為器官再生與修復提供了巨大的想象空間。這個項目將通過微電極陣列設計和先進的刺激響應材料，實現空間、時間和劑量等多維度的藥物遞送，調控器官的培養與再生。 ? ? ? ?因此，基于柔性電子材料的組織再生器件是一種利用新型生物材料所制的醫療器械，它們可以幫助修復人體組織損傷，提高治療效果。這個項目整體更像是出自科幻小說里描述的概念，研究的是用于治療、修復或替換病損組織、器官或增進其功能的新型智能生物材料，有著巨大的臨床治療需求。   “既前沿又交叉”，在多重領域貢獻力量 ? ? ? ?談及近日獲批國家重點研發計劃“高端功能與智能材料”專項的項目“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”，羅智副教授侃侃而談，詳細介紹了這一項目及相關研究過程：這是一個高度交叉的學科方向，它在涉及新材料的開發和生物醫藥等多個領域同時，也具有廣泛的應用范疇。例如，新材料的開發，包括具有生物可降解的醫用材料和柔性電子材料；材料的生物醫藥應用，包括藥物遞送到組織工程等。 ? ? ? ?因此，這個項目涵蓋了各個不同方向的前沿，整合到一起之后是一個更加先進、交叉的科研課題。羅智團隊的愿景是想要開發一種和生物體相容的柔性電子材料，能夠用于疾病的治療，比如能局部給予人體組織一些電刺激，同時釋放藥物，促進受損器官的修復，從而有效改善患者的健康狀況。 ? ? ? ?關于對科技發展的影響，羅智說道，把柔性電子和組織工程及藥物遞送結合的并不多，這幾個方面的研究在國內外都還是方興未艾發展的狀態，目前只有少量研究。“對于促進科技的發展，我想在柔性電子生物材料及生物醫藥方面都會有所幫助，有望解決諸多臨床難題。這個項目是國家重點研發項目的主要方向之一，順應國家戰略的需求。” ? ? ? ?羅智團隊的目標很明確，就是希望這個項目能為生物醫藥科技的發展盡綿薄之力。他說，目前由各類疾病、衰老、創傷導致的器官喪失或功能損傷是生物醫藥和健康領域面臨的最難克服的問題之一。作為全球人口基數最高的國家，我國對組織和器官的修復與再生有著龐大醫療需求。年均數千億元的醫療開銷為社會保障體系及國民經濟帶來了巨大負擔，這也一定程度上決定了科研工作者的研究方向。   科研路漫漫，上下而求索 ? ? ? ?羅智副教授的求學之路比較順利，一路走來，他勤耕不輟，取得了不斐的成績。他在國外拿到了瑞士洛桑聯邦理工（EPFL）優等博士學位（PhD with Distinction），以及一個針對博士后等青年科學家的瑞士聯邦人才計劃。在歐洲本科畢業后直接攻讀博士的人不多，因此他在當地科研隊伍中算是比較年輕的一批。他說：“求學之路雖然漫長也辛苦，但總體還算一路坦途，我也心存感恩。” ? ? ? ?科研路漫漫，任重而道遠。羅智團隊在科研的過程中也有苦有樂，苦味常有，而樂則是跨越挑戰后的成就感。他回憶起有一次在做大型動物實驗的時候，因為缺少相關文獻和經驗，且動物實驗周期較長，時間有限，試錯機會較少，因此時常要承受巨大的壓力。之前沒有人做過這個方向，他們是在挑戰“無人區”，摸著石頭過河。他們最終向不同領域的專家去請教，拜訪了十多位不同方向的醫生與教授，并勇于嘗試，才解決了問題。羅智說道：“我覺得做科研最重要的是不怕失敗，不斷探索，一定要有必勝的信念，要在黑暗中尋找突破口。不要害怕去尋求幫助，畢竟科學要站在巨人的肩膀上，相信最終一定會獲得勝利。” ? ? ? ?除了最近獲批的項目外，羅智團隊在科研之路上還在不斷前行，實驗室有兩個全新的研究方向：第一是開發生物醫藥材料創新的表征技術手段。這一部分將會依托于中國中子散裂源的大科學裝置，這是國內首個中子散射儀器裝置，研究所位置在東莞。第二是針對一些特定疾病的治療，研究如何讓藥物更好的到達患者體內，進而被吸收和利用。譬如糖尿病患者需要胰島素，但打針會對患者造成很大的痛苦，羅智團隊嘗試開辟口服藥，達到和注射藥物同樣的效果。如果成功研發，將會為許多患者減輕治療的痛苦，跨出巨大的一步。 ? ? ? ?對于今后的科研愿景，羅智想首先將“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目完成，在三年內構建出一套全新的器件，實現在大型動物體內移植的目標。“我們長期的愿景其實是能盡快在人體中植入器件，在醫學領域做出貢獻。但是醫藥器械的開發周期是很長的，大部分都是十年為單位，需要全面的研究，充分證明其有效性、可靠性和安全性，最終才能到人體去做實驗。我們會傾盡全力，朝夢想邁進，從而實現這一目標。”   人物檔案： 羅智副教授，1991年出生，國家級“海外高層次青年人才項目”獲得者，是南方科技大學最年輕的國家重點研發計劃首席科學家。2013年本科畢業于清華大學，2018年獲瑞士洛桑聯邦理工（EPFL）優等博士學位（PhD with Distinction），并于蘇黎世聯邦理工（ETH）藥學系完成博士后研究。曾獲瑞士聯邦理工學者人才計劃（ETH Fellow）、藥學青年科學家、國家優秀自費留學生獎學金、德國海因茨-邁爾-萊布尼茨研究所年度論文等多項榮譽。近五年發表學術論文20余篇，包括PNAS, Nat. Commun., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Acc. Chem. Res., Adv. Drug Deliv. Rev. 等國際知名期刊；在口服藥物遞送領域科研成果已進入人體實驗階段，與多個跨國藥企長期合作。     本文轉載自南科大新聞網 原文鏈接：https://newshub.sustech.edu.cn/html/202302/43428.html

? ? ? ?近日，科技部公示了國家重點研發計劃“高端功能與智能材料”專項，我校生物醫學工程系羅智副教授牽頭的“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目獲批立項，項目總經費1356萬元，國撥經費956萬元。該項目由南方科技大學牽頭，聯合華南理工大學、北京納米能源與系統研究所、四川大學等四家單位，以臨床醫療需求為導向，結合生物材料、微納加工、生物傳感等技術，開發基于鎵合金液態金屬的柔性電子器件，并應用于藥物控釋與組織工程。 ? ? ? ?國家重點研發計劃由原來的國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家高技術研究發展計劃（863計劃）、國家科技支撐計劃等整合而成，是針對事關國計民生的重大社會公益性研究，以及事關產業核心競爭力、整體自主創新能力和國家安全的戰略性、基礎性、前瞻性重大科學問題、重大共性關鍵技術和產品，為國民經濟和社會發展主要領域提供持續性的支撐和引領。近年來，國家科技部等有關部門高度重視對青年科研人員的支持，充分激發創新潛能與活力，給予青年人才在國家重點研發計劃等重要項目中挑大梁、當主角的機會。 ? ? ? ?南方科技大學生物醫學工程系一直致力于共創多學科交叉創新的研究平臺，不斷面向生命醫學前沿、面向人類健康重大需求，充分開展跨學科交叉研究，不斷深化學科布局，高度重視國家級、省部級等縱向課題申報工作，高水平課題立項數量多年來保持了穩中有增的良好態勢。此次羅智副教授牽頭的“國家重點研發計劃”項目，是生物醫學工程系所承擔的第三個科技部專項項目，也標志著該單位近年來在高端人才引進與培養，及整體科研實力的方面的不斷提升。 ? ? ? ?本項目負責人羅智教授，1991年出生，國家級“海外高層次青年人才項目”獲得者，是南方科技大學最年輕的國家重點研發計劃首席科學家。2013年本科畢業于清華大學，2018年獲瑞士洛桑聯邦理工（EPFL）優等博士學位（PhD with Distinction），并于蘇黎世聯邦理工（ETH）藥學系完成博士后研究。曾獲瑞士聯邦理工學者人才計劃（ETH Fellow）、藥學青年科學家、國家優秀自費留學生獎學金、德國海因茨-邁爾-萊布尼茨研究所年度論文等多項榮譽。近五年發表學術論文20余篇，包括PNAS, Nat. Commun., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Acc. Chem. Res., Adv. Drug Deliv. Rev.?等國際知名期刊；在口服藥物遞送領域科研成果已進入人體實驗階段，與多個跨國藥企長期合作。   課題組招聘博后： ? ? ? ?南方科技大學生物醫學工程系仿生醫藥與材料實驗室（Laboratory of Bioinspired Medicine and Materials）研究方向包括藥物遞送，基于中子散射等大科學裝置的材料表征等。實驗室擁有多學科高度交叉的研究背景，研究思路為從復雜的醫學、生命現象出發，提煉出普遍的基礎科學問題；將先進的儀器表征、分析方法引入到新型醫藥材料的探索之中；最終利用這些理論技術開發創新藥物及其遞送方式，解決臨床上未被滿足的需求。 ? ? ? ?課題組長期招聘博士后，歡迎具有藥學、化學、材料、生物、醫學等相關背景的申請者。南方科技大學博士后年薪35萬左右（含廣東省補助15萬元及深圳市生活補助6萬），并按照深圳市有關規定享受社會保險和住房公積金及其他福利待遇。特別優秀者可以入選校長卓越獎勵計劃，年薪可達41.5萬（含廣東省及深圳市補助）。對于優秀的出站博士后將積極推薦協助其申請南方科技大學研究助理教授等崗位。   申請方式： 申請材料發送至：luoz@sustech.edu.cn，申請材料包括： 1.求職信（cover letter） 2.個人簡歷 3.代表性論文及其他能夠證明本人成果與能力的材料 應聘材料將予以嚴格保密，初選合格者會盡快安排面試。