勇于冒險 甘于艱苦 樂于和諧

? ? ? ?2022年6月27日，應生物醫學工程系邀請，南京大學化學化工學院副教授、博士生導師，康斌教授做客第240期南科大生物醫學工程講堂，為我校師生帶來了題為“SPASER納米激光探針和細胞熱動力學測量”的精彩講座。講座由金大勇講席教授主持。 ? ? ? ?康斌教授2011年獲南京航空航天大學-佐治亞理工學院聯合培養博士學位，之后在佐治亞理工學院激光動力學實驗室從事博士后研究，并與2015年起在南京大學工作。研究興趣為發展高時空分辨的成像測量方法、技術及儀器裝置，詮釋微納化學系統及生物系統中的基本傳質、傳電及傳能過程及其動力學。在Science?Advance、Chem、JACS、Angew?Chem等發表論文60余篇。 ? ? ? ?在講座中，康斌教授從熒光探針的串擾問題出發，引入講座的第一部分，基于表面等離激元受激輻射放大（SPASER）現象的“納米激光”探針的基本概念和發展歷程。深入介紹了SPASER納米顆粒目前面臨的關鍵問題和學術爭議，以及其實驗室在相關問題和生物應用的研究工作。 ? ? ? ?康斌教授還重點介紹了其課題組測量單細胞內部熱量傳遞和耗散的工作，利用新型探針和瞬態光學成像技術，國際上首次測得了不同種類溫血和冷血動物細胞、以及正常細胞和癌細胞內的熱耗散及其差異性。發現溫血動物細胞可根據環境溫度變化調節熱耗散以維持細胞內熱量平衡，并通過細胞代謝組學分析研究了能量代謝相關的分子通路。該研究被形象地描述為“細胞出汗”現象，發表在知名期刊Chem上并被《萬物》等科普雜志報道。   采寫：王銘群、敖牧羊 編輯：肖然

? ? ? ?2022年6月27日，西安交通大學電子系李峰教授做客南科大第241期生物醫學工程講堂，為師生帶來了題為“光學微腔中的光子偏振調控”的精彩講座。講座由我校生物醫學工程系金大勇教授主持。 ? ? ? ?李峰教授是西安交通大學電信學部寬禁帶半導體與量子器件研究所副所長，2008年至2017年先后在加拿大麥吉爾大學、法國國家科研中心、英國謝菲爾德大學學習和工作，入選國家級青年人才項目。主要研究方向為光學微腔及光學微納結構中的光與物質相互作用、自旋軌道耦合、拓撲、量子效應及其應用等。在國際頂級期刊Physical Review Letters, Nature Communications, ACS Nano, Optica 等發表學術論文多篇，主持國家自然科學基金項目兩項，陜西省科技創新團隊帶頭人。 ? ? ? ?在講座中，李峰教授為大家講述了微腔中激子極化激元的基本概念及其自旋光子學相關研究概況，重點介紹了在此研究領域的一系列工作，包括圓形勢阱中極化激元凝聚的自旋渦旋態、微腔與偏振各向異性激子材料相結合產生的宏觀旋光性，以及在此基礎上觀測到的非平庸拓撲能谷、極化激元能帶上的非厄米奇異點與發散量子度規等有趣現象。 ? ? ? ?李峰教授還介紹了可調諧開放式光學微腔的結構與應用、稀土摻雜微納米晶體的偏振輻射特征及其物理機制，以及將稀土離子與微腔集成進行偏振態和相干度調控的構想。   采寫：李朋、敖牧羊 編輯：肖然

? ? ? ?由于抗生素的過度使用，抗生素耐藥性已成為對人類健康的嚴重威脅。目前，正在開發不同的抗生素來治療耐藥菌，但抗生素的開發周期很難跟上抗生素耐藥性的高發。?納米技術提供了應對耐藥細菌感染的策略，不同種類的抗菌納米材料可以在很大程度上滿足不同的抗菌需求。?在這些納米材料中，金納米材料具有優異的抗菌功效和生物安全性，是抗生素的替代品。 ? ? ? ?基于此，南方科技大學生物醫學工程系微流控-納米醫學課題組重點介紹了金納米材料在抗菌領域的最新進展，并討論金基納米抗生素的發現和潛在的臨床應用。相關研究成果以”Deploying Gold Nanomaterials in Combating Multi-Drug-Resistant Bacteria”為題，發表在國際著名學術期刊?ACS Nano上。 本文要點： （1）首先，通過介紹合理調整納米材料的形貌、表面化學和組成，可以獲得具有最佳和定制抗菌功效的金納米抗生素。這些金納米抗生素可以很好地集成到醫療器械中用于抗菌應用。 （2）其次，強調金基納米抗生素在臨床應用方面仍然存在挑戰。這些納米材料的具體抗菌作用機制和安全性有待深入研究。這個過程非常復雜，需要微生物學、免疫學、生物材料、病理學、毒理學、藥理學和納米技術的跨學科整合。盡管如此，金納米材料在治療細菌感染的策略中具有重要價值，我們期待進一步的研究將拓寬金納米材料的抗菌應用領域并加速其轉化為臨床應用。   原文鏈接： Deploying Gold Nanomaterials in Combating Multi-Drug-Resistant Bacteria. ACS Nano 2022 DOI:10.1021/acsnano.2c02269 https://doi.org/10.1021/acsnano.2c02269

? ? ? ?2022年6月21日下午，南方科技大學生物醫學工程系與北京大學深圳醫院合作交流座談會在北大深圳醫院順利召開。北京大學深圳醫院院長陳蕓，副院長趙永勝，科研教學部主任石宇以及生物醫學工程系多位教師代表出席會議。 ? ? ? ?趙永勝副院長致開場辭。趙副院長高度評價了生醫工的快速高質量發展，并對我系近年來的科研教學建設成果表示肯定。他希望本次座談會能夠促使雙方在科研和教學方面達成初步合作意向，集中優勢兵力，攜手推動新時代醫療事業的高質量發展。 ? ? ? ?我系教師介紹了生物醫學工程系近年來的科研及辦學成果。他們表示，南方科技大學和北京大學深圳醫院均擁有深厚的歷史淵源和學科交叉的背景，希望雙方發揮各自優勢，在學科建設、科研開發等方面加強合作，共同為實現“健康中國”目標作出更大貢獻。 ? ? ? ?陳蕓院長對本次交流會的舉辦表達肯定，并提出了簽訂合作協議的建議，希望雙方交流能夠常態化。 ? ? ? ?最后，雙方參會人員進行了深入的交流探討，達成了初步橫向課題探索和共同申報縱向項目和研究生培養的合作意向。 ? ? ? ?次日，北京大學深圳醫院醫學創新中心辦公室主任張芳婷來訪我系進行參觀，詳細了解我系科研辦學情況。   采寫：羅睿田 校審：肖然

? ? ? ?中風是目前造成成年人殘疾的首要原因。研究表明，在卒中后的6個月內進行及時有效的康復治療對患者恢復運動能力是至關重要的。近年來，越來越多的可穿戴外骨骼機器人走入臨床，有意探索康復機器人干預下的中樞神經系統的重建和運動能力的恢復。但與此同時，可穿戴機器人缺乏對使用者運動意圖認知的智能。因此，增強機器人的感知智能，提高人機交互共融性，是當前康復機器人技術面臨的重要挑戰。 ? ? ? ?恰當的助力時機對于執行有效的外骨骼助力，保證使用者安全性等都至關重要。現有的研究已經充分證明了表面肌電信號在識別人體運動意圖的可行性。肌電信號是由肌肉收縮產生的生理電信號，其包含了與運動意圖相關的直接信息；同時，肌電信號相較于肢體運動具有一定的超前性。通過解碼該信號可以識別人的行為, 進而賦予外骨骼理解人的運動意圖的智能，從而避免外骨骼的控制延遲。然而，基于肌電信號的意圖識別方法但仍然面臨以下挑戰：（1）肌電幅值變化和電極偏移導致的不穩定性；（2）步態運動學預測的準確度。 B. Zhong, K. Guo, H. Yu, and M. Zhang, “Toward Gait Symmetry Enhancement via a Cable-Driven Exoskeleton Powered by Series Elastic Actuators,” IEEE Robot. Automat. Lett., vol. 7, no. 2, pp. 786-793, 2022. ? ? ? ?張明明課題組長期以來一直致力于面向生活任務的智能、精準、閉環、高效的神經康復技術及器械的開發和研究。近期該團隊提出一種基于肌電信號預測連續下肢膝關節角度的解碼方法，即基于肌肉協同驅動的自適應模糊神經網絡預測模型（Muscle synergy- driven ANFIS model），實現了在不同步行速度下的膝關節角度的穩定連續預測。相關論文以《A Muscle Synergy-Driven ANFIS Approach to Predict Continuous Knee Joint Movement》為題發表于國際頂級期刊IEEE Transactions on Fuzzy Systems（IF=12.029）。   圖1. 膝關節角度預測算法框架 ? ? ? ? ?本文首先利用多生理信號采集設備和人體光學運動捕捉設備同時獲取受試者在行走過程中的下肢表面肌電信號和膝關節角度信息。然后將肌電數據進行預處理和肌肉協同的提取。這樣的處理將原始的數值生理信息轉換成了能反應神經控制策略的特征信息，同時肌肉協同方法也具有更強的魯棒性和更高的計算效率。進而，以肌肉協同為輸入驅動ANFIS模型，對受試者連續的膝關節角度進行魯棒預測。 ? ? ? ?通過5種不同速度的步行實驗表明, 本論文提出的Muscle synergy-driven ANFIS model的預測準確度達到相關系數為0.92±0.05，相比于目前基于當通道數值特征方法，預測準確性和計算效率均有顯著性提升。同時，肌肉協同作為肌肉激活度與人體運動間的橋梁， 本方法有效地建立了兩者的非線性關系，提高了模型的可解釋性。 圖2. 步態模式膝關節角度預測結果 ? 圖3. 不同步行速度下預測準確性統計結果   ? ? ? ?南方科技大學為論文第一通訊單位，碩士研究生鐘文娟、付學明為論文共同第一作者，張明明為唯一通訊作者。研究得到國家自然科學基金及廣東省自然科學基金等項目的資助。 ? ? ? ?原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9735420     撰文：鐘文娟 審核：張明明 編輯：肖然

? ? ? ?單分子定位顯微鏡（single-molecule localization microscopy, SMLM）具有納米級的超分辨能力，已成為結構細胞生物學研究的重要手段。其中多通道的SMLM的各種擴展應用至關重要，因為它們極大地增加了可以從樣本中提取的信息量：用不同顏色的熒光團標記的蛋白質多色SMLM成像可以探測它們的空間關系和相互作用。通常使用兩個光譜通道[1-3]或一個空間通道與另一個光譜檢測通道相結合來實現[4]。使用兩個或多個探測通道的三維(3D)SMLM技術，例如雙平面[5]或多平面探測[6]、自彎曲點擴散函數[7]、超臨界角度熒光探測[8,9]、多相位干涉[10,11]、多通道熒光偏振[12]等，在研究生物結構的內在三維空間組成方面發揮重要作用。 ? ? ? ?2022年6月7日，南方科技大學李依明副教授、歐洲分子生物學實驗室Jonas Ries研究員課題組合作在Nature Communications上發表了題為“Global fitting for high-accuracy multi-channel single-molecule localization”的研究。提出一種基于GPU加速的多通道全局擬合算法globLoc，用于三維單分子定位，它可以從多通道單分子數據中提取最大信息，提高了雙平面和4Pi-SMLM的定位精度，并改善了比率多色三維SMLM的顏色分類。 ? ? ? ?與單通道SMLM相比，多通道的數據分析相對比較復雜，因為必須把兩個或多個通道結合起來才能得到額外的信息(顏色、z位置、偏振狀態、干涉相位等)。傳統的方法是首先在每個通道中分別擬合熒光團以提取相應的參數，然后組合從不同通道返回的參數來獲得額外信息。單個熒光團在多個通道中的單獨擬合不是最佳的，因為忽略了高度相關的信息(例如三維位置和光子等)。相反，如果我們使用一個全局擬合器來鏈接不同通道中的相關參數，這將減少擬合參數的數量，提高擬合的精度和魯棒性，并避免不同通道中相應參數配對時引發的不確定性。因此，研究人員開發了多通道全局擬合方法globLoc，并設計了一個通用的數據分析工作流程，方便使用軟件對不同通道中檢測到的單分子數據進行全局擬合。其優化的分析流程包括: 生成通道之間的轉換映射關系，校準全局多通道PSF，基于GPU的全局擬合器實現快速和精確定位，以及后處理程序提取額外的信息(z位置，顏色，干涉相位，偏振等)。在仿真和實驗數據中，研究人員發現全局擬合能夠顯著提高雙平面和4Pi-SMLM的定位精度以及多色SMLM的顏色分類。 ? ? ? ?以雙通道為例對全局擬合分析流程(圖1)進行說明。首先對蓋玻片表面的熒光珠在Z方向進行掃描，并單獨計算每個通道的樣條PSF模型[13]，再分別用相應的樣條PSF模型對每個通道進行擬合，以獲得精確的熒光珠位置。從兩個通道中對應的珠子位置，計算出通道之間的映射關系。然后使用三次多項式插值來對大量的熒光珠進行配準和平均，同時保持映射過程中通道之間固定的空間關系。此外，也可以使用相應的PSF模型分別對每個通道中的單分子數據進行分析，并根據擬合的坐標計算映射關系。除了使用實驗型的PSF模型，還支持用高斯PSF模型進行全局擬合。在校準多通道PSF模型和不同通道之間的映射關系之后，最后進行全局擬合，使用極大似然估計(maximum likelihood estimation，MLE)聯合分析多通道數據。 圖1 多通道全局擬合方法的工作流程概述。 （圖源：Yiming?Li,?et al.,?Nat Commun, 2022） ? ? ? ? ?由于globLoc可以靈活地鏈接不同通道之間的參數，研究人員比較了在單獨擬合，全局擬合下對鏈接XYZ位置和鏈接XYZ以及發射光子情況下的定位精度。與擬合單獨通道然后對位置進行Cramer-Rao-Lower-Bound（CRLB）加權平均相比，globLoc提高了大約1.5倍的z定位精度(圖2a)和更加魯棒的參數估計。這一分辨率的提高通過參加持續舉辦的2016 SMLM Software Challenge得到了進一步證實，在該挑戰賽中，globLoc在雙平面數據上的3D定位精度比其他表現最好的算法LEAP提高了近兩倍(圖2b)。對訓練數據集(模擬微管)，與主要的SMLM分析軟件ThunderSTORM (圖2c)相比，有了明顯的改善。對核孔復合體(nuclear pore complex，NPC)上標記的Nup96蛋白質實驗數據結果顯示，globLoc相比ThunderSTORM改善更為明顯，globLoc能夠清晰地解析NPC的雙層環狀結構(圖2d)。 圖2 globloc用于分析雙平面數據 （圖源：Yiming?Li,?et al.,?Nat Commun, 2022） ? ? ? ?globLoc不限于雙通道的數據分析，研究人員利用實驗4Pi-PSF模型[14]，對具有多相位干涉的4Pi-SMLM進行四通道擬合。通過使用樣條插值實驗PSF模型對所有四個相位圖像進行全局擬合，globLoc在所有維度上都實現了定位精度逼近CRLB。并且與當前主要的分析方法相比，精度和準確性都大大提高(圖3a)。在4Pi-SMLM實驗數據上，對比在核孔復合體中Nup96八聚體的團簇重建結果，globLoc在所有參數鏈接的情況下重建出來的團簇相比于當前主要的分析方法(photometry)和不鏈接光子的globLoc重建的團簇更小(圖3b)，更接近真實樣品結構。 圖3 globloc用于分析4pi-smlm數據 （圖源：Yiming?Li,?et al.,?Nat Commun, 2022） ? ? ? ?globLoc的全局擬合對具有重疊發射光譜的多種染料進行成像分析，根據在每個通道中檢測到相對光子數量區分單個分子的顏色(圖4a)。globLoc提高了定位光子數的準確性，從而在模擬和實驗中提高了顏色分類的準確性(圖4b)?，同時利用綜合利用了所有檢測到的光子進行定位，沒有造成光子數的損失。globLoc的這些創新使得在比率分色3D SMLM(圖4C)中首次對四種染料同時成像并準確地區分出四種顏色。實驗驗證中采用AF647、DY634、CF660C和CF680染料對單個NPC的Nup96、Nup62、Elys和WGA蛋白標記后的成像結果顯示，四種顏色沒有明顯的串擾。研究人員對200個NPC圖像進行了平均，得到了四種NPC蛋白質的平均后的結構位置，其中 Nup96 形成兩個具有八聚體對稱性的環，Elys形成一個大環，Nup62和WGA位于圓環的中央通道。值得注意的是，這些是熒光團的平均分布，由于抗體大小及其非隨機方向可能會引起的連接錯誤而導致的表位的分布不同。 圖4 globloc用于分析多色數據 （圖源：Yiming?Li,?et al.,?Nat Commun, 2022） ? ? ? ?為了證明globLoc在具有挑戰性的樣本上的表現，研究人員對線蟲的聯會復合體進行了比率三色3D成像(圖5a)。單個的聯會復合體可以在三維空間內清楚地分辨出來(圖5b)。聯會復合體的三種不同成分HTP-3、HIM-3和SYP-5的N端被很好地分離出來，沒有明顯的顏色串擾，并且這三種組分的空間排列與之前的研究非常吻合。 圖5 globloc用于線蟲聯會復合體多色三維成像。 （圖源：Yiming?Li,?et al.,?Nat Commun, 2022）   ? ? ? ?綜上所述，研究人員證明了在多通道單分子定位過程中鏈接共享參數大大提高了定位精度，并減少了顏色分配串擾。globLoc不僅提高了定位精度，而且與單獨擬合多個通道相比，還增加了擬合的魯棒性。這一點很重要，因為信息被分成不同的通道，并且每個通道的信噪比（SNR）較差，這導致參數估計的誤差很大。結果表明，globLoc可以在較大的軸向范圍內精確地重建雙平面和4Pi-SMLM數據，并在四種顏色同時成像時能進行準確地區分。基于深度學習的SMLM分析已被證明可以大大提高定位精度，特別是對于單分子密度較高的數據，然而，深度學習方法依賴于訓練有素的網絡，這些網絡需要針對不同的成像條件(如不同的信噪比)進行再訓練。對于多通道數據分析，由于不同的成像模式(如雙平面、比率多色)需要采用不同的參數鏈接方案，因此情況要復雜得多。因此，基于深度學習的方法非常適合于單通道高密度單分子數據，而全局分析法將成為多通道標準密度數據分析的首選方法。 ? 原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30719-4   參考文獻： 1. Bossi, M. et al.Multicolor far-field fluorescence nanoscopy through isolated detection of distinct molecular species. Nano Lett.?8, 2463–2468 (2008). 2.Mund, M. et al.Systematic Nanoscale Analysis of Endocytosis Links Efficient Vesicle Formation to Patterned Actin Nucleation. Cell?174, 884–896 (2018). 3.Zhang, Y. et al.Nanoscale subcellular architecture revealed by multicolor three-dimensional salvaged fluorescence imaging. Nat. Methods?17, 225–231 (2020). 4.Zhang, Z., Kenny, S. J., Hauser, M., Li, W. & Xu, K. Ultrahigh-throughput single-molecule spectroscopy and spectrally resolved super-resolution microscopy. Nat. Methods?12, 935–938 (2015). 5.Juette, M. F. et al.Three-dimensional sub–100 nm resolution fluorescence microscopy of thick samples. Nat. Methods?5, 527–529 (2008). 6.Babcock, H. P. Multiplane and spectrally-resolved single molecule localization microscopy with industrial grade CMOS cameras. Sci. Rep.?8, 4–11 (2018). 7.Jia, S., Vaughan, J. C. & Zhuang, X. Isotropic three-dimensional super-resolution imaging with a self-bending point spread function. Nat. Photonics?8, 302–306 (2014). 8.Dasgupta, A. et al.Direct supercritical angle localization microscopy for nanometer 3D superresolution. Nat. Commun.?12, 1180 (2021). 9.Cabriel, C. et al.Combining 3D single molecule localization strategies for reproducible bioimaging. Nat. Commun.?10, 1–10 (2019). 10.Shtengel, G. et al.Interferometric fluorescent super-resolution microscopy resolves 3D cellular ultrastructure. Proc. Natl. Acad. Sci.?106, 3125–3130 (2009). 11.Huang, F. et al.Ultra-High Resolution 3D Imaging of Whole Cells. Cell?166, 1028–1040 (2016). 12.Chen, L. et al.Advances of super-resolution fluorescence polarization microscopy and its applications in life sciences. Comput. Struct. Biotechnol. J.?18, 2209–2216 (2020). 13.Li, Y. et al. Real-time 3D single-molecule localization using experimental point spread functions. Nat. Methods 15, 367–369 (2018). 14. Li, Y. et al. Accurate 4Pi single-molecule localization using an experimental PSF model. Opt. Lett. 45, 3765 (2020).   第一作者及共同通訊作者李依明（前排中間） （照片提供自：李依明實驗室） 作者簡介： 李依明，2009年于上海交通大學獲生物醫學工程系學士，2010年獲海德堡大學醫學物理碩士，2015年獲卡爾斯魯厄理工學院博士學位（導師： Uli Nienhaus 教授）。之后獲得EMBL-瑪麗居里博士后獎學金，在歐洲分子生物學實驗室總部和耶魯大學任職博士后研究員和訪問學者（2016-2019）。現為南方科技大學生物醫學工程系副教授，博士生導師。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積累了堅實的理論基礎以及實驗經驗。迄今，以第一/通訊作者在Nature Methods、Nature?Communications、Optics Letters等國際權威期刊發表多篇論文，入選“深圳市海外高層次人才B類”，并長期擔任Nature Methods、 Light: Science & Applications、Optics Letters等期刊的審稿人。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。此外，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。有意者請將個人簡歷發送至李依明副教授郵箱：liym2019@sustech.edu.cn.     撰文︱李依明、石偉 責編︱王思珍

? ? ? ?為促進我系研究生之間的學術交流，營造濃厚的學術氛圍，鍛煉我系研究生及博士后的科研展示能力，由生物醫學工程系主辦，生物醫學工程系第二黨支部承辦的“BME學術沙龍”正式拉開帷幕。系主任蔣興宇講席教授，黨總支書記、副系主任奚磊教授，第二黨支部書記唐建波助理教授，張博副教授、劉泉影助理教授參與活動。 ? ? ? ?5月26日，該系列活動在工學院南樓813報告廳首次舉辦。來自不同課題組的7位同學分別進行了Normal talk、Short talk、Fire talk三個不同程度的科研口頭報告。 系主任蔣興宇講席教授致辭 ? ? ? ?會議開始，系主任蔣興宇致開幕詞，以自身在美求學經歷，鼓勵我系學生積極參與“BME學術沙龍”系列活動，共話科研成果以及學術感悟。 第二黨支部組織委員馬雨昊主持 ? ? ? ?隨后，我系2018級博士生王樂、2019級博士生金天,分別帶來了題為《金納米材料的抗菌新策略》、《光聲顯微成像技術在腦科學研究中的應用與探索》的Normal talk；2020級碩士生鐘文娟、2021級碩士生過祥森、2020級碩士生葉梓元，分別帶來了題為《基于肌肉協同的連續膝關節角度魯棒預測的研究》、《應用于光學相干斷層掃描的線性波數光譜儀》、《時空金字塔圖卷積網絡在基于fMRI的大腦解碼中的應用與探索》的Short talk；2020級博士生石偉、2021級碩士生王美娟分別帶來了題為《基于場相關的像差校正下深度學習網絡實現高通量全細胞三維超分辨率成像》、《去細胞肝臟模型對腦動靜脈畸形栓塞劑的研究》的Fire talk。 活動現場 ? ? ? ?本次研究生學術沙龍活動氛圍熱烈，同學們熱情互動，踴躍提問，大家就遇到的各種科研問題進行了深度的分享與交流。活動將計劃持續舉辦，致力于為我系學生搭建良好的交流平臺，營造出良好的學術氛圍，為我系科研育人工作注入新動力。   首次學術沙龍日程： ? 采寫：肖然

? ? ? ?2022年5月7日上午，廣東醫科大學副校長劉新光、資產與實驗室管理處處長王珠乾、科研中心副主任林鴻程、醫學技術學院副院長張華、廣東省醫學分子診斷重點實驗室副主任黃國良、東莞創新研究院副院長郭蓮仙等一行8人到訪南方科技大學工學院，參觀走訪了生物醫學工程系和海洋科學與工程系實驗室，交流實驗室基礎設施建設和實驗室公共平臺建設經驗。 ? ? ? ?生物醫學工程系系主任蔣興宇教授、系辦公室主任張藝真老師、實驗室管理員鄧丹丹老師接待來訪，劉校長一行在生物醫學工程系參觀了蔣興宇老師實驗室、郭瓊玉老師實驗室和系公共實驗平臺。蔣老師就工學院實驗室建設經驗對其進行詳細分享。劉校長一行對實驗室內空間布局、潔凈間建設、實驗臺類型選擇、實驗室上下水及純水布置、實驗室內照明等方面做了詳細考察，并重點考察了生醫工系公共平臺建設情況。 ? ? ? ?隨后系主任蔣興宇教授就生物醫學工程系的建設發展情況和規劃、學生升學就業情況、系內主要研究方向、目前在研項目和經費情況等向劉校長一行做了匯報。

? ? ? 2022年4月22-23日，由世界華人生物醫學工程協會主辦，南方科技大學生物醫學工程系承辦的第十屆世界華人生物醫學工程大會拉開帷幕。全球生物醫學工程領域知名華人學者和業界頂尖人士代表齊聚一堂，共同探討生物醫學工程領域最新研究成果。 ? ? ? ?世界華人生物醫學工程大會是該領域高規格、高水平、高參與度的年度盛會，是政府、科研、教育、產業、資本各方代表共同研討領域顛覆性技術、產業發展現狀和未來趨勢的重要平臺。 ? ? ? ?期間，世界華人生物醫學工程協會創會會長、美國兩院院士、匹茲堡大學榮休教授Savio L-Y.Woo教授，世界華人生物醫學工程協會會長、香港理工大學生物醫學工程學系張明教授，深圳市科技創新委員會副主任鐘海，南方科技大學代理副校長楊學明院士，本次會議組委會主席哥倫比亞大學生物醫學工程系郭向東教授，南方科技大學生物醫學工程系蔣興宇教授，世界華人生物醫學工程協會候任會長、上海交通大學生物醫學工程學院鄭誠功教授分別在開、閉幕式上致辭，共同表達以開放合作共建人類衛生健康共同體的期待與祝愿。 ? ? ? ?開幕式后，來自美國約翰霍金斯大學Jeff Tza-Huei Wang教授做大會特邀主題報告，大會理事長、亞利桑那州立大學李宗明教授向其頒發紀念獎章。隨后，美國西北大學黃永剛院士、上海交通大學楊廣中院士、深圳大學張學記院士、中國科學院深圳先進技術研究院鄭海榮教授與劉陳立教授、美國耶魯大學Rong Fan教授、美國俄克拉荷馬大學Rong Gan教授、美國加利福尼亞大學Song Li教授、香港科技大學I-Ming Hsing教授、紐約市立學院Bingmei Fu教授等多位專家學者進行了為期兩天的大會主題報告和分論壇報告。 頒發紀念獎章 ? ? ? ?來自科研、教育、產業、資本各界數千位嘉賓代表參加了本次會議。會議涵蓋了醫學人工智能、生物力學、康復工程、組織工程和再生醫學、醫療器械創新、生物醫學工程教育、產業轉化等方面內容，聚焦了基礎前沿、關鍵核心技術、產業發展等領域，吸引了眾多具有不同學科背景和研究專長的青年學者與會研討，促進了生物醫學工程領域最新研究成果的交流，增強了相關學科領域的交叉與融合。 ? ? ? ?本次大會的承辦單位南方科技大學作為迅速崛起的學術高地，建校12年已經成長為國家“雙一流”建設高校。作為本次大會承辦單位的南方科技大學生物醫學工程系高度重視人才隊伍建設，具有一支國際化高水平的科研隊伍。多名教師獲得“國家杰出青年基金”、“國家自然科學優秀青年基金”等項目和獎勵。教學科研系列教師100%具有海外工作經驗，100%具有在世界排名前100名大學工作或學習的經歷，半數教師獲國家級人才稱號。 線上會議 ? ? ? ?世界華人生物工程大會每兩年舉辦一次，首屆大會于2002年在臺北舉辦，此后相繼在北京、曼谷、香港、臺北、深圳召開。由于華人科學家在世界生物醫學工程領域的較高地位和特殊貢獻，世界華人醫工年會已成為具有較高的學術水平和全球影響力的國際性會議，在生物醫學工程領域有著廣泛的認可度。   ? ? ? ?會議官方網站：https://www.wacbe2022.com/     采寫：劉超、張藝真、趙曉剛、肖然

  ? ? ? ?中國生物醫學工程學會主辦的“2021-2022 中國生物醫學工程大會暨創新醫療峰會 （BME2021-2022）”于 2022 年 4 月 10-12 日以全線上的形式召開。此次會議由廣東省醫學科學院（廣東省人民醫院）、南方科技大學、深圳技術大學、國家高性能醫療器械創新中心、中國科學院深圳先進技術研究院、深圳大學等單位承辦。 ? ? ? ?中國生物醫學工程學會理事長曹雪濤、廣東省醫學科學院（廣東省人民醫院）院長余學清、南方科技大學校長薛其坤分別在開幕式上致辭，共同表達了踐行健康中國戰略、服務人民健康的的理念和決心。 ? ? ? ?開幕式后，中國科學院院士程和平、駱清銘、劉昌勝、顧東風，中國工程院院士王軍志、田偉，加拿大兩院院士、西湖大學講席教授Mohamad Sawan，廣東省人民醫院院長余學清，廣州醫藥股份有限公司董事長鄭堅雄，北京納通科技集團有限公司董事長趙毅武，南開大學教授孔德領等專家和企業家進行了為期一天的主旨報告。 ? ? ? ?南方科技大學生物醫學工程系講席教授蔣興宇擔任此次大會執行委員會主席，系內多位教師擔任執行委員會委員，全力支持此次大會順利召開。 ? ? ? ?大會還設有6個專題報告、11個分論壇和20個分會場。會議涵蓋了醫學人工智能、神經工程、智慧醫療、醫學影像、生物力學、康復工程、生物醫學光子學、納米醫學、組織工程和再生醫學、醫療器械創新、生物醫學工程教育、產業轉化等方面內容，聚焦基礎前沿、關鍵核心技術、產業發展等領域，全鏈條展示生物醫學工程的前沿進展，探討自主創新的中國醫療器械發展之路。 ? ? ? ?開幕式期間，曹雪濤宣布了2020-2021年度（第4屆）“黃家駟生物醫學工程獎”評選結果，其中駱清銘團隊和李路明團隊分別榮獲技術發明類和科技進步類一等獎。“黃家駟生物醫學工程獎”以學會首任理事長，著名醫學家黃家駟學部委員的名字命名，旨在激勵生物工程醫學領域科技工作者在開展原創性科學和技術研究中取得的杰出成果，迄今為止已經評選24項。 ? ? ? ?會上發布了中國科協項目“2020-2021生物醫學工程學科發展報告”，中國生物醫學工程學會副理事長王廣志對報告進行了解讀。2019年以來中國生物醫學工程領域的年發文量已居世界首位，ESI TOP1%高被引論文之中中國學者的篇數占比亦列榜首。2016-2020年中國獲授權發明專利數量位于世界第二。 ? ? ? ?青年學者是中國生物醫學工程發展的中堅，青年學子是中國生物醫學工程發展的希望。這次大會上，20名青年學者亮相青年學者論壇做學術演講，三百余名青年學者和研究生投稿參與青年優秀論文展示。駱清銘在開幕式上介紹了教育部生物醫學工程類教學指導委員會倡導的、由學會主辦的“2021年全國大學生生物醫學工程創新設計競賽”的舉辦情況。 ? ? ? ?伴隨大會所秉承的會議主題“醫工融合發展 創新引領未來”日益深入人心，學會打造了產、學、研、醫、管等各領域融合的交流平臺。會議直播觀看點擊量達36萬人次，總觀看時長達到5萬6千小時。大會為學術成果提供了更為廣泛的傳播渠道，也將引發對學術思想的深度思考。 ? ? ? ?展望新征程，不忘初心、牢記使命。曹雪濤表示，未來，學會將構建面向國家重大需求的專業智庫，健全面向經濟主戰場的激勵創新機制，使學會真正成為連接產學研醫管的紐帶，把學界團結起來，把企業界調動起來。引領和激勵廣大生物醫學工程科技工作者崇德力行，心懷“國之大者”，搶占科技自立自強制高點，緊跟科技革命和產業變革時代步伐。為推動我國生物醫學工程事業的發展，為推進中國醫療器械的進步，為健康中國建設做出新的貢獻。     文章部分引自《科技日報》，編輯：王曉宇 原文鏈接：http://xiangyu.wokeji.cn/app/template/displayTemplate/news/newsDetail/8/25251.html?isShare=true

《AFM》：濕粘彈性體用于液態金屬基適形表皮電子器件 ? ? ? ?可穿戴電子設備越來越多地用于不同情況下的健康監測和治療。然而，很少有設備能在運動和淋浴后(出汗、變形、摩擦)與皮膚粘附而不變形。近日，南方科技大學微流控-生物材料實驗室與國家納米科學中心施興華教授等人合作提出了一種簡便的方法，利用聚乙二醇(PEG)混合聚二甲基硅氧烷(PDMS)膠粘劑(PPA)制備金屬聚合物導體(MPC)，將鎵基液態金屬合金電路封裝為表皮電子器件。在PDMS預聚物中加入PEG可以得到比PDMS本身承受更大變形的、更柔軟的濕粘彈性體。柔軟的可粘接電子產品可與皮膚適形粘接達2天以上。實驗證明，這些電子器件能夠滿足運動和淋浴48小時穿戴時的運動檢測、電生理信號檢測和皮膚傷口愈合的需求。 ? ? ? ?作者預計這種具有優良生物安全性的濕粘電子產品將得到廣泛應用，解決醫用膠粘劑和人機界面存在的問題。相關工作以“Wet-Adhesive Elastomer for Liquid Metal-Based Conformal Epidermal Electronics”為題發表在3月18日的《Advanced Functional Materials》。 圖1. PPA和PPA- MPC電子設備示意圖 圖2. PPA的機械性能及附著力 【文章要點】 一、PPA的制備及表征 ? ? ? ?為防止溶劑不受控制的蒸發所造成的缺陷，提高彈性體的力學性能，選用了分子量分別為200、400和600的室溫液態PEG寡聚體。研究者研究了添加不同比例PEG低聚物的粘接劑的模量(圖2a)、斷裂伸長率(圖2b)和對前臂皮膚的粘接力(圖2c)。當相對量相同時，PEG-600組的模量較低，斷裂伸長率較高，附著力較高。最大添加量時，彈性體的模量和粘結力似乎相同，分別為30 kPa和0.9 N cm?1。 ? ? ? ?將PPA貼附于前臂皮膚，剝離后進行皮膚附著試驗。將剛固化的PPA和放置14 d的PPA分別貼附在前臂皮膚上，并測試各組剝離力，以測試室溫下PPA粘附性能的保留效率。剛固化的PPA的剝離力為0.87 N/cm，兩周前固化的PPA的剝離力為0.54 N cm?1(圖2e)。測試了不同附著時間下PPA的剝離力。48 h后，附著力從0.9 N cm?1略微下降到0.63 N cm?1(圖2f)。最后進行了循環粘附剝落試驗。粘連剝離40次后，粘連力仍大于0.5 N cm?1，表明PPA連續剝離后仍可作為表皮粘接劑使用(圖2g)。 圖3. PPA-MPC電子器件性能及PPA-MPC粘接應變傳感器的運動檢測 二、用于運動檢測的PPA-MPC粘接式應變傳感器 對于應力-應變曲線，PPA-MPC電子器件顯示出比PDMS-MPC明顯更低的模量和更高的伸長率(圖3a)。測試了不同應變下電阻的變化，應變傳感器的應變分別為20%、40%、60%、80%，具有較高的精度和線性度(圖3b)，顯示了其在連續精確傳感方面的巨大潛力。該應變傳感器被拉伸至50%，循環1000次，以表征其耐久性。顯然，它可以承受這種連續的變形，并且在整個過程中保持一個穩定的電阻(圖3c)，這意味著應變傳感器能夠長期的運動監測。將應變傳感器連接到肘部和膝蓋皮膚上，并以不同的速度連續彎曲(圖3d,g)。該自粘式應變傳感器能夠保持穩定的粘接，變形與皮膚保持一致。36小時后，再次執行相同的任務。在這段時間里，除了日常工作外，研究者做了一個小時的運動，洗了兩次30分鐘的淋浴。結果顯示，佩戴36小時后，應變傳感器仍能適形附著在皮膚上，并實時顯示關節的運動(圖3e,f,h,i)。 ? ? ? ?原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202200444   《ACS Nano》：基于納米纖維的柔性電子導管用于體內清除循環腫瘤細胞 ? ? ? ?清除外周血中與腫瘤轉移和復發密切相關的循環腫瘤細胞(CTCs)有助于降低腫瘤復發和轉移的概率。然而，傳統的旨在殺死CTCs的治療方法往往會對正常的血細胞、組織和器官造成損傷。近日，南方科技大學微流控-生物材料實驗室報道了一種柔性電子導管，它可以通過不可逆電穿孔(IRE)高效地捕獲和殺死CTCs。柔性電子導管由納米纖維(NFs)與液態金屬聚合物導體(MPC)電極組裝而成。用上皮細胞粘附分子(EpCAM)抗體修飾NFs，以提高特異性生物識別和細胞粘附能力。導管可反復篩查全身血液，納米纖維上的EpCAM抗體可使CTCs富集到導管表面。利用高比表面積，這種基于NFs的導管在CTCs中的捕獲效率比以前報道的研究高25倍。此外，每mm2導管非特異性捕獲的白細胞數量小于10個，而原來的4-11 × 106 mL-1全血數量較多，顯示了柔性電子導管良好的特異性。柔性和生物相容性的MPC電極對兔模型中捕獲的CTCs具有100%的殺滅效率。此外，未見明顯血液學指標及血管及主要器官形態變化，說明該電子導管具有良好的生物相容性。這種功能性電子導管為提高臨床腫瘤治療效率提供了一種新的替代策略。相關工作以“Flexible Electronic Catheter Based on Nanofibers for the In Vivo Elimination of Circulating Tumor Cells”為題發表在3月18日的《ACS Nano》。 方案1. 使用柔性電子導管在體內富集和消除CTCs的示意圖 圖2. 治療用導管對癌細胞的體外捕獲和殺傷性能 【文章要點】 一、柔性電子導管的體外試驗 ? ? ? ?根據研究者的設計，具有微米孔隙的網絡結構可以擴大比表面積，使CTCs有很高的捕獲概率(圖2A)。最終結果表明，MPC/ NF導管可有效捕獲55.2%的HepG2細胞。利用高表面積、高孔隙率和靶區富集的優點，NF基導管用于CTCs的捕獲效率比之前報道的高25倍(圖2D,E)。此外，研究了CTCs致死的電壓。HepG2細胞在不同電壓(50、100、200 V)作用10 ms。CCK-8染色分析顯示，隨著電壓升高，細胞活力下降，在200 V時細胞幾乎死亡(圖2F)。annexin V-FITC/碘化丙啶染色分析顯示，IRE引起的凋亡是HepG2細胞死亡的主要原因(圖2G)。這些結果證實了本方法的可行性，并表示了IRE作用在臨床CTC治療中的潛在應用。 圖3. MPC/ NF導管體內CTC捕獲能力的評價 二、柔性電子導管的體內試驗 ? ? ? ?研究者建立了基于MPC功能化和NF功能化靜脈留置導管的體內CTC清除系統(圖3A、B)。使用新西蘭兔模型進一步測試性能。捕獲的HepG2細胞經免疫染色鑒定為DAPI+/ PE-CD45 – / FITC-CK +。在1、2、3只家兔上分別捕獲HepG2細胞2580、2192和1908個。無EpCAM特異性抗體的導管作為對照；分別從4、5和6只家兔中捕獲18、32和48個HepG2細胞(圖3C、D)。HepG2的捕獲效率比之前報道的高11倍。MPC/NF導管的非特異性捕獲WBCs的數量小于10個/mm2，而原來MPC/ NF導管的全血數量為4-11 × 106 mL-1，顯示了MPC/NF導管的良好特異性。HepG2細胞富集后，在電極上施加200 V電壓10 ms進行細胞殺傷。AO和PI成本法顯示，MPC/NF導管可以使IRE殺死所有捕獲的細胞，殺傷效率為100%(圖3E,F)，表明具有良好的體內清除CTCs能力。 ? ? ? ?原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c09807   本文轉載自：高分子科學前沿公眾號

? ? ? ?近日，教育部、財政部、國家發展改革委發布第二輪“雙一流”建設高校及建設學科名單。南方科技大學榜上有名，正式進入“雙一流”建設高校行列，成為深圳首所“雙一流”建設高校。 ? ? ? ?南科大是中國最年輕的“雙一流”建設高校之一。該校是深圳在中國高等教育改革發展的時代背景下創建的一所高起點、高定位的公辦新型研究型大學。學校借鑒世界一流理工科大學的學科設置和辦學模式，以理、工、醫為主，兼具商科和特色人文社科的學科體系，在本科、碩士、博士層次辦學，在一系列新的學科方向上開展研究，使學校成為引領社會發展的思想庫和新知識、新技術的源泉。 ? ? ? ?“雙一流”建設是黨中央、國務院在新的歷史時期為提升我國教育發展水平、增強國家核心競爭力、奠定長遠發展基礎作出的重大戰略決策。作為深圳舉全市之力興辦的新型研究型大學，南科大肩負“探索中國特色的現代大學制度、探索創新人才的培養模式”使命。建校以來，南科大牢記“兩個探索”的初心使命，以改革立校、以創新興校，突出“創知、創新、創業”的辦學特色，堅持高起點、高定位、高質量發展，取得了一系列成績。面向未來，南科大將立足中華民族偉大復興戰略全局，心懷“國之大者”，以聚焦國家重大戰略需求和服務地方需求為己任，緊抓“雙一流”建設重大機遇，堅持立德樹人根本任務，堅持為黨育人、為國育才，踐行“明德求是 日新自強”的校訓精神，助推深圳經濟特區在先行示范道路上邁出堅實步伐，為粵港澳大灣區高水平人才高地建設和國家高水平科技自立自強作出新的更大貢獻。 ? ? ? ?南科大生醫工系將緊抓“雙一流”建設重大機遇，依托南方科技大學一流的科研、教學條件，力爭將生醫工系建設成為國際知名的生物醫學工程研究基地。   教育部通知鏈接：http://www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/202202/t20220211_598710.html