鑽石舞台

面向柔性腦機接口應用的單晶硅納米薄膜電極陣列研究

宋恩名教授介紹了基於無機納米薄膜半導體器件的植入式柔性電子系統領域的研究進展，包括了植入式腦機接口技術、可穿戴電子設備等等。在此，宋教授團隊以創新型的硅納米薄膜材料為出發點，主要工作圍繞植入式單晶硅納米薄膜晶體管陣列的腦電傳感系統：（1）開發了單晶硅硅納米薄膜的柔性轉移技術，從而建立了全腦維度分布密度可控的數以萬計植入式大規模柔性電極陣列（>32000個）；（2）研究了超薄單晶硅熱生長二氧化硅納米材料的封裝特性，實現了動物腦內可穩定工作數年的腦電傳感器件；（3）開發了新型腦電傳感的皮層成像技術，其中信噪比超40 dB、保真度近100%，從而獲得了腦電信號的放大、刺激、調製一體化的腦機接口成像系統。該技術預計促進多功能、高性能的新型生物醫學工程的應用，相關成果對特定的人體腦疾病（如癲癇等）的醫療方向有重要的參考意義。

宋恩名教授報告會現場

無機納米層狀材料調控幹細胞命運及其機制

朱融融教授介紹了有關幹細胞命運的調控功能及機制對組織損傷再生修復有關的研究。朱教授團隊構建了不同金屬元素組成、元素比例變化的無機納米層狀雙氫氧化物（LDH）材料，發現LDH對多種幹細胞的自我更新和分化功能的影響及分子機制。前期研究發現在小鼠胚胎幹細胞（mESCs）增殖培養過程中加入Mg/Al-LDH能促進其自我更新水平，且不同粒徑大小的LDH對mESCs自我更新的能力有差異影響；在以 mESCs 作為胚胎發育的體外模型研究中，發現Mg/Al-LDH 能夠激活 BMP-Smad 信號通路，從而消除所搭載小分子藥物對mESCs 造成的細胞毒性以及體內的胚胎和神經毒性，發揮胚胎保護功能；通過將不同陽離子組成的LDH處理mESCs後進行轉錄組學和蛋白組學的篩選，並對其進行數據分析和靶點驗證，發現Mg/Fe-LDH相較Mg/Al-LDH能夠更好的激活LIF/PI3K/AKT信號通路，繼而激活下游的TET1/2，促進mESCs中的DNA去甲基化進程；近期的研究顯示通過元素離子優選後的LDH能促進人間充質幹細胞成軟骨分化並激活Focal adhesion信號通路，將LDH預處理細胞後進行移植能使受損椎間盤恢復原有椎間高度並形成完整的組織結構。

朱融融教授報告會現場

智能納米藥物載體設計與合成

李曉民教授介紹了多種研究策略以滿足藥物遞送過程中對藥物載體的多重複雜需求。1、刺激響應型理化性質可變智能納米藥物載體：設計合成了系列理化性質可變型智能藥物載體，在外觸發、內環境觸發等條件下，能夠實現藥物載體尺寸、電荷、表面粗糙度等物理化學性質的轉變。2、理化性質非對稱結構智能納米藥物載體：開發了系列理化性質非對稱結構納米藥物載體，包括親疏水非對稱、粗糙度非對稱、元素分布非對稱、功能非對稱、密度非對稱等，各不對稱單元之間協同工作，調控藥物載體的納米-生物交互作用，表現出一系列獨特的生物學行為。通過以上策略開發的新型納米藥物載體，由於其獨特的物理化學性質，能夠有效調和藥物遞送過程中對藥物載體的多重複雜矛盾需求，為新型藥物載體的設計開發提供了全新研究思路。

李曉民教授報告會現場

基於質譜的病原微生物鑑定與耐藥分析

喬亮教授介紹了其課題組通過對400多株微生物的MALDI-TOF數據的挖掘，提出了最容易被MALDI-TOF質譜觀測到的10種微生物基因，利用上述基因在不同物種中表達的蛋白的分子量差異，實現了直接從UniProt蛋白質組數據庫出發的MALDI-TOF指紋譜解析。為了分析混合菌，建立了線性擬合下的最優求解和折刀法統計評估相結合的解譜算法，首次實現了5種菌混合物MALDI-TOF譜圖的直接分析。為了提高細菌鑑定的準確度，一方面建立了基於自助取樣法的譜圖匹配結果統計驗證方法，從實驗譜圖出發利用計算機模擬生成大量相似譜圖，基於相似譜圖的搜庫結果對原始匹配結果進行置信度評估；另一方面採用二氧化鈦納米材料輔助激光解吸離子化（TiO2-LDI），實現了細菌細胞低質量端（< 2000 Da）和高質量端（> 20,000 Da）的指紋譜採集，並將其用於細菌鑑定；成功區分了蠟樣芽孢桿菌、炭疽桿菌和蘇雲金芽孢桿菌。為了提高檢測靈敏度，利用納米等離激元微囊泡包裹細菌製備了尺寸僅200微米的樣品點，實現了超靈敏的細菌鑑定，從約50個細胞拷貝中就可以採集到用於物種鑑定的質量指紋譜。在微生物的耐藥分析上，我們從微生物在抗生素脅迫下的表型、蛋白、代謝表達變化，微生物對抗生素代謝能力檢測，微生物活性檢測，耐藥基因表達蛋白標誌物檢測等多個方面出發，建立了耐藥細菌檢測的新方法。我們還開發了基於油水液滴微流控和微探針技術的單細菌耐藥異質性分析方法。實現了對含超廣譜beta內酰胺酶大腸桿菌、多重耐藥金黃色葡萄球菌、耐藥銅綠假單胞菌等細菌的耐藥性快速檢測。

喬亮教授報告會現場