成果简介： 对于各种颗粒、纤维增强复合材料，目前主要采用大规模的宏观力学实验寻找力学性能变化规律，进而为提高材料力学性能提供支持，实验繁杂，周期长，投入大。采用显微镜原位力学性能测试方法，对复合材料在各种外力作用下的破 坏过程进行细观观测，有助于对填料、纤维的增强效果及其对复合材料力学性能的影响进行研究，进而探寻影响材料力学性能的主要因素，可大大节约开发成本， 提高开发效率。但目前国内所具有的细观力学性能观测条件主要利用带有原位加 载台的扫描电镜技术，该实验系统成本昂贵，国内仅有少数几家科研院所拥

我们瞄准临床治疗、野外急救等场景下的手术伤口，烧创伤和长期不愈性溃疡等创面治疗，本团队推出了面向创面修复的原位生物打印器械和支架型敷料。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 刘华振 医学院/智能医学诊疗 2021.9/2024.6 高闯 机自学院/机械电子工程 2020.9/2023.6 陆春祥 机自学院/机械电子工程 2020.9/2023.6 简志安 机自学院/机械电子工程 2020.9/2023.6 郭子龙 机自学院/机械电子工程 2018.9/2022.12 孙文彬 机自学院/机械电子工程 2021.9/2024.6 杨智强 机自学院/机械电子工程 2021.9/2024.6 乔浩 机自学院/机械电子工程 2021.9/2024.6 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 刘媛媛 机自学院/机械工程 教授 增材制造，细胞/药物控释技术 四、项目简介 全球每年因烧创伤、溃疡和皮肤病等引起的皮肤损伤超过1.6亿人/年，严重威胁人类的健康和生命安全。如何对创面进行有效治疗，一直是困扰临床医生的难题。研发具有生物活性的高端敷料产品具有良好的市场前景。我们瞄准临床治疗、野外急救等场景下的手术伤口，烧创伤和长期不愈性溃疡等创面治疗，本团队推出了面向创面修复的原位生物打印器械和支架型敷料。该产品介于敷料和人工皮肤之间，具备覆盖、隔离细菌和组织修复功能。该支架型敷料可通过配套的便携式生物打印器械在创面进行原位打印，覆盖创面。该产品优势如下：支架型敷料突破现有敷料的功能定位和应用方式，可以实现免包扎-巧覆盖-促修复集成功能的一步式操作；基于便携式器械将生物材料原位打印成型，有效实现药物的装载释放；物理隔离隔离，实现创面覆盖的材料轻盈无感；多结构多材料梯度的有效复合实现促进创面修复；可以依据创面表面地貌成型，实现个性化治疗；该器械也可与手机端实时共享信息，实现伤情信息快速传递发布，实现创面高效救治。目前国内尚无同类上市产品，可借助提供系列化的敷料打印墨水以及设计个性化打印方案，从而满足不同类型客户的特定需求。

利用硅基单分子器件研究了分子马达水解的动力学过程，发现了无标记的电学检测方法观察到的分子马达的转动速度要比荧光标记的方法快一个数量级（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯环为骨架、芴基为核心的共轭分子，并在末端修饰上氨基，通过稳定的酰胺键将带有羰基官能团的功能分子连接在石墨烯电极之间，通过使用自主搭建的高速电学测试平台对化学反应进行了实时监测。大的共轭结构以及酰胺共价键的强耦合保证了分子具有良好的导电性；在化学反应进行的过程中，分子结构的变化将导致分子轨道发生改变，从而影响导电通道，影响器件的电导特性。

研制了国际首例稳定可逆的单分子光开关器件（ Science ,  2016 ,  352 , 1443;  J. Phys. Chem. Lett. ,  2017 ,  8 , 2849）；观察到了低温下联苯基团由于σ单键的旋转产生的精细立体电子效应（ Nano Lett. ,  2017 ,  17 , 856）；研究了分子间主客体相互作用的动力学过程（ Sci. Adv .,  2016 ,  2 , e1601113），揭示了羰基和羟胺反应形成酮肟的分子机制（ Sci. Adv. ,  2018 ,  4 , eaar2177），证实了利用单分子电学检测方法研究单分子反应动力学的可行性，为实现单分子化学反应的可视化研究迈出了重要的一步。他们利用硅基单分子器件实现了具有单碱基对分辨率的DNA杂交/脱杂交动力学过程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. ,  2016 ,  55 , 9036）；在单分子水平上揭示了分子马达水解的动力学过程（ ACS Nano , 2018 ,  11 , 12789），展现了单分子器件在单分子生物物理研究方面的可靠性。

本发明提供一种近红外反应型双光子荧光探针，该近红外反应型双光子荧光探针为一种由1,3,3?三甲基?2?亚甲基吲哚啉?罗丹明酰肼与4?吗啉基?1,8?萘酰亚胺?苯基异硫氰酸酯反应制得的荧光分子。本发明还提供该近红外反应型双光子荧光探针的制备方法和应用。本发明的近红外反应型双光子荧光探针，发射近红外波段红色荧光，通过汞离子诱导的酰胺基硫脲脱硫?环化反应及1,3,3?三甲基?2?亚甲基吲哚啉?罗丹明内酰胺的开环反应等多步串联反应可灵敏调控其在近红外波段的荧光性能，灵敏度高、选择性强、生物相容性好，在近红外双光子荧光成像、双光子荧光传感器、生物荧光分析、荧光标记、环境监测等领域具有广泛应用。

本项目属于肿瘤靶向药物的体外药敏检测，是基于化学靶向药与 其靶蛋白在细胞死亡时也可结合的特性，设计并合成特异性发光基团与靶向药连接，得到一系列候选探针，经细胞筛选、裸鼠荷瘤切片共 定位、人源病理样本孵育验证，筛选获得靶向药探针。将探针与患者 活检样本共孵育后，通过检测其荧光分布及强度即可直接得知患者对 该靶向药的敏感程度，从而给予患者更加精准的给药建议。该技术检 测耗时短、结果准确、方法便捷、易于推广，能够与基于大数据的基 因检测技术形成很好的互补融合，帮助临床医生为患者制定出更加精 准的诊疗方案。 技术创新点： 该探针能够实现将靶向药与患者活检样本的结合情况进行原位 显色并相对定量，其荧光的分布及强度直接提示患者对该靶向药的敏 感程度，目前国内尚无其他技术能够实现。该技术能够弥补基因检测 只能从基因水平间接预测药物敏感度的不足，给出的结果更为准确和 个性化。目前我们已合成并检测了包括 3 种肺癌靶向药探针在内的 6 种探针，项目一期预计合成国内已上市的 6 种肺癌化学靶向药的全部 探针。 市场应用前景： 近年来精准医疗行业的发展愈发蓬勃，2016 年其国内市场估值 已达百亿。精准医疗大致分为精准诊断和精准治疗两大板块，目前精 准诊断一般依靠间接法或直接法。间接法主要通过基因及表观遗传学 检测和大数据分析，对同一亚型的患者给出相同的诊疗方案，其准确 性强烈依赖于基因检测的准确性及大数据库的完善程度。一代 Sanger 测序虽成本较低易于普及，但只能检测单基因突变，且灵敏度较低、 检测耗时长、工作量大，无法满足庞大的测序需求；二代测序 NGS 具 有通量高、敏感度强、能够获得未知突变信息等优势，但其仪器和试 剂要求极高价格昂贵，且能够准确解读数据的科研人员十分稀缺。同时，基因检测不能检出基因表达过程中旁路对于待测基因表达的影响， 将直接导致给药建议有误差。直接法主要是肿瘤药敏技术，如 MTT 比色法、ATP 荧光检测法等，需要依托原代肿瘤细胞培养技术，该技 术由于巨大的个体化差异，成功率很不稳定，使得该类技术普及困难。 基于以上情况，开发一种更加精准敏锐且操作便捷、易于推广的肿瘤 精准给药筛查技术，是十分有必要的。该技术能够与现有的精准诊断 技术形成强有力的互补，能够帮助临床医生更好地为患者制定治疗方 案，为患者争取更大的生存机会，为国内精准医疗行业的发展提供一 个全新的思路。 合作方式： 融资共同开发，优先与第三方检测机构进行合作。 鉴于技术保密性，暂未申请专利。

该试剂盒提供了一种禽流感病毒 NA 亚型 RT-PCR 单重检测引物组，以及禽流感病毒NA 亚型 RT-PCR 多重检测引物组与禽流感病毒 NA 亚型 RT-PCR 多重检测试剂盒，其中禽流感病毒 NA 亚型 RT-PCR 多重检测引物组包括 3 组禽流感病毒 NA 亚型 RTPCR 检测引物组，每组禽流感病毒 NA 亚型 RT-PCR 检测引物组包括一对特异性引物对和一个荧光基团标记的探针。该试剂盒只需要同时进行 3 个体系的荧光定量 PCR，根据 CT 值就能直接判断出 NA 亚型，实验流程更加

核苷是 DNA 或 RNA 的组成部分，荧光识别在核酸的研究中被广泛应用于荧光光谱法检测，其作为荧光探针的特性取决于可靠性和灵敏度。研究开发制备毒性低、量子产率高及灵敏度高的核苷类作为荧光探针的良好骨架，经过结构修饰的荧光核苷类似物不仅具备良好的发射性，还对周围微环境变化非常敏感。其结构与天然核苷极为相似，具有很好的生物兼容性，插入核酸序列后可代替天然核苷发挥正常的生物功能

研究方向：微操作机器人系统、微纳设计与加工、生物模式形成与组 织发育建模。 项目简介： 在国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项（项目编号 61327802）等资助下，本项目研究团队自主研发了面向生命科学的原 位显微分析与操作仪。研究团队利用该仪器实现了机器人化的体细胞 核移植，进而将该技术应用于猪克隆流程，成功获得了克隆猪仔。这 是国际上首次利用机器人技术获得的克隆猪。 作为一种常用的外源物导入细胞的方式，细胞显微操作技术广泛 应用于生物工程领域。为了减轻实验操作者的工作负担，研究者开发 出自动化微操作系统，实现了自动化胚胎注射、机器人化单精注射、 机器人化贴壁细胞注射等多类微操作。然而，目前自动化微操作的操 作过程与手工操作类似，这些操作在保证操作本身高效、高成功率的 同时，并没有考虑到微操作对后续生物过程（如后续细胞培养）的影 响，因此无法获得显著优于手工操作的生物结果。 研究团队面向生命科学发展的迫切需求，研制出具有可视化、微 创化、定点化、定量化功能的，集检测分析与操作于一体的原位显微 分析与操作仪，利用该仪器实现了机器人化的细胞核移植流程，并通 过分析微操作工具与细胞接触过程中的细胞受力情况，实现了基于最 小力的细胞拨动与细胞抽核，保证了细胞核移植操作过程中细胞受力 最小。实验结果表明，基于最小力的细胞拨动与细胞抽核方法，显著 减少了细胞拨动过程对细胞的伤害；后续细胞培养实验表明，与人工 操作相比，细胞后续发育率显著提高,标志克隆成功的体外囊胚率从 10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究团队分四批完成了 510 例核 移植操作,并将这 510 枚克隆胚胎移植到 6 头母猪体内，两头母猪顺利受孕；4 月底，两头受孕母猪产下成活克隆猪 17 头。 上述研究第一次用后续细胞培养成功率作为评测依据，建立了操 作过程细胞受力情况与后续细胞发育的联系,得出了操作过程细胞受 力越小，则伤害越小，最终细胞发育成功率越高的结论。该研究对其 它机器人化生物操作有借鉴意义。

本项目研究团队自主研发了面向生命科学的原位显微分析与操作仪。研究团队利用该仪器实现了机器人化的体细胞核移植，进而将该技术应用于猪克隆流程，成功获得了克隆猪仔。这是国际上首次利用机器人技术获得的克隆动物。 研究团队面向生命科学发展的迫切需求，研制出具有可视化、微创化、定点化、定量化功能的，集检测分析与操作于一体的原位显微分析与操作仪，利用该仪器实现了机器人化的细胞核移植流程，并通 过分析微操作工具与细胞接触过程中的细胞受力情况，实现了基于最小力的细胞拨动与细胞抽核，保证了细胞核移植操作过程中细胞受力最小。实验结果表明，基于最小力的细胞拨动与细胞抽核方法，显著减少了细胞拨动过程对细胞的伤害；后续细胞培养实验表明，与人工操作相比，细胞后续发育率显著提高,标志克隆成功的体外囊胚率从10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究团队分四批完成了 510 例核移植操作,并将这 510 枚克隆胚胎移植到 6 头母猪体内，两头母猪顺利受孕；4 月底，两头受孕母猪产下成活克隆猪 17 头。 上述研究第一次用后续细胞培养成功率作为评测依据，建立了操作过程细胞受力情况与后续细胞发育的联系,得出了操作过程细胞受力越小，则伤害越小，最终细胞发育成功率越高的结论。该研究对其它机器人化生物操作有借鉴意义。在深度信息提取、显微视野拓展、超声振动细胞穿入等方面拥有多项专利。