微马达是一种自驱动的微纳米机器人，具有优良的运动性能和精准导航的性能，在生物医学领域具有广阔的潜在应用前景，然而目前国内外均尚无市场化的微马达产品。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 血管支架植入是治疗心血管疾病的有效干预手段，但现有技术中，传统材料制备得到的血管支架存在生物相容性不足、需要手动导丝引入额外的形状扩张装置等问题，而且，为了确保植入的准确性，需要采用高侵入的介入方法，容易造成血管再狭窄和动脉损伤，从而降低了治疗的有效性。因此，需要研发一类能有效克服现有问题，能实现低侵入、高精准治疗的新型血管支架系统，以拓宽微马达在生物医学领域中的应用。 开发的磁性螺旋形形状记忆微马达血管支架，可以模拟细菌鞭毛的高效运动，无线旋转磁场下旋转并转化为平移运动，实现磁性微马达血管支架在血管内的精确无线三维导航。配合磁驱动马达的运动性能，控制血管支架在体内运动到达目标位置，微马达支架具有形状记忆功能，以对机体无害的无线超声触发形状恢复，可以撑开狭窄血管。整体设计可以简化支架植入流程，并且螺旋形的设计可以适应旋动流现象，使植入位点的血管壁切应力得到维持，抑制支架植入内膜增生不良反应的发生，降低侵入性和植入风险，并有望实现完全远程智能操控支架植入。

利用植物化学遗传学手段，以拟南芥乙烯过量合成突变体eto1-2和乙烯信号活化突变体ctr1-1为筛选材料，从2000种化学小分子文库中筛选出了3种可抑制乙烯合成或反应的小分子化合物：kynurenine（KYN），ponalrestat（PRT）和pyrazinamide（PZA）。他们早期的研究发现KYN能够抑制乙烯所诱导的下游生长素合成途径中的一类关键酶TAA1/TARs（He et al., 2011 Plant Cell），最近发现PRT也作用于乙烯下游反应，抑制了生长素合成途径中的另一类关键酶（相关工作正在整理发表中）。 不同于KYN和PRT，第三个小分子PZA只特异性抑制乙烯过量合成突变体eto1-2的“三重反应”（图A）。施加PZA处理可以抑制乙烯合成前体ACC所诱导的乙烯反应，暗示PZA可能通过抑制ACC氧化酶（ACC oxidase，ACO）而抑制乙烯合成。体外生化分析发现，PZA无法直接抑制ACO催化活性，需要被拟南芥烟酰胺酶（nicotinamidase）转化为pyrazinoic acid（POA）（图B），进而以POA的形式竞争性抑制ACO的催化活性。 进一步解析了拟南芥中ACO家族成员ACO2与POA复合物的高分辨率晶体结构（2.1Å），从原子层面揭示了POA的抑制机理（图C和图D）。晶体结构表明，POA是通过与活性中心的一个锌离子或铁离子形成配位键而与ACO2结合。此外，POA与其周围氨基酸之间形成的氢键、疏水相互作用以及范德华力，也巩固了其与蛋白的结合。通过对ACO2蛋白关键氨基酸进行突变，证实了POA或其类似物2-PA可以模拟ACO的内源底物ACC，从而竞争性抑制了ACO的活性。这些结果不仅在原子层面上阐明了POA的抑制机理，还为进一步优化POA结构，提高其抑制活性提供了理论基础。

自然界中含砷化合物中的雄黄、雌黄以及砒霜已被应用于疾病的 治疗中。作为一种矿物药，雄黄的毒性，难溶解性，胃肠道刺激等不 利的因素限制了它的临床应用。为了克服这些不利因素，在入药时必 须先对雄黄进行炮制，以降低雄黄的毒性，减少服用药物时对于人体 肠胃的刺激。传统雄黄的炮制方法是水飞法和干研法。随着纳米技术 的发展，将雄黄进行纳米化处理可降低其毒性，是提高其利用率的方 法。但是运用此方法来制备纳米雄黄(α-As4S4)时极易产生 As2O3 和副雄黄(β-As4S4)，使得雄黄的品位

本方法以丙三醇作为溶剂及碳源快速制备大量粒径小于 10 nm 的碳量子点。这种碳量子点的荧光量子产率能够达到 30 %左右。制 备好的碳量子点,不需要任何提纯即可与成膜性较好的高聚物混合得 到荧光碳量子点薄膜。而且这种碳量子点毒性低，水溶性好，荧光量 子产率高，在细胞及活体成像方面表现出显著优势。总之，该制备方 法简单易行，材料来源广泛且廉价，产率大。所得的荧光碳量子点具 有荧光量子产率高、易成膜、低细胞毒性且耐光漂白等性质，已经作 为生物成像剂用于细胞的荧光共聚焦成像

自然界中含砷化合物中的雄黄、雌黄以及砒霜已被应用于疾病的治疗 中。作为一种矿物药，雄黄的毒性，难溶解性，胃肠道刺激等不利的 因素限制了它的临床应用。为了克服这些不利因素，在入药时必须先 对雄黄进行炮制，以降低雄黄的毒性，减少服用药物时对于人体肠胃 的刺激。传统雄黄的炮制方法是水飞法和干研法。随着纳米技术的发 展，将雄黄进行纳米化处理可降低其毒性，是提高其利用率的方法。 但是运用此方法来制备纳米雄黄（α-As4S4）时极易产生 As2O3 和副 雄黄（β-As4S4），使得

以丙三醇作为溶剂及碳源快速制备大量粒径小于 10 nm 的 碳量子点。这种碳量子点的荧光量子产率能够达到 30 %左右。制备 好的碳量子点,不需要任何提纯即可与成膜性较好的高聚物混合得到 荧光碳量子点薄膜。

磁性蓄冷材料是在90年代初被发现的。这些材料用于制冷机中后，使得商用制冷机的温度可达2K，效率有了突破性提高（以往这种制冷机中使用的蓄冷材料只有铅，但是因为铅的比热容在15K以下急剧下降，使得小型制冷机在10K温度以下制冷效率几乎为零，商用制冷机的最低制冷温度在8K左右）。使用磁性蓄冷材料的最大特点在于不需要重新建立一个制冷体系，只要将商品化的气体制冷机中的蓄冷材料换成磁性蓄冷材料。 Er-Ni系列磁性蓄冷材料的指标： 比热容峰值：5K~20K； 在10K以下的比热容峰值为0.35~0.81J/cm3.K； 4K到20K的比热容积分∫CdT是5.5J/cm3 新型稀土磁性蓄冷材料已经用于小型回热式低温气体制冷机产品中。这种制冷机的制冷温度在4.2K～20K，一般用于医用核磁共振成象仪、磁悬浮列车和超导发电机中冷却其大型超导磁铁、用于量子干涉仪（SQUID)、射频天文望远镜的传感器探头和军用红外探测器中以提高其灵敏度，并用于低温冷疑高真空泵中等等。使用了这种新型稀土磁性蓄冷材料替代传统蓄冷材料以后，可以使医用核磁共振成象仪等不用灌注液氦，每年仅每台医用核磁共振成象仪就可以节约16万人民币。

新型稀土磁性蓄冷材料是一种高熵密度磁性材料(high entropy magnetic materials)，高熵密度磁性材料这一概念是磁性材料用于制冷工程时提出的。它的特点是材料的磁熵发生变化时会出现大的吸热与放热效应，可以应用于制冷技术中。利用磁性材料在经历磁相变时发生的磁熵变化，可以将高熵密度磁性材料作为磁蓄冷材料(magnetic regenerator material)，用于小型回热式低温气体制冷机中。 这种制冷机的制冷温度在4.2K～20K，一般用在高技术领域，例如可用于医用核磁共振成象仪、磁悬浮列车和超导发电机中冷却其大型超导磁铁、用于量子干涉仪（SQUID）、射频天文望远镜的传感器探头和军用红外探测器中以提高其灵敏度，也可以用于低温冷疑高真空泵中等等。以往这种制冷机中使用的蓄冷材料只有铅。由于铅的比热容在15K以下急剧下降，使得小型制冷机在10K温度以下制冷效率几乎为零，制冷温度难以低于8K。要得到低于8K的制冷温度，只得附加效率极低的J-T回路。为了提高低温制冷机的制冷效率，在过去的几十年中，人们都在努力寻找在20K以下具有高比热容的材料。具有实用价值的Er—Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被发现的。这些材料用于制冷机中后，使制冷机的效率有了突破性提高。 磁性蓄冷材料的最大特点是不需要重新建立一个制冷体系，只要将商品化的气体制冷机中的蓄冷材料换成磁性蓄冷材料，就可大大提高制冷机效果。因此磁蓄冷材料正在取代原来的蓄冷材料金属铅。而且由于磁性蓄冷材料的出现，推动了低温制冷机的发展。现在，不用灌液氦，用制冷机带动的医用核磁共振成象仪和超导磁体已经商品化。在这些新设备中，都必须使用磁蓄冷材料。

成果与项目的背景及主要用途：术后粘连是有手术史以来国内外亟待解决的 重要医学难题之一。在外科领域开展的手术中，绝大多数都涉及到防止组织之间 粘连的问题。术后粘连可以引起严重的并发症，如腹部、盆腔等均可引起粘连性 肠梗阻，甲状腺手术后引起喉返神经损伤以及因盆腔组织粘连而导致的女性不育 症。90%的患者在术后均有不同程度的粘连产生，60%的患者需要采取一定的防 粘连措施。 目前防止术后粘连国际上采用较多的是“短期屏障"法，即术后在容易发生 粘连的部位植入隔离材料。随着 70 年代后美国医用材料方面的突破，可生物降 解吸收材料已得到医疗市场的认可。现有的美国 FDA 批准的术后防粘连产品有 三种。本课题组设计和研制了一种结构独特的可抛型防粘连膜材料 AntiTriplex。 它是一种生物相容性良好、安全、无毒、无刺激、可降解吸收的薄膜材料，其独 特的表面结构特性可以将手术创面和周围组织有效隔离开，有效地保护好手术创 面。 技术原理与工艺流程简介：该术后防粘连膜由多糖分子、多肽大分子和合成 大分子组装而成的三元膜。该三元膜综合了三种材料的优点，使膜材料的力学性 能、水稳定性、降解速率、临床可操作性、防粘连效果等得到全面提升。主要工 艺流程如下： 多肽大分子 ↓ 合成大分子 → 反应器 --→成膜 → 后处理 → 干燥 → 成品膜 → 包装 → 灭菌 ↑ 改性多糖大分子 技术水平及专利与获奖情况：该新型术后防粘连膜独特的结构设计代表了当 今该领域国际先进水应用前景分析及效益预测：不管是传统的腹腔、心血管、椎板外科手术，还 是新兴的微创手术，均会存在不同程度的粘连现象。现阶段欧美已经形成了一个 庞大的防粘连材料市场，据统计，在美国每年用于治疗腹腔、盆腔粘连的费用高 达约 12 亿美元。美国在 2000 年有 750 万例出现术后粘连，预计到 2006 年将增 加到 2000 万。虽然美国 FDA 已批准了 3 个防粘连材料，但均有缺陷。中国人口 众多，医疗水平不及美国，如以 1500 万人保守数字计，每人需要防粘连材料一 份（至少），每份约 200 元，市场容量将是 30 亿，利税近 10 亿，是国家鼓励优 先发展的高技术产业。 应用领域：医疗器械、生物材料制品、组织工程制品 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：原材料 均为国产，价格低廉。所需设备为常用设备，投资不大。常规医药行业的厂房基 本上能满足要求，主要生产车间 150 平方米。投资规模依生产规模而定。 合作方式及条件：面谈平, 目前已申报国家发明专利 2 项。