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。

我们已采用磁控溅射沉积方法成功地制备和研究了环境友好的钛酸钡和铋镁锆钛氧的复合薄膜，发现其储能密度和储能效率在-100~200 °C温度区间内都表现出了良好的热稳定性，并且其宽温储能密度明显高于铅基材料在这个温度区间报道的最大值，使其成为替代铅基储能材料的最佳选择。为了降低生产成本，目前我们正在通过研究和调控薄膜的生长工艺来实现在成本低廉的Si、Ni等衬底上制备大面积、高质量、高性能的复合储能薄膜。

环境DNA技术是21世纪生态环境领域革新性技术之一,该技术打破了传统生物监测的局限，对生态系统各生态类群物种组成和丰度的准确解析，为生态系统生物多样性评估和生态健康诊断提供了新的方向，也为相关部门落实推进生态文明建设奠定了技术基础。 本项目开发了一系列基于环境DNA的水生态健康监测相关产品及整套污染诊断解决方案。该技术旨在针对饮用水源、受纳水体、景观水体、污水处理厂等，通过新型生物多样性评估技术快速准确计算出生态受损范围和程度，结合环境污染物诊断关键致毒物质，制定针对性环境修复方案。整套解决方案的创新点:1.开发了一种全新的环境DNA生物检测技术工艺包，用于物种多样性调查、入侵物种检测、濒危物种检测等生态环保领域，该技术完全摆脱了当下基于生物形态区分物种的枷锁，利用物种基因序列差异对生态系统内小到微生物，大到鱼类、哺乳动物等进行快速“无创式”健康体检，实现检测过程数字化和物种识别智能化，全面了解生态系统的自然生物资源。该技术和传统方法相比，物种多样性检测效率提高300%，检测成本下降60%，检测准确性提高30%;2.发明了一套新型的生物毒性评估方法和诊断设备，可实时监测并记录水生生物在水体中的生理反应和行为。通过受试生物的行为表现判断水体是否有毒以及致毒物质的种类，真实监测和评估化学污染物进入水体后对水生生物的急慢性影响，最后在实验室中可以对现场富集在吸附柱里的样品进行洗脱准确分析出为何种致毒物质，从而进行更高层次的风险评价及事故责任鉴定。 南京大学生态毒理与健康风险团队在2012年就开始进行DNA宏条形码相关研究，开发了一系列分子生物监测的方法，监测领域涵盖微生物、浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类等群落，具备深厚的技术积累。目前团队申请国家发明专利19项，授权美国专利1项，软件著作权5项，覆盖涵盖技术方法、物种数据库和 eDNA大数据分析算法3大核心方面。同时，本团队多次承办或联合承办国内环境监测系统的大型培训，包括2019年全国监测系统培训、2020年全国环境监测系统站长培训班、2020年南水北调中线局河南分局培训等多次培训。团队2019年开始带头举办国家年度eDNA会议,目前已成功举办2届会议,邀请领域专家与行业相关人士与会讨论eDNA技术更新与应用推广，获得业内一致好评。项目团队也多次受到主流媒体报道，包括央视新闻联播、南京日报、江苏科技报、紫金山新闻等。团队已在2020年开展了“中国环境科学学会团体标准”的立项工作，将环境DNA技术标准化、流程化，为产品市场化提供重要保障。

点云配准网络不仅能够为数据量较大的场景点云提供实时准确的良好配准结果，且能在低场景重叠度、点云噪声及点云稀疏性等因素的影响下保持鲁棒。研究结果对自动驾驶、机器人自主导航等领域具有一定的应用价值与意义。

本项目采用煤渣和废瓷粒等工业废渣为骨料，研制的环境友好型陶瓷透水砖是由底料和面料复合而成，并且以废瓷粒为面料、煤渣作底料，面料与底料的厚度比为1/5~1/7，废料综合利用率达65~85%。该技术具有以下创新点：1）独创了陶瓷透水砖成孔新技术，通过优化骨料的颗粒级配形成透水砖所需的孔隙，突破了现有采用造孔剂的常规成孔技术；2）通过颗粒级配形成的大孔和煤渣颗粒本身可燃物燃烧形成的微孔组成复合的孔结构提高砖体的透水性和保水性，有效解决了透水砖的强度和透水性相互制约的矛盾；3）采用废瓷粒面层和煤渣底层的复合结构，大大提高了砖体的耐磨性；4）开发了与透水砖骨料结合牢固的高温粘结剂配方技术。本项目制备的陶瓷透水砖具有成本低、强度高、透水性好等显著优点。该项目成果取得国家发明专利授权。