为进一步引导提升原始创新能力,加强基础研究,鼓励解决生物医学工程领域的基础科学问题,取得重要突破进展支撑研究所创新发展,中国科学院苏州医工所于2023年首次设立年度“优秀基础研究贡献奖”。2023年经全所公开征集、全体课题组组长评选等程序,评选出了2023年度“优秀基础研究贡献奖”12项,其中一等奖2项,二等奖4项,三等奖6项。
苏州医工所“2023年度优秀基础研究贡献奖”成果简介
(按评选结果排序)
1.多重核酸定量检测方法与应用研究(周连群课题组)
突破单分子检测、微单元精准温控、蛋白-核酸多靶标联检、多重核酸定量检测等核心方法;创制多重核酸检测仪获得国家药品监督管理局三类医疗器械注册证(国械注准20233221412);已通过多家医疗机构对多重快速、熔解曲线等功能的临床测试评估,为我国生物医药产业可持续发展提供强有力支撑。
建立了微单元内温度实时非接触式测量方法,精准确定了实时数字PCR的扩增条件
(Biosensors and Bioelectronics, 2023, https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115798)
超越零模波导纳米光学腔内外泌体表面单个蛋白质分子相互作用
(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 42, 49511–49526)
多重核酸检测产品获得医疗器械注册证
(国械注准:20233221412)
2.基于功能核酸纳米探针的高灵敏电化学传感技术(缪鹏课题组)
基于核酸材料特性构建了多种框架核酸结构用于界面修饰(DNA水凝胶、四面体、三棱体等),有效提升了分子识别与反应效率;制备了仿生膜包裹的纳米材料,作用于电化学传感体系的信号传递;整合了催化发卡组装、链置换聚合反应、CRISPR/Cas等元件,发展新型信号放大策略,拓展了DNA纳米结构及仿生功能材料的生物医学检验应用。
银纳米颗粒/DNA水凝胶组装体系用于纳米碰撞电化学传感
(Nano Lett., 2023, 23, 11099-11104)
仿生膜包覆的磁性DNA多足步行器
(Anal. Chem., 2023, 95, 6760-6764)
3.无机纳米发光材料的合成与应用(董文飞课题组)
根据磷光共振能量转移的原理巧妙地实现了多色余辉硅基纳米复合物的合成并应用于信息安全领域,为硅基余辉材料的创新应用提供了新的设计原理和见解;创新构筑无机纳米点及其复合物应用于环境离子监测及生物成像,拓展无机纳米发光材料在试纸条快速灵敏检测孕酮的应用。
新型多色余辉硅基纳米复合物并应用于信息安全领域
(Chemical Engineering Journal, 2023: 144349)
高抗菌活性的环丙沙星基碳点用于抗菌药物领域
(International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24(7): 6814)
免疫层析试纸条实现PdG快速灵敏检测
(Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2023, 11)
4.MPI/CT成像理论及关键技术(杨晓冬课题组)
针对CT成像方向面临的跨域成像问题,提出了基于噪声编码的迁移学习理论框架。该项工作为解决深度跨域成像问题提供了新思路,可支撑面向真实临床应用的低剂量CT成像。针对大视野MPI场系统的高功耗难题,提出了基于可移动永磁体阵列的梯度场和均匀场构造方法,可以显著降低场系统功耗,为实现大视野、高分辨MPI成像提供了新的方案。
基于噪声编码的迁移学习理论框架(IEEE TMI, 2023,42(9):2616-2630)
时域和频域场矫正前后信号对比变化(J. MAGN. RESON, 355,2023:107559)
5.高灵敏质谱流式单细胞元素探针(白鹏利课题组)
聚焦单细胞多指标分析前沿技术,率先提出了基于金属同位素掺杂聚苯乙烯纳米材料的质谱流式元素探针设计新策略,并提出了一种降低纳米颗粒与细胞非特异性吸附水平的新方法,解决了质谱流式检测灵敏度低及检测通道利用率不足的难题,为质谱流式细胞术在高灵敏单细胞组学与空间组学研究中的应用提供了理论基础和关键工具支撑。
基于金属同位素掺杂聚苯乙烯纳米材料的质谱流式金属标签
(J. Colloid. Interf. Sci. 2023, 639: 434-443.)
两步光接枝聚合提高聚苯乙烯微球元素标签表面抗体结合位点数
(Colloid. Surface. A. 2024, 684: 133149.)
6.跨模态影像智能精准诊疗关键技术创新(高欣课题组)
面向重大疾病精准诊疗临床需求,创新跨模态影像智能计算技术,首次实现基于病理细胞形态的肿瘤分子分型实时推断,突破脑肿瘤术中病理诊断极限至半小时(VS. 一周);创新影像多目标精准分割框架,成功应用于肌肉组织结构分析、肾功能定量评估以及卵巢癌病灶定位等诊疗关键环节。引领智能计算与精准医学交叉研究新方向。
脑肿瘤术中病理快速诊断
(Brain Pathol. 2023, e13160: 1-12)
影像多目标精准分割
(Acad. Radiol. 2023, 30(10): 2280-2289; Quant. Imaging Med. Surg. 2023, 13(3): 1464; 国际医学放射学杂志. 2023, 46(2): 13-17)
7.基于多模态医学影像的智能辅助诊断方法与系统(戴亚康课题组)
围绕多模医学影像人工智能如何提升疾病诊疗精准性这一核心需求,提出基于无监督学习的多模医学影像配准、形态-拓扑知识嵌入与视觉注意力引导的小病灶检测以及组学特征-深度特征-临床信息融合的专病辅助诊断等新方法,并构建融合影像组学和深度学习两种AI建模方式的人工智能影像分析新系统,促进医学影像人工智能研究与应用。
多模医学影像半监督配准方法及其配准结果
(COMPUT MED IMAG GRAP. 2023, 108: 102260)
形态-拓扑知识嵌入与视觉注意力引导的小病灶检测方法
(EUR RADIOL, 2023, 33: 3532-3543)
疾病可信辅助诊断方法及其应用于脑胶质瘤IDH基因突变类型鉴别结果
(QUANT IMAG MED SURG, 2023, 13: 2143-2155)
8.多频大深度介入微型超声成像监控治疗研究(崔崤峣课题组)
针对临床介入超声监控治疗的需求,课题组提出并设计研发了双频、高频、前视微型成像超声换能器及介入多阵元溶栓治疗换能器,通过核心部件原创性的突破及后续双频阻抗匹配科学问题的解决,进一步转化为关键技术优势,从而满足临床的介入成像和治疗的需求,相关专利实现了成果转化。
微型前视相控阵探头(IEEE sensors journal, 2023,23(7))
轮廓和厚度双频成像换能器阻抗匹配前后的结果(Measurement, 2023, 221.)
9.单细胞微反应器超高通量筛选技术(马富强课题组)
围绕医药酶分子改造中大容量突变库筛选的难题,创立了单细胞微反应器超高通量筛选技术,筛选通量相比于传统筛选方法提升一千倍以上,可用于酶、代谢产物、抗体等不同目标分子的高效筛选。在此基础上,团队创制出一系列高性能核心酶,并成功应用于分子快检领域;自主研制的等温扩增Bst DNA聚合酶及试剂,能够实现常温稳定存储运输。
基于液滴微流控的单细胞微反应器超高通量筛选技术及系统荧光偶联策略
(Biotechnology Advances, 2023: 108173.)
10.ABC转运蛋白介导的纳米粒子毒性抵御机制研究(尹焕才课题组)
聚焦于纳米粒子生物效应评价,创新性地从生物应激性抵御角度出发,提出ABC转运蛋白介导的纳米粒子毒性抵御机制及其相关影响因素,并构建了一种基于SERS的口罩中塑料微纳米颗粒的释放速度高灵敏检测技术,有望用于环境监测中。
纳米粒子与ABC转运蛋白作用的主要形式
(Yin J et al., Ecotoxicol Environ Saf, 2023)
口罩中塑料微纳米颗粒的释放及毒性检测
(Sun JJ, et al., Environ Pollut, 2024)
11.高压超短脉冲电场在癌症治疗中的应用与抗癌机制研究(庄杰课题组)
聚焦高压超短脉冲电场在癌症治疗中的关键技术与科学问题,研制出复合参数脉冲电场医疗设备,揭示纳秒脉冲电场抑制癌细胞囊泡向正常细胞转移的全新抗癌机制,为探索脉冲电场生物医学新机制、新应用提供了基础科学理论与核心技术平台。
脉冲边沿可调的复合参数高压超短脉冲发生器
(High Voltage, 2023, 8(5), 878–888)
高压纳秒脉冲电场改变癌细胞内囊泡形态与运动,抑制囊泡从癌细胞向正常细胞转移
(Applied Physics Letters, 2023, 123(7): 073702)
脉冲电场消融的治疗效果三维动态模型
(Acta Physica Sinica, 2023, 72(14): 147701)
12.针对慢性创面的干细胞治疗及评估(余爽课题组)
聚焦于糖尿病皮肤损伤(DFU)等慢性创面,应用生物材料负载间充质干细胞(MSCs)促进损伤修复。揭示MSCs与一线抗糖尿病药物二甲双胍在DFU治疗中的相容性及其相关分子机制,为DFU临床治疗提供相关依据。通过医工结合及本所研发的皮肤反射共聚焦显微镜装置,拓展应用于MSCs治疗中创面愈合过程的实时、无创评估,为创面MSCs治疗评估提供了新的策略和思路。
MSCs协同二甲双胍促进糖尿病创面愈合的分子机制
(Metabolism, 2023, 140:155398)
便携式反射共聚焦显微镜的伤口无创监测
(Bio-Design and Manufacturing, 2023, 6:268–283)