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懂生物、懂工程
走进生物科学和医学工程学院,副院长周平老师热情地为我们介绍起学科历史来：“国内最早设立这门学科的高校是1978年的西安交大,浙江大学紧随其后,1983年便是我们东大.学科创始人韦钰院士对生物医学工程学科的发展进行了颇具前瞻性的布局,1981年从海外回国后,她就提出发展生物电子学的想法,生物分子电子学的基础研究也随之展开.1985年,国内第一个分子和生物电子学实验室建成,1993年,国内第一个‘生物电子学’博士点创建.这些都使我们的学科发展具备了先天优势.也因此,对生物芯片、分子电子学的研究,东南大学在国内都是最早的.”
“生物医学工程,实际上更多的是发展一些新的材料,新的器件、仪器或者是技术,来解决生命科学的问题.首先得懂生物,知道生物、医学是什么样的,其次要懂得怎样去做工程,这就涉及到物理、化学材料,包括机械、电子、仪器等等各个方面了.”为了让我们深入了解这门学科,周老师邀请来学院多位老师和同学,一起来探讨这门学科的复杂和有趣之处.
仿器官、造仪器
生物医学工程研究的领域挺多.
[器官芯片和单细胞分析]
器官芯片一直以来都是国际前沿和一流研究的“香饽饽”,美国奥巴马的施政方针中就曾有过详细的规划.那么器官芯片究竟有何用处呢?对此,副院长赵祥伟教授向我们解释道：“器官芯片主要用于进行药物实验,降低药物筛选风险,减少对人体的副作用.众所周知,药物在临床使用前需要长时间的动物实验,而我们只取人体的部分细胞模拟器官和系统,在芯片上模拟化学反应,可做出仿血管、仿肾脏等多种材料.”一般来说,一种新药从研发到生产,再到投入临床往往需要十几年甚至更长的时间.很多药物研发失败往往是由于最后不能适用于人体,他们用人的器官和组织代替猴子、猪、狗等动物进行实验,避免了伦理道德问题,也更接近人体实际情况.此外,芯片作为化学反应,出结果的速度远远快于动物,更是大大加快了临床推进的周期.
针对该方向目前的发展,周老师向我们做了细致的描绘：目前,相关团队正针对药物作评估的临床实验,比如以纳米材料为基础做出人工肝脏,在肝脏细胞逐渐成长后放入药物,然后观察肝脏如何代谢、药物对肝脏有哪些损伤等.虽然基础,但学院在该方面的研究已达到国际先进水平,“器官芯片学科创新引智基地”也入选了国家“111计划”（该计划瞄准国际学科发展前沿,以国家重点学科为基础,从世界范围排名前100位的著名大学及研究机构的优势学科队伍中,引进、会聚1000余名优秀人才,形成高水平的研究队伍,建设100个左右世界一流的学科创新引智基地）.
器官芯片的研究前景虽一片光明,但亟待解决的问题也不少：如何预防、干预、后续治疗；人体和病症之间怎样相互作用；药物需要多大剂量才会产生效果等等.博士生王洁告诉我们,人体的每个器官由许多组织构成,组织又可拆解成各种细胞,每个细胞通过三维的方式生长.一旦细胞被拿出体外放在芯片上培养,它就会受到空间的影响而坍塌、拉长,无法保持在体内生长的效果.因此,如何“培养”出一颗健康的立体人工器官,是目前师生们的重点研究内容.
除了器官芯片,学院在生物芯片方面的研究也同样可圈可点.近日,常宁博士带领的科研团队研发出世界领先的光子晶体微球技术,只需将最低50微升的样品放入運用该技术的自动检测仪中,5～10分钟即可一键式完成对肝癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌等多种常见癌症标志物的检测.此外,学院老师还在进行大脑相关的研究,如研究人脑在学习过程中的生物学、医学机制；主攻生物医学大数据,包括人脑活动和脑之外的遗传学、基因、疾病关联信息.
[纳米生物学、生物力学、医学成像]
器官芯片是生物医学工程非常前沿的方向,但它只属于纳米生物材料的一小部分.在生物医学工程领域,纳米生物和生物力学、医学成像可谓是形影不离的“三人行”.纳米生物可应用于医学成像,医学成像能服务于生物力学,生物力学和纳米生物也在多个领域密不可分,三者深度交叉,相互影响.
磁共振是不少疾病确诊的重要“显示屏”,花在它身上的功夫必不可少.“我们的磁性纳米材料可应用于医学影像,从医学院临床的试验对照来看,我们用做出来的磁共振造影剂效果远比目前商用的好,和照片底片一样清晰,能在手术过程中准确地引导医生,这是技术上的一个巨大突破！”周老师自豪地说道.目前,他们已拿到这种材料制备的生产许可批文.
在医院里,CT（电子计算机断层扫描）也是呈现器官影像的重要仪器,但目前医院临床使用的CT体积较大且分辨率有限,对小型个体、局部器官等的成像能力,难以满足科研的需求.罗守华教授研发了一款高分辨率显微CT,为更精细的骨骼力学研究提供了可能.周老师提到：“我们研究骨质疏松问题时,需要观察骨里面的骨小梁,但骨小梁的厚度只有200微米左右,有的地方仅100微米,临床CT分辨率太低,基本无法显示,这时罗教授的显微CT就能大显身手.”事实上,研发出微米级别的设备已十分艰难,罗教授的新仪器却能达到几百纳米的分辨率,这是一个飞跃.有了高精尖设备的加持,罗教授团队和众多高校、院所进行了合作,如和南京农业大学食品安全方向的项目合作,利用显微CT进行食品安全的检测.
这三个研究方向交叉性强的特点,在具体应用时体现得最充分.比如探究骨质疏松的程度时,需要运用影像学、生物力学和物理学的知识；如果对骨进行治疗,则有可能涉及纳米生物学和生物力学的内容；若进行髋关节置换、骨关节置换手术等,纳米生物学又可大显身手.如今,医生们对骨质疏松的诊断不太精确,时常出现误诊：手术后,骨植入物的生长和人体的匹配效果不佳,可能会脱落或导致较为恶劣的副反应.霍梦科同学是钻研骨模型的一把好手,提到自己擅长的生物力学方面,他神采飞扬：“基于这些问题,我首先要建立骨模型,其次从力学或营养学角度进行总体分析.其中还涉及到力学模拟、图像学的特征采集等内容,这是个很复杂的工作.”
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参考文献：
1、 延胡索氯仿提取物对玉米、大豆几种病原真菌抑菌活性 摘 要：为了对三江平原玉米、大豆常发生病害进行更好的治理与防治，通过采用菌丝生长速率法和载玻片法，研究了延胡索氯仿提取液对玉米、大豆几种常见真菌。
2、 连续性肾脏替代治疗过去、现在和未来 摘 要 1977年Kramer开展了全球首例连续性动脉-静脉血液滤过，标志着连续性肾脏替代治疗（continuous renal replace。
3、 赖声川、黄磊获称中华文化人物 由中华文化促进会、凤凰卫视主办的“2017中华文化人物”颁授盛典在深圳举行。包括文史学者刘梦溪、新编芭蕾舞剧《白毛女》女主角森下洋子、藏文化使者。
4、 钱颖一、许成钢获2018中国经济学奖 不久前，北京当代经济学基金会宣佈，将2016年中国经济学奖授予钱颖一、许成钢，以奖励他们在转轨经济中作用於政府和企业激励机制的研究所做出的贡献。。
5、 县委书记、县长经济责任审计评价难原因 一、造成县委书记、县长经济责任审计评价难的原因剖析（一）相关规定中超范围的评价要求《党政主要领导干部和国有企业领导人员经济责任审计规定》中第。
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