ENG

勇于冒险 甘于艰苦 乐于和谐

Adventurous Arduous Amiable

2024-06-03 | 综合新闻

创新驱动,创业未来——第三届广东省大学生生物医学工程创新创业设计竞赛成功举办

       2024年6月2日,由广东省生物医学工程学会主办,南方科技大学生物医学工程系承办的“第三届广东省大学生生物医学工程创新创业设计竞赛”决赛在深圳南方科技大学圆满落幕。本届竞赛首次采用了创新、创业两个赛道同场竞技,得到了广东省以及全国各大高校的积极响应,共收到241份参赛作品。经初赛评审专家匿名评审,60项作品进入全省总决赛角逐一、二等奖。 图丨参会人员合影        决赛开幕式上,广东省生物医学工程学会常务副理事长、中山大学教授张超致开幕词,深入阐述了本次竞赛的举办初衷和核心理念,对南方科技大学生物医学工程系在赛事组织中所展现出的严谨负责态度给予了高度评价,并代表广东省生物医学工程学会向大力支持此次竞赛的各兄弟高校及社会各界表示感谢。 图丨张超教授致开幕词        随后,南方科技大学党委副书记、工会主席张凌代表学校党委及全体师生,对远道而来的嘉宾、评委表示欢迎,并向所有积极参与本次竞赛的同学们表达诚挚祝愿。张书记的致辞不仅展现了南方科技大学对本次大赛的高度重视,也体现了学校对青年学生创新精神和创业能力的充分认可。 图丨校党委副书记张凌致词        南方科技大学工学院党委书记、副院长贡毅书记上台发言,他激励参赛同学们要勇于发挥想象,敢于创新,积极投身科技前沿,为生物医学工程领域的发展贡献青春力量。 图丨工学院党委书记贡毅致词        作为本次竞赛承办方负责人,南方科技大学生物医学工程系副教授张明明发言,详细解读了本次竞赛的规则与注意事项,确保比赛的公平公正。值得一提的是,本次现场决赛采用了全程网络直播,这不仅为竞赛营造了公开透明的良好氛围,也为广大观众提供了一个近距离了解生物医学工程领域创新成果的窗口。 图丨生医工副教授张明明致词        比赛现场,参与本次决赛的60支队伍根据参赛类别及抽签序号被分为五个分会场,同步进行项目展示和答辩。各参赛队伍精神饱满、表达流畅,面对专家们的提问,参赛选手们认真作答,虚心听取宝贵建议,展现了扎实的学术功底和谦逊的学习态度。整个比赛现场学术氛围浓厚,充分彰显了生物医学工程领域的创新活力和发展潜力。 图丨竞赛现场        来自全国各大高校、科研机构以及生物医药与健康产业前沿企业的25位资深专家学者组成了强大的评审团,对参赛作品进行了全面、细致的评审。经激烈角逐,本次生物医学工程创新竞赛15个作品凭借其卓越的创新性和实用性荣获一等奖,44个项目展现了出色的科研实力和应用价值,荣获二等奖。此外,还有66个项目在初赛阶段便凭借扎实的基础和独特的创意获得了三等奖的认可。南方科技大学生物医学工程系系主任、讲席教授蒋兴宇在点评环节表示,这些获奖作品不仅代表了生物医学工程领域的最新成果,也展现了参赛者们的创新思维和科研实力。 图丨生医工系主任蒋兴宇作点评        据悉,广东省大学生生物医学工程创新创业设计竞赛,旨在为广大学子提供一个展示才华、交流学习的平台,激发创新创业热情,培养具备创新精神和实践能力的生物医学工程人才。生物医学工程作为现代科技与医学领域深度融合的交叉学科,不仅推动了前沿科学进展,也为人类健康事业的发展注入了强大动力。 图丨获奖学生合影

2024-05-24 | 科研新闻

我系本科生牟新语一作发表SCI论文

       近日,南方科技大学生物医学工程系2021级本科生牟新语,以第一作者身份在国际著名SCI期刊Nature Scientific Data(影响因子9.8)发表了数据集论文“ChineseEEG: A Chinese Linguistic Corpora EEG Dataset for Semantic Alignment and Neural Decoding”(用于语义对齐和神经解码的中文语料库脑电数据集)。该研究为中文AI模型与脑电对齐提供了开放的数据集,引起国内外神经科学、自然语言处理、语言学领域的重点关注。        在当今社会,随着脑科学和自然语言处理等技术的不断进步,我们对于大脑与语言之间关系的探索也日益深入。通过分析丰富文本刺激所引发的神经信号,我们能更深入地了解大脑是如何处理语义信息的,这不仅能够提高我们对大脑编码机制的认识,还能为脑机接口中语义解码等一系列任务的设计和性能提升带来帮助。         在众多脑影像技术中,脑电图(Electroencephalogram,简称EEG)因其无创性、非侵入性、高时间分辨率以及低成本等优势,已成为脑机接口、语义解码等任务的热门技术,展现出广泛的应用潜力。目前,以外文自然语言为刺激的EEG数据集已相对完善。然而,面向大规模中文语料的脑电数据集构建仍然是一个空白领域,这一状况严重制约了中文语境下大脑语言表征机制的研究,同时也限制了基于中文语境的BCI技术的准确性。         因此,我们设计了一套针对中文阅读任务的实验方案,并基于这一方案构建了一个基于中文语料刺激的高通道EEG数据集ChineseEEG。图1展示了该数据集的实验范式和所收集的数据模态。在数据采集过程中,被试在静默状态下跟随屏幕上的高亮指示阅读中文读物《小王子》和《狼王梦》。该数据集收集了10名被试在中文阅读任务刺激下产生的高通道EEG数据和同步眼动数据,其中每位被试的数据记录时间长达12小时。除了长时间的EEG记录和眼动数据,我们还为该数据集提供了详细的EEG预处理方案(如图2所示),并提供了多个版本的预处理数据以供研究者使用。此外,该数据集还提供了使用预训练语言大模型提取的阅读刺激材料的语义嵌入,极大地便利了神经科学和自然语言处理领域的学者。该数据集已严格遵循脑影像数据存储规范BIDS格式进行了整合。其详细的结构如图3所示。 图1 实验设备,实验范式和相关数据模态   图2 数据预处理流程          ChineseEEG数据集为神经科学、自然语言处理和语言学领域的研究提供了重要支持。这一数据集不仅可作为中文语义解码等技术任务的基准,推动脑机接口技术的发展,还可促进科学问题的讨论,帮助研究者深入了解大脑在中文语境下如何处理和编码语义信息。此外,ChineseEEG数据集中提供的多模态和多版本预处理数据及衍生数据,将推动神经科学、自然语言处理与语言学等相关领域研究方法的融合,为跨学科研究提供宝贵的资源。例如,研究者可以利用这些数据探索如何有效地对齐大型语言模型与人类认知过程。最后,该项目所提供的任务范式、相关材料和开源代码,也为同行研究者进一步探索这一领域提供了参考。 图3 数据集结构          本研究获得天桥脑科学研究院(TCCI)MindD计划,澳门科学技术发展基金(FDCT),广东省自然科学基金,深港澳科技计划项目,澳门大学SRG资助的支持。        本研究通讯作者为南方科技大学生物医学工程系刘泉影助理教授和澳门大学认知与脑科学中心伍海燕助理教授。共同第一作者为南方科技大学生物医学工程系2021级本科生牟新语,澳门大学硕士生何翠琳和谭力维。牟新语同学目前在刘泉影教授领导的NCC Lab参与基于脑电信号的预训练大模型构建和语义解码数据集构建等科研项目,未来将在脑科学与人工智能的交叉领域继续深入研究!        此外,刘泉影老师指导的神经计算与控制实验室(NCC lab)本科生积极参与科研,研究成果丰富。其课题组本科生以第一作者身份在CCIE会议(夏中烨,22级本科生)、NeurIPS会议(黄日涵,20级本科生)、IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems(尹沫文,19级本科生)等会议和杂志发表成果。欢迎本科生们加入生物医学工程系刘泉影课题组NCC lab。     引用: Mou. X.#, He. C. #, Tan. L. #, Yu. J., Liang. H., Zhang. J., Tian. Y., Yang. Y., Xu. T., Wang. Q., Cao. M., Chen Z., Hu C., Wang. X., Liu. Q. *, & Wu. H. * (2024). ChineseEEG: A Chinese Linguistic Corpora EEG Dataset for Semantic Alignment and Neural Decoding. Biorxiv. https://doi.org/10.1101/2024.02.08.579481 #:共同第一作者 *:共同通讯作者

2024-05-23 | 科研新闻

南科大李喆课题组发表工程化构建DNA胶体晶体的展望性评述

       近日,南方科技大学生物医学工程系李喆副教授和普渡大学DNA纳米技术专家毛成德教授在学术期刊Science上发表了题为“Engineering colloidal crystals molecule by molecule”的展望性评述文章[1](图1)。该评述介绍了同期Science期刊发表的两篇用DNA分子精确可控构建胶体晶体的研究论文,并对工作中的研究背景、技术要点和发展前景进行了评述。 图1 DNA胶体晶体的工程化构建[1]          基于分子设计的晶体工程已经为医学、催化、光学和电子学等领域带来了许多科学技术进步。区别于分子晶体,胶体晶体通常是由胶体粒子而非单个分子排列而成的高度有序结构。虽然科学家们对胶体晶体进行了长期的研究,但是与分子晶体所能达到的控制水平相比,在胶体晶体中实现高精度的结构设计和复杂的编程调控仍然是一个重要的挑战。        传统的胶体粒子在尺寸均匀性、形状控制、多分散性以及颗粒间相互作用的调节上存在许多局限性。相比之下,DNA 折纸——一种由成百上千条DNA单链自组装形成的纳米结构,可以对这些性质进行纳米级别精度的编程。尽管十多年前人们就意识到了 DNA 折纸在胶体组装中的潜力,但是实现DNA胶体晶体经历了漫长的试验和犯错。编程DNA胶体晶体存在许多挑战:例如,DNA结构和相互作用的柔性可能导致组装坍塌或扭曲;非特异性相互作用可能导致错误组装;过强的相互作用设计可能让DNA折纸微粒进入动力学陷阱而发生无规聚集,阻碍它们组装成热力学上更稳定的有序结构。        在最新一期Science中,慕尼黑大学Tim Liedl课题组Gregor Posnjak等人创建了一种基于DNA折纸的立方金刚石胶体晶体[2]。这种胶体晶体中,DNA折纸颗粒以与金刚石中碳原子相同的方式排列。金刚石这类晶格具有大的开放空间,从能量的角度来说是不稳定的,因此在过去的胶体晶体设计中的成功率很低。作者设计了一种DNA折纸四足体来实现金刚石胶体晶体的组装。四足体的四个臂沿着正四面体的方向延伸,每个臂的末端是单链DNA尾部。尾部携带互补的DNA序列,能够相互杂交引导相邻的四足体以60°交错的扭转角度连接。研究发现,两个相邻的四足体间需要形成交错而非重叠的构象才能引导正确的晶体组装。同时,DNA杂交的相互作用强度必须足够微弱,才能组装出晶面清晰、有序性强的金刚石胶体晶体。 图2 DNA折纸金刚石胶体晶体的分子设计和自组装[2]          在同期Science的另一篇研究工作中,亚利桑那州立大学Petr Šulc课题组Hao Liu等人建立了一个强大的计算实验框架,构建基于 DNA 折纸的胶体晶体自组装[3]。在模拟中,作者将 DNA 折纸视为表面上具有多个相互作用区域的球形颗粒,并使用反馈回路来推进有利于晶格形成的设计,并排除导致竞争性组装的设计。经过一定次数的迭代,作者在计算机上高产率地获得了烧绿石晶格(一种正四面体顶点相互连接的三维排列)。作者进一步在实验中将DNA八面体以及二十面体折纸组装成烧绿石晶格,证实了模拟结果。 图3 DNA折纸烧绿石胶体晶体的分子设计和自组装[3]          在评述中,李喆副教授和毛诚德教授指出,成功组装DNA胶体晶体的关键在于颗粒间相互作用的设计。在Posnjak等人的方法中,相邻四足体之间多个分子相互作用可以约束四足体的交错角度促进晶体组装;在Petr Šulc等人的方法中,模拟方法搜索和确定了多组相互作用,利用多价性和特异性将DNA折纸颗粒固定并堆积在所需的晶格位置。评述最后还对DNA胶体晶体领域的发展进行了展望:进一步调整设计参数和实验条件有望实现尺寸更大、组装更为有序的DNA胶体晶体,这会影响胶体晶体的性质并进步拓展它们的应用。通过设计单个DNA折纸颗粒及其相互作用,有望在胶体晶体实现前所未有的复杂晶体结构。这些新型的胶体晶体可以在与紫外线和可见光波长相当的长度尺度上排列材料元件,构建光学超材料。结合动态DNA纳米技术,这些高度可编程的胶体晶体可以被进一步设计成响应性和可重构的光学器件,并能够以以前无法达到的精度来操纵光。        南方科技大学为论文的第一单位,生物医学工程系李喆副教授是评述论文的第一作者和共同通讯作者。李喆副教授多年来致力于生物纳米技术的研究,特别是生物大分子的晶体设计。他在博士和博士后期间分别师从DNA纳米技术领域专家毛成德教授和蛋白质设计专家、美国科学院院士David Baker教授,提出了多种原创性的晶体设计思路和改造方法,包括高稳定性和动态响应性DNA三维晶体设计[4,5],以及蛋白质三维晶体的计算设计[6]。例如,在2023年Nature Materials期刊上题为“Accurate computational design of three-dimensional protein crystals”的论文中, 李喆博士、王顺智博士和Una Nattermann博士提出了一种精确设计蛋白质三维晶体的通用方法。这种开创性的方法实现了原子级别精确的蛋白质晶体设计,并且在蛋白质分子的初级序列中编码了晶体材料的自组装信息,为结构生物学研究和生物材料工程提供了强大的平台。 图4 蛋白质三维晶体的计算设计[6]   论文链接: [1] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4370 [2] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl2733 [3] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl5549 [4] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06613 [5] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200441?af=R [6] https://www.nature.com/articles/s41563-023-01683-1

2024-05-21 | 教学新闻

包揽2金!我系本科生“挑战杯”获奖率100%

       5月17-19日,第十四届“挑战杯·广州工行”广东大学生创业计划竞赛终审决赛在华南农业大学举行。经过闭馆质询、团队展示和路演汇报等环节,我系“螺旋微存—全球首创便携式DNA数据存储设备”、“科达派宁—国产口腔高值生物材料创新引领者”2支队伍获得金奖,获奖率100%。        开幕式上,“螺旋微存”项目团队代表作为全省四名学生代表之一作主题分享。我系两个项目均被“广东学联”等公众号和主流媒体报道,得到高度评价。 “科达派宁”项目团队 “螺旋微存”项目团队   “科达派宁”项目团队介绍 项目名称:科达派宁-国产口腔高值生物材料创新引领者 项目负责人:赵恩泽(生医工系2021级本科生) 项目成员:王岩松、朱琳、陈康予、徐泽田、赵元龙、郭子钰、李诗曼、尹宇涛 指导老师:唐斌、李斯明、许博清 项目介绍:当前,医疗器械集中采购开展得如火如荼。尤其是在口腔领域,种植牙降价迅猛,吸引更多患者走进牙科诊所。然而,无论是拔除智齿还是假牙种植,患者都不可避免地会碰到伤口肿胀疼痛、出血难止等问题。现有的修复材料,如生物海棉、口腔修复膜等,无不功能单一,无法提供一个舒适自然的术后解决方案。        “科达派宁”镇痛止血凝胶是由Bison Biotech团队开发的一款新型生物医用材料,旨在解决牙科临床中的止血镇痛问题。该凝胶结合海藻酸和CBD,利用其生物活性实现快速止血、镇痛、消炎及促进骨生长等多重功效。团队依托南方科技大学生物医学工程系先进生物力学与材料实验室,拥有跨学科的专业人才和先进的实验设备。产品已获得专利成果,并与多家医疗机构及企业建立合作,致力于提升国产医疗器械的全球竞争力,引领国产高值生物材料的创新创造。   “螺旋微存”项目团队介绍 项目名称:螺旋微存—全球首创便携式DNA数据存储设备 项目负责人:邵家霖(生医工系2020级本科生) 项目成员:李健恺、况成润、高临生、罗佳航 指导老师:蒋兴宇、吴联生、李斯明 项目介绍:由于现在制造工艺处于技术瓶颈,基于半导体、光、磁技术的信息存储设备的发展已不能遵循摩尔定律的预测,伴随着全球指数级信息量增长的趋势,新一代DNA数据存储技术的出现将打破目前存储技术的技术瓶颈。        螺旋微存团队(METADATA)致力于将DNA数据存储产业化,推出微型化DNA数据存储器及嵌入式云存储服务平台,通过将信息编码在DNA碱基中,存储于自主研发的新一代微型自动化DNA数据存储器,在存储容量、数据加密、文件管理、数据保存年限、低能耗和小型化等多方面的产品优势超过现存的所有存储设备。产品DNA Memory存储器及全部工作系统占地为一个办公桌且耗电量极低,即可直接等比代替大型服务器数据中心;相比于服务器、SSD、光盘、磁带等存储器数据保存期与可使用年限约为5~50年,而DNA Memory存储器的数据保存时间大于300年。        针对目前大型公司、机构与个人的“冷数据”存储需求,我们结合前沿的云端存储与数据处理技术,开拓冷数据存储服务新模式,解决冷数据存储市场存储价格高、能耗高、占地面积大、保密性差等痛点,我们立志于将世界上的所有数据存入“我们”的DNA。            本届“挑战杯”竞赛聚焦新质生产力,作品类型涵盖科技创新和未来产业、乡村振兴和农业农村现代化、生态文明建设和绿色低碳发展、文化创意和区域交流合作、社会治理和公共服务等五大领域。自启动以来,共有157所高校、3.4万件作品参赛,省校两级参赛人数超过10万人,参赛人数和作品数均创历史新高。经过层层把关、严格评审,来自124所高校的524件作品脱颖而出,在终审决赛同台竞技,超3000名师生向“挑战杯”发起冲击。        当前,南科大正在以学校获批国家级双创示范基地、广东省创新创业教育示范学校和深圳市就业创业服务站为契机,按照学校“人才培养卓越计划”要求,推动“三全育人”提质创新,积极协同各院系和社会资源,通过开展“明德沙龙”、“日新训练营”和“南科素研夏校”等活动,不断深化创新创业教育改革和完善“1+2+3+4+N”创新创业实践教育模式,培养“博专统一、知行合一 ”的未来科学家、卓越工程师和创新企业家。

2024-05-14 | 科研新闻

十四五科技部重点研发计划“生物与信息融合(BT 和 IT 融合)”青年科学家项目启动会顺利召开

       2024年5月10日,由南方科技大学副教授张明明主持承担的十四五科技部重点研发计划“生物与信息融合(BT 和 IT 融合)”重点专项青年科学家项目启动会在我校会议中心召开。        本次启动会出席的专家有:中国科学院院士顾宁、天津大学副校长明东、北京医院主任蔡葵、中国科学院深圳先进技术研究院教授吴新宇、哈尔滨工业大学教授付宜利、上海交通大学教授王贺升、深圳大学教授李坚强、苏州大学教授陈新建、北京中关村水木医疗有限公司董事长孙京昇、中天恒信(北京)国际会计师事务所有限公司财务专家刘明华高级会计师、南方科技大学讲席教授蒋兴宇、讲席教授沈平等,一同列席会议的还有项目及各课题承担单位的相关研究人员。 会议现场        我校两位讲席教授沈平、蒋兴宇对该项目的成功立项表示祝贺,并对项目顾问团队的来访指导表示感谢。        项目负责人、生物医学工程系副教授张明明对项目意义、研究内容、项目指标、实施方案及最新研究进展进行了汇报。 颁发项目顾问聘书        随后,各专家就实施方案开展质询、讨论,并就十四五科技部重点研发计划青年科学家项目的目标愿景和总体任务部署进行了详细解析,对各合作单位提出了具体要求及建议。顾宁院士表示,项目执行时需高标准完成各项指标,并可适当增加对于科学问题的探索。项目专家组组长明东对项目表示期待,并就项目发展进行规划建议。他表示,涉及多家单位、各单位间互动,需注意交接节点,涉及临床实验的相关工作需按照相关规定执行并尽早启动。 项目负责人张明明        据悉,该项目围绕高精度生物感知觉反馈操纵技术与系统进行研究,具体落脚在“任务导向性视触反馈操纵机器人关键技术与康复应用”,主要思路为重点研究任务导向性视触感知反馈神经机制与意图解码技术、适配生物感知回路的机器人视触融合机理与反馈编码技术、人机双向视触反馈操纵平台及闭环交互方法,并开展面向物体转移任务的视触反馈操纵机器人研制及康复应用和面向平衡行走任务的视触反馈操纵机器人的研制及康复应用。        本项目启动会的顺利召开有助于该项目的顺利实施,同时对改善和提高我国智能机器人辅助康复水平,抢占该领域的科学技术制高点具有重要指导意义。

2024-05-11 | 科研新闻

我系研发成果再获基金委官方报道

       近日,南方科技大学生物医学工程系的博士二年级学生黄东敏,以第一作者身份在工程领域的国际著名SCI期刊IEEE Internet of Things(影响因子10.6,中科院一区,TOP)发表了研究论文“Camera-based Respiratory Imaging for Intelligent Rehabilitation Assessment of Thoracic Surgery Patients”(基于视频呼吸成像的胸外科术后患者康复评估)。该研究获得国家自然科学基金委员会的官方报道与关注! 报道链接:https://www.nsfc.gov.cn/csc/20340/20343/67537/index.html        本研究与深圳市第三人民医院党委副书记、院长卢洪洲教授,以及胸外科乔坤主任、陶筱婷医生深度合作,获得临床患者数据采集方面的大力支持!在针对胸外科术后患者的康复评估研究中,南科大-深圳三院组成的医工团队首次利用相机阵列式监测实现了肺部呼吸运动的空间成像,并通过深度神经网络实现了对肺部康复状态的智能化评估诊断。该研究从肺部康复的临床诊断机制出发(包括听诊法和触诊法),利用相机像素阵列式的呼吸运动监测判断患者胸部左右区域的呼吸对称性,利用生医工“无线健康感知实验室”自主研发的高精度光流法PixFlow提取视频中患者微弱的胸部呼吸运动并生成呼吸强度空间热力分布图,利用基于原型对比学习的深度神经网络对呼吸运动成像进行自动化分析,从而实现对患者肺部术后康复状态的智能评估。与临床金标准CT或X-ray影像相比,研究团队提出的创新方法在45例胸外科患者上验证了临床有效性。临床试验表明,非接触视频生理监测不仅可用于连续的生命监护(如重症监护室、新生儿监护室、睡眠中心),也可用于快筛式的疾病筛查或康复评估,将在生命监护和康复诊断方面发挥重要作用,对推动“非接触监护技术”的国产化创新具有重要的示范性作用。        本研究获得国家自然科学基金海外优青、原创探索计划、面上等项目的资助。据悉,生医工系的黄东敏同学在博士二年级期间已以第一作者身份发表4篇SCI期刊论文和4篇IEEE国际会议论文,包括IEEE-TBME,IEEE-JBHI,IEEE-IOT,MMR(与钟南山院士合作),未来将在“非接触健康监测”领域做出更大的学术贡献!

2024-04-28 | 科研新闻

我系博士生成功获批首批国家自然科学基金青年学生基础研究项目(博士研究生)

       近日,国家自然科学基金委员会公布了首批国家自然科学基金青年学生基础研究项目(博士研究生)立项名单,南方科技大学生物医学工程系2020级博士研究生傅爽(导师:李依明)申报的《数据与物理模型联合驱动的厚样品三维超分辨成像的关键问题研究》成功获批,资助经费30万元。   1. 获资助项目简介        单分子定位显微镜(SMLM)作为一种具有高分辨率(20-30 nm)和分子特异性的超分辨成像技术,近年来在生命科学的研究中取得多个重要发现。然而SMLM在受到系统像差、背景荧光以及样品像差的影响下分辨率会迅速下降,这也导致其观测深度通常局限于玻片表面数微米,极大限制了该技术的应用范围。本项目拟通过对原位矢量光场的理论建模和神经网络协同学习策略的研究,提出一种数据与物理模型联合驱动的变分自编码器算法。该算法可以从海量单分子数据中自适应学习包含未知像差的点扩散函数和荧光分子位置。结合自适应光学系统矫正复杂样品中的像差,本项目有望大幅提高SMLM的成像深度,拓宽超分辨成像的应用范围,为生命科学的研究提供新视角和新工具。   2. 项目负责人简介        傅爽,生物医学工程系2020级博士研究生,主要从事三维超分辨显微成像技术的研究。迄今以第一作者(含共一)在Nature Methods、Optics Letters、Optics Express等知名期刊上发表论文,获得博士研究生国家奖学金,参加多次学术会议并获得最佳口头报告奖。   3. 导师及课题组简介        李依明,南方科技大学研究员。2009、2010、2015年分别于上海交通大学、海德堡大学、卡尔斯鲁厄理工学院获得生物医学工程学士、医学物理硕士和生物物理博士学位。2016-2019年受玛丽居里博士后奖学金资助,分别在欧洲分子生物实验室和耶鲁大学任职博士后和访问学者。2019年底入职南方科技大学担任独立PI。研究方向为三维超高分辨显微成像技术及其生物应用。近年来以第一/通讯(含共同)发表多篇高影响力论文,包括Nature Methods(2018,2023,2024),Nature Communications(2022)等。主持了国自然面上、山东省重点研发计划、深圳市基础研究重点、深圳市医科委前沿探索等多个科研项目。目前和包括来自EMBL,耶鲁大学,牛津大学和剑桥大学等多个实验室有合作关系。课题组长期招收博士后、研究助理及博士/硕士研究生,有物理,光学工程、计算机、机械工程、生物医学工程、生物技术、生物化学等相关专业背景,要求具备良好的学习能力、独立工作能力和团队沟通能力。        课题组主页:https://li-lab-sustech.github.io/        有意者请将个人简历发送至李依明副教授邮箱:liym2019@sustech.edu.cn

2024-04-10 | 科研新闻

南科大肖凯课题组在神经仿生离子信息器件领域取得新进展

       近日,南方科技大学生物医学工程系肖凯课题组在学术期刊Science Advances上发表了题为“Bioinspired carbon nanotubes-based nanofluidic ionic transistor with ultrahigh switching capabilities for logic circuits”的文章。该研究受电压门控离子通道(即生命体的晶体管)的开关机理启发,成功制备了基于表面电荷调控的离子基晶体管,在超低的栅极电压下可以实现超高开关比(104),并基于离子晶体管构建了逻辑门,展示了其在离子基电路应用发展。同时,该课题组围绕离子信息器件的构筑也取得了一系列进展,相关成果发表在学术期刊Angewandte Chemie International Edition、Device和ACS Nano上。        电子器件和大脑信息处理机制的最大差别是:人脑是使用离子作为信息载体的一个具有超低能耗和超高性能的智能系统,而电压门控离子通道,又被称为“智能生命体的晶体管”,可以精确而有选择性地调节离子传输,是智能生命维持重要生理活动并处理复杂信息的关键结构之一。受此启发,基于离子为信息载体的离子晶体管应运而生,此类探索精确控制离子传输的人工器件,将有助于推动基于离子体系的超低能耗信息技术开发,在离子传感、低能耗神经拟态计算、脑机接口等领域具有广泛的应用前景。 图1 生命体的晶体管以及如何通过纳米流体系统构筑离子基晶体管        课题组对一种基于碳纳米管的纳米流体离子晶体管进行了深入研究,在低至1V的栅极电压下,实现了104的开关比。通过控制碳纳米管的形貌,实现单极和双极性离子晶体管,并通过引入Al2O3介电层进一步提高其开关比。同时,该纳米流体离子晶体管利用栅极电位控制碳纳米管的表面特性,实现了p型和n型之间的极性切换,并成功展示了纳米流体离子晶体管用于非门、与非门、或非门离子电路的构筑。 图2 纳米流体离子晶体管的仿生设计及其开关态        同时,课题组从工作机制、器件结构发展、性能表征、发展前景等方面对离子信息器件进行了总结,讨论了离子晶体管在DNA检测、药物传递和离子电路中的应用,并对其面临的挑战和未来的机遇进行了展望。 图3 应用与展望示意图        生命体选择离子作为人类大脑的信息载体,神经细胞上各种离子通道的紧密协同,形成了人类大脑计算快、能量消耗低的优势。受大自然的启发,离子信息器件和电子器件相比,虽然仍处于初级阶段,但却展现了巨大的应用前景。课题组期望离子晶体管在未来可以在海水中离子和分子的浓缩或分离、临床医学中的生理疾病检测、模拟大脑神经网络计算的纳米流体系统(例如,实现基于动作电位的各种脉冲信号、生物振荡、长期和短期记忆等)、可植入纳米流体器件和无障碍脑机接口等领域发挥重要作用。        南方科技大学为论文第一单位,生物医学工程系2022级博士生刘文超为论文第一作者,科研助理梅婷婷、国家纳米中心曹洲文为论文共同第一作者,中国科学院大连化学物理研究所副研究员陈若天、中国科学院国家纳米科学中心副研究员涂斌和南方科技大学副教授肖凯为论文通讯作者。合作单位包括中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院国家纳米科学中心、中国科学院理化技术研究所、南方科技大学力学与航空航天工程系和南方科技大学材料科学与工程系。本工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省重点实验室项目和深圳市科技创新委员会的支持。   论文链接: 1. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj7867 2. https://doi.org/10.1002/anie.202401477 3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666998624000565‍ 4. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c06190

2024-03-21 | 科研新闻

国家重点研发计划“合成生物学”重点专项项目启动会顺利召开

       2024年3月17日,由我校牵头的国家重点研发计划“合成生物学”重点专项“肿瘤组织原位细胞工程化改造及应用”项目启动暨实施方案论证会顺利召开。中国生物技术发展中心生命科学与前沿技术副处长田金强、深圳市科技创新局前沿技术工作组副处长袁博、我校副校长杨学明院士、项目责任专家郭明洲、徐寒梅及咨询专家张先恩、刘陈立、陈有海、黄卫人等教授出席本次会议,一同列席会议的还有项目及各课题承担单位的相关研究人员。 图1. 项目启动会现场        我校科研部常务副部长王亚武和生物医学工程系主任蒋兴宇主持会议。大会伊始,田金强副处长对项目的成功立项表示祝贺,并就“合成生物学”专项的目标愿景和总体任务部署进行了详细解析,对各研究机构提出了具体要求及建议。袁博副处长表示,深圳市科技创新局作为推荐部门,将重点关注项目发展与规划,希望项目牵头单位及负责人认真履行项目管理职责,并按计划推进项目实施。随后,杨学明院士向专家团队介绍我校科研情况,并对本项目产生的新理论和新技术表示高度期待。学校将统筹并督促项目管理、经费规范使用、科研诚信与伦理审查等,为项目顺利实施保驾护航。 图2. 项目启动会合影        项目负责人、生物医学工程系副教授张路对项目主要研究内容、技术指标和整体实施方案进行了汇报,各子课题负责人就所承担任务的详细实施方案及最新研究进展进行了汇报。据悉,该项目拟以我国高发的消化系统肿瘤为研究对象,构筑“肿瘤组织原位细胞工程化改造”平台,结合合成生物学、化学、药学、免疫学、肿瘤学、计算生物学等学科交叉的优势,聚焦实体肿瘤微环境,实施原位细胞的多层次、全方位的工程化改造,并推进其转化应用。 图3. 项目负责人张路汇报项目整体情况        与会专家经过深入研讨后一致认为,本项目的顺利实施有望解决体内细胞定向工程化改造领域的瓶颈问题,有助于合成生物医学领域取得突破性进展。     文字:宋乐 索瑶 照片:史浩南

2024-03-13 | 科研新闻

南科大张博团队提出新的染料化学分子设计策略用于核酸/蛋白质可视化快速检测

       近日,南方科技大学生物医学工程系副教授张博课题组在国际著名期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)发表题为 “Organic Fluorophores with Large Stokes Shift for the Visualization of Rapid Protein and Nucleic Acid Assays” 的研究论文,共同第一作者为2021级硕士生杨景凯和2022级硕士生徐子屹。该论文报道了一种模块化分子工程染料设计策略,合成了一系列具有大斯托克斯位移、波长可调、兼顾亮度的荧光染料(PTs),实现了肉眼可视的高灵敏度蛋白质与核酸快速分析。此研究成果为染料化学领域提供了新的分子设计策略,也对核酸/蛋白检测体系的快速可视化具有重要意义。 图1.模块化分子工程策略设计大斯托克斯位移荧光染料及其快速可视化核酸/蛋白质检测应用          有机小分子荧光团因其灵活的化学结构和可调节的光学性能,在生物传感、疾病诊断、半导体材料和染料敏化太阳能电池等领域受到广泛关注。迄今为止,人们已经开发出了大量具有优异性能的小分子荧光染料。因为它们通常衍生于一些传统的有机荧光骨架,这些荧光骨架往往表现出较小的斯托克斯位移(最大荧光发射波长与吸收波长间距),如罗丹明、荧光素、二吡咯烷硼、花菁素,或表现出较大的斯托克斯位移但亮度较低,如萘二甲酰亚胺、香豆素。导致染料的信号检测大多需要滤光片和光电设备,限制了它们在简单场景中的应用。        自19世纪末人类合成第一个非天然的小分子荧光染料荧光素后,染料合成就逐渐从试错的过程演变成有规律的分子工程设计。研究团队通过模块化的分子设计,以吩噻嗪和二氧噻吩衍生物作为骨架,合成了一系列具有大斯托克斯位移、波长可调、兼顾亮度的荧光染料(PTs)。PTs染料实现了高达262nm的斯托克斯位移,其摩尔消光系数范围为30,000~100,000 M-1cm-1,量子产率可达54.8%。同时探索了PTs的电子能级与光学性质的关系,根据密度泛函理论(DFT),分子砌块的堆积和吸电子基团的引入可以调控HOMO-LUMO间隙。另外,含时密度泛函理论(TDDFT)计算的PTs的电子激发态也与实验数据吻合。 图2. 利用密度泛函理论计算PTs的HOMO-LUMO能级和电子云分布;(a)实验中PTs的LUMO-HOMO能隙与激发波长相关性;(b)PT-1、PT-5、PT-7的LUMO-HOMO和电子云分布。(c)PT-8、PT-10、PT-11、PT-12的LUMOHOMO能量和电子云分布          PTs染料被制成荧光纳米颗粒(PT-NPs)用于侧流免疫层析技术(LFA),单个纳米颗粒中包封的染料小分子数可达105~106个。得益于大的斯托克斯位移,该检测体系无需复杂的设置、发射滤光片和训练有素的操作人员,实现了肉眼可视荧光的SARS-CoV-2的高灵敏抗原检测。与胶体金法相比,灵敏度提高了100倍,检测限低至20 fM,能检测出更多经 RT-PCR 确诊的 SARS-CoV-2 感染临床样本。此外,基于PT-NPs的LFA灵敏度也超过了已报道的使用各种发光材料检测SARS-CoV-2的LFA体系。 图3. 基于PT-NPs的侧流免疫层析技术用于SARS-CoV-2抗原检测;(a)检测体系示意图;(b)本工作与胶体金法灵敏度对比;(c)胶体金法检测曲线;(d)本工作检测体系检测曲线;本工作LFA体系特异性;(f-h)胶体金法与本工作LFA临床检测分析          自2022年5月,猴痘疫情(Mpox)席卷100多个国家和地区,被列为值得关注的“国际公共卫生紧急事件”。研究团队结合环介导等温扩增技术(LAMP),对猴痘病毒基因组保守序列进行筛查,设计了与基于PT-NPs的LFA体系适配的引物结构,实现了猴痘病毒(MPXV)单拷贝水平的快速可视化核酸检测。 图4. 基于PT-NPs的侧流免疫层析技术与LAMP技术结合用于猴痘病毒核酸检测;(a)猴痘病毒核酸检测靶点序列;(b)针对猴痘病毒检测的LAMP引物探针设计;(c)基于PT-NPs 和LAMP的猴痘病毒核酸检测流程示意图;(d)猴痘病毒检测可视化快速检测结果,灵敏度可达单拷贝;(e)检测体系的特异性          本项研究探索了大斯托克斯位移有机荧光染料的分子工程化设计,为染料化学提供了一种有机共轭模块化的设计策略,同时为体外诊断领域提供了新的荧光材料以降低对昂贵光学设备的依赖。        南方科技大学生物医学工程系副教授张博、广州医科大学教授邵攀霖、南方科技大学生物医学工程系研究助理教授刘莹为论文通讯作者,南方科技大学为论文第一单位,合作单位为广州医科大学。以上工作得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技计划项目、广东省先进生物材料重点实验室的支持。        据悉,《德国应用化学》Angewandte Chemie International Edition 是化学领域的权威期刊(IF:16.6),创刊于1887年,是当今世界上主要的化学期刊之一。该期刊出版范围涵盖了化学研究的各个领域,出版各类型的研究论述,包括综述、小综述、评述、观点、通讯、研究文章,覆盖了整个化学研究领域。        论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202318800

2024-01-26 | 科研新闻

南方科技大学-深圳市护家科技有限公司“光学分子与皮肤影像联合实验室”正式签约揭牌

       2024年1月26日,南方科技大学-深圳市护家科技有限公司 “光学分子与皮肤影像联合实验室”在我校工学院正式签约揭牌。​深圳市护家科技有限公司(以下简称“护家科技”)HBN创始人兼CEO姚哲男,产品研发总监舒鹏,项目转化经理张燚,我校工学院党委书记贡毅,生医工系系主任蒋兴宇,系党委书记吴德成,副系主任吴长锋等出席签约仪式。会议由蒋兴宇主持。 贡毅书记致欢迎词 蒋兴宇讲席教授主持        贡毅对姚哲男一行的到访表示欢迎。他表示,此次联合实验室的建立有利于加快高校科技成果产业化,推进产、学、研结合,希望双方开展更多深层次的交流与合作,形成合力,为企业和大学创造价值。 姚哲男先生作介绍        姚哲男表示,护家科技重视科研基础研究,旗下功效抗老护肤品牌HBN创立至今,坚持自主研发创新。通过和高校院所联合共研,不断深化技术理念创新、持续丰富产品线,助推国货崛起。他表示,此次合作是促进企业品牌力、产品力的重要举措,也是双方优势互补、资源共享、互利双赢的开始。 吴长锋教授作介绍        随后,联合实验室负责人吴长锋进一步介绍了生医工系及光学分⼦影像实验室的科研进展。他表示,此次共建将依托生医工系科研平台和HBN在化妆品行业的品牌优势,聚焦有机半导体光学材料、光学分子与皮肤影像等研究方向,推进技术创新、资源共享及产业协同,进一步加速研究成果走出实验室,促进科技创新与产业升级。        会上,蒋兴宇与姚哲男共同为联合实验室揭牌。        会后,姚哲男一行还参观了生医工系实验室,详细了解实验室科研工作情况。         护家科技创立于2014年,2021年被评为国家高新技术企业。护家科技旗下功效抗老护肤品牌HBN创立于2019年,坚持以“拥有看得见效果”的创新理念,专研打造卓越功效的护肤品。致力于让用户把每一分钱都花在有效成分上,让“真功效”名副其实。   采写:肖然、曾蓓

2023-12-22 | 教学新闻

智能医学工程专业申请新增学士学位授予专业实地评审会圆满结束

       12月22日,南方科技大学生物医学工程系组织专家对智能医学工程专业申请新增学士学位授予专业进行实地评审,此次评审会邀请了来自国内知名高校的专家学者,包括重庆大学蔡开勇教授、南方医科大学冯前进教授、深圳技术大学胡俊青教授、中山大学张超教授、东南大学赵祥伟教授以及西安电子科技大学陈雪利教授。        首先,教学工作部部长余锡平对各位专家的到来表示热烈欢迎,并表示此次评审会旨在审查南方科技大学智能医学工程专业的办学情况,为提高该专业的教学质量和水平提供指导。        生物医学工程系专业负责人做了汇报,详细介绍了该专业的办学理念、课程设置、师资队伍、科研成果等方面的情况。与会专家们认真听取了汇报,并就该专业的办学成果、未来发展方向等问题进行了深入的讨论和交流。同时,生物医学工程系还安排专家进入课堂听课以及专业实验室参观。        经过交流讨论,专家一致认为南方科技大学生物医学工程系智能医学工程专业在师资队伍、教学管理、教学条件等方面取得了显著的发展,并形成自身特色和优势。同时,专家们也提出了一些宝贵的建议,如加强与相关产业的合作,提高科研水平,加强国际交流等,为该专业的未来发展提供了有益的指导。        此次评审会的成功举办,不仅为南方科技大学智能医学工程专业的发展提供了有力的支持和指导,也为推动我国智能医学工程领域的发展做出了积极的贡献。我们期待南方科技大学生物医学工程系在未来的发展中取得更加辉煌的成就。  

联系我们

广东省深圳市南山区
学苑大道1088号

bme@sustech.edu.cn

关注微信公众号