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勇于冒险 甘于艰苦 乐于和谐

Adventurous Arduous Amiable

2022-10-25 | 党建新闻

生物医学工程系党总支“悦动杯”系列体育赛事圆满落幕

       金秋十月南科操场玩转多样运动,“生医工健身月”全民共享健康生活。10月15日晚,随着足球赛的激烈开场,“喜迎二十大,运动促健康”2022年生医工系党总支举办的“悦动杯”系列体育赛事正式拉开序幕。在为期近一个月的时间里,生医工系将围绕“赛事多样、健身指导、宣传推广”等多个方面,开展内容丰富、种类多样的全民健身运动,满足生医工系师生的体育健身需求,向全体师生发出健身号召,传递运动健康正能量。   率先开哨,足球竞技一展风采        10月15日晚,由生医工系20名师生组成的两支足球队,在欣园足球场开展了激烈角逐。赛前,两方参赛队员积极做好热身准备,总支赛事组认真落实各项保障工作,确保比赛公平、合理、有序。比赛过程中,两方队伍同场竞技,比体力、赛技能、拼意志,充分展现了超越自我、顽强拼搏的的血性胆气,展现了精诚团结、攻坚克难的集体荣誉感。队员们通过默契的配合不断射门得分,出现了许多精彩的进球,赢得了队友们阵阵喝彩。        此次赛事是生医工系党总支举办的第三届足球赛,总支希望以足球这一活动为载体,扎实丰富师生的体育文化生活,进一步增强团队意识和集体主义精神,鼓励师生以更好的精神面貌投入到日常生活与科研工作中。   谁“羽”争锋,斗志昂扬奋斗新征程        羽毛球运动有着广泛的群众基础,是总支推动全民健身运动最具活力和影响力的项目之一。10月17-18日,第五届羽毛球赛火热开打。本次比赛共分为男子单打、女子单打、男子双打、女子双打、混合双打5个项目。常规比赛采取抽签对垒,淘汰赛制,一局15分定胜负,胜者进入下一轮。进入四强后改为11分制,三局两胜,决出冠亚季军。        本次羽毛球赛共34位选手报名,共进行48次比赛,参赛人数及场次均刷新了我系羽毛球赛事记录。比赛高潮迭起,精彩纷呈,选手们挥汗如雨,每球必争,不断出现精彩的扣杀与鱼跃救球等场面,展现出不凡的球技和顽强拼搏的竞技精神,现场加油鼓劲的喝彩声此起彼伏。充分展示了生医工师生昂扬向上的精神风貌和团结协作的优良作风。 我系教师蒋兴宇、肖凯为获奖师生颁奖   篮球争霸,体育精神融入师生血脉        10月21-22日,篮球赛的举办掀起了系列运动的新高潮。本次比赛为鼓励师生积极参与,进一步创新了比赛形式,共设置两大场次供队员选择。第一场是21日举办的全场赛,共分4个小节进行,共计100分,根据报名人数分为A、B两组直接进行决赛,先得100分队伍获胜。第二场是22日举办的半场篮球赛,每组4-6人,进行循环赛,最终按胜场积分角逐冠亚季军。        比赛过程精彩激烈,运球传球,过人投篮,抢断卡位,严守硬对,华丽转身带球或是快攻上篮时有上演,赢得了全场观众热烈的掌声。此次比赛精彩纷呈,共计70余人上场,展开了16场角逐,参赛人数及场次均刷新了我系篮球赛事记录。  我系教师蒋兴宇、吴德成、张明明、姚明曦、唐斌为获奖师生颁奖   健身打卡,努力构建全民运动新方式        为鼓励师生加强日常锻炼、引导科学健身,生医工系党总支进一步创新活动形式,运用“互联网+体育”思维,以体育在线服务的方式满足师生多样化的健身需求,助力疫情防控工作。10月10日,正式启动了“线上健身打卡赛”,积极探索全民健身活动的新方式、新模式和新机制。        “线上健身打卡赛”开赛以来,极大激发了师生居家健身、追求健康的热情,深受广大师生的欢迎和喜爱。本次活动共持续20天,设置打卡赛和挑战赛两种参与形式。打卡赛中,每位参赛选手需在活动时间内每天进行训练,并拍摄运动图片或健身App截图打卡。挑战赛规则为选手报名参加特定项目进行比赛,角逐优秀奖。赛事组根据运动健身形式,特设多种项目,全力打造健身运动“生活圈”。项目共分为力量举比赛,包括卧推、深蹲、硬拉等;耐力比赛,包括平板支撑、俯卧撑、仰卧起坐等;以及对抗项目竞赛,如腕力大赛等。        希望通过丰富多样的参赛形式,增强广大师生的体育健身意识,在我系形成参与健身、健康生活的良好环境和氛围。日前,该活动已收到逾500张师生健身打卡照片,是我系目前覆盖范围最广,活动时间最长的体育赛事。   图文:赵晓刚、肖然

2022-09-25 | 科研新闻

科研进展丨南科大生医工系教授一天连发2篇ACS Nano

金纳米簇诊断治疗癌症淋巴转移        开发有效的淋巴结(LN)靶向和成像探针对于早期检测和诊断肿瘤转移以提高患者生存率来说是至关重要的。目前大多数临床LN成像探针基于小分子有机染料(如吲哚青绿)或放射性99mTc复合物,这些材料通常会受到快速光漂白、信号对比度差和潜在生物安全问题等限制。此外,这些探针在不影响LN靶向能力的情况下,还无法与治疗功能相结合。        近期,南方科技大学生物医学工程系教授开发了双配体/多配体修饰的金纳米簇(GNCs),用于体内小鼠模型中LN癌转移的特异性靶向、近红外(NIR)荧光成像、诊断和治疗。通过优化表面配体涂层,研究制备的GNC显示出了高效的LN靶向性、良好的稳定性和生物相容性以及最佳的体内滞留时间。此外,只需单次剂量,这些探针就可以实现成像>3小时的LN连续NIR荧光,非常适合实现荧光引导手术。更重要的是,作者还进一步将化疗药物甲氨蝶呤引入GNC,可以显著提高甲氨蝶呤靶向淋巴结的传递效率,实现优异的治疗效果。因此,研究认为GNC有望作为治疗肿瘤淋巴转移的高效安全的纳米药物。相关文章以“Multifunctional Gold Nanoclusters for Effective Targeting, Near-Infrared Fluorescence Imaging, Diagnosis, and Treatment of Cancer Lymphatic Metastasis”为题发表在ACS Nano。   【文章要点】        为了对癌症淋巴转移进行靶向和高效诊疗,作者制备了多功能配体修饰封端的 Au25(SR1)n(SR2)18–n型GNCs。对于特定的LN靶向,作者在GNC合成过程中通过改变阴离子与中性两性配体(C5)的进料比来微调GNC的表面电荷基团及其密度。作者选择了三个C11链长相同但末端酸性基团不同的阴离子烷基硫醇配体(即11-巯基十一酸(MUA)、11-巯基十二烷基膦酸(MUP)和11-巯基十六烷基磺酸(MUS))来控制其电离。 多功能金纳米簇的设计合成及其诊疗癌症淋巴转移的应用        研究发现,只有MUA-C5双链标记的GNC才能有效地聚集在淋巴结中,并为敏感的癌症淋巴结转移诊断和手术指导提供高对比度荧光图像。进一步将甲氨蝶呤(MTX)(癌症化疗药物)引入经过优化的GNC显示,这一复合物可作为LN靶向纳米热疗药物进行使用。与体内游离MTX治疗的小鼠模型相比,GNC可以实现高效、靶向的给药,并对癌症淋巴结转移具有良好的治疗效果,同时其肝毒性大大降低了4倍,因此此类GNCs-药物复合物具有作为一种高效的治疗肿瘤淋巴结转移的纳米药物的潜力。        文献链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn6550   纳米晶纤维素治疗便秘        便秘会严重影响生活质量,增加结直肠癌的风险。目前的便秘治疗策略会造成不可逆转的肠道损伤和影响营养素吸收等副作用。而纳米晶纤维素(NCC)来源于天然植物,具有良好的生物相容性和高安全性,因此利用这一材料,南方科技大学生物医学工程系教授提出了基于NCC治疗便秘的方法。除了基于黑便、肠组织切片和血清生物标记物评估治疗作用外,作者还研究了NCC对肠道菌群的影响,并讨论了肠道菌群与代谢物的相关性。作者还评估了NCC的长期生物安全性,并认为可通过肠道微生物代谢来有效治疗便秘。这一方法所需剂量小,不影响器官和肠道,有望作为药物和膳食纤维的替代品用于改善便秘。相关文章以“Nanocrystalline Cellulose Cures Constipation via Gut Microbiota Metabolism”为题发表在ACS Nano。   【文章要点】        纳米晶体纤维素(NCC)是一种具有高结晶度和纯度的刚性棒状纳米颗粒,直径为2–20 nm,长度为100–600 nm。其通常由植物纤维酸解制备,拥有丰富的羟基,在水中能够稳定分散因此与不溶性膳食纤维相比,NCC具有更小的粒径、更大的比表面积和更强的亲水性。与可溶性膳食纤维相比,NCC则具有更高的吸附能力,可以清除毒素。 NCC对便秘治疗的作用及其长期生物安全性        经过口服以后,作者研究了NCC对便秘小鼠的治疗作用以及NCC对肠道微生物群和代谢物的调节。研究发现,NCC能有效治疗便秘,将便秘相关的血清生物标志物降至正常水平。NCC可以通过改善肠道菌群组成,促进脂肪酸代谢、胆汁酸生物合成和氨基酸代谢,以治疗便秘。在所有代谢物中,DCA、UDCA、CDCA、乙酸和丁酸可缩短肠道转运时间,而l-哌啶酸、l-鸟氨酸和l-赖氨酸是与便秘生化和免疫指标相关的重要代谢物。与传统药物相比,NCC不会造成肠神经损伤,而与依洛昔布相比,它不会引起腹泻。与膳食纤维相比,NCC用量少,治疗效果更好。因此,NCC有望作为药物和膳食纤维的替代品用于便秘治疗,且对身体具有良好的生物安全性。该研究为通过肠道微生物群代谢治疗便秘提供了一种方法,这有助于探索胃肠疾病的饮食疗法,并扩大微/纳米植物纤维在食品领域的应用。        文献链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05809

2022-08-11 | 科研新闻

南科大肖凯团队在“仿生多尺度离子基神经拟态器件”领域取得多项新进展

        近日,南方科技大学生物医学工程系副教授肖凯团队在“仿生多尺度离子基神经拟态器件”领域取得多项研究成果,相关论文相继在Nature Communications, CCS Chemistry, Advanced Science, ACS Nano等期刊发表。          智能生命中信号的产生和处理是通过纳米尺寸的离子通道控制离子传输,在微米尺寸的神经元上产生动作单位,进而在宏观神经网络中实现信号传递和信息存贮。智能生命的语言是“离子”,而人工智能的语言是“电子”。为了构筑高通量、低能耗的新型人工智能体系,突破智能生命和人工智能信息交流的壁垒,需要向智能生命学习,通过仿生的手段构筑仿生纳米通道,探究限域纳米空间内可控离子传输的机制;构筑基于离子传输的仿生神经元,实现动作电位的产生及传导;构筑离子基神经网络,实现类生命体的信号传递和信息存贮;这一系列过程构成了“仿生多尺度离子基神经拟态器件”的基础。肖凯课题组自2021年9月成立以来,围绕该主题取得了一系列进展。 图1. 具有多尺度的碳基纳米流体及离子二极管性质        智能生命体具有单向的离子传输性质(离子二极管),从而实现神经细胞动作电位的产生、细胞渗透压控制等一系列生命活动过程。肖凯课题组通过构筑碳基非对称仿生离子通道,打破现有“硅+电子”二极管构筑模式,实现了类生命体蛋白质通道的“碳+离子”模式二极管性质,为构筑离子基逻辑电路打下了良好的基础,并衍生出离子基晶体管、离子基仿生神经元等一系列课题组正在顺利推进的工作。相关研究成果以“Unidirectional ion transport in nanoporous carbon membranes with a hierarchical pore architecture” 为题目在Nature Communications上发表。        离子泵是智能生命体独特的功能,通过消耗外部能源实现离子的逆浓度梯度输运,是光合作用、能量货币ATP合成、动作电位的产生等智能生命重要生理活动的基础。如何通过仿生的手段构筑类生命体的仿生离子泵可为实现离子型光电能源转换、神经信号调控等多种器件的制备及技术的突破打下良好的基础。肖凯课题组前期通过构筑基于半导体材料的纳米流控体系,实现了一系列仿生离子泵功能和应用(Nat. Commun. 2019, 10, 74;Natl. Sci. Rev. 2021, 8, nwaa231.)。近期,课题组提出通过在纳米流体中引入非对称元素可以实现仿生离子泵的构筑,如对于研究最多的仿生光驱动离子泵,可分别通过非对称的光电效应、光热效应和光化学反应实现光驱动离子泵的构筑(CCS Chemistry, 2022, 4, 54-65; ACS Nano, 2022, accepted)。 图2. 基于离子传输可以实现基于电子传输的所有能源和传感过程        近年来随着人工智能的崛起及对生物智能的深入了解,人们发现基于电子传输的各类器件在实现人机交互过程中具有很大的局限性,通过向智能生命学习,构筑基于离子传输的各类能源器件和传感器件可为发展下一代脑机界面,实现无障碍的人机交互打下良好的基础。该研究主题涉及化学、材料、器件、生物等多学科交叉领域。近期,肖凯课题组受邀针对如何通过离子传输构筑纳米离子学器件,进而实现纳米电子学器件不能满足的功能,发表了一系列展望和总结(Adv. Sci. 2022, 2200534;Adv. Mater. Technol. 2022, 2200205.)。该系列文章指出,通过向智能生命学习,借助多种微纳米加工手段实现纳米离子学器件的构筑,探索离子在限域纳米空间内的传输性质,可实现纳米电子学能实现的诸多功能。同时,该系列文章分析并对比了基于离子和基于电子各类器件的优缺点,并预测基于离子传输的仿生纳米离子学器件将是继纳米电子学器件的又一研究热点。        以上研究论文,南科大均为论文第一单位,肖凯为论文通讯作者,肖凯课题组博士后张建瑞、李天明,博士研究生张红杰、科研助理梅婷婷等为论文第一作者。        以上课题的开展和完成得到了国家自然科学基金优秀青年(海外)项目、广东省先进生物材料重点实验室和南方科技大学启动经费的大力支持。   论文链接: 1. https://www.nature.com/articles/s41467-021-24947-3  2.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202200534  3.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202200205  4.https://www.chinesechemsoc.org/doi/full/10.31635/ccschem.021.202101297   

2022-08-08 | 教学新闻

“与其期待未来,不如自己创造” | 我校团队在中国首届合成生物学竞赛中斩获金牌

       2022年7月9日,由中国生物工程学会合成生物学分会主办的中国首届合成生物学竞赛-创新赛(以下简称竞赛)在深圳理工大学(筹)明珠校区成功举办。竞赛旨在为青年学生提供一个交流学习、创新、创智、创造的平台,为合成生物学、生命科学、交叉学科培养后备生力军。本次活动吸引了来自全国21所高校共27支队伍参赛,线上线下超220万人次观赛。        南方科技大学参赛团队SUSTech_Shenzhen_HCL是由生物医学工程系何俊龙老师担任PI,陈君与陈心怡担任指导老师,虞立卿、石松林、王叶晗三位同学担任领队,包括来自不同专业的龚颖璇、王纤纤、王逸杰、门司琦、雷鸿楸、刘佳怡、江南飞、莫轩丞等共14位师生组成的多学科交叉团队。在本次大赛中,本团队勇创佳绩,获评金奖与最佳网站奖。        霍乱是一种由霍乱弧菌感染引起的急性腹泻传染病,严重时可使患者脱水致死。霍乱的病情离不开肠道菌群的失调,因此对肠道菌群进行调节可以作为治疗霍乱的一种方法。SUSTech_Shenzhen_HCL团队以乳酸杆菌和大肠杆菌为载体,利用基因工程技术,利用细菌之间的群体效应,开发了一套可以预防和治疗的益生菌系统。        前往参加最终线下决赛的团队成员在比赛现场的各个阶段都有着出色的表现。从海报展示、答辩讲演、到展示项目的过程中,小组成员们始终积极地与在场评委专家以及来自不同学校的优秀参赛队员交流、学习。     采写丨王逸杰 编辑丨肖然 审核丨王丹

2022-08-03 | 科研新闻

祝贺丨脑-机器人康复技术实验室两篇论文在IEEE会议中获奖

       近日,我系张明明助理教授课题组的论文”Human-Exoskeleton Misalignment Reduction on Knee Joint via an RPR Mechanism-Based Device”被IEEE International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics,ICARM 2022会议接收并获最佳会议论文提名奖(Best Conference Paper Finalist)。19级本科生戴存玺为论文第一作者,20级本科生付沛文为第二作者并参会汇报。        我系2019级研究生马芮以第一作者身份向第七届实时计算与机器人国际会议(The 2022 IEEE International Conference on Real-time Computing and Robotics)提交了论文“A New EEG-based Paradigm for Classifying Intention of Compound-Limbs Movement”,荣获本次大会的最佳学生论文(Best Student Paper Finalist)提名奖。        两篇论文均以生物医学工程系张明明老师为论文通讯作者,南方科技大学为论文第一单位和通讯单位。        论文“Human-Exoskeleton Misalignment Reduction on Knee Joint via an RPR Mechanism-Based Device”聚焦康复助行过程中人体与助行机器人的人机关节错位,也称关节不对齐问题的解决方案。通过提出了基于RPR结构的外骨骼膝关节结构,精准测量膝关节动态轴位置,并有望采用相同结构的动力装置实现关节屈伸动作的复刻,通过仿真计算得出的预期效果为外骨骼与人体错位可以减少51%。该论文提出的解决策略新颖,计算简单、结构精简,具有较高的实现价值。        论文“A New EEG-based Paradigm for Classifying Intention of Compound-Limbs Movement”提出了一种新型基于脑电图的复合肢体运动意图检测范式,该范式更符合人类的行走姿势。时频分析表明,在运动相关的主要电极处存在较强的事件相关去同步(ERD)现象。此外,脑地形图显示,ERD不仅存在于对侧感觉运动区,还出现在中央顶叶区(腿部运动映射区),这初步验证了区分这种模式的可能性。最终平均分类结果表明,复合肢体运动范式的准确率远高于单腿运动范式(>20%)。本研究未来结合外骨骼,有助于受试者利用自主意愿控制下肢外骨骼,提高人机交互效率。 左上:文章发出时戴存玺正在MIT进行交流;右上:付沛文参加ICARM获奖答辩;下:马芮参加IEEE RCAR会议获奖答辩     实验室简介:        张明明,新西兰奥克兰大学博士,南方科技大学生物医学工程系助理教授/博士生导师,主要研究方向包括可穿戴外骨骼机器人、触觉反馈系统、智能控制及人机交互技术,以及基于肌电/脑电信号的智能识别算法等。在过去十年里,一直致力于研制面向生活任务的智能、精准、闭环、高效的神经康复创新技术及器械,通过机器人、神经科学、生物医学工程、人工智能等学科的深度交叉融合,构建了若干具有完全自主知识产权的新型神经康复机器人系统,并将其应用于基础研究与临床应用。多次发表在IEEE TFS、TII、TIE、TASE、RAL、TNSRE、TBME、TCDS、J NEUROENG REHABIL、J BIOMECH等权威期刊和IROS等国际顶级学术会议上,共60余篇。        实验室链接:https://zhangmmlab.com/     撰写丨付沛文、马芮、戴存玺 编辑丨肖然 审核丨张明明

2022-07-07 | 科研新闻

西安交通大学李峰教授来访我系进行学术交流

       2022年6月27日,西安交通大学电子系李峰教授做客南科大第241期生物医学工程讲堂,为师生带来了题为“光学微腔中的光子偏振调控”的精彩讲座。讲座由我校生物医学工程系金大勇教授主持。        李峰教授是西安交通大学电信学部宽禁带半导体与量子器件研究所副所长,2008年至2017年先后在加拿大麦吉尔大学、法国国家科研中心、英国谢菲尔德大学学习和工作,入选国家级青年人才项目。主要研究方向为光学微腔及光学微纳结构中的光与物质相互作用、自旋轨道耦合、拓扑、量子效应及其应用等。在国际顶级期刊Physical Review Letters, Nature Communications, ACS Nano, Optica 等发表学术论文多篇,主持国家自然科学基金项目两项,陕西省科技创新团队带头人。        在讲座中,李峰教授为大家讲述了微腔中激子极化激元的基本概念及其自旋光子学相关研究概况,重点介绍了在此研究领域的一系列工作,包括圆形势阱中极化激元凝聚的自旋涡旋态、微腔与偏振各向异性激子材料相结合产生的宏观旋光性,以及在此基础上观测到的非平庸拓扑能谷、极化激元能带上的非厄米奇异点与发散量子度规等有趣现象。        李峰教授还介绍了可调谐开放式光学微腔的结构与应用、稀土掺杂微纳米晶体的偏振辐射特征及其物理机制,以及将稀土离子与微腔集成进行偏振态和相干度调控的构想。   采写:李朋、敖牧羊 编辑:肖然

2022-07-07 | 科研新闻

南京大学康斌副教授来访我系进行学术交流

       2022年6月27日,应生物医学工程系邀请,南京大学化学化工学院副教授、博士生导师,康斌教授做客第240期南科大生物医学工程讲堂,为我校师生带来了题为“SPASER纳米激光探针和细胞热动力学测量”的精彩讲座。讲座由金大勇讲席教授主持。        康斌教授2011年获南京航空航天大学-佐治亚理工学院联合培养博士学位,之后在佐治亚理工学院激光动力学实验室从事博士后研究,并与2015年起在南京大学工作。研究兴趣为发展高时空分辨的成像测量方法、技术及仪器装置,诠释微纳化学系统及生物系统中的基本传质、传电及传能过程及其动力学。在Science Advance、Chem、JACS、Angew Chem等发表论文60余篇。        在讲座中,康斌教授从荧光探针的串扰问题出发,引入讲座的第一部分,基于表面等离激元受激辐射放大(SPASER)现象的“纳米激光”探针的基本概念和发展历程。深入介绍了SPASER纳米颗粒目前面临的关键问题和学术争议,以及其实验室在相关问题和生物应用的研究工作。        康斌教授还重点介绍了其课题组测量单细胞内部热量传递和耗散的工作,利用新型探针和瞬态光学成像技术,国际上首次测得了不同种类温血和冷血动物细胞、以及正常细胞和癌细胞内的热耗散及其差异性。发现温血动物细胞可根据环境温度变化调节热耗散以维持细胞内热量平衡,并通过细胞代谢组学分析研究了能量代谢相关的分子通路。该研究被形象地描述为“细胞出汗”现象,发表在知名期刊Chem上并被《万物》等科普杂志报道。   采写:王铭群、敖牧羊 编辑:肖然

2022-07-04 | 科研新闻

科研成果丨南科大微流控-纳米医学课题组在金纳米材料对抗多重耐药细菌领域取得新进展

       由于抗生素的过度使用,抗生素耐药性已成为对人类健康的严重威胁。目前,正在开发不同的抗生素来治疗耐药菌,但抗生素的开发周期很难跟上抗生素耐药性的高发。 纳米技术提供了应对耐药细菌感染的策略,不同种类的抗菌纳米材料可以在很大程度上满足不同的抗菌需求。 在这些纳米材料中,金纳米材料具有优异的抗菌功效和生物安全性,是抗生素的替代品。        基于此,南方科技大学生物医学工程系微流控-纳米医学课题组重点介绍了金纳米材料在抗菌领域的最新进展,并讨论金基纳米抗生素的发现和潜在的临床应用。相关研究成果以”Deploying Gold Nanomaterials in Combating Multi-Drug-Resistant Bacteria”为题,发表在国际著名学术期刊 ACS Nano上。 本文要点: (1)首先,通过介绍合理调整纳米材料的形貌、表面化学和组成,可以获得具有最佳和定制抗菌功效的金纳米抗生素。这些金纳米抗生素可以很好地集成到医疗器械中用于抗菌应用。 (2)其次,强调金基纳米抗生素在临床应用方面仍然存在挑战。这些纳米材料的具体抗菌作用机制和安全性有待深入研究。这个过程非常复杂,需要微生物学、免疫学、生物材料、病理学、毒理学、药理学和纳米技术的跨学科整合。尽管如此,金纳米材料在治疗细菌感染的策略中具有重要价值,我们期待进一步的研究将拓宽金纳米材料的抗菌应用领域并加速其转化为临床应用。   原文链接: Deploying Gold Nanomaterials in Combating Multi-Drug-Resistant Bacteria. ACS Nano 2022 DOI:10.1021/acsnano.2c02269 https://doi.org/10.1021/acsnano.2c02269

2022-06-22 | 科研新闻

科研进展丨张明明课题组发表基于肌电信号的下肢运动意图预测的研究成果

       中风是目前造成成年人残疾的首要原因。研究表明,在卒中后的6个月内进行及时有效的康复治疗对患者恢复运动能力是至关重要的。近年来,越来越多的可穿戴外骨骼机器人走入临床,有意探索康复机器人干预下的中枢神经系统的重建和运动能力的恢复。但与此同时,可穿戴机器人缺乏对使用者运动意图认知的智能。因此,增强机器人的感知智能,提高人机交互共融性,是当前康复机器人技术面临的重要挑战。        恰当的助力时机对于执行有效的外骨骼助力,保证使用者安全性等都至关重要。现有的研究已经充分证明了表面肌电信号在识别人体运动意图的可行性。肌电信号是由肌肉收缩产生的生理电信号,其包含了与运动意图相关的直接信息;同时,肌电信号相较于肢体运动具有一定的超前性。通过解码该信号可以识别人的行为, 进而赋予外骨骼理解人的运动意图的智能,从而避免外骨骼的控制延迟。然而,基于肌电信号的意图识别方法但仍然面临以下挑战:(1)肌电幅值变化和电极偏移导致的不稳定性;(2)步态运动学预测的准确度。 B. Zhong, K. Guo, H. Yu, and M. Zhang, “Toward Gait Symmetry Enhancement via a Cable-Driven Exoskeleton Powered by Series Elastic Actuators,” IEEE Robot. Automat. Lett., vol. 7, no. 2, pp. 786-793, 2022.        张明明课题组长期以来一直致力于面向生活任务的智能、精准、闭环、高效的神经康复技术及器械的开发和研究。近期该团队提出一种基于肌电信号预测连续下肢膝关节角度的解码方法,即基于肌肉协同驱动的自适应模糊神经网络预测模型(Muscle synergy- driven ANFIS model),实现了在不同步行速度下的膝关节角度的稳定连续预测。相关论文以《A Muscle Synergy-Driven ANFIS Approach to Predict Continuous Knee Joint Movement》为题发表于国际顶级期刊IEEE Transactions on Fuzzy Systems(IF=12.029)。   图1. 膝关节角度预测算法框架          本文首先利用多生理信号采集设备和人体光学运动捕捉设备同时获取受试者在行走过程中的下肢表面肌电信号和膝关节角度信息。然后将肌电数据进行预处理和肌肉协同的提取。这样的处理将原始的数值生理信息转换成了能反应神经控制策略的特征信息,同时肌肉协同方法也具有更强的鲁棒性和更高的计算效率。进而,以肌肉协同为输入驱动ANFIS模型,对受试者连续的膝关节角度进行鲁棒预测。        通过5种不同速度的步行实验表明, 本论文提出的Muscle synergy-driven ANFIS model的预测准确度达到相关系数为0.92±0.05,相比于目前基于当通道数值特征方法,预测准确性和计算效率均有显著性提升。同时,肌肉协同作为肌肉激活度与人体运动间的桥梁, 本方法有效地建立了两者的非线性关系,提高了模型的可解释性。 图2. 步态模式膝关节角度预测结果   图3. 不同步行速度下预测准确性统计结果          南方科技大学为论文第一通讯单位,硕士研究生钟文娟、付学明为论文共同第一作者,张明明为唯一通讯作者。研究得到国家自然科学基金及广东省自然科学基金等项目的资助。        原文链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9735420     撰文:钟文娟 审核:张明明 编辑:肖然

2022-06-22 | 科研新闻

生物医学工程系与北京大学深圳医院合作交流座谈会顺利召开

       2022年6月21日下午,南方科技大学生物医学工程系与北京大学深圳医院合作交流座谈会在北大深圳医院顺利召开。北京大学深圳医院院长陈芸,副院长赵永胜,科研教学部主任石宇以及生物医学工程系多位教师代表出席会议。        赵永胜副院长致开场辞。赵副院长高度评价了生医工的快速高质量发展,并对我系近年来的科研教学建设成果表示肯定。他希望本次座谈会能够促使双方在科研和教学方面达成初步合作意向,集中优势兵力,携手推动新时代医疗事业的高质量发展。        我系教师介绍了生物医学工程系近年来的科研及办学成果。他们表示,南方科技大学和北京大学深圳医院均拥有深厚的历史渊源和学科交叉的背景,希望双方发挥各自优势,在学科建设、科研开发等方面加强合作,共同为实现“健康中国”目标作出更大贡献。        陈芸院长对本次交流会的举办表达肯定,并提出了签订合作协议的建议,希望双方交流能够常态化。        最后,双方参会人员进行了深入的交流探讨,达成了初步横向课题探索和共同申报纵向项目和研究生培养的合作意向。        次日,北京大学深圳医院医学创新中心办公室主任张芳婷来访我系进行参观,详细了解我系科研办学情况。   采写:罗睿田 校审:肖然

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