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代表性成果
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中心简介


再生医学课题组   纳米修复医学课题组   激光医学课题组   压电生物材料课题组



生物医学工程中心依托上海市伤骨科研究所“三中心一平台”理念建立,聚焦生物医学与健康,在再生医学材料、纳米修复医学、激光杀菌技术、压电生物材料等四个方向开展基础研究及成果转化工作,服务加速国家临床诊疗技术创新与产业化进程。中心现有高级职称7人,博导3人,近5年承担包括国家青年拔尖人才项目、国家海外高层次人才引进计划项目、上海市海外高层次人才计划、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发课题、国自然面上或青年等在内的各类国家级项目近20项,省部级和院校级项目20余项。

中心充分交叉生命科学、纳米科技、干细胞与再生医学、生物医学工程、临床医学、药学、物理学等多学科,开展研究,主要研究方向:

1)静电纺丝技术构建微纳米纤维支架:预防组织黏连、皮肤修复

2)微流控技术构建可注射多孔微球:细胞增殖和粘附、微组织构建

33D打印技术构建组织再生支架:血管再生、骨与软组织修复再生

4)纳米修复材料:骨修复、器官损伤修复、烧伤、感染等

5)纳米诊疗技术:病灶早期诊断与高效治疗

6)新型激光杀菌技术:多重耐药菌感染

7)仿生纳米材料及其纳米疫苗:感染类疾病

8压电生物材料:健康监测、能源供给、组织修复与人机交互

站在“两个一百年”的历史交汇点,中心正以锐意进取、开拓创新的精神主动回应时代变迁带来的新趋势、新问题,以服务“健康中国”的国家战略,面向临床诊疗技术变革及医疗器械产业发展的重大需求和学科国际前沿,坚持人才引进、人才培养、国际交流,力争在国家健康产业改革发展中发挥引领、示范作用






中心成员
科研岗:







技术员



博士后
江鸿静                          梁  静                            吕孟圆                         魏  立                          马莺莺                          
陈敏珺                        孟    臣                          丁   涛                          王   帆                         刘玉璞                            刘泽阳
庞力斌                         袁    慧                          刘明月                           陈   杰                         李   妮                            陈艳阳
凌世烽                         张方可                           张闪闪                                             
代表性成果
(1) 多功能短纤维海绵促进糖尿病创面愈合
(2) 雾化吸入ACE2工程化微流控微球中和COVID-19引发的炎症因子风暴
(3) 通过逐步算法辅助生物打印构建具有各向异性结构的仿生组织
(4) 用于谷胱甘肽响应性癌症声动力学治疗的开壳纳米增敏剂
(5) 钙铝层状双氢氧化物对骨质疏松症逆转的酸中和和免疫调节作用
(6) 口服钼基纳米点治疗肠炎
(7) 治疗多重耐药菌感染的新颖激光技术
(8) 压电生物有机薄膜合成与生物信息感知
受天然组织结构ECM与特殊电生理微环境的启发,该研究通过静电纺丝、均化、多功能修饰等技术相结合设计构建了能够实现早期收集大量渗出液并利用其传递生物电信号,主动匹配组织修复的级联反应以实现组织精准重塑的3D仿生短纤维海绵。(Advanced Materials. 2022, 34(9):2108325. )
从“宿主受到病毒感染”过程得到启发,利用基因工程化的 ACE2 受体过度表达细胞和促炎型巨噬细胞来源的细胞膜,进行双重伪装透明质酸水凝胶微球,开发了一种可吸入的工程化微流控微球气溶胶,在病毒血症发生之前,可实现捕获整个呼吸道病毒,这为新冠重症治疗提供新的治疗策略。(Matter. 2022,5(1):336-362.)
合成的Cu(II)NS材料可以实现响应谷胱甘肽的肿瘤声动力治疗,降低正常组织的副作用。同时Cu(II)NS具有较长的血液半衰期,增强其在肿瘤区域的蓄积,进一步增强治疗效果。本团队首次提出了开壳层敏化剂的概念,利用铜离子的变价实现敏化剂的选择性激活,为相关材料的设计、肿瘤声动力治疗的发展提供了借鉴性思路。(Advanced Materials 34,15 (2022): e2110283.)
目前全世界超过10亿人罹患各种程度的骨质疏松症,而现有的药物通常具有较大的副作用,因此急需新型的治疗方法。本团队设计了一种钙黄绿素修饰的钙铝双金属氢氧化物纳米片,可以同时改善骨质疏松症的酸性微环境和炎症微环境,从而提高成骨细胞活性、抑制破骨细胞生成,最终实现骨质疏松症的高效治疗。(Journal of the American Chemical Society, 144,20 (2022): 8987-8999.)
炎症性肠病(IBD)是一种胃肠道非特异性慢性炎症性疾病,全球发病率和患病率呈逐步上升趋势,给医疗卫生系统带来巨大挑战。然而目前针对IBD的治疗手段却不尽如人意,现有药物效果一般,且通常具有较大的副作用,因此急需新型的治疗方法。本团队设计了一种可以口服的钼量子点(ZVMNs),该材料主要由低价钼原子和表面配体组成,具有良好的生物相容性和ROS清除能力,并通过NF-κB通路缓解炎症用于IBD治疗。此外,ZVMNs通过超声剥离获得,通过成本核算每克ZVMNs成本约30元,因此具有较强的转化潜力。 (Science Advances, 8,37 (2022): eabp9882.)
抗生素耐药性已成为全球公共健康领域所面临的一项重大挑战。新颖激光技术由于独特的微生物内源光敏剂靶向性机制而备受科学家关注。前期工作发现具有杀菌作用的激光波长主要在405 nm和470 nm,可分别靶向细菌内源卟啉类和核黄素类化合物。具体机制为:蓝光激发内源光敏剂经能量传递及电子转移过程将氧气转变为ROS,继而诱导DNA氧化损伤和脂质层破坏,导致细菌死亡。
提出了可降解压电生物有机薄膜合成技术,并实现规模化制备。该薄膜具有优异的柔韧性、压电性、生物兼容性和降解性,能够灵敏地感知生物动作信息,结合不同的封装技术实现降解周期可控(Science, 2021)。
针对天然组织内各向异性结构难以人工构建的瓶颈,研发了一种新型逐步算法辅助生物打印技术。首先,采用基于三角剖分算法优化的自适应网格生成算法,设计生成各向异性网格图案;随后,利用三角单元贪婪搜索算法将网格图案转化为可引入生物打印机G代码命令语言系统的有序打印路径数据集,从而构建出具有各向异性结构的仿生组织。这一技术广泛适用于多种生物材料(如聚合物,水凝胶和有机/无机复合材料),为组织微结构的仿生定制构建提供一种数字化新策略。(Small. 2022; 2204316.)

中心风采


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再生医学材料课题组风采展示


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纳米修复医学课题组风采展示



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