磁性螺旋形游动微机器人

科技处

-/生物与新医药

伴随微纳米科学技术的发展,微纳机器人得到了广泛关注,尤其是在生物医药和微系统方面具有非常重要的潜在应用。受大肠杆菌等微生物通过鞭毛旋转产生推进运动的启发,磁性螺旋形游动微机器人作为一种磁控微机器人受到研究者普遍关注。在外加旋转磁场作用下,磁性螺旋形游动微机器人的特殊螺旋形结构可产生轴向推进力,在低雷诺数液体环境中实现高效可控的运动,从而完成微小尺度的任务要求。在微纳尺度精准操控、靶向药物运输等前沿领域具有重要的研究价值。
传统的机械加工方法难以实现微米尺度三维微螺旋结构的批量制造,而新兴的三维激光直写技术等微纳加工方法也存在制造成本高、制造效率低等不足,限制了磁性螺旋形游动微机器人的发展应用。此外,包括磁性螺旋形游动微机器人在内的所有磁性微机器人,都要求具有对其实现简单便捷运动操控的三维可控旋转磁场,且三维可控旋转磁场是实现对该类微机器人精准操控的一种必要手段,而现有三维可控旋转磁场多存在结构庞大、控制复杂、集成度不高等问题,不便于操控微米尺度的磁性微机器人。
该项目研发出一种磁性螺旋形游动微机器人,其制备方法包括:选取螺旋藻生物模板、固定强化、胶态钯活化、解胶、化学镀镍、清洗烘干;螺旋藻生物模板的结构参数与用户所需磁性螺旋形游动微机器人的结构参数相同。该机器人操控系统包括:线圈部、容器平台、三个驱动器、三个直流电源、数字量模拟量转换装置、上位机以及观测记录装置等。

骨创伤辅助诊断救治平台

科技处

-/生物与新医药

骨创伤患者具有病情复杂、病变迅速、死亡率高等特点。因此,第一时间内进行有效的诊断和救治,将为后续诊治赢得时机,对提高治愈率有重要意义。针对这种情况,世界各国积极开展了对骨创伤患者进行及时救治方法的研究。目前,骨创伤诊断和救治功能集于一身的治疗平台,因其便携性、功能多样性等优势越来越受到人们的重视,具有广阔的市场前景。这种平台集中各种检测装置和诊治设备,可在现场进行急救,缩短了骨创伤患者救治的准备时间。目前,世界各国展开了相关研究,同时也存在着一些问题:如部分功能冗余,结构复杂,灵活性较差、不能为医生远程诊治提供生命体征数据和诊治数据等。
该项目开发出一种骨创伤辅助诊断救治平台,其包括平台本体及平台底座,还包括体温保持装置、光学定位模块、用户交互模块、电源模块、无线数据传输与GPS定位模块、呼吸机模块、吸引器模块、供氧模块、心颤救治模块、多参数监护仪模块、输液模块、急救用品存储箱、牵引夹板、B超机和X光机;既具有一般手术平台的通用性又能为骨创伤患者提供辅助诊断功能和初步救治功能。通过无线数据传输模块将患者的生命体征数据和诊治数据传输出去,为远程诊治提供依据。在患者转运的过程中,通过GPS定位模块可以获得位置信息,实时对患者目标位置的路线规划。

新型强效干扰素

汪国林

-/生物与新医药

与小分子药物相比,蛋白质药物具有高特异性、高活性和低毒性等优点。但是,大多数蛋白质药物在体内的循环半衰期短,生物利用度低,副作用大。用聚乙二醇(PEG)修饰蛋白质药物(PEG 化)或用人源白蛋白(HSA)融合蛋白质药物(HSA 融合)是改善上述问题的常用方法,但是存在明显的缺点,如:产物的生物活性大幅度降低;生产工艺复杂;产率低;成本高。因此,如何高效提高蛋白质体内循环半衰期和治疗效果是一个极具挑战性的生物医药问题。

本课题组率先提出了一种新型、通用、简单、高效的类弹性蛋白多肽融合方法(elastin-like polypeptide fusion, ELP fusion)用于精准设计蛋白质-高分子偶联物,通过将类弹性蛋白多肽与干扰素-? (IFN-?)融合,使用大肠杆菌制备出 IFN-ELP 融合蛋白,产率高,成本低,较好地保持了 IFN-?的生物活性(如图 1)。小鼠模型测试发现,通过 ELP 修饰后的蛋白有效地改善了体内循环半衰期和肿瘤滞留情况,最终显著改善了治疗效果,提高了小鼠存活率(如图 2)。该方法有望成为修饰蛋白药物,提高药物稳定性、改善药物半衰期和增强治疗功效的清华大学科技成果重点推广项目新策略,所制备的新型强效干扰素 IFN-ELP 有望成为具有自主知识产权的创新生物药物。

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