生物力学与组织修复工程学科创新引智基地

研究成果
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在基地不断强化的引智工作促进下,学科整体学术水平得到快速提升,国际学术交流意识与实质性合作明显加深加强,由此产生的重大代表性成果有:

1)在骨关节组织、心血管、胃肠道的力学调控方面,提出并证实“力生长因子可补偿应力刺激不足,促进损伤组织修复”的科学假设,揭示力刺激调控MSCs腱系分化过程中的力转导途径,相关研究为临床损伤组织修复提供生物力学新策略。首次在体证实了血液循环系统中存在脂质浓度极化现象,明确局部血流动力学改变导致AS局灶性的产生;首次开展小肠局部梗阻和组织重构的研究,发现梗阻状态、糖基化终产物及其受体等参与小肠组织力学重构和预调行为特性的调控;构建国内首个消化道传入神经信号研究平台,首次实现力学刺激下肠和食道神经应答电信号的准确记录;开发世界首台以生物力学及胃肠感觉神经传导机理为基础的多模式高分辨率测压系统(MF-HRM)原型机,有望用于胃肠道疾病研究和临床诊断。参与重庆市脑科学协同创新中心,围绕“基于物理学的脑疾病发病机制及干预”和“多神经观测及模拟器件与设备”两个方向开展研究,可突出基地在生物力学方向的研究特长,进而有望在今后国家脑科学计划中发挥不可替代的作用。相关成果在Journal of Biomechanics、Biomaterials、Scientific Reports等发表SCI论文150余篇,授权发明专利28项,主/参编著作4部(英文专著1部),承办国际会议3次、国内会议1次,1人入选教育部新世纪优秀人才计划,1人入选重庆市巴渝学者,1人获2014年“中国政府友谊奖”。

2)在骨/关节修复方面,发现钛基材类骨纳米结构界面的蛋白质响应阈值,揭示基材表面化学影响蛋白吸附与细胞粘附力规律,提出生物功能性界面与MSCs双向“交流”调控的理论假说。研制了温度相变骨填充材料,实现应力传导并促骨生成。融合药物控释载体及理念,研发植入体纳米储池型“药械结合”界面构筑的关键技术。相关研究为研发骨/关节修复用新材料及抗菌/抗炎、抗骨质疏松功能性植入器械提供理论与技术支撑,被美国工程院院士Jin教授等高度评价。相关研究成果在Adv Mater、 Angew Chem Int Ed等期刊发表SCI论文120余篇,ESI国际合作论文5篇,获权国家发明专利24项,被美国Jin院士、澳大利亚Caruso院士等正面引用和高度评价。“生物材料界面与组织修复的基础研究” 获重庆市自然科学奖一等奖。培养教育部长江学者特聘教授1名,国家优青1名。

3)在生化过程中的力学关键技术及转化方面,创建 “克服负反馈,生物活性物质分级提取”的新工艺,成功应用于上海凯宝股份公司,新增产值8亿元。发现了禽胆汁转化熊胆汁关键生物酶,设计了符合生物传质及流场分布规律的复杂基质双酶转化系统,攻克了体外培育熊胆粉关键技术屏障,实现了公斤级的产品转化;基于力谱学规律指导药物分子及制剂设计,研发了抗生素原料药等10余种产品、制剂,获国家科技进步二等奖。相关成果在Scientific Reports等学术刊物上发表论文60余篇、获权发明专利58项,新工艺经上海凯宝痰热清注射液工艺中应用,至2014年累计新增产值8亿,获得国家重大新药创制项目1项、国家科技进步二等奖1项(2/2)、重庆市自然科学三等奖1项。

(4)在肿瘤、心脑血管疾病的监测与治疗方面,基于力-电耦合效应,率先实现微流控芯片的高通量细胞电融合,并应用于医学研究;突破高频、纳秒脉冲对细胞膜不可逆电穿孔的力-电耦合关键技术,研发肿瘤消融治疗仪;建立系列心脑血管的生物力学参数无创检测技术,获美国发明专利;研制新型无创颅内压检测仪。相关研究成果在Microfluid Nanofluidics、Electrophoresis等期刊发表SCI论文60余篇;获权发明专利30项,美国专利1项,获中国专利优秀奖1项;不可逆电穿孔/陡脉冲治疗肿瘤的装置及专利实现1000万技术转化;无创颅内压研究成果实现技术转化并进入全国近500家医院,作为示范产品参与科技部、卫计委共同组织的“创新医疗器械产品应用示范工程”。

5)“111”计划基地的建设和“重庆市首批国际科技合作基地”的建设,不断有一大批国际大师级的专家来院讲学和开展合作研究(与世界一流大学顶级实验室建立了紧密合作),取得了显著的成果,也得到了国际上的认可。全职引进的Hans Gregersen教授对学院学科建设、科学研究、人才培养已经发挥了突出的作用,荣获2014年度“中国政府友谊奖”。美国南加州大学钟正明院士与杨力教授开展国际合作,共同在国际著名学术期刊《Science》发表了观点研究论文《Aging,alopeciaand stem cell - Intrinsic epigenetic status and extrinsic environmentalfactors affect hair follicle stem cells》,进一步体现了基地国际合作的成功,并标志着基地的科研水平迈向更高的台阶。基地成员侯长军教授课题组研究的一种高灵敏的快速识别肺癌呼出气体标志物的荧光传感器检测新方法与检测系统最新成果被美国科学促进会和美国物理联合会作为创新性研究成果联合报道。

6)通过基地的引导,带动,辐射和示范作用,“生物流变科学与技术“教育部重点实验室2016年顺利通过国家级评估。血管植入物开发国家地方联合工程实验室2015年获国家发改委批准建设,是重庆大学在国家级科技创新平台建设方面取得的又一个新突破。2016年,基地参与了重庆市两个2011协同创新中心:微无创医疗原创大型设备协同创新中心和重庆市脑科学协同创新中心。

7)学科创新能力提升方面,取得了突破性进展。在基地等平台支撑下,国家一级重点学科生物医学工程在2016年学科评估中跻身于“中国一流学科”,生物医学工程、生物学两个重庆市“十二五”重点学科也以“优秀”通过验收。

8)评估期内,基地在国际标准研制中取得丰硕的成果和地位,牵头研制的33项健康物联网国际标准和1项地方行业标准已正式发布,成为国内牵头完成ITU-T国际标准最多的高校,极大提升了我国在医疗健康物联网产业领域的国际标准话语权。标准研制人钟代笛教授是全球首家担任联合国国际电信联盟(ITU)在医疗物联网领域的国际标准的编辑,是国际上第二家国内首家当选国际个人健康设备标委会主席,是国内首家担任联合国世界卫生组织WHO在医疗物联网领域的标准化顾问专家,也是国内首家担任国际电子电气工程师协会(IEEE)标准协会理事,在国内高校首次获得国际标准组织奖项,并首次获得中国“国际化标准工作十佳推动者”称号。

(9)基地通过承担国家科技支撑计划在重庆率先实施医疗器械“十百千万工程”,探索并初步建立了医疗器械应用评价的流程、规范及评价方法体系,初步建立了创新医疗器械(区域)应用评价体系,并在全国6省市推广应用。通过创新医疗器械产品的基层医疗机构示范应用,也提升了基层医疗机构的装备水平,达到了科技惠民的效果,增强了临床人员对国产设备的了解,为国产设备进入医院打通了渠道,促进了国产医疗器械产业发展。