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來源丨BioMed科技、材料學網

近日，科技部對國家重點研發計劃專項進行了公式，其中“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目獲批立項，項目總經費1356萬元，國撥經費956萬元。該項目由南方科技大學牽頭，聯合華南理工大學、北京納米能源與系統研究所、四川大學等四家單位，以臨床醫療需求為導向，結合生物材料、微納加工、生物傳感等技術，開發基于鎵合金液態金屬的柔性電子器件，并應用于藥物控釋與組織工程。

南方科技大學生物醫學工程系90后副教授羅智是該項目的負責人。羅智副教授于1991年出生，2013年本科畢業于清華大學，2018年獲瑞士洛桑聯邦理工（EPFL）優等博士學位（PhD with Distinction），并于蘇黎世聯邦理工（ETH）藥學系完成博士后研究。2021年全職加入南方科技大學生物醫學工程系，入選國家級高層次人才，建立仿生醫藥與材料實驗室（Laboratory of bioinspired medicine and materials）。近五年發表學術論文近20篇，包括PNAS, Nat. Commun., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Acc. Chem. Res.，Adv. Drug Deliv. Rev.等國際知名期刊。

羅智副教授所領導的團隊擁有多學科高度交叉的研究背景，包括材料物理化學，藥學，甚至還具備強大的同步輻射及中子散射大型儀器表征技術等。盡管實驗室成立時間不長，但其已經發表了多項引人注目的研究成果，特別是在口服藥物遞送領域科研成果已進入人體實驗階段，與多個跨國藥企保持長期合作。在這篇文章中，我們梳理了羅智團隊的主要研究成果，讓我們來體會一下90后帶來的科研思路。

與納米材料表界面結緣

羅教授從清華畢業后，就進入洛桑聯邦理工的Francesco Stellacci 教授課題組攻讀博士學位。Francesco Stellacci 教授是歐洲科學院院士，他所領導的團隊專注于超分子納米材料和界面方面的研究，并致力于將對納米材料表界面的理解應用于病毒研究領域。因此，羅教授進入實驗室后就開始從事納米材料表界面的表征研究。

金納米顆粒是一種非常典型的納米材料，其獨特的性質大多數可歸功于其配體外殼。例如，配體在金納米顆粒潤濕性、溶解度、蛋白質非特異性吸附、細胞滲透、催化和陽離子捕獲能力等方面的作用。關于金納米顆粒配體殼層的表征技術可以分為為三大類，即顯微鏡、光譜學和理論模擬。在顯微鏡方面，主要有掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）和掃描/透射電子顯微鏡。在光譜學方面，主要有核磁共振（NMR）、質譜（MS）、小角中子散射（SANS）、電子自旋共振（EPR）和基于吸附的光譜學方。在理論模擬中，主要是計算機模擬在幫助解釋實驗數據方面（Acc. Chem. Res.?2017, 50, 8, 1911–1919）。

羅副教授的博士研究工作就是主要圍繞譜學和理論方法展開，以期深入了解納米材料的配體殼層形貌。整個博士期間，他總共發表了2篇Nature Communications，一篇Acc. Chem. Res.，一篇Angew等。

近期，科技部公布國家重點研發計劃“高端功能與智能材料”專項立項結果，由南科大生物醫學工程系羅智副教授牽頭的“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目獲批立項，項目總經費1356萬元，國撥經費956萬元。該項目由南方科技大學牽頭，聯合華南理工大學、北京納米能源與系統研究所、四川大學等四家單位，以臨床醫療需求為導向，結合生物材料、微納加工、生物傳感等技術，開發基于鎵合金液態金屬的柔性電子器件，并應用于藥物控釋與組織工程。南科大宣傳與公共關系部新聞中心采訪了羅智副教授，請他談談項目及科研工作背后的故事。

柔性電子領域與組織再生器件的巧妙結合

組織和器官的修復與再生是生物醫學領域面臨的重大挑戰。傳統的治療手段（如器官移植等）能夠部分克服組織缺損帶來的功能障礙，但存在著機體免疫排斥反應、供體來源稀缺和二次創傷等諸多缺點。盡管近年來組織工程技術已得到長足進步，但利用人工合成材料模擬復雜的組織微環境，重構組織和器官用于臨床治療的技術仍存在較多瓶頸與挑戰。例如，現有的組織再生材料無法監測和控制移植后工程器官的功能。

利用先進的生物材料、微流控以及傳感器技術，將能夠實現智能化的再生微組織體外培養和藥物的可控釋放，有望為組織器官損傷修復領域提供創新解決方案。然而，傳統的電子電路最大缺點在于其生物相容性差和機械特性與人體器官不匹配。例如，最常見的植入式設備（如起搏器）自身剛性較大，其植入手術會傷害軟組織并引發免疫反應。

生物可降解柔性電子材料用于藥物控釋和組織再生

液態金屬-高分子復合柔性電子材料的體內植入是柔性電子領域的前沿方向，能夠通過原位電刺激實現不同的生理功能，如生物信號檢測、細胞增殖和轉染，藥物遞送等。可生物降解的液態金屬-高分子復合柔性電子材料為器官再生與修復提供了巨大的想象空間。這個項目將通過微電極陣列設計和先進的刺激響應材料，實現空間、時間和劑量等多維度的藥物遞送，調控器官的培養與再生。

因此，基于柔性電子材料的組織再生器件是一種利用新型生物材料所制的醫療器械，它們可以幫助修復人體組織損傷，提高治療效果。這個項目整體更像是出自科幻小說里描述的概念，研究的是用于治療、修復或替換病損組織、器官或增進其功能的新型智能生物材料，有著巨大的臨床治療需求。

“既前沿又交叉”，在多重領域貢獻力量

談及近日獲批國家重點研發計劃“高端功能與智能材料”專項的項目“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”，羅智副教授侃侃而談，詳細介紹了這一項目及相關研究過程：這是一個高度交叉的學科方向，它在涉及新材料的開發和生物醫藥等多個領域同時，也具有廣泛的應用范疇。例如，新材料的開發，包括具有生物可降解的醫用材料和柔性電子材料；材料的生物醫藥應用，包括藥物遞送到組織工程等。

因此，這個項目涵蓋了各個不同方向的前沿，整合到一起之后是一個更加先進、交叉的科研課題。羅智團隊的愿景是想要開發一種和生物體相容的柔性電子材料，能夠用于疾病的治療，比如能局部給予人體組織一些電刺激，同時釋放藥物，促進受損器官的修復，從而有效改善患者的健康狀況。

關于對科技發展的影響，羅智說道，把柔性電子和組織工程及藥物遞送結合的并不多，這幾個方面的研究在國內外都還是方興未艾發展的狀態，目前只有少量研究。“對于促進科技的發展，我想在柔性電子生物材料及生物醫藥方面都會有所幫助，有望解決諸多臨床難題。這個項目是國家重點研發項目的主要方向之一，順應國家戰略的需求。”

羅智團隊的目標很明確，就是希望這個項目能為生物醫藥科技的發展盡綿薄之力。他說，目前由各類疾病、衰老、創傷導致的器官喪失或功能損傷是生物醫藥和健康領域面臨的最難克服的問題之一。作為全球人口基數最高的國家，我國對組織和器官的修復與再生有著龐大醫療需求。年均數千億元的醫療開銷為社會保障體系及國民經濟帶來了巨大負擔，這也一定程度上決定了科研工作者的研究方向。

科研路漫漫，上下而求索

羅智副教授的求學之路比較順利，一路走來，他勤耕不輟，取得了不斐的成績。他在國外拿到了瑞士洛桑聯邦理工（EPFL）優等博士學位（PhD with Distinction），以及一個針對博士后等青年科學家的瑞士聯邦人才計劃。在歐洲本科畢業后直接攻讀博士的人不多，因此他在當地科研隊伍中算是比較年輕的一批。他說：“求學之路雖然漫長也辛苦，但總體還算一路坦途，我也心存感恩。”

科研路漫漫，任重而道遠。羅智團隊在科研的過程中也有苦有樂，苦味常有，而樂則是跨越挑戰后的成就感。他回憶起有一次在做大型動物實驗的時候，因為缺少相關文獻和經驗，且動物實驗周期較長，時間有限，試錯機會較少，因此時常要承受巨大的壓力。之前沒有人做過這個方向，他們是在挑戰“無人區”，摸著石頭過河。他們最終向不同領域的專家去請教，拜訪了十多位不同方向的醫生與教授，并勇于嘗試，才解決了問題。羅智說道：“我覺得做科研最重要的是不怕失敗，不斷探索，一定要有必勝的信念，要在黑暗中尋找突破口。不要害怕去尋求幫助，畢竟科學要站在巨人的肩膀上，相信最終一定會獲得勝利。”

除了最近獲批的項目外，羅智團隊在科研之路上還在不斷前行，實驗室有兩個全新的研究方向：第一是開發生物醫藥材料創新的表征技術手段。這一部分將會依托于中國中子散裂源的大科學裝置，這是國內首個中子散射儀器裝置，研究所位置在東莞。第二是針對一些特定疾病的治療，研究如何讓藥物更好的到達患者體內，進而被吸收和利用。譬如糖尿病患者需要胰島素，但打針會對患者造成很大的痛苦，羅智團隊嘗試開辟口服藥，達到和注射藥物同樣的效果。如果成功研發，將會為許多患者減輕治療的痛苦，跨出巨大的一步。

對于今后的科研愿景，羅智想首先將“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目完成，在三年內構建出一套全新的器件，實現在大型動物體內移植的目標。“我們長期的愿景其實是能盡快在人體中植入器件，在醫學領域做出貢獻。但是醫藥器械的開發周期是很長的，大部分都是十年為單位，需要全面的研究，充分證明其有效性、可靠性和安全性，最終才能到人體去做實驗。我們會傾盡全力，朝夢想邁進，從而實現這一目標。”

人物檔案：

羅智副教授，1991年出生，是南方科技大學最年輕的國家重點研發計劃首席科學家。2013年本科畢業于清華大學，2018年獲瑞士洛桑聯邦理工（EPFL）優等博士學位（PhD with Distinction），并于蘇黎世聯邦理工（ETH）藥學系完成博士后研究。曾獲瑞士聯邦理工學者人才計劃（ETH Fellow）、藥學青年科學家、國家優秀自費留學生獎學金、德國海因茨-邁爾-萊布尼茨研究所年度論文等多項榮譽。近五年發表學術論文20余篇，包括PNAS, Nat. Commun., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Acc. Chem. Res., Adv. Drug Deliv. Rev. 等國際知名期刊；在口服藥物遞送領域科研成果已進入人體實驗階段，與多個跨國藥企長期合作。

因此，羅智等人介紹了非常規領域（即物理力輔助胃腸道藥物輸送），并對這一領域進行重點和批判性分析。其中，作者特別關注了這些制劑方法在提高滲透性差藥物的口服生物利用度方面的舉措，以及與臨床轉化相關的挑戰和安全性問題。借助良好的研究背景，相信羅智副教授在生物醫藥領域將會取得更加令人驚喜的成就。

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厲害！90后，國家重點研發計劃首席科學家!

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