年1月29日星期
五 编辑/张思玮校对/何工劳Tel：（010）62580821E-mail押swzhang＠
3 “纹身”有妙招，疾病早知道 ■本报记者李惠钰 仅需在皮肤表面贴附一片薄薄的“纹身”，便可以实现心律、心电、血压、 呼吸、睡眠等人体信号的采集与监测，甚至还有望辅助聋哑人及喉部切除患者重构发声能力。
这种神奇的“纹身”就是清华大学微纳电子系任天令教授团队的研发成果———石墨烯电子皮肤。
不同于传统可穿戴设备，电子皮肤能够真正与人体形成紧密界面，合二为
一，在佩戴方式与信号质量等方面都具有明显优势，被认为是下一代生理信号监测系统的形态。
任天令课题组基于激光还原石墨烯，将石墨烯与纹身结合，模仿电子皮肤的功能。
“石墨烯电子皮肤灵敏度极高，在运动监测、睡眠监测、生物医疗等方面都具有广阔的应用前景。
” 石墨烯优势倍显 石墨烯被称为“黑金”，是世界上最薄、最坚硬的材料，也被誉为材料之王。
如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，可承受一只猫的重量，而其本身重量不足1毫克，只相当于猫的一根胡须。
任天令课题组成员、清华大学微纳电子系乔彦聪博士对《中国科学报》介绍说，石墨烯单层厚度仅为0.34纳米，大约为头发丝厚度的20万分之
一，这也决定了它天然具有很好的柔韧性。
乔彦聪表示，石墨烯具有优异的导电性能，能够作为生理电极监测心电图、脑电图等信号；通过结构设计还可以将石墨烯制备成多孔结构，将微弱的机械振动转化为其电阻的变化，从而用于监测脉搏、呼吸、关节运动等力学信号。
不仅如此，石墨烯还具有很高的热导率，目前已经应用于手机散热。
同时，它还能够高效地将电信号转化为热信号，不仅能应用于柔性热源，还可通过将热信号转化为空气振动作为柔性声源。
“这些性能都决定了石墨烯可以作为多功能电子皮肤的材料。
”乔彦聪表示，由于石墨烯为单原子层，其两侧都为表层原子，因此具有极大的比表面积，可以通过在其表面修饰抗体等测量血液汗液中的一些成分。
任天令课题组就将激光直写石墨烯与超薄柔性衬底相结合，制备出类纹 研人员都在研究包含信号采集传输处理的全柔性电子皮肤系统。
”任天令对《中国科学报》说。
未来研发方向 在人体、丝绸、蔬菜、蝴蝶翅膀上的石墨烯电子皮肤。
身石墨烯电子皮肤，整个器件像纹身一样与皮肤形成紧密贴合，佩戴舒适，不影响正常生活。
任天令表示，由于在实际应用中，电子皮肤需要在大形变条件下工作，单层或少层石墨烯需要通过封装、结构设计等方法才能稳定工作，所以在使用方面存在局限性。
基于激光直写方法制备多层石墨烯则可克服上述局限，不仅适用于大形变条件，还能根据个人喜好自行设计图案，同时具有制备效率高、成本低等优势。
目前，激光直写制备石墨烯已经形成了一个完整的系统，它可以高效率大面积制备多层多孔石墨烯，为电子皮肤器件的研发提供了材料基础。
实用仍在推进 目前，任天令课题组正在开展电子皮肤用于心电图、血压、步态、语音等信号的研究。
例如，使用石墨烯作为生理电极与柔性印刷电路板结合用于实时监测心电图。
据乔彦聪介绍，该系统与人工智能算法相结合可以实现心电图的实时监测与诊断，对于心律不齐的诊断正确率能够达到92.65%。
此外，使用石墨烯制作的压力传感器还可以植入衣物、护腕、鞋垫等，记录并监测脉搏、血压、步态等信号。
值得关注的是，基于石墨烯优异的收发声性能，任天令课题组还将石墨烯声源与石墨烯应力传感器相结合并集成在同一器件上，首次创造了石墨烯智能人工喉，并在柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面实现突破，进而改进开发了第二代石墨烯智能人工喉。
改良后的器件不仅能够探测声音震动而且可以实现发声，有望辅助聋哑人以及喉部切除患者重构发声能力。
“这些工作都在与医院合作并积极推动成果应用转化。
”乔彦聪说。
“该工作充分利用了石墨烯低热容量特性，应用在超声频段特别高效。
”加州大学伯克利分校教授AlexZettl评价道，基于石墨烯热声效应的新型声源器件，该研究揭示了石墨烯热声效应机理，首次研制出石墨烯声源器件，发现了石墨烯层数越少声强越高的特性，拓展了石墨烯在声学领域的应用。
不过，任天令坦言，石墨烯电子皮肤在采集人体信号时需更好地解决一些问题。
首先，由于石墨烯作为纳米材料在测量信号时过于灵敏，环境中微弱干扰都会被探测到，提高了在后端信号处理方面的难度。
其次，由于现有的商用信号传输、处理、显示系统基于硬质封装芯片，柔性电子皮肤与现有的嵌入式系统还存在匹配问题。
“目前，包括我们课题组在内的科 实际上，电子皮肤是一个集材料、器件、电路、算法于一体的综合系统，要想真正实现商业化，还有很多方面需要进一步优化。
“我们团队目前正在致力于实现全柔性电子皮肤系统，提高其佩戴舒适度，同时与人工智能算法结合实现生理信号实时监测与诊断。
”任天令说。
当前，柔性能源器件功率问题是限制整个系统柔性化的重要因素之
一。
任天令表示，目前，柔性能量收集与存储装置主要有纳米发电机、生物燃料电池、超级电容器等。
如何驱动以蓝牙为代表的通信模块长时间工作，是柔性能源研究发展的重要目标。
此外，电子皮肤可以与人体形成紧密的贴合，如何实现皮肤代谢物的排出也是影响设备舒适度的重要问题，而电子皮肤的商业化也必定需要其具备舒适的佩戴形态。
因而，基于织物衬底或者与衣物等相融合的电子皮肤，具有很大的发展潜力。
此外，电子皮肤不仅具有传感模块，还集成有信号处理等电路模块，而现有的集成电路芯片大部分基于硬制基底与封装，制约着全柔性系统的实现。
实现集成电路芯片或封装的柔性化，对于进一步提升电子皮肤的可穿戴性至关重要，这也是任天令课题组需要攻关的方向。
乔彦聪还表示，大量数据训练对于人工智能算法的优化具有重要意义，而电子皮肤与人体相融合，可以随时随地测量生理信号，能够极大地丰富数据量并与人工智能完美互补。
因此相关数据库与算法的搭建对于电子皮肤的应用推广具有重要意义。
未来，依托电子皮肤式生理信号监测系统的优势，可以在日常生活中实现疾病早期筛查、突发疾病预警等功能，也可以指导慢性病患者日常的生活，提高他们的生活质量。
同时，在任天令看来，随着技术的不断发展，医院大型检测设备呈现小型化、无创化、电子皮肤化的发展趋势，可以有效减轻患者的痛苦、提升就诊满意度。
精准递送直捣疱疹病毒“老巢” ■本报记者卜叶■黄辛 单纯疱疹病毒（HSV）是对人类最“情有独钟”的病原体，其唯一的自然宿主就是人类，并且在人群中的感染极为普遍。
人类至今尚未摆脱HSV的“围追堵截”，既无疫苗，也无特效药物。
日前，上海交通大学系统生物医学研究院教授蔡宇伽和复旦大学附属眼耳鼻喉科医院副主任医师洪佳旭合作，研发出“HELP”新型抗病毒技术，以mRNA的形式递送基因编辑工具CRISPR/Cas9，直接靶向疱疹病毒的基因组，使其在体内降解，从而实现治疗病毒性角膜炎的目的。
相关研究成果近日在线发表在《自然—生物技术》上。
治标不治本的尴尬 根据抗原特性不同，HSV可分为HSV-1和HSV-2两种血清型。
HSV-1的感染可引起多种疾病，眼角膜被HSV-1感染，会引起疱疹性基质性角膜炎（HSK）。
HSK也是导致感染性失明的首要原因。
部分病毒性角膜炎患者能通过接受角膜移植重获光明，但危机并未解除。
HSV-1在角膜上皮原发性感染并生产复制后，会通过眼神经“逆行”到达三叉神经节。
在那里，它们建立了一个“仓库”，储存病毒。
一旦人体出现免疫力下降等情况，病毒库就会被激活，疾病便会复发和恶化。
在全球范围内，预计每年有150万例患者角膜HSK复发，超4万人因此失明。
传统的小分子药物，如阿昔洛韦等，仅能通过干扰DNA的复制发挥抑制病毒的作用，暂时抑制疱疹病毒复制，并不能从人体内清除病毒基因组。
如何在保证安全的基础上，直接降解病毒的基因组，甚至从根源上销毁病毒库，成了亟待解决的问题。
蔡宇伽一直试图解决这一难题。
他告诉《中国科学报》，随着生物技术的发展，越来越多的技术运用到疾病的治疗中，当时有一个想法“蹦”入脑 蔡宇伽（左一）带领团队成员做实验。
上海交通大学系统生物医学研究 院供图 海，“能否利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在动物模型上治愈病毒性角膜炎”。
CRISPR/Cas9是一种大分子复合物，含有一种能够切割靶基因组序列双链的核酸酶（Cas9），能够在体内进行基因操作。
蔡宇伽希望CRISPR/Cas9敲除HSV病毒基因，从而达到治疗的目的。
想法很美，但技术上如何实现，却让蔡宇伽犯了难。
“由于CRISPR/Cas9‘体形’较大，很难将其直接递送到细胞核中，所以还需要高效且瞬时的递送技术，将工具准确地引导至作用靶点，以确保治疗的安全性和有效性。
”蔡宇伽说。
直到2019年，在一场学术论坛上，蔡宇伽结识了眼科医生洪佳旭。
两人一拍即合，共同聚焦眼部器官的病毒性角膜炎的无法治愈性和疾病与技术的适配性，展开科研攻关。
寻找优秀“快递员” 目前，相较于CRISPR/Cas9的快 速迭代升级，递送技术的发展却极其缓慢、困难。
如何将这些工具更好地送进病灶内，并降低这些工具在细胞中产生的长期风险，成为基因治疗领域的一大挑战。
研究团队以此为核心问题，利用基因编辑和递送技术的融合，发明了全球首个原创性基因治疗递送载体———类病毒体—mRNA。
“这就像给快递包裹加上了一双脚，让CRISPR/Cas9和递送技术合二为
一，赋予其自动走到目标靶点的能力。
”蔡宇伽说。
作为一种慢病毒载体的衍生技术，类病毒体—mRNA可以高效感染几乎所有类型的细胞，而其中的非病毒成分mRNA又具备瞬时性特点。
该技术解决了基因编辑体细胞治疗最大的瓶颈问题。
利用该递送技术，蔡宇伽和洪佳旭研究团队进行了CRISPR基因编辑治疗病毒性角膜炎的临床前研究，在急性和复发感染的小鼠模型中实现了从角膜到三叉神经节的逆行运输，终于将潜藏在神经节的HSV-1病毒库清除。
“不仅突破了传统递送平台存在的尺寸限制，而且将基因编辑工具的表达载体由长期存在的DNA替换成了瞬时表达的mRNA，极大地提高了工具使用的灵活性和安全性。
”阿斯利康（瑞典）基因治疗项目高级科学家李松沅总结道。
研究团队将这项技术命名为“HELP”，即“帮助”，期待这种全新的 抗病毒疗法能够帮助难治性病毒性角膜炎患者，为患者带来重获光明的机会。
HELP创新性地将病毒颗粒和基因编辑工具的递送结合起来，以mRNA的形式完成CRISPR/Cas9的工具递送，使得基因编辑酶Cas9在体内的停留时间很短，在病毒性角膜性的动物模型中实现了有效且安全的基因编辑。
蔡宇伽表示，该技术有两大特点，一是靶向病毒的基因组，不改变人的 基因，安全性好；二是瞬时性基因编辑，可以最大限度地减少脱靶风险，并避免免疫反应。
有望实现HPV感染等治疗 为了证明HELP的抗病毒效果，研究团队采用预防型、治疗型和复发型三种不同的小鼠感染模型，发现在三种不同的HSV感染模型上，HSV-1的复制均得到有效遏制，有效预防疱疹性基质性角膜炎的发生。
此外，研究团队利用捐献者角膜也观察到该技术可以有效清除HSV-1病毒。
作为我国基因治疗方面的原创性抗病毒新技术，HELP从细胞水平研究到动物水平研究，再到捐献者角膜研究，都完成了步骤完备、论证可靠的临床前研究。
洪佳旭表示，HELP可以清除三叉神经节内潜伏的病毒，这在病毒性角膜炎的疗法研究上尚属首次。
从原理上讲，阿昔洛韦及其类似物治的是“标”，HELP技术治的才是“本”。
“将基因编辑运用于单疱病毒性角膜炎的治疗是从0到1的创新突破。
”中山大学中山眼科中心副主任袁进表示，该研究证实，在单疱病毒性角膜炎动物模型上通过基因编辑可抑制HSV病毒的转运和复制，有望成为一种病毒性角膜炎的全新疗法，解决病毒性角膜炎复发这一临床难题。
目前，在复旦大学附属眼耳鼻喉科医院伦理委员会的论证及许可下，洪佳旭团队正在主持开展基于本项技术的初期可控的临床应用研究。
未来或将应用拓展至其他遗传性眼科疾病的治疗。
他表示，虽然目前HBV、HPV等病毒有疫苗可用，但人类一旦感染仍然没有特效药物。
在不远的将来，HELP技术也可用于治疗这些难应对的人类病毒引起的感染，打通基因编辑体内治疗的“最后一公里”。
相关论文信息： 新知 “冠心病已经严重危害人民群众的生命健康，只有准确评估冠脉供血功能，才能实现冠心病的精准诊治。
”近日，首都医科大学附属北京安贞医院主任医师曾勇接受《中国科学报》采访时表示。
据《中国心血管健康与疾病报告2019》显示，我国心血管病患病率处于持续上升阶段，推算心血管病现患人数3.3亿。
2017年，我国城乡居民心血管病死亡率仍居首位，高于肿瘤及其他疾病。
并且，农村心血管病死亡率自2009年起超过并持续高于城市。
寻求一种经济有效的冠心病早期筛查技术，备受业内人士关注。
计算技术赋能 冠心病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引发的缺血性心脏病。
传统冠脉CT血管造影（CTA）检查已经成为诊断冠心病的“标配”。
“但CTA检查仅能反映冠脉狭窄程度，而冠脉狭窄程度不能直接反映冠脉供血功能。
”曾勇表示。
事实上，多项临床研究也表明，单纯基于冠脉CTA血管狭窄程度的初筛准确率并不高，有超过70％以上的初筛阳性患者实际没有功能性缺血。
这会导致初筛阳性患者后续接受不必要的冠脉血管造影（ICA）检查和冠脉介入手术（PCI），不仅会增加患者的医疗风险和经济负担，而且还会造成医疗资源的浪费。
血流储备分数（FFR）因其数值降低的程度可以反映病变本身对于心肌血供的影响程度，或者病变解除后心肌缺血的改善程度，逐渐成为临床对冠脉供血功能评估的“金标准”。
但FFR是一种有创测量技术，费用较高，影响因素较多，并不适合早期诊断，临床推广受限。
“随着大数据与计算技术在医疗领域的推进，基于冠脉CTA的FFR计算技术（CT-FFR）凭借在功能性心肌缺血的诊断性能方面的优势逐渐获得临床认可。
”曾勇说，CT-FFR技术可以避免不必要的冠脉ICA和PCI，降低患者的医疗风险和经济负担，节省医疗资源。
同时，CT-FFR技术与压力导丝测量的FFR具有较好的一致性，并且无创优势特别适合早筛，尤其能有效地筛查出农村地区潜在的高危冠心病患者。
但没有一项技术是完美的。
比如，CT-FFR在弥漫性钙化病变评估上仍有待提升。
2014年，一项发表在 杂志上的研究显示，病变狭窄程度相似但斑块的血流动力学参数不同时，临床诊断结果依然有差距。
“临床上应该联合其他形态学指标如病变位置、影响供血心肌体积等参数综合进行考虑，做出更精准诊断。
”曾勇建议，当存在灰区病变不匹配或解剖变异、血管迂曲受限时，可以联合心肌灌注检查。
让血管影像数据“动”起来 其实，血管病不仅是冠心病，还包括结构性心脏病、脑血 新 技 术 提 ■升 本报记 冠 心者 张思 玮病 诊 断 效 果 管病、周身血管病 等。
这就更加凸显血 管病影像后处理的 重要性。
“大多血管造影 影像诊断流程都受 影像质量困扰，无法 真正地独立地对医生诊疗手段进行决 策性指导。
”张超说，血管影像除了包 含形态学信息，还包含很多功能学信 息特征，比如血管内流速、血管内血 压、斑块组分、斑块受力以及稳定性 等，如何精准有针对性地挖掘功能学 信息是血管影像学升级的重要需求。
虽
然各个医院有大量的数据，但 都是非标准化数据并且缺乏标准化 数据的提取手段，这也直接导致数据 之间的“联动”效应无法实现。
“未来，应该让更多的血管影像数 据流动起来，真正形成对临床指导有 价值的大数据，在疾病预防与诊断方 面发挥更大作用。
”曾勇说。
提升诊断速度与精度 “利用人工智能技术融合了图像
处理、计算流体力学、解剖学等多学科技术，基于CT数据进行模拟计算从而获得FFR数值，形成指导临床的报告。
”北京阅影科技有限公司创始人兼CEO张超表示，国外的CT-FFR诊断用时约3小时，其准确率在86%左右，对于灰区（即FFR在0.75~0.85之间）的患者计算的准确率普遍较低。
而目前，张超团队研发的一款CT-FFR技术软件产品，利用目前超高效的数值仿真技术，可以在10分钟以内就完成诊断，并且准确率在90%以上。
多项国际多中心大规模临床试验证明，CT-FFR技术能够避免60%以上不必要的冠脉血管造影检查，并可降低30%以上的总体医疗费用，具有良好的发展前景。
专家们正在分析影像数据。
医讯 2020年度国内国际十大医学科技新闻揭晓 本报讯1月26日，由健康报社组织评选的2020年度中国十大医学科技新闻和国际十大医学科技新闻揭晓。
国内十大医学科技新闻为：1“.超纪录短时间”确认新冠病毒；
2.直接取栓让卒中救治更高效；
3.我国首个新冠疫苗附条件上市；
4.中医药治疗新冠肺炎有效率达90%以上；
5.空气污染危害健康有新证据；
6.无需匹配“通用熊猫血”问世；
7.我国脑起搏器研究渐入佳境；
8.中国人近30年视力损失增速快；
9.中国向世界分享“方舱”抗疫经验
7.疫情防控举措让地 球“安静”了；
8.每日步数越多，全因死 亡率越低；
9.新冠病毒受体识别结构基 础被发现；10.疫情干预措施有效性可 被量化。
（张鹏俊） 爱尔眼科博士后科研工作站授牌 本报讯1月26日，爱尔眼科“博士后科研工作站”授牌仪式暨“博士后科研流动站协作研发中心”出站报告会在长沙举行。
该工作站成为落户湖南的首个非公眼科医院国家级博士后科研工作站。
当天，爱尔眼科“博士后科研流动站协作研发中心”的2名博士后也完成出站报告。
2020年11月，经国家人力资源和社会保障部、全国博士后管理委员会批准，爱尔眼科设立国家级博士后科研工作站。
此次授牌，标志着今后爱尔眼科 可独立引进博士后人才。
至此，爱尔眼 科已完全打通从本科到博士后的全链 条人才培养孵化体系。
基于遍布全球 的600多家眼科医院、每年超千万门 诊量病例，爱尔眼科将进一步聚焦视 觉科学与眼科学的基础与临床应用研 究，推进科技成果转化。
活动现场还公布了该工作站的首 批合作导师，包括爱尔眼科医院集团 总院长唐仕波教授等
9人。
这9位合 作导师研究方向覆盖眼科学各主要领 域，将为博士后发展提供全方位科研 机会。
（肖洁屈慧莹）
五 编辑/张思玮校对/何工劳Tel：（010）62580821E-mail押swzhang＠
3 “纹身”有妙招，疾病早知道 ■本报记者李惠钰 仅需在皮肤表面贴附一片薄薄的“纹身”，便可以实现心律、心电、血压、 呼吸、睡眠等人体信号的采集与监测，甚至还有望辅助聋哑人及喉部切除患者重构发声能力。
这种神奇的“纹身”就是清华大学微纳电子系任天令教授团队的研发成果———石墨烯电子皮肤。
不同于传统可穿戴设备，电子皮肤能够真正与人体形成紧密界面，合二为
一，在佩戴方式与信号质量等方面都具有明显优势，被认为是下一代生理信号监测系统的形态。
任天令课题组基于激光还原石墨烯，将石墨烯与纹身结合，模仿电子皮肤的功能。
“石墨烯电子皮肤灵敏度极高，在运动监测、睡眠监测、生物医疗等方面都具有广阔的应用前景。
” 石墨烯优势倍显 石墨烯被称为“黑金”，是世界上最薄、最坚硬的材料，也被誉为材料之王。
如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，可承受一只猫的重量，而其本身重量不足1毫克，只相当于猫的一根胡须。
任天令课题组成员、清华大学微纳电子系乔彦聪博士对《中国科学报》介绍说，石墨烯单层厚度仅为0.34纳米，大约为头发丝厚度的20万分之
一，这也决定了它天然具有很好的柔韧性。
乔彦聪表示，石墨烯具有优异的导电性能，能够作为生理电极监测心电图、脑电图等信号；通过结构设计还可以将石墨烯制备成多孔结构，将微弱的机械振动转化为其电阻的变化，从而用于监测脉搏、呼吸、关节运动等力学信号。
不仅如此，石墨烯还具有很高的热导率，目前已经应用于手机散热。
同时，它还能够高效地将电信号转化为热信号，不仅能应用于柔性热源，还可通过将热信号转化为空气振动作为柔性声源。
“这些性能都决定了石墨烯可以作为多功能电子皮肤的材料。
”乔彦聪表示，由于石墨烯为单原子层，其两侧都为表层原子，因此具有极大的比表面积，可以通过在其表面修饰抗体等测量血液汗液中的一些成分。
任天令课题组就将激光直写石墨烯与超薄柔性衬底相结合，制备出类纹 研人员都在研究包含信号采集传输处理的全柔性电子皮肤系统。
”任天令对《中国科学报》说。
未来研发方向 在人体、丝绸、蔬菜、蝴蝶翅膀上的石墨烯电子皮肤。
身石墨烯电子皮肤，整个器件像纹身一样与皮肤形成紧密贴合，佩戴舒适，不影响正常生活。
任天令表示，由于在实际应用中，电子皮肤需要在大形变条件下工作，单层或少层石墨烯需要通过封装、结构设计等方法才能稳定工作，所以在使用方面存在局限性。
基于激光直写方法制备多层石墨烯则可克服上述局限，不仅适用于大形变条件，还能根据个人喜好自行设计图案，同时具有制备效率高、成本低等优势。
目前，激光直写制备石墨烯已经形成了一个完整的系统，它可以高效率大面积制备多层多孔石墨烯，为电子皮肤器件的研发提供了材料基础。
实用仍在推进 目前，任天令课题组正在开展电子皮肤用于心电图、血压、步态、语音等信号的研究。
例如，使用石墨烯作为生理电极与柔性印刷电路板结合用于实时监测心电图。
据乔彦聪介绍，该系统与人工智能算法相结合可以实现心电图的实时监测与诊断，对于心律不齐的诊断正确率能够达到92.65%。
此外，使用石墨烯制作的压力传感器还可以植入衣物、护腕、鞋垫等，记录并监测脉搏、血压、步态等信号。
值得关注的是，基于石墨烯优异的收发声性能，任天令课题组还将石墨烯声源与石墨烯应力传感器相结合并集成在同一器件上，首次创造了石墨烯智能人工喉，并在柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面实现突破，进而改进开发了第二代石墨烯智能人工喉。
改良后的器件不仅能够探测声音震动而且可以实现发声，有望辅助聋哑人以及喉部切除患者重构发声能力。
“这些工作都在与医院合作并积极推动成果应用转化。
”乔彦聪说。
“该工作充分利用了石墨烯低热容量特性，应用在超声频段特别高效。
”加州大学伯克利分校教授AlexZettl评价道，基于石墨烯热声效应的新型声源器件，该研究揭示了石墨烯热声效应机理，首次研制出石墨烯声源器件，发现了石墨烯层数越少声强越高的特性，拓展了石墨烯在声学领域的应用。
不过，任天令坦言，石墨烯电子皮肤在采集人体信号时需更好地解决一些问题。
首先，由于石墨烯作为纳米材料在测量信号时过于灵敏，环境中微弱干扰都会被探测到，提高了在后端信号处理方面的难度。
其次，由于现有的商用信号传输、处理、显示系统基于硬质封装芯片，柔性电子皮肤与现有的嵌入式系统还存在匹配问题。
“目前，包括我们课题组在内的科 实际上，电子皮肤是一个集材料、器件、电路、算法于一体的综合系统，要想真正实现商业化，还有很多方面需要进一步优化。
“我们团队目前正在致力于实现全柔性电子皮肤系统，提高其佩戴舒适度，同时与人工智能算法结合实现生理信号实时监测与诊断。
”任天令说。
当前，柔性能源器件功率问题是限制整个系统柔性化的重要因素之
一。
任天令表示，目前，柔性能量收集与存储装置主要有纳米发电机、生物燃料电池、超级电容器等。
如何驱动以蓝牙为代表的通信模块长时间工作，是柔性能源研究发展的重要目标。
此外，电子皮肤可以与人体形成紧密的贴合，如何实现皮肤代谢物的排出也是影响设备舒适度的重要问题，而电子皮肤的商业化也必定需要其具备舒适的佩戴形态。
因而，基于织物衬底或者与衣物等相融合的电子皮肤，具有很大的发展潜力。
此外，电子皮肤不仅具有传感模块，还集成有信号处理等电路模块，而现有的集成电路芯片大部分基于硬制基底与封装，制约着全柔性系统的实现。
实现集成电路芯片或封装的柔性化，对于进一步提升电子皮肤的可穿戴性至关重要，这也是任天令课题组需要攻关的方向。
乔彦聪还表示，大量数据训练对于人工智能算法的优化具有重要意义，而电子皮肤与人体相融合，可以随时随地测量生理信号，能够极大地丰富数据量并与人工智能完美互补。
因此相关数据库与算法的搭建对于电子皮肤的应用推广具有重要意义。
未来，依托电子皮肤式生理信号监测系统的优势，可以在日常生活中实现疾病早期筛查、突发疾病预警等功能，也可以指导慢性病患者日常的生活，提高他们的生活质量。
同时，在任天令看来，随着技术的不断发展，医院大型检测设备呈现小型化、无创化、电子皮肤化的发展趋势，可以有效减轻患者的痛苦、提升就诊满意度。
精准递送直捣疱疹病毒“老巢” ■本报记者卜叶■黄辛 单纯疱疹病毒（HSV）是对人类最“情有独钟”的病原体，其唯一的自然宿主就是人类，并且在人群中的感染极为普遍。
人类至今尚未摆脱HSV的“围追堵截”，既无疫苗，也无特效药物。
日前，上海交通大学系统生物医学研究院教授蔡宇伽和复旦大学附属眼耳鼻喉科医院副主任医师洪佳旭合作，研发出“HELP”新型抗病毒技术，以mRNA的形式递送基因编辑工具CRISPR/Cas9，直接靶向疱疹病毒的基因组，使其在体内降解，从而实现治疗病毒性角膜炎的目的。
相关研究成果近日在线发表在《自然—生物技术》上。
治标不治本的尴尬 根据抗原特性不同，HSV可分为HSV-1和HSV-2两种血清型。
HSV-1的感染可引起多种疾病，眼角膜被HSV-1感染，会引起疱疹性基质性角膜炎（HSK）。
HSK也是导致感染性失明的首要原因。
部分病毒性角膜炎患者能通过接受角膜移植重获光明，但危机并未解除。
HSV-1在角膜上皮原发性感染并生产复制后，会通过眼神经“逆行”到达三叉神经节。
在那里，它们建立了一个“仓库”，储存病毒。
一旦人体出现免疫力下降等情况，病毒库就会被激活，疾病便会复发和恶化。
在全球范围内，预计每年有150万例患者角膜HSK复发，超4万人因此失明。
传统的小分子药物，如阿昔洛韦等，仅能通过干扰DNA的复制发挥抑制病毒的作用，暂时抑制疱疹病毒复制，并不能从人体内清除病毒基因组。
如何在保证安全的基础上，直接降解病毒的基因组，甚至从根源上销毁病毒库，成了亟待解决的问题。
蔡宇伽一直试图解决这一难题。
他告诉《中国科学报》，随着生物技术的发展，越来越多的技术运用到疾病的治疗中，当时有一个想法“蹦”入脑 蔡宇伽（左一）带领团队成员做实验。
上海交通大学系统生物医学研究 院供图 海，“能否利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在动物模型上治愈病毒性角膜炎”。
CRISPR/Cas9是一种大分子复合物，含有一种能够切割靶基因组序列双链的核酸酶（Cas9），能够在体内进行基因操作。
蔡宇伽希望CRISPR/Cas9敲除HSV病毒基因，从而达到治疗的目的。
想法很美，但技术上如何实现，却让蔡宇伽犯了难。
“由于CRISPR/Cas9‘体形’较大，很难将其直接递送到细胞核中，所以还需要高效且瞬时的递送技术，将工具准确地引导至作用靶点，以确保治疗的安全性和有效性。
”蔡宇伽说。
直到2019年，在一场学术论坛上，蔡宇伽结识了眼科医生洪佳旭。
两人一拍即合，共同聚焦眼部器官的病毒性角膜炎的无法治愈性和疾病与技术的适配性，展开科研攻关。
寻找优秀“快递员” 目前，相较于CRISPR/Cas9的快 速迭代升级，递送技术的发展却极其缓慢、困难。
如何将这些工具更好地送进病灶内，并降低这些工具在细胞中产生的长期风险，成为基因治疗领域的一大挑战。
研究团队以此为核心问题，利用基因编辑和递送技术的融合，发明了全球首个原创性基因治疗递送载体———类病毒体—mRNA。
“这就像给快递包裹加上了一双脚，让CRISPR/Cas9和递送技术合二为
一，赋予其自动走到目标靶点的能力。
”蔡宇伽说。
作为一种慢病毒载体的衍生技术，类病毒体—mRNA可以高效感染几乎所有类型的细胞，而其中的非病毒成分mRNA又具备瞬时性特点。
该技术解决了基因编辑体细胞治疗最大的瓶颈问题。
利用该递送技术，蔡宇伽和洪佳旭研究团队进行了CRISPR基因编辑治疗病毒性角膜炎的临床前研究，在急性和复发感染的小鼠模型中实现了从角膜到三叉神经节的逆行运输，终于将潜藏在神经节的HSV-1病毒库清除。
“不仅突破了传统递送平台存在的尺寸限制，而且将基因编辑工具的表达载体由长期存在的DNA替换成了瞬时表达的mRNA，极大地提高了工具使用的灵活性和安全性。
”阿斯利康（瑞典）基因治疗项目高级科学家李松沅总结道。
研究团队将这项技术命名为“HELP”，即“帮助”，期待这种全新的 抗病毒疗法能够帮助难治性病毒性角膜炎患者，为患者带来重获光明的机会。
HELP创新性地将病毒颗粒和基因编辑工具的递送结合起来，以mRNA的形式完成CRISPR/Cas9的工具递送，使得基因编辑酶Cas9在体内的停留时间很短，在病毒性角膜性的动物模型中实现了有效且安全的基因编辑。
蔡宇伽表示，该技术有两大特点，一是靶向病毒的基因组，不改变人的 基因，安全性好；二是瞬时性基因编辑，可以最大限度地减少脱靶风险，并避免免疫反应。
有望实现HPV感染等治疗 为了证明HELP的抗病毒效果，研究团队采用预防型、治疗型和复发型三种不同的小鼠感染模型，发现在三种不同的HSV感染模型上，HSV-1的复制均得到有效遏制，有效预防疱疹性基质性角膜炎的发生。
此外，研究团队利用捐献者角膜也观察到该技术可以有效清除HSV-1病毒。
作为我国基因治疗方面的原创性抗病毒新技术，HELP从细胞水平研究到动物水平研究，再到捐献者角膜研究，都完成了步骤完备、论证可靠的临床前研究。
洪佳旭表示，HELP可以清除三叉神经节内潜伏的病毒，这在病毒性角膜炎的疗法研究上尚属首次。
从原理上讲，阿昔洛韦及其类似物治的是“标”，HELP技术治的才是“本”。
“将基因编辑运用于单疱病毒性角膜炎的治疗是从0到1的创新突破。
”中山大学中山眼科中心副主任袁进表示，该研究证实，在单疱病毒性角膜炎动物模型上通过基因编辑可抑制HSV病毒的转运和复制，有望成为一种病毒性角膜炎的全新疗法，解决病毒性角膜炎复发这一临床难题。
目前，在复旦大学附属眼耳鼻喉科医院伦理委员会的论证及许可下，洪佳旭团队正在主持开展基于本项技术的初期可控的临床应用研究。
未来或将应用拓展至其他遗传性眼科疾病的治疗。
他表示，虽然目前HBV、HPV等病毒有疫苗可用，但人类一旦感染仍然没有特效药物。
在不远的将来，HELP技术也可用于治疗这些难应对的人类病毒引起的感染，打通基因编辑体内治疗的“最后一公里”。
相关论文信息： 新知 “冠心病已经严重危害人民群众的生命健康，只有准确评估冠脉供血功能，才能实现冠心病的精准诊治。
”近日，首都医科大学附属北京安贞医院主任医师曾勇接受《中国科学报》采访时表示。
据《中国心血管健康与疾病报告2019》显示，我国心血管病患病率处于持续上升阶段，推算心血管病现患人数3.3亿。
2017年，我国城乡居民心血管病死亡率仍居首位，高于肿瘤及其他疾病。
并且，农村心血管病死亡率自2009年起超过并持续高于城市。
寻求一种经济有效的冠心病早期筛查技术，备受业内人士关注。
计算技术赋能 冠心病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引发的缺血性心脏病。
传统冠脉CT血管造影（CTA）检查已经成为诊断冠心病的“标配”。
“但CTA检查仅能反映冠脉狭窄程度，而冠脉狭窄程度不能直接反映冠脉供血功能。
”曾勇表示。
事实上，多项临床研究也表明，单纯基于冠脉CTA血管狭窄程度的初筛准确率并不高，有超过70％以上的初筛阳性患者实际没有功能性缺血。
这会导致初筛阳性患者后续接受不必要的冠脉血管造影（ICA）检查和冠脉介入手术（PCI），不仅会增加患者的医疗风险和经济负担，而且还会造成医疗资源的浪费。
血流储备分数（FFR）因其数值降低的程度可以反映病变本身对于心肌血供的影响程度，或者病变解除后心肌缺血的改善程度，逐渐成为临床对冠脉供血功能评估的“金标准”。
但FFR是一种有创测量技术，费用较高，影响因素较多，并不适合早期诊断，临床推广受限。
“随着大数据与计算技术在医疗领域的推进，基于冠脉CTA的FFR计算技术（CT-FFR）凭借在功能性心肌缺血的诊断性能方面的优势逐渐获得临床认可。
”曾勇说，CT-FFR技术可以避免不必要的冠脉ICA和PCI，降低患者的医疗风险和经济负担，节省医疗资源。
同时，CT-FFR技术与压力导丝测量的FFR具有较好的一致性，并且无创优势特别适合早筛，尤其能有效地筛查出农村地区潜在的高危冠心病患者。
但没有一项技术是完美的。
比如，CT-FFR在弥漫性钙化病变评估上仍有待提升。
2014年，一项发表在 杂志上的研究显示，病变狭窄程度相似但斑块的血流动力学参数不同时，临床诊断结果依然有差距。
“临床上应该联合其他形态学指标如病变位置、影响供血心肌体积等参数综合进行考虑，做出更精准诊断。
”曾勇建议，当存在灰区病变不匹配或解剖变异、血管迂曲受限时，可以联合心肌灌注检查。
让血管影像数据“动”起来 其实，血管病不仅是冠心病，还包括结构性心脏病、脑血 新 技 术 提 ■升 本报记 冠 心者 张思 玮病 诊 断 效 果 管病、周身血管病 等。
这就更加凸显血 管病影像后处理的 重要性。
“大多血管造影 影像诊断流程都受 影像质量困扰，无法 真正地独立地对医生诊疗手段进行决 策性指导。
”张超说，血管影像除了包 含形态学信息，还包含很多功能学信 息特征，比如血管内流速、血管内血 压、斑块组分、斑块受力以及稳定性 等，如何精准有针对性地挖掘功能学 信息是血管影像学升级的重要需求。
虽
然各个医院有大量的数据，但 都是非标准化数据并且缺乏标准化 数据的提取手段，这也直接导致数据 之间的“联动”效应无法实现。
“未来，应该让更多的血管影像数 据流动起来，真正形成对临床指导有 价值的大数据，在疾病预防与诊断方 面发挥更大作用。
”曾勇说。
提升诊断速度与精度 “利用人工智能技术融合了图像
处理、计算流体力学、解剖学等多学科技术，基于CT数据进行模拟计算从而获得FFR数值，形成指导临床的报告。
”北京阅影科技有限公司创始人兼CEO张超表示，国外的CT-FFR诊断用时约3小时，其准确率在86%左右，对于灰区（即FFR在0.75~0.85之间）的患者计算的准确率普遍较低。
而目前，张超团队研发的一款CT-FFR技术软件产品，利用目前超高效的数值仿真技术，可以在10分钟以内就完成诊断，并且准确率在90%以上。
多项国际多中心大规模临床试验证明，CT-FFR技术能够避免60%以上不必要的冠脉血管造影检查，并可降低30%以上的总体医疗费用，具有良好的发展前景。
专家们正在分析影像数据。
医讯 2020年度国内国际十大医学科技新闻揭晓 本报讯1月26日，由健康报社组织评选的2020年度中国十大医学科技新闻和国际十大医学科技新闻揭晓。
国内十大医学科技新闻为：1“.超纪录短时间”确认新冠病毒；
2.直接取栓让卒中救治更高效；
3.我国首个新冠疫苗附条件上市；
4.中医药治疗新冠肺炎有效率达90%以上；
5.空气污染危害健康有新证据；
6.无需匹配“通用熊猫血”问世；
7.我国脑起搏器研究渐入佳境；
8.中国人近30年视力损失增速快；
9.中国向世界分享“方舱”抗疫经验
；
10.结核菌免疫逃逸机制被揭示。
国际十大医学科技新闻为：
1.新冠
病毒突变让感染性显著增加；
2.全球未
来人口和生育率预测发布；
3.CRISPR
治疗首次直接应用于人体；
4.人工智能
成功预测蛋白结构；
5.基因编辑有望治
愈单基因遗传病；
6.
7.疫情防控举措让地 球“安静”了；
8.每日步数越多，全因死 亡率越低；
9.新冠病毒受体识别结构基 础被发现；10.疫情干预措施有效性可 被量化。
（张鹏俊） 爱尔眼科博士后科研工作站授牌 本报讯1月26日，爱尔眼科“博士后科研工作站”授牌仪式暨“博士后科研流动站协作研发中心”出站报告会在长沙举行。
该工作站成为落户湖南的首个非公眼科医院国家级博士后科研工作站。
当天，爱尔眼科“博士后科研流动站协作研发中心”的2名博士后也完成出站报告。
2020年11月，经国家人力资源和社会保障部、全国博士后管理委员会批准，爱尔眼科设立国家级博士后科研工作站。
此次授牌，标志着今后爱尔眼科 可独立引进博士后人才。
至此，爱尔眼 科已完全打通从本科到博士后的全链 条人才培养孵化体系。
基于遍布全球 的600多家眼科医院、每年超千万门 诊量病例，爱尔眼科将进一步聚焦视 觉科学与眼科学的基础与临床应用研 究，推进科技成果转化。
活动现场还公布了该工作站的首 批合作导师，包括爱尔眼科医院集团 总院长唐仕波教授等
9人。
这9位合 作导师研究方向覆盖眼科学各主要领 域，将为博士后发展提供全方位科研 机会。
（肖洁屈慧莹）
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