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杨一诺,清华大学机械工程系摩擦学研究所2022级直博生,导师为雒建斌教授,联合指导教师为张洪玉老师。研究方向为生物摩擦学及生物医用润滑材料,曾获研究生国家奖学金、清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室学生实验室贡献奖等荣誉。

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报告题目:

基于超滑重建与微环境调控的润滑纳米颗粒用于骨关节炎治疗

内容摘要:

骨关节炎是一类由于关节润滑缺失引起的退行性关节疾病,目前临床手段的治疗效果不佳。超滑重建与微环境调控相结合,是治疗骨关节炎的行之有效的手段。首先,针对运动型骨关节炎,构建了基于酮缩硫醇的活性氧响应裂解纳米细胞,具备仿软骨细胞分裂特性并维持超滑功能,有效打破机械应力和炎症微环境的恶性循环;针对创伤后骨关节炎,构建了特洛伊木马策略启发的纳米疫苗,利用水合效应避开免疫系统的识别与清除,实现炎症的长期抑制与疾病的早期预防;针对衰老型骨关节炎,构建了基于主客体相互作用的摩擦可变型纳米颗粒,其表面纳米冠能够在摩擦刺激下发生结构解离与重组,实现“遇强则强、遇弱则弱”的超滑特性。通过材料制备表征、体外细胞实验与体内动物实验,系统评估了纳米颗粒的润滑功能与治疗效果,运用生物超滑技术,解决临床难题,最终面向人民生命健康,服务于国家重大战略需求。


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基于主客体相互作用调控纳米颗粒的杨氏模量



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梁真为,男,清华大学机械工程系摩擦学研究所2021级博士生,导师为汪家道教授,联合指导教师为马原副研究员。研究方向是生物微纳制造,在微流控体系构建精准磁场调控系统,实现细胞亚型分选及其进一步的生物或临床研究。

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报告题目:

细胞亚型磁分选微流控芯片及其生物应用

内容摘要:

细胞作为生命体基本单位,其分类筛选、物理操控及下游分析不仅能给细胞功能分析提供可靠的见解,同时在临床诊疗评估等方面有着重要价值。低表型细胞亚型分选对设备分度要求高,是相关领域难点,这限制了对低表达蛋白转录功能的生物研究。

本研究以细胞磁标记为基础,模拟设计软磁条带空间构型,完成磁场的形貌重塑,并开发软磁条带刻蚀成形工艺,将其集成于微流控体系。50-100 mT的磁通密度保证磁珠的磁化效果,而2,000 T/m的磁通梯度保证磁偶极子的受力强度。流道内的磁场峰值递增,使流道可以将细胞以磁珠载荷量为差异地进行分区捕获。进一步对应蛋白在细胞表面的表达量差异。


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细胞亚型磁分选芯片


应用1:利用细胞亚型磁分选芯片对低EpCAM蛋白表达的MDA-MB-231细胞系进行亚型分选,沿用CRISPR screening研究逻辑,分组基因测序与生信分析,挖掘影响对应乳腺癌增殖和转移的关联基因。并在细胞系实验与动物实验中证实相关基因富集可使成瘤率显著降低,或将成为对应癌症的治疗靶点。

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CRISPR screening与芯片联动,寻找231乳腺癌治疗靶点


应用2:在临床针对多发性骨髓瘤的患者进行全血随诊,以CD138为靶点的亚型分选结果与案例病情具备强相关性:全血中高CD138表型异常浆细胞与病情强相关,低CD138表型异常强细胞与预后反复相关。通过机器学习构建诊断模型并将其冻结(AUC=0.975),在盲法验证实验中,发现在小样本范围内(n=30)的特异性与准确率均为100%,可接受更多样本的盲法论证,有望成为临床骨髓穿刺的配合随诊方案,以减少对病例的损伤。相关研究正由清智生物科技(徐州)有限公司进行产业转化。


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亚型分选芯片用于全血的骨髓瘤随诊



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戴维,男,清华大学机械工程系制造所2025级普博生,导师王健健副教授,硕士期间由清华大学与德国亚琛工业大学联合培养,获双学位。博士期间研究方向为高熵合金超声微纳先进催化器件制造与应用研究。

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报告题目:

基于锆基金属玻璃微纳复合结构高性能析氢催化器件研究

内容摘要:

针对质子交换膜电解水制氢过程中电极材料面临的耐腐蚀性差、贵金属用量高、催化活性不足、电流稳定性低等核心挑战,本研究提出一种基于金属玻璃微纳复合结构电极制备方法,致力于实现高性能、低成本、长寿命的析氢催化。本研究通过超声振动铲削技术,在金属玻璃表面高效制备出高深宽比微米结构,并利用金属玻璃特有的剪切带变形机制,在一次加工中同步形成百纳米级次级结构,实现微纳复合形貌的可控制备。


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铲削加工方法与金属玻璃表面形貌


为进一步提升催化活性,研究采用磁控溅射镀铂技术,在微纳结构表面实现铂纳米粒子的定向沉积与分布调控。通过调节溅射时间,可实现铂粒子沿剪切带边缘的择优生长,显著增加活性位点暴露,在铂负载量极低的条件下,达到与商用铂碳催化剂相近的催化性能。


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磁控溅射表面元素分布

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优秀的电化学性能


本研究通过材料—结构—工艺协同创新,为质子交换膜电解水制氢提供了一种具有高活性、高稳定性、低贵金属用量的新型电极技术路径,对推动绿氢产业降本增效与规模化发展具有积极意义。

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