何建武:新的开创性进展、突破性变革
医工交叉的实验室里,显微镜镜头对准的不仅是细胞与组织,更是生命与科技对话的窗口,那里正孕育着一场医疗领域的革命。
在北大医院“医工交叉计划—探索者联盟”会议的现场,医生与工程师们齐聚一堂,在思维的碰撞中深度探索医工交叉领域的创新与合作契机。这是一场跨学科的交流盛宴,临床医生与工科教授们打破传统学科界限,催生出众多创新性的研究思路和应用方向。
这正是何建武所代表的医工交叉领域研究者的日常——他们穿梭于医院与实验室之间,将临床难题转化为科学问题,再通过工程技术创造解决方案,最后回归临床验证与应用。
01 交叉融合:医工交叉的新范式
医工交叉并非简单的学科叠加,而是深度融合与创新驱动的协同发展。这种研究模式正在重塑医疗创新的路径。
当前医工交叉合作呈现出机制化的特点。北大医院与多所高校建立的“探索者联盟”就是典型例子,它系统化地搭建医工交流合作平台,充分利用临床资源,通过医学、工程学、生物学等多个学科的交叉融合,促进医学创新的发展和科技成果转化。
这种合作模式已经超越了传统的个体间自发合作,形成了制度化的协同创新机制。
在转化医学领域,微纳技术正成为医工交叉的重要工具。北京理工大学i2MEMS团队的研究展示了微观技术与宏观医疗需求精准对接的创新成果。
从光学内窥镜显微影像的微型化,到光电镊与数字微流控技术,再到声学MEMS器件以及微纳传感器,这些技术都在不断推动医疗诊断和治疗的进步。
谢会开教授团队开发的“光学内窥镜显微影像中的微型化技术”就是典型例子,该技术已在多种疾病诊疗场景中展现出巨大潜力。
02 技术突破:从成像到精准诊断的变革
医学影像技术的革新一直是医工交叉的重点领域。传统医学影像技术存在分辨率不足、侵入性强或无法实时分析等问题,而新兴技术正逐步解决这些痛点。
光学内窥镜显微影像的微型化技术代表着这一领域的前沿进展。该技术利用微型化探头和先进成像技术,实现对组织结构的微米级分辨率成像,为医生提供更为清晰的病变图像。
张帅龙教授团队研发的“光电镊与数字微流控技术”则从另一个角度推动医疗诊断的进步。
这种技术通过精确控制微观尺度上的液滴运动,实现对生物样本的高通量、高精度分析,大大提高了诊断效率和准确性。
在精准医疗方面,李航老师团队开发的“基于微流控质谱的分析新策略”为个体化治疗提供了新工具。
该技术结合微流控芯片的精确流体控制能力和质谱的高灵敏度检测能力,帮助医生更深入地了解患者的疾病病理生理过程,从而制定更加精准的治疗方案。
03 药物研发:中西医结合的创新路径
在药物研发领域,中西医结合的“分子配伍”理论为抗癌药物研发提供了全新思路。谢恬教授团队正是这一领域的先行者。
他们从“浙八味”中药材之一的温郁金中发现,榄香烯等多个活性成分具有高效低毒的抗癌功效,并创新性地提出中西医结合“分子配伍”理论。
分子配伍的本质是通过优化药物的有效成分和作用机制,形成具有协同叠加效果的“分子复方”,进而发挥多分子、多靶点、多通路、多途径针对疾病起效。
尤其在治疗癌症等重大慢性疾病中,这种方法表现出更好的疗效和较小的毒副作用,也不易产生耐药。
基于这一理论开发的榄香烯脂质体成为全球首个仅含碳氢元素的抗癌新药,也是全球首个产业化的抗肿瘤脂质体纳米制剂。
这一发现颠覆了药物化学等教科书中“无氮氧不成药”的新药研发观念,为自主研发新药开辟了新思路。
04 人工智能:研发效能的革命性提升
医工交叉领域正迎来人工智能技术的深刻变革。谢恬教授坦言:“未来,我们团队的抗癌药物研发将要拥抱AI与机器人技术。”
AI与机器人技术能有效降低实验试错成本,并大大提高研发效率。面对传统药物研发周期长、成本高的难题,这种技术革新显得尤为重要。
机器学习与中医药数据的结合已在临床实践及新药研发中展现出巨大潜力。谢恬团队在2024年底发表的《机器学习赋能中医药研究》论文,系统探讨了这一趋势。
随着新一代信息技术的发展,AI将在更广泛的科研领域发挥重要作用。从活性分子研究到生物制造,从新材料开发到高端装备制造,AI的自动化、学习能力、迭代效率等优势将推动一场“更广泛、更通用的效能革命和技术革新”。
05 转化落地:从实验室到市场的挑战
医工交叉研究的最终价值在于将科技成果转化为实际应用,造福患者。然而,从实验室到市场的过程充满挑战。
北京理工大学技术转移中心主任陈柏强对科技成果转化机制改革的深度剖析,为医工交叉的落地实施提供了宝贵思路。
在微纳传感器领域,王晓毅教授的研究展示了这类技术在医疗领域的广阔应用前景。微纳传感器以其小尺寸、高灵敏度和低功耗等优势,正成为医疗监测和诊断的重要工具。
光学内窥镜技术的产业化之路也提供了宝贵经验。从技术的基础原理出发,到微型化进程中的关键突破,再到多种疾病诊疗场景中的应用实例,这一过程全面展示了医工交叉技术从实验室走向临床的路径。
06 未来展望:医工交叉的下一站
医工交叉领域的未来发展将更加多元化和深度融合。随着技术的不断进步,新的合作模式和创新方向将不断涌现。
智能手术机器人及人工智能大模型在医疗应用将重塑医疗服务模式与质量提升。杨建教授关于这一领域的分享让与会者真切领略到前沿科技的广阔前景。
跨学科人才培养将成为推动医工交叉发展的关键。需要培养既懂医学又精通工程技术的复合型人才,才能更好地打通学科壁垒,推动医疗技术创新。
政策支持也将为医工交叉领域的发展提供强劲动力。《新产业标准化领航工程实施方案(2023─2035年)》提出的九大未来产业中,多项与医工交叉领域密切相关。
从元宇宙、脑机接口到生物制造,这些未来产业都将为医工交叉研究提供新的机遇和挑战。
在北京理工大学i2MEMS研究所的实验室里,来访的临床医生们对先进设备和优质研究环境赞不绝口。一位医生看着微型内窥镜成像设备,感慨道:“这不仅能提高诊断精度,还能减少病人的痛苦。”
数公里外,谢恬团队的实验室里,研究人员正在探索AI与机器人技术在药物研发中的应用。他们知道,这场技术变革将彻底改变药物研发的节奏。
医工交叉不是未来,而是正在发生的现实——它已经在手术室、病房和实验室里悄然改变着生命的轨迹。
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