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2015年7月,Cell杂志发表了由美国圣路易斯华盛顿大学、美国伊利诺伊大学香槟分校、美国科罗拉多大学、美国西北大学,以及清华大学、哈尔滨工业大学和南京航空航天大学等所大学和研究机构合作完成的研究论文“Wireless Optofluidic Systems for Programmable In Vivo Pharmacology and Optogenetics”。这是Cell杂志首次刊登署名我校的论文。
在药理学和光遗传学领域,对活性生物体神经回路、细胞信号和神经生理控制(唤醒、操控动物行为)等的研究具有重大科学意义。研究人员制备了一种由柔性基体、微型无机发光二极管和热源等构成的无线微流控光学神经探针,其尺寸小于传统金属导管,且具有无线化、可光学激励以及可程序化控制药物注射等特性。同时,该器件具有自由操控生物,进而改变生物体基因表达(gene expression)、传输肽配体(peptide ligands)和通过拮抗剂(antagonist)提供并发光激励(photostimulation)以操控中脑伏隔核(mesoaccumbens)相关-报答大脑区(reward-related)行为等功能。研究发现:通过植入物标记细胞可以获得神经回路的精确图谱,研究人员还通过植入物将模拟吗啡的药物注入VTA(ventral tegmental),让小鼠绕圈行走。
我校机械结构力学及控制国家重点实验室的师岩博士参与了此项工作。师岩博士的学术贡献体现在器件的力学与热学分析方面:(1)结构设计:在使用过程中,既要保证热源和热膨胀层、储液器间有良好的热量传导,又要保证单个热源对单个储液器加热时周边储液器不受影响,还需考虑器件的集成性;(2)热力学与控制分析:通过热力学分析,建立药物注射百分比与温度梯度之间的关系,实现器件的可程序化控制;(3)流体热力学分析与优化设计:基于流体热力学分析,通过导管热耗散设计,使药液出口温度与周围生物组织温度之间的温差在0.1摄氏度以内。
师岩博士2011-2015年在我校机械结构力学及控制国家重点实验室攻读博士学位,师从高存法教授。其间,受“国家公派研究生项目”的资助,在美国西北大学黄永钢教授课题组参与此项工作。目前,他为清华大学博士后,继续相关研究工作。至今,他已在包括Cell、Nature Mater、Science Adv、Adv Funct Mater、ASME JAM等重要期刊上发表合作论文10余篇。
(来源:南航新闻网)