中科院上海微系统所陶虎荣获第五届转化医学创新奖

6月9日,第五届转化医学奖颁奖典礼在西安顺利召开,中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎凭借丝蛋白在转化医学领域的创新应用荣获本届“转化医学创新奖”。

“转化医学奖”是由上海广慈转化医学研究发展基金会、转化医学国家重大科技基础设施联盟共同发起设立的,旨在对转化医学研究领域具有突出贡献的专家学者,以及取得突破性创新成果的临床医生和科研人员进行奖励,加速培养一批转化医学相关领域的杰出人才,促进转化医学领域的有序发展与水平提升。

陶虎此次荣膺“转化医学创新奖”,凭借其几十年如一日钻研中国传统材料天然蚕丝,并专注于推进丝蛋白在转化医学领域的创新应用,主要包括将丝蛋白应用于植入式医疗器械、脑机接口、生物存储、智能传感器等方面。

植入式医疗器械方面,陶虎团队联合空军军医大学西京医院雷伟团队,从蚕茧到蚕丝再到蚕丝蛋白溶液、提取成固体,最后用车床精密加工成骨钉的生物材料,历经5年技术攻关,成功突破了蚕丝临床应用的技术壁垒,研发出新型可降解蚕丝接骨螺钉,是全球首款实现人体内应用的可降解医用蚕丝骨钉。

脑机接口方面,陶虎团队采用蚕丝蛋白牺牲层自体的微创植入技术研发制成“微创植入式高通量柔性脑机接口系统”。基于蚕丝蛋白可控降解特性,将电极浸涂蛋白实现暂时硬质化,植入后蛋白溶解电极恢复柔性,无需外加引导装置,只要打一个不到1毫米的微孔便可实现电极微创植入,可免去大范围开颅带来的伤害,有效地解决了神经电极在植入时产生创伤大的问题。此外,使用神经电极精准定位技术,可自动植入并绕过血管,从而避免进一步损伤。不仅如此,植入后与大脑组织的排异反应也较小,安全程度较高。2019年陶虎在江西首创了脑虎科技公司,专攻蚕丝蛋白在侵入式脑机接口领域的创新应用,促进前沿科技成果的落地转化。

生物存储方面,陶虎利用丝蛋白制成蚕丝硬盘,可以通过近场红外纳米光刻系统写入,并用同一套系统读取。通过改变写入光的能量,调节蚕丝蛋白上加工图的形貌,从而实现原位重复擦写。此外,蚕丝硬盘还能按照预设的时序可控销毁,从而用于信息保密。蚕丝硬盘作为一种高容量、高可靠性的新型存储技术,除了能存储数字信息,还可以用于采集存储生物信息,同时存储人体DNA和血液样本、疫苗,甚至可以植入生物体。

智能传感器方面,陶虎用蚕丝蛋白做传感器的基底和封装材料,利用蚕丝蛋白机械性能佳、介电损耗小、能可控降解、可兼容大部分微纳加工工艺等特点,将其用作电子器件的基底和介质材料,是目前国际上首个瞬态可溶电子微系统的基底和封装材料。用可降解的镁、氧化镁、纳米硅膜等半导体功能材料,集成了一系列基本电子元器件。整个微系统放置在生理盐水中,大约十分钟就可溶解完毕。这类器件在信息安全、植入式可控降解生物芯片、电子垃圾回收等领域,具有非常广阔的应用前景,尤其在健康医疗、环境保护等未来电子技术领域,有望产生颠覆性突破和革命性创新。