电磁生物环境与医学先进诊疗技术实验室

1.电磁生物环境分析与安全

通过流调等方法获得群体电磁暴露与健康相关数据；结合构建不同参数的电磁环境，获取细胞形态学数据、运动特性、三维和表观基因组等生物学大数据，利用贝叶斯统计模型、深度学习等机器学习方法分析电磁环境暴露与人体健康的关系。揭示电磁辐射导致细胞衰老与分泌表型、核酸等生物大分子序列重排的生物学效应及相关机制，利用它的临床治疗价值，开发电磁场相关的诊断及治疗及诊断技术。对趋磁细菌开展研究，揭示电磁环境的演变及对生态的影响，通过对其基因组的分析与模拟，提出改善生物环境的策略。研究长时间暴露或极端电磁条件对人体的损伤，提出安全电磁参数范围，研发新型职业防护材料和技术。

基于电磁辐射的非特异性生物学效应，涉及领域较为宽泛，研究组将从细胞分子层面、动物层面结合临床样本系统地研究电磁辐射在动脉粥样硬化、糖尿病、慢性肾脏病、癌症等衰老相关疾病的发生发展中的作用和机制；研究细胞中具有磁感性的蛋白及其在细胞对电磁辐射产生微观感应中的作用，从而引发一系列衰老相关的生理功能变化。

2.电磁诊疗一体材料与器件

构筑用于生理信号感知的高SERS活性和催化活性的等离激元纳米颗粒及等离激元纳米酶、具有电磁响应性能的多功能微纳气泡与复合水凝胶等生物医用材料。致密排布的纳米颗粒之间电磁场的相互耦合使得二维超晶格材料具备极强的增强电磁场以及均匀分布的电磁“热点”，在生物信息的获取和生物标志物的快速、高灵敏、定量化检测方面具有独特的优势。通过研究各材料体系导电、介电及机械性质的改性策略，优化先进制造及异质集成工艺构建可被多种电磁波段激励的器件，实现对血管、神经及肿瘤组织的高时空分辨率监测和反馈信号的低损耗传输，研究构建捕获信号与映射模型，实现功能成像，并基于感测信号，通过柔性射频与超声供能技术与靶向微纳气泡实现对血管及神经组织的在线干预，开发超声/电磁场调控的智能诊疗材料与器件，形成早期诊断和闭环诊疗一体化等医学应用。

通过磁粒子成像和能谱CT多模态图像配准，实现结构影像和功能影像的精准融合。使成像结果进一步明确分子探针与新型造影剂在重大疾病中药物靶向递送的作用机制规律，也为开发临床血管药物、检测血液疾病、研究动脉硬化、斑块等与血管损伤相关疾病病理奠定基础。

3.脑与神经相关疾病的临床电磁技术

针对抑郁症、脑胶质瘤等神经相关疾病诊治难的现状，通过发掘和应用神经相关疾病的分子生物学和细胞生物学最新研究成果，通过研究新型分子探针与影像增强材料、医学影像组学等技术，发现并确定相关神经系统疾病的新靶点，结合人工智能手段发展疗效评估新方法；探索电、磁等靶向治疗新原理，构建医学影像导航下的神经精准调控新技术，提出个性化治疗新策略。同时，通过电磁学、生物与医学信息学及微纳技术的多学科交叉融合，从细胞微结构出发，研究电磁辐射暴露对细胞形态及运动、电学、热学等生物信息与关键功能蛋白、基因的影响，明确细胞响应电磁辐射的生物物理基础。

研究多模式电磁治疗装备与技术。结合磁粒子成像技术，检测神经变性、急性卒中，辅助血脑屏障开口，实现脑部药物输送和局部磁热疗。结合电磁刺激治疗神经系统相关组织的生理机制与疗效评估，研发多模态、参数可调的电磁诊疗装置，推动临床治疗与康复技术的快速发展。