深圳高交会

【羊城晚报】中科院各种尖端技术亮相深圳高交会

  

  金羊网记者李钢、通讯员马学涛

  人造生命、治疗癫痫的光控大脑技术、可以弯折的超薄电池、3D打印的卵巢……在第19届深圳高交会上,中国科学院的各种尖端技术纷纷亮相,让人惊呼,人类的科技日新月异,只有想不到,没有做不到。

  只需一道神奇的光 癫痫症状消失了 

  癫痫症状如何治疗?谁能想到,如今只需要一道光。

  在此次高交会上,记者见识到中科院深圳先进技术研究院(简称“先进院”)脑认知与脑疾病研究所展示的“光控大脑”技术的神奇。

  只见,一只患有癫痫的小鼠症状发作,在痛苦地打滚、抽搐。此时,一束激光照到它的脑部后,在闪烁几下之后,这只小鼠就恢复正常的爬行——癫痫症状消失了。

  据介绍,光控大脑技术,又被称作光遗传技术——用光来调控神经元的活动。除了控制癫痫病外,还可以实现特定细胞类型控制下,改善帕金森病运动功能异常、操纵本能恐惧的“开关”等。

  “目前,先进院脑所已建立起完善的光遗传学技术平台,实现从光感基因病毒载体制备、光神经界面技术、光电极阵列技术到神经电信号处理等光遗传学核心技术的研发和应用;同时,我们将实验室研发的技术辐射到境内外几百家实验室,有的实验室也用此技术发表《科学》等高水平成果。”该所所长王立平告诉记者。

  据记者了解,这个技术如今已经获得50多件专利授权。

  3D打印卵巢 破解不孕不育难题 

  人类的卵巢,居然可以用3D打印技术打印出来?原来,这个项目通过生物3D打印技术打印出一个生物“支架”,把患者含有未被激活的卵泡的皮质碎片放进或打印进该支架。这一支架是经过配比的生物材料和营养因子,可以提供激活卵泡和促使卵泡发育的条件。

  接着,将这个”人工卵巢“移植给患者,让患者恢复卵巢功能;如果是正在备孕的患者,则可以取出发育成熟的卵子,进行体外受精,再移植到子宫里。

  先进院医药所助理研究员赵华山表示,卵巢作为人体重要的激素调控器官,在生殖健康研究领域受到广泛重视。

  “女性一生中只排卵400个左右,还有上万个原始卵泡在‘沉睡’之中。我们做的就是要激活这些原始卵泡,通过3D打印的方式,制备出人工生物卵巢,然后将其应用于临床,进而让患者恢复其卵巢功能。”

  不仅如此,这一“人工卵巢”还可以增加女性体内的雌激素水平,从而达到美容的效果。

  合成生物学:创造生命的学科 

  11月16日,在第十九届高交会“《科学与中国》院士巡讲活动生命与环境创新发展院士论坛暨重大项目签约”上,深圳市合成生物学协会被发起。该协会由先进院、深圳市第二人民医院、深圳华大生命科学研究院等9单位及56位个人会员联合发起。

  据介绍,合成生物学被认为是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后的第三次生物技术革命。这一学科的终极目的就是创造生命。

  如今,先进院合成生物学工程研究中心在合成生命体设计原理、人工合成酵母染色体、人工改造细菌治疗肿瘤等方面取得重大突破,为人类解读生命的“黑匣子”带来了不一样的合成生物学视角。

  “采用工程化的设计理念,对生物体遗传物质进行设计、改造乃至全新合成,打破物种界限,创建人工生命体,是合成生物学研究的一个终极目标。”合成生物学工程研究中心研究员、新晋国家杰青戴俊彪表示。

  以青蒿素的生产为例,青蒿素最初是从植物黄花蒿提取而来,但是植物提取存在占用耕地、依赖环境气候、提取过程繁琐等问题。与先进院实现合作的美国工程院院士杰•基斯林(Jay D. Keasling)开创性设计构建生产抗疟药物青蒿素的微生物,变革中药提取青蒿素的传统手段。数据显示,该方法使用可控的100立方工业发酵罐足以替代5万亩的传统农业种植。

  “这可以理解为,把黄花蒿给‘酿’出来。”李楠博士说。

  记者在现场看到,一套融合生物科学和工业4.0技术的“合成生物研究自动化设施”在此亮相。李楠告诉记者,有了他们研发的这套自动化设施,可以实现合成生物的智能化生产,而且可以极大提高“生命创造”的效率。

  “猪”生产人血白蛋白 

  此次高交会上,中国科学院广州生物医药与健康研究携带源化基因修饰猪生产人血白蛋白项目、新型抗阿尔茨海默症药物GIBH130、NSI免疫缺陷小鼠等极具产业化前景的科研项目亮相。

  该院所研发一种能改善痴呆患者病情的新药——阿尔茨海默病新药GIBH130,临床前药效学研究表明,其能显著改善多种老年痴呆动物的记忆和认知障碍,部分指标优于传统用药多奈哌齐和美金刚,在较低的剂量下就能够达到多奈哌齐和美金刚的疗效。

  人血白蛋白,俗称“生命制品”,是一种从健康人血中提炼加工而成的特殊药品,是危重病人的“救命药”。我国由于血浆原料短缺使白蛋白市场供应不济,造成人血白蛋白一药难求、假人血白蛋白流向市场严重威胁患者生命。

  通过基因编辑和克隆技术,让猪获得跟人类一样的血清白蛋白。广州生物院赖良学科研团队2013年利用TALENs基因靶向修饰技术成功获得世界上第一头人源化血清白蛋白基因修饰杂合子猪,经过两年多的繁育,目前团队成功获得纯合子人源化血清白蛋白基因修饰猪。

  碾米机也玩“物联网” 

  碾米这件事,如今也用上高科技。在高交会上,记者看到,由广州中国科学院计算机网络信息中心(CNICG)碾米机联合实验室研发的第一代“米稻+” 新型物联网智能碾米机进行首秀高交会,让观众零距离体验碾米新智能。

  与以往模型参展不同,这次CNICG展示的是新一代智能碾米机实物,更直观向现场观众演示稻谷现碾,鲜米即取,扫码溯源的全过程。

  既然购买净白大米如此方便,为何还要吃现碾米呢? “稻谷有八成的营养部分在胚芽,我们新型物联网碾米机通过对碾米装置的传感改进,降低成品米胚芽损耗率,将胚芽留存率提升至85%,这意味着吃着、即时加工的现碾米才算吃到大米原有的营养物质。”CNICG新型物联网碾米机市场经理翁先生解释。

  记者在现场体验一次:只需简单手指一点,选择加工精度——糙米、胚芽米或精米,再来选择大米斤数,确认后,机器便开始运作。短短2分钟,稻谷即碾出新鲜大米。捧起刚碾的鲜米,余温散在手心,细看每粒米上都有胚芽,浓浓米香扑面而来。

  此外,除了购买鲜碾米,碾米机屏幕还会出现一个二维码,通过扫描二维码可查看手中这袋现碾大米从稻谷种植、加工、运输等的各环节信息。

  据介绍,这款新型物联网智能碾米机目前已与珠三角大型开发商物业公司、连锁超市等形成初步合作意向,或许很快就能投放到市场上。

  可以折起来的超薄电池 

  你的手机电池能不能折叠?能不能在30秒内,从无电状态到充满电?

  先进院集成所功能薄膜材料研究中心带来的“柔性超快充放电池”就能做到。记者在现场感受一把柔性电池,看上去只不过是一个塑料片一般,非常轻薄,而且可以随意弯折。据介绍,这一技术项目突破传统锂离子电池的构造思路,创新性地将正/负极活性材料和集流体构筑于具有多孔结构的隔膜上,实现电池正/负极活性材料,正/负极集流体及隔膜一体化的柔性结构设计。

  唐永炳研究员表示:“这种柔性超快充放电池未来可以应用在柔性可穿戴设备当中,也可以应用于需要快速充电储能的军事领域。比方说作战时的GPS导航,能够留给二次充电的时间非常短,需要快速充电。我们的电池倍率性能非常好,30秒可以充满、30秒可以放完。而且它的放电速度完全可以根据需求来设定。”

  癌症治疗:杀敌一千自伤八百的时代即将过去 

  在进行癌症的放疗过程中,往往在杀死癌细胞的同时,健康细胞也会大量被杀死。而如今,在高交会上亮相的“重离子治癌医疗装置”将会改变这一“杀敌一千 自伤八百”的癌症治疗方式。

  中国科学院近代物理研究所自主研发的这套装置,使用重离子束技术,一起独特的深度剂量分布和搞的相对生物学效应,使癌症治疗进入个性化精准放疗外科的新时代。通过精确控制照射束流能量和方向,可以定向落在肿瘤靶区,使得肿瘤细胞的DNA双键断链,高效杀死肿瘤细胞。同时,可以实现对健康组织的损伤达到最小。

  近代物理所的马艺准介绍说,这一技术将马上进行临床试验,经过试验后,将会正式投入医疗临床治疗中。

  “这是国际最先进的技术,相比质子束放射治疗,这一技术可以使得疗程缩短至三分之一。而且治疗过程中可以即治即走,全程无痛,特别适合于难治和常规射线不敏感的肿瘤的治疗。”马艺准说。