論文題目：摩擦納米發(fā)電機(jī)與人工智能促進(jìn)腫瘤精準(zhǔn)診療

論文作者：陳梅華  周遠(yuǎn)愷  郎錦義  李立杰  張巖

獲獎(jiǎng)等次：第三屆川渝科技學(xué)術(shù)大會(huì)優(yōu)秀論文一等獎(jiǎng)

腫瘤分型復(fù)雜，準(zhǔn)確的檢測(cè)、診斷是開展治療的基礎(chǔ)。隨著基因檢測(cè)、靶向治療等手段的普及，越來越多的腫瘤診療方式擺在醫(yī)生和患者面前。但如果讓你穿戴上一塊“電子設(shè)備”就能監(jiān)測(cè)身體的健康狀況，并實(shí)時(shí)報(bào)告監(jiān)測(cè)結(jié)果，還可實(shí)現(xiàn)腫瘤的精確診斷和治療，你愿意嘗試嗎？

在第三屆川渝科技學(xué)術(shù)大會(huì)暨四川科學(xué)技術(shù)大會(huì)上，由放射腫瘤學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任郎錦義、主任科學(xué)助理陳梅華與電子科技大學(xué)應(yīng)用物理系教授張巖、博士研究生周遠(yuǎn)愷，英國Swansea大學(xué)教授李立杰組成的研究團(tuán)隊(duì)，依托放射腫瘤學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和電子科技大學(xué)腫瘤醫(yī)工研究院開展的“摩擦納米發(fā)電機(jī)與人工智能促進(jìn)腫瘤精準(zhǔn)診療”研究榮獲大會(huì)優(yōu)秀論文一等獎(jiǎng)。

陳梅華進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)    

新發(fā)現(xiàn)讓腫瘤治療更精準(zhǔn)

這究竟是一個(gè)怎樣的“神器”？它又有些什么魔力呢？近日，記者來到四川省腫瘤醫(yī)院，見到了論文第一作者陳梅華，聽她為我們講述摩擦納米發(fā)電機(jī)與人工智能碰撞出的火花。

精準(zhǔn)診療可以顯著降低癌癥死亡率，可穿戴、移動(dòng)傳感器技術(shù)在促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和抗腫瘤藥物研發(fā)方面具有重要價(jià)值。“談到摩擦納米發(fā)電機(jī)與人工智能可促進(jìn)癌癥的精準(zhǔn)診療，我們最先要了解的就是摩擦納米發(fā)電機(jī)。”陳梅華對(duì)記者說。

“這項(xiàng)研究是依據(jù)中國科學(xué)院外籍院士王中林發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機(jī)技術(shù)，結(jié)合張巖教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期在微能源和工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。”據(jù)陳梅華介紹，王中林院士發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機(jī)通過摩擦起電效應(yīng)，可以將環(huán)境中廣泛存在的微小機(jī)械能進(jìn)行收集發(fā)電。“王中林院士團(tuán)隊(duì)利用生物體內(nèi)的呼吸、心跳帶來的機(jī)械能，通過摩擦納米發(fā)電機(jī)把它轉(zhuǎn)化成電能，給心臟起搏器供電，完成了世界首例依靠摩擦納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的心臟起搏器。”

陳梅華介紹，在我們?nèi)粘Ｉ钪泻芏嗖牧隙伎梢阅Σ疗痣姡茖W(xué)家可以選取輕便、柔性、生物相容性高、可降解的材料，制作成不干擾病人生活、工作的穿戴式或植入式醫(yī)療設(shè)備，這樣有利于提升腫瘤患者的生活質(zhì)量。“因?yàn)槟壳昂芏嗟闹踩胧结t(yī)療設(shè)備還是需要手術(shù)取出，這會(huì)對(duì)病人的身體造成二次傷害。”陳梅華進(jìn)一步解釋道。

一拍即合，研究團(tuán)隊(duì)隨即根據(jù)摩擦納米發(fā)電機(jī)所展示的前沿技術(shù)原理開展研究，主要研究方向?yàn)槿绾螌⒛Σ良{米發(fā)電機(jī)的原理應(yīng)用到穿戴式或植入式醫(yī)療設(shè)備中去，這樣就能減少病人往返醫(yī)院的次數(shù)，讓病人在家實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，專家還可進(jìn)行高效、精準(zhǔn)、及時(shí)的治療反饋。

據(jù)介紹，摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)技術(shù)的突破：一是摩擦納米發(fā)電機(jī)作為腫瘤預(yù)防、早期診斷、精準(zhǔn)治療和管理的自供電設(shè)備；二是基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的自供電傳感器，可以為腫瘤患者提供醫(yī)內(nèi)、院外實(shí)時(shí)病情監(jiān)測(cè)；三是基于摩擦納米發(fā)電機(jī)和壓電納米發(fā)電機(jī)的自供電移動(dòng)，可穿戴設(shè)備用于增加臨床試驗(yàn)樣本量和數(shù)據(jù)的多樣性。

而在腫瘤精準(zhǔn)診療領(lǐng)域，將摩擦納米發(fā)電機(jī)和人工智能相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和治療反饋等。未來，利用摩擦納米發(fā)電機(jī)和人工智能設(shè)計(jì)的自驅(qū)動(dòng)可穿戴設(shè)備可為患者提供監(jiān)測(cè)、診斷、干預(yù)、治療一體化服務(wù)，開啟腫瘤精準(zhǔn)診療新篇章。

醫(yī)工結(jié)合激發(fā)科技創(chuàng)新活力

值得一提的是，該項(xiàng)目是省腫瘤醫(yī)院與電子科大合作成立電子科技大學(xué)腫瘤醫(yī)工研究院以來完成的首個(gè)腫瘤醫(yī)工交叉研究成果。談及第一次跨學(xué)科合作，陳梅華直言，既是一個(gè)磨合的過程又是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程。

回憶起與張巖教授的相識(shí)，陳梅華說，緣起于2021年電子科技大學(xué)腫瘤醫(yī)工研究院組織的一次專家研討會(huì)。“在博士后合作導(dǎo)師郎錦義教授的指引和鼓勵(lì)下，我將自己的研究方向聚焦到了腫瘤醫(yī)工交叉研究。研討會(huì)上，聽了理工科專家們的報(bào)告后，最感興趣的就是張巖教授所作的報(bào)告，所以我主動(dòng)聯(lián)系了張巖教授，他也對(duì)腫瘤領(lǐng)域的研究非常感興趣，由此我們展開了首個(gè)醫(yī)工結(jié)合的研究項(xiàng)目。”

在學(xué)科交叉融合中，雖然科學(xué)家可以提出很多很好的議題，但是在項(xiàng)目實(shí)際的推進(jìn)過程中，可能會(huì)因?qū)W科間存在的知識(shí)空白走一些彎路。陳梅華介紹，長(zhǎng)期以來，她致力于醫(yī)學(xué)研究，對(duì)于物理學(xué)的器件知道的較少，所以實(shí)驗(yàn)過程中，常常遇到器件出問題的時(shí)候，就需要張巖教授團(tuán)隊(duì)的科技工作者來幫助解決；而當(dāng)他們向張巖教授團(tuán)隊(duì)的科技工作者提到組織細(xì)胞等醫(yī)學(xué)知識(shí)時(shí)，他們往往也會(huì)感到困惑。

“不過正因有了這次合作，才讓我看到了工科科學(xué)家追求真理、善于思考的求實(shí)精神。”陳梅華如是說，“張巖教授是一個(gè)非常善于思考的人，很多時(shí)候他會(huì)去做許多深層次的思考，然后提出一個(gè)全新的理念。跟隨張巖教授學(xué)習(xí)的這段時(shí)間，我最大的收獲就是要把時(shí)間花在思考上，而不是一味地去模仿別人。”

同時(shí)，陳梅華也表示，黨的二十大報(bào)告將科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略一體謀劃、一體部署、一體推進(jìn)、一體實(shí)施，體現(xiàn)了科教融合、創(chuàng)新發(fā)展的鮮明導(dǎo)向，必將形成系統(tǒng)支撐全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的強(qiáng)大合力。通過此次學(xué)科交叉融合的經(jīng)歷，也深刻感受到科研不是閉門造車，要用好學(xué)科交叉融合的“催化劑”，大力鍛造戰(zhàn)略科學(xué)家成長(zhǎng)梯隊(duì)，激發(fā)科技創(chuàng)新活力。