盤點2023年科技向善成果

整理｜豆子

納米膠囊作“外衣”，農藥施用高效又安全

2月，揚州大學植物保護學院綠色農藥創制與應用團隊宣布，分別以聚多巴胺和介孔二氧化硅納米粒子為載體，成功制備出甲維鹽納米膠囊和咪鮮胺納米膠囊，并將農藥裝進“安全膠囊”。這既提高了藥物在作物葉片上的黏附能力，也保障了農藥應用性能和使用安全。

多年來時有發生的農產品中農藥殘留超標、水體和土壤環境污染等問題，大多是傳統農藥加工劑型不能保證有效成分精準到達作用靶標，而過量使用農藥所導致的。因此亟待尋找新的替代劑型，保證農藥安全使用與病蟲有效防治。

“影響農藥納米膠囊中有效成分控釋性能的關鍵因素是載體材料的選擇和制備。我們經過大量研究，將目光鎖定在聚多巴胺和介孔二氧化硅上，這兩種納米載體不僅可滿足有效負載農藥的基本要求，而且還各具特色。”該團隊成員史力尹說。

“將農藥裝進‘安全膠囊’，既克服了傳統劑型緩控釋性能差、農藥殘留超標、污染水體和土壤、對哺乳動物急性毒性高等缺點，又避免了現有納米載體材料制備中工藝復雜、周期長、對非靶標生物安全性低，以及存在一定環境風險等問題。”揚州大學植物保護學院副教授馮建國說。

經研究對比測試顯示，甲維鹽納米膠囊在施藥15天后的殺蟲活性仍顯著高于傳統劑型。室內模擬雨水沖刷實驗表明，沖刷10次后納米膠囊在葉片的沉積量仍為傳統劑型的10倍左右，具有更強的黏附性，提高了農藥的有效利用率。

水凝膠干細胞療法或可修復腦組織

澳大利亞國立大學和墨爾本大學的研究人員開發了一種新型“混合”水凝膠，使臨床醫生能夠安全地將干細胞輸送到小鼠腦損傷部位。研究成果發表在最新一期《自然·通訊》上，這種療法將有利于大腦和中樞神經系統及多身體部位的干細胞治療。

在發生中風等損傷后，大腦中會有一個死區，需要臨時血液供應來支持細胞，直到血液系統修復。新型水凝膠可將物質輸送到體內，并促進新細胞有效生長，不但可提供干細胞和氧氣，還能在注射過程中保持干細胞存活。這一突破性研究解決了干細胞科研人員自20世紀80年代以來面臨的一個主要挑戰，即保持干細胞存活足夠長的時間，使它們在插入身體受損部位時，可以創建新組織所需的細 胞。

在這一歷時5年的研究中，科學家發現一種基于肌紅蛋白的合成蛋白質——在抹香鯨和馬的心肌中高濃度存在的天然蛋白，其添加到水凝膠中能提供持續的氧氣釋放，確保干細胞在遞送過程中存活，進一步發育成腦組織修復所需的細胞。

最新研究在受傷的小鼠腦組織中展開，研究團隊證實，結合了肌紅蛋白和干細胞的水凝膠，修復了受傷的腦組織。與不含肌紅蛋白的水凝膠相比，健康大腦功能所需的新干細胞，存活和生長都顯著增強。

該研究提高了未來在人體治療中生長新組織的可能性，這也是水凝膠中實現氧氣輸送和干細胞移植長期存活的第一個證據。

用“活著的藥物”促進皮膚傷口愈合

工程微生物作為一種“生物活藥”，能夠被用于腸道炎癥、代謝疾病等多種疾病的防治，是目前生物療法中的研究熱點。天津大學王漢杰教授、孫韜講師和劉奪副研究員針對工程微生物皮膚修復應用中難以長期維持生物功能的難題，設計了一種水凝膠包裹的光自養工程微生物菌群“生物活藥”。該菌群中包含光自養的工程聚球藻PCC7942和異養的工程乳酸乳球菌，兩種工程微生物構成了一種共生的工程菌群，可以在表皮持久發揮治療功能。相關研究成果發表在國際期刊《ACS應用材料與界面》上。

該團隊通過大鼠背部全皮層缺損模型探究這種“生物活藥”的應用，第14天時，不做任何處理的空白對照組仍有62.6%的傷口面積未愈合，相比之下，“生物活藥”處理后的傷口未愈合面積為13.2%，這表明“生物活藥”處理加快了傷口的愈合速度。

目前，國內外多家公司積極布局，已經有多項利用工程微生物“生物活藥”治療疾病的臨床試驗，顯示出了這一新型療法的巨大潛力。利用工程微生物治療皮膚疾病已有先例，包括治療濕疹、感染等。該研究提出了構建包裹工程微生物群的“生物活藥”新策略，相比于應用單一工程微生物，兩種甚至更多種的工程微生物聯合使用，能夠為“生物活藥”功能設計提供更大的自由度，并且可以具有更強的功 能。

人工智能篩查阿爾茨海默病準確率達75%

“通過眼科圖像采集和圖像的智能化分析，團隊開發的基于人工智能的篩查模型，對多個社區人群的阿爾茨海默病篩查準確率達75%。”2月，中科院寧波材料所智能醫學影像團隊趙一天研究員表示，通過深入分析和挖掘眼睛結構變化與神經退行性疾病之間的關系，可潛在形成神經退行性疾病的早期檢測方案。

神經退行性疾病的發病過程較長，日常很難被注意到，且往往不可逆轉，對人體健康有長期影響。現階段，診斷這類疾病需要借助磁共振成像等檢測費用高昂的手段，或者通過認知功能量表、基因檢測、脊髓穿刺取腦脊液等方式。相關方法還存在指征模糊、伴有創傷、具有放射性等缺陷，不適用于基層人群的大規模篩查。

為了探索眼底視網膜結構變化與阿爾茨海默病之間的關系，該團隊與四川大學華西醫院、浙江省人民醫院、北京大學第三醫院、寧波大學附屬人民醫院等多家醫療機構合作，收集了大批量的阿爾茨海默病人的眼、腦數據，并將光學相干斷層掃描血流成像（OCTA）的眼底圖像作為主要分析對象。

此外，該團隊還開展了腦卒中和帕金森癥等腦部疾病的眼科圖像分析和智能診斷模型的建立，結果均發現一些眼部生物指標與發病的統計相關性，為實現多種腦部疾病的快速便攜篩查提供了新思路。據悉，目前該團隊正依托多中心開展大規模人群的跟蹤調研，收集具有臨床研究意義的序列數據，進一步分析眼底結構變化與相關腦疾病發病進程的關系。