实时荧光原位杂交技术检测病原菌
教授: Abhinav Bhushan (abhushan@innergised.com)
部门: 生物医学工程
简要描述荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization, FISH)被广泛用于检测细胞中特定的核酸序列, 组织部分, 以及整个生物体. FISH反应通常通过将杂交试剂移液到细胞学样品上的台式分析来进行, 其中探针进入细胞的运输主要是基于扩散的, 这导致了典型的数十小时的潜伏期. 我们以前在微流控装置中使用连续流动动力学进行了蛋白质和小分子的实时检测. 该项目的目标是设计一种微流体装置和一套探针，可用于原位杂交实时检测致病菌株.首选学生技能生物、化学或生物医学工程专业.
预期学生成绩学生将专门学习化学和生物分析的发展, 细菌病原体, 和微流体. 在此过程中，学生将达到:
- 能够开发和进行适当的实验，分析和解释数据， 并运用工程判断得出结论
- 与广泛的受众进行有效沟通的能力
阿尔茨海默病的超灵敏蛋白检测
教授: Abhinav Bhushan (abhushan@innergised.com)
部门: 生物医学工程
简要描述当前位置全世界有数百万人患有阿尔茨海默病, 不幸的是, 目前还没有治愈方法，也没有办法阻止损伤的发展. 有一些治疗方法可以控制这种疾病的症状, 然而, 因为损伤可能在临床症状出现前几十年就开始了, 早期诊断是关键. 然而, 成像蛋白质生物标志物有一些局限性，包括区分AD患者和对照组的特异性很差. 在理想的情况下, 测量基于血液的生物标志物是需要的，但目前在含有血清的样品中进行的检测的敏感性和特异性非常差. 本研究的目的是探索一种超灵敏的蛋白质检测方法的发展, 这是基于Bhushan实验室发表的研究成果, 哪些将适用于AD.
首选学生技能生物学或生物医学工程专业.
预期学生成绩学生将专门学习生物检测的发展, 统计数据, 和阿尔茨海默病. 在此过程中，学生将达到:
- 能够开发和进行适当的实验，分析和解释数据， 并运用工程判断得出结论
- 与广泛的受众进行有效沟通的能力
呼出气体传感器的研制
教授: Abhinav Bhushan (abhushan@innergised.com)
部门: 生物医学工程
简要描述目前检测covid -19等感染的方法是逆转录聚合酶链式反应分析. 虽然这种方法是非常具体的, 分析时间长导致分析延迟，限制了实际应用，如实时评估感染状态. 这种技术可以用来对大量的人进行筛查, 并能立即识别需要确认检测的人员. 一种很有前景的筛查方法是使用呼出的气体, 其中包括分析呼出的挥发性有机化合物，这些化合物是内源性代谢副产物. 众所周知，传染性病原体可以改变呼吸化合物的组成, 因此, 呼出气体中独特的挥发性化合物可用于早期和快速诊断. 然而，使用挥发性化合物进行诊断的前景尚未达到其潜力. 其中一个主要原因是目前的传感器对挥发性化合物的特异性很差.
首选学生技能生物、化学或生物医学工程专业.
预期学生成绩学生将专门学习传感器技术, 挥发性有机化合物, 实验设计. 在此过程中，学生将达到:
- 具有进行文献综述的能力
- 能够开发和进行适当的实验，分析和解释数据，
- 与广泛的受众进行有效沟通的能力
在纳米和介观尺度上测定哺乳动物神经元组织的生物力学特性
教授:约瑟夫·奥格尔(orgel@innergised.com)
部门: 生物学
简要描述众所周知，神经, 神经束, 单个神经元是对哺乳动物身体有重要影响的细胞和组织. 在神经元子集的关键功能结构中，中枢和外周神经系统的髓磷脂层的包装. 髓磷脂被髓鞘神经用来加速神经信号的传递速度. 髓鞘结构发生改变, 例如在某些(但肯定不是全部)有机体的机械负荷实例中, 髓鞘神经传导信号的能力完全改变或受阻. 这会导致严重的发育障碍, 行为, 或者是对受影响的组织和有机体的正常功能的生物障碍.
髓磷脂发生实质性变化, 它们在测试和临床成像中相对明显，可能存在严重的生物学损害, 比如创伤性脑损伤(TBI). 然而, 髓磷脂可能出现“看不见的”变化, 在活体标本中甚至在死后都不易检测到, 这导致了轻微的, 中度或重度生物损伤. 假设是合理的, 轻度或中度的机械负荷导致髓磷脂的微小变化，由于其规模小而难以检测, 但会导致显著的生理和行为变化. 本研究旨在弥合这一僵局，并确定何种类型的加载在何种程度上导致何种髓鞘结构永久性变形.
确定组织对机械损伤(应力和应变)的反应对于理解和开发各种组织的剂量反应模型至关重要. 这些数据对于开发高保真的组织和组成元素计算模型具有很高的价值.
这项研究将提供基本的生物力学数据，这些数据在生物物质(在这种情况下是神经元)的表征方面具有广泛的应用，特别是在创伤性损伤计算的解释和防护设备的设计方面. 在外科医生模拟手术培训领域有重大创新, 这些数据将为组织定义提供重大改进, 边界和生物力学对压力的反应, 手术过程中的拉伤和冲击, 从而提高反馈的保真度，更好地培训外科医生.
这项研究使用了Orgel研究小组先前开发的方法，建立了动物和人类视神经的机械剂量反应模型. 视神经将以不同的速率拉伸和压缩，使用显微镜(IIT)和x射线衍射(BioCAT)研究损伤, APS, 退火). 该研究将利用动物和人体尸体组织来建立这些机械剂量反应特性.
首选学生技能动物和人体组织的解剖, 一般实验室礼仪(清洁和安全), 积极热情地学习新技术, 团队合作精神.
预期学生成绩增强了组织离体检测的解剖和样品制备技术, 使用ImageJ和Python进行机械剂量-反应数据分析, 使用MuscleX和Python进行x射线衍射数据分析的基础知识.
静电纺丝条件优化制备定向丝复合纳米纤维
教授:王蓉(wangr@innergised.com)
部门: 化学
简要描述:丝素, 家蚕茧的结构蛋白, 由于其优异的机械性能，已广泛应用于生物医学领域, 生物相容性, 降解率低，易于加工. 我们以前的工作已经表明，静电纺丝技术可以用来产生排列的丝蛋白纤维, 模拟结缔组织细胞外基质中基质蛋白的结构和尺寸, 因此, 能否用作组织工程支架. 在丝蛋白中加入功能化碳纳米管(CNT)可以增强支架的强度并提高纤维的导电性. 然而, 碳纳米管的加入对纤维尺寸也有影响, 对齐, 均匀性, 稳定, 生物相容性和细胞粘附性. 在这个项目中, 我们的目的是优化静电纺丝条件，以获得具有理想性能的丝复合纤维.
首选学生技能对研究充满热情，动手能力强.
预期学生成绩: The student will receive trainings in (1) extracting and purifying silk fibroin from silk cocoons; (2) surface functionalization of CNT; (3) generating silk and silk composite nanofibers by electrospinning; (4) fiber 描述 and data analyses.
丝-碳纳米管纤维对细胞-基质相互作用的调制效应
教授:王蓉(wangr@innergised.com)
部门: 化学
简要描述功能性生物聚合物支架在组织再生中有很高的需求. 生物复合支架独特地结合了来自自然和合成系统的材料的化学和物理特性，以实现独特的满足需求的功能. 我们已经通过静电纺丝生产了丝-碳纳米管复合纤维, 它们的机械强度很高, 导电的，单向排列的. 当成纤维细胞在纤维基质上培养时, 由于局灶黏附的各向异性沉积，以及由更硬的丝-碳纳米管纤维引起的细胞骨架张力增加，细胞收缩增强，它们在纤维排列方向上极化. 活化后的成纤维细胞可产生较高水平的胶原蛋白, 在组织修复中哪个是关键. 我们发现了纤维密度, 细胞播种密度和成纤维细胞来源对成纤维细胞的活化起着重要的作用. 在这个项目中, 我们的目标是改变这些条件，并检查丝-碳纳米管纤维对细胞-基质相互作用的调制效应.
预期的学生 技能对研究充满热情，动手能力强，2年以上实验室工作经验.
利用发光纳米颗粒比色法检测唾液中生物标志物
教授:毛元兵(ymao17@innergised.com)
部门: 化学
简要描述:持续发光纳米粒子(PLNPs)在停止激发后可保持发光数小时. 由于具有消除组织自身荧光的特殊能力，它们已成为生物医学领域的重要材料. 在这项研究中, 我们将探索使用金属氧化物PLNPs作为生物探针对唾液中生物标志物的比色检测.
具体地说, 我们将应用金属氧化物PLNPs作为生物探针来测定c反应蛋白(CRP)的浓度，用于牙周炎的诊断. CRP是一种急性期反应物，在牙周病患者的整个唾液中发现其水平升高. 它也是与心血管风险和心脏病发作相关的主要生物标志物. 由于PLNP生物探针显示长时间持续发光, 唾液自身荧光干扰可消除.
期望所开发的PLNPs具有可调谐的尺寸和理想的持续发光，作为消除生物传感中自身荧光干扰的理想探针. 这项工作在研究生物分子的功能和监测分子/细胞网络等研究领域具有重要价值.
首选学生技能:上进心强，敬业，热爱科学研究，具备基础科学知识.
预期学生成绩:金属氧化物纳米颗粒的合成与表征. 纳米粒子与CRP相互作用前后的持续发光测试.
高性价比钛合金的3d打印:制造, 描述, 生物相容性评估
教授Amir Mostafaei (mostafaei@innergised.com)
部门: 机械，材料和航空航天工程
简要描述该项目旨在通过先进的表征工具全面评估非球形粉末的粉末特性和激光加工的作用，以了解粉末扩散动力学和激光熔化过程中发生的物理现象，以最大限度地减少与激光粉末床熔化机相关的两个主要常见问题，包括孔隙形成和生产时间. 机械性能，如抗拉和抗压强度, 延性, 将对制造和后处理的增材制造(AM)零件进行疲劳评估，并将结果与微观结构相关联, 缺陷和表面处理. 此外，我们评估了生物相容性作为增材制造零件工艺条件的函数.
这项研究融合了包括材料科学在内的学科, 先进材料加工, 生物医学工程. 通过提高制造效率和成本效益，采用高质量的增材制造生物医学部件, 具有成本效益的粉, 从这些调查中获得的知识将为生物医学行业提供重要的威尼斯人平台.
首选学生技能积极主动，喜欢制造和表征，了解材料科学的基础知识.
预期学生成绩:操作激光粉床融合机, 原料和3D打印部件的特性, 流程优化, 数据分析.
使用先进制造材料的生物植入物的发展
教授Amir Mostafaei (mostafaei@innergised.com)
部门: 机械，材料和航空航天工程
简要描述在过去的几十年中, 3D打印或增材制造(AM)已经有了长足的发展，并在生物医学应用中证明了巨大的潜力. 3D打印是一种面向材料的制造技术, 由于凝固机理, 结构解析, 后处理过程, 功能应用是基于所要制造的材料. 然而, 使用AM加工制造生物植入物的生物材料数量有限. 我们将探索不同的生物材料，如钛合金, 不锈钢和钴铬合金，并制造复杂的零件，如髋关节和关节, 牙冠, 局部义齿架, 以及颅面重建. 微观结构, 缺陷, 机械性能, 电化学行为, 零件的生物相容性将被评估，并通过铸造和金属成形工艺与传统制造的合金进行比较.
首选学生技能积极主动，喜欢制造和表征，了解材料科学的基础知识.
预期学生成绩:操作3D打印机, 流程优化, 设计, 材料特征, 机械测试.
了解粉末特性对粘结剂喷射3D打印生物材料零件密度和表面粗糙度的影响
教授Amir Mostafaei (mostafaei@innergised.com)
部门: 机械，材料和航空航天工程
简要描述最近几十年, 谅解已取得实质性进展, 发展, 以及增材制造工艺的应用. 粘合剂喷射3D打印(BJ3DP), 一种非基于梁的增材制造(AM)方法, 指粉末材料逐层沉积，并在每一层中选择性地用热固性粘合剂连接的技术, 然后进行后处理，巩固零件. 在提议的工作中, 我们的目标是推进超细粉末(不锈钢316L)的粘结剂喷射技术，并结合使用超声波粉末分选机的创新制造系统，以提高粉末包装密度，最大限度地减少粉床缺陷. 此外，结果将与使用粗金属粉末的打印部件进行比较. 学员将接受设计培训, 增材制造的植入物和生物结构部件的3D打印和表征方面.
首选学生技能积极主动，喜欢制造和表征，了解材料科学的基础知识.
预期学生成绩:操作3D打印机, 流程优化, 设计, 材料特征, 机械测试.