邓玉林

11月19日，“2023空间技术和平利用（健康）国际研讨会“共享空间科技，助力人类健康”论坛，在北京国宾酒店举行。

论坛由国际和平联盟（太空），中华保健中心，国宾企业家俱乐部主办。中国宇航学会航天医学工程与空间生物学专业委员会，中国电子学会生命电子学分会，中国民族卫生协会，北京理工亘舒科技有限公司为支持单位。

大会联合主席、大会学术委员会执行主任、国际宇航科学院院士邓玉林主持论坛并做主旨演讲。

大家知道，今年的元旦我国向全世界庄严宣布：中国的空间站建成了。

中国的载人空间是国家的重大科技创新平台，从国际空间站的运行经验来看，大概有将近一半左右的研究项目是需生命科学和医学的。

空间站给从事医学和生命科学研究的科学家来讲，提供了一个前所未有的机遇。在天上要做这样的一些研究，先进的仪器设备是必不可少的。天上的仪器设备能力怎么样、先进性怎么样，是决定了我们在天上开展生命科学研究和医学研究能力的问题。

中国空间站需要先进的仪器设备来推动重大的前沿创新发现，但地面的设备不能简单地用到天上。我们遇到了很多的难题。比如生物体对环境敏感而且脆弱，本身空间环境就对生长有问题，我们怎么提供生物相关性的环境？还有生物试验的过程非常复杂，涉及到各个过程。由于在天上操作的困难，所以仪器必须自动化操作。由于空间的条件限制，对仪器的技术参数和空间适应性上也有很大要求。通常来讲，地面的设备很难直接在天上应用。

我们团队经过20年的积累，技术理论围绕着空间科学的需求，发展所需要的核心关键器件，发展相关仪器，同时进行了转化应用的实践，实现了全链条的创新。

大会现场

我本人主要是从事神经科学研究的，是围绕着脑神经的，所以在我们这一块重点是针对航天神经退行性损伤来开展研究。

航天员长期空间飞行，对脑、对神经系统影响还蛮大的，不仅影响到功能，比如从脑电上可以看到很大的变化，可以引起感动认知和视觉情绪的变化，同时长期载人航天对人脑的结构也会产生影响。

围绕着空间的神经损伤，我们团队进行了将近20年的研究。我们提出了空间环境引起神经慢损伤，也就是醛应急和神经慢损伤的理论。比如，空间的环境，微动力也好、辐射也好，可以对脑有个刺激，这个刺激会导致子过氧化，这样会形成大量的全类。醛类与递质在脑内酶的作用下可以产生内源性神经递质，再形成一个循环，我们叫“醛应急与神经慢损伤的循环”。同时产生的神经毒素又导致蛋白代谢异常，蛋白代谢的循环。它会导致炎症地发生，又一个炎症的循环。这三个循环是互相接连放大的，加速神经元的变相死亡。

这是我们10多年将近20年形成的理论。围绕这个理论，我们开展了大量验证实验，利用重离子做相关实验。总之，我们围绕这个在地面进行了大量实验，模拟空间环境做了大量实验，验证了全应急循环，验证了蛋白聚集循环，验证了炎症循环。

通过大量研究，我们发现空间环境可以对人的脑多重部位产生影响，最后导致神经退行性的病变发生。这些在地面研究的工作，需要在太空、在空间站去进行证实，去验证它，也希望有更多的创新发展。

围绕着这个，我们又开展相关的核心关键技术和器件的研究。最核心的一个工作是，基于微流控芯片技术，打造空间的试验平台，发展芯片的生物传感器，特别是为了更准确地反映生物体的情况，我们研制了器官芯片。

我们打造的微流控芯片的传感器，可以用以蛋白检测和核酸检测，实现蛋白质和核酸在轨的高灵敏度检测。另外，利用微流控芯片和干细胞一块来构建器官芯片，打造适合干细胞定向分化的材料学平台，比如水凝胶，我们构建干细胞巢，利用电迁移驱动来进行归巣，定向分化相关组织，打造多器官合作的器官芯片。这是我们建立的材料学平台，把脑的透细胞机制和水凝胶构建复合的三维材料，进行干细胞的定向分化。

大会现场

除了芯片传感器和器官芯片以外，我们还打造荧光探针，比如AIE的荧光探针。一讲荧光探针，大家都知道，我们现在有很多商业化的荧光探针，荧光探针在地面用的挺好，但是操作通常比较复杂。

通常的探针是在稀释的情况下发光的，聚集情况下会荧光淬灭。在生物试验的时候，通常要清洗，让本底变得更清楚。在天上的这些过程是非常难的，我们发展了一种新型的探针叫AIE诱导发光探针，是我国科学家最先发现的。利用这样一个探针，我们实现了标记亚细胞结构。亚细胞结构的成像，比如融媒体成像、线粒体成像等等，打造各种不同的新型AIE探针。同时，我们也利用这样的探针发展了细胞损伤监测的荧光探针。利用AIE可以进行光动力的治疗，不仅仅事中（音），同时还可以对肿瘤等等实行光动力治疗。我们利用探针模拟做了各种微动力、辐射相关的试验，探针应该是比较适用的，适合空间环境的应用。

大会成果

除了探针技术以外，我们又为空间站、空间的生命科学和医学研究打造了微针芯片。微针芯片特别是对于航天员来讲，取血非常困难，也有风险。我们利用微针，它是MOF材料构成的，在针尖部分大概5微米，针厚部分大概100微米。它可以穿透致密层到组织层，可以迅速采集细胞间液，细胞间液跟血液有高度的一致性。这样一来，我们可以利用这种方式实时对航天员采样进行生物检测。利用微针打造针上的荧光传感，比如用蓝系的MOF材料可以直接测皮质醇。我们还打造电化学传感，通过多功能的直链肽或者支链肽打造抗污染的电化学检测，构建一体化的治疗系统。

除了微针芯片以外，我们还研制自驱动的纳米电机芯片。时间关系，原理就不细讲了。我们利用这样的芯片，把人体里面的心跳、脉搏的跳动、呼吸、肌肉收缩运动各种能量进行收集，把运动能、动能变成电能，这样就可以不用电池了，可以自驱动。我们围绕这个又打造了一系列自驱动的器件。比如防电鳗的离子通道，仿鲨鱼的鳃裂打造相关的器件，可以用于呼吸的监测、心律监测和其他生理指标的监测。

邓玉林空间载荷团队

刚才给大家汇报了一下围绕空间生物医学和生命科学研究打造的技术，我们利用这些技术又构建了创新的载荷，这个载荷在我们团队十几年的经历里面，希望打造从细胞培养、样品处理、营养灌溉、生物测试一整套的平台，围绕这些进行了很多新型载荷。这里显示了几次上天的情况。利用神舟八号任务，2011年把微流控芯片扩增上天了，第一次在天上实现基因扩增、基因检测，比美国国际空间站2016年早了五年。比如2017年4月，我们利用“天舟一号”把细胞共培养与分析一体化的载荷送上天。这就是典型的器官芯片，我们把神经元、胶质细胞和免疫细胞构建了不同系统，在天上进行了完整的多器官合作的研究，是世界上第一个把器官芯片送上天。另外，我们也有幸在国际空间站开展了相关研究。最后两个正在我们国家空间站运行，一个是在梦天舱，一个在核心舱，是长期部署在天上的一个载荷。几次飞船都有我们的芯片。

打造各种仪器，包括检测仪器，我们也进行了航天的转化。我们学校搭建了一个学科公司平台进行转化。我们有一系列的转化产品做了尝试，把制冷技术转化成系列的医用冷箱，把检测技术转化成设备，这些设备正在进行临床，今年年底就能得到三类证。总之，空间技术一定是医学技术特别是医学前沿技术的重要来源，这些技术的应用，一定推动健康事业的发展。

我的报告就到此结束，谢谢大家！