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項目簡介： 發展自主知識產權的北斗衛

1. 痛點問題 針對重大疾病與復雜性疾病（如腫瘤、代謝性疾病、心血管疾病、免疫性疾病等），目前西藥的單靶點療法治療效果不佳，且易產生耐藥性的行業痛點，開展天然植物、中藥的功能研究和中藥方劑開發。中藥和中藥方劑針對復雜性疾病的治療具有獨特優勢，具有“多成分、多靶點、多途徑”的特點，但是中醫是實踐醫學，中醫藥雖然臨床療效顯著，卻無法用世界通行的“語言”，讓國外同行也能理解和驗證中醫原理，所以中醫藥很難進入國際市場。 因此，根據國家“十四五”規劃、2035年遠景目標和健康中國發展戰略的要求，“堅持中西醫并重和優勢互補，大力發展中醫藥事業”，本團隊在中醫藥核心思維和理論指導下的，基于現代生命科學的方法，系統解析天然植物和中藥的物質基礎與作用機制，闡釋中藥配伍理論的科學內涵，以“守正-創新”模式實現高效、快速、精準的智善方（理論指導的、藥效完善的方劑簡稱智善方）開發。 2. 解決方案 本團隊開發的高通量靶向轉錄組篩選技術（high-throughput targeted transcriptome screening, HT3S），可對與特定疾病表型相關的基因進行定量分析，可并行篩選多種天然植物或中藥。目前已繪制了7000余種方劑、中藥、天然植物和單體的分子功能圖譜，形成了分子版“本草綱目”。在此基礎上，針對重大疾病與復雜性疾病（如腫瘤、代謝性疾病、心血管疾病、免疫性疾病等），通過數據挖掘和計算分析，評價中藥方劑對不同信號通路的調控作用，計算可顯著改善疾病失調信號通路的候選中藥方劑，并開展體內外驗證，開發了一系列藥效明確、作用機制清晰的中藥智善方。

1. 針對人機交互和人體感知場景開發智能微波感知識別技術，實現基于手勢識別和動作識別技術的交互控制應用、基于人體定位跟蹤、呼吸心跳測量、跌倒檢測和身份識別技術的存在檢測、健康監護和安防監測應用。 2. 采用小尺寸的集成毫米波雷達芯片，精簡硬件設計，縮小模組尺寸，軟硬件聯合優化減低功耗，集成針對人機交互和人體感知場景設計的多種功能算法，打造小尺寸、低成本、低功耗、多功能的新型通用傳感器。

全球可應用顯示市場中，三維顯示是新型技術發展方向。現有的三維顯示存在視角串擾、視角信息不夠等缺陷，因此會導致觀看不自然和頭暈等問題。浙江大學團隊構建的裸眼光場在三維顯示技術保有裸眼三維顯示特性的基礎上，實現了超大視角、觀看自然等優點，可以廣泛應用于展覽展示、文化娛樂、醫學圖像等各個領域。 浙江大學團隊在三維顯示技術研究領域中，首次創新構建裸眼光場中實現三維顯示技術的優化，通過技術路線調整，實現了柱面屏清晰成像、畫幅橫寬比可調、輸出端增強三維體感、光場準確校正等新功能，為三維顯示技術的發展提供了強力助推。

? 本項研究的應用領域為板帶熱軋，重點是熱軋中厚板領域。板厚控制、板形控制、軋制節奏控制、軋制溫度控制及軋制規程自動生成與自動修正等是熱軋板帶特別是熱軋中厚板軋制過程中的關鍵技術和重要科學問題。本研究運用的重要理論基礎和技術包括現代控制理論、最優控制理論、系統辨識理論和計算機控制與優化技術等。將上述理論與熱軋液壓自動厚度控制(HAGC)系統研究與應用，軋制過程建模、仿真與優化控制研究，熱軋規程動態設定與自學習研究緊密結合，形成了具有多種完整功能的控制系統實現技術，并成功地應用于熱軋板帶生產

隨著包括5G通訊、物聯網在內的新型產業的興起，在實際應用中對于高速、低損耗的信息處理系統的需求與日俱增。傳統的電子器件受摩爾定律的限制，在儲存密度和運算速度的突破上均面臨瓶頸，并且進入“ 后摩爾時代”，電子器件不可無限制地進行集成。器件的尺寸越小，量子效應越明顯，集成的困難就越大。作為摩爾定律的延續，人們提出一種極具潛力的設計——光子芯片。相較于傳統的電子芯片，光子芯片的巨大優勢之一是光子之間無相互作用力，可以大大降低系統的功耗，增大信息傳輸的帶寬。因此，光子芯片可以在數據通信、高性能計算和傳感技術上有重要的應用。 帶通濾波器是一種信號前端處理器件，是光子芯片集成的重要元器件之一。它可以有效抑制不需要波段的信號，僅允許目標波段通過，這在信號處理領域具有廣泛的應用。然而，目前帶通濾波器在光子集成器件領域少見報道。傳統方法大多依賴經驗以及物理啟發進行結構設計和參數優化，需要耗費大量資源，器件的性能有局限性。相較于傳統的設計方法，利用算法設計納米光子學器件具有普適性和高效性。通過采用恰當的算法進行優化，可以有效提高設計效率，優化器件指標，避免出現局部最優的情況，找到性能最優的器件。 圖1.帶通濾波器掃描電鏡圖

【痛點問題】 據世界衛生組織國際癌癥研究機構（IARC）報道，中國患癌人數已居全球第一，2020年新發癌癥病例457萬例，癌癥死亡病例300萬例，其中死于惡性轉移的癌癥患者高達90%，因此研究癌癥轉移分子機制能夠進一步探明惡性腫瘤的生物學本質，為精準癌癥治療提供理論依據。 近年來以類器官等擬人化模型為代表的功能性檢測技術為臨床研究和藥物開發帶來新的選擇。2021年科技部下發的《關于對“十四五”國家重點研發計劃6個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知》中，把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國家重點研發計劃中首批啟動重點專項任務。2021年國家藥監局藥審中心發布的《基因修飾細胞治療產品非臨床研究技術指導原則（試行）》中提到，當缺少相關動物模型時，可以采用類器官開展藥品有效性和安全性的評估。2022年美國眾議院通過法案《2022年食品和藥品修正案》，首次將包括類器官在內的微生理系統作為獨立的藥物非臨床試驗評估體系納入法案，與動物模型等視為同等重要的研究手段。 【成果介紹】 本項目組在腫瘤類器官技術的基礎上首創癌癥轉移類器官培養系統，可根據客戶提供的不同器官的CT掃描圖像，利用3D打印技術制備個性化的支架，模擬相應癌組織的內部三維結構。獨創的細胞外基質替代物，可發揮有效的促細胞黏附和分泌蛋白的作用，通過取代昂貴的進口膠原材料大幅降低生產和存儲成本。本項目組已開發出第一代基礎款骨轉移和肺轉移類器官培養系統，并完成高通量制備（圖1），在骨肉瘤類器官和乳腺癌肺轉移類器官的構建上取得成功，在特異性生物標志物的檢測上與臨床樣品的相似度可高達80%以上。使用本產品可在體外完整重現癌細胞在轉移中的形變、增殖、運動等全過程，有望逐步取代用于機制研究和藥物篩選的動物模型。 核心技術包括： ① 原位癌和轉移癌微環境的模擬 根據常見腫瘤轉移灶的特點，本項目組使用生物材料模擬對應的組織結構和功能，再進一步進行轉移癌腫瘤類器官的構建。目前已經成功構建骨肉瘤原位癌類器官、乳腺癌骨轉移類器官和乳腺癌肺轉移類器官。 ② 復雜腫瘤類器官的構建 在新鮮腫瘤細胞經體外3D培養的基礎上，通過生物醫學工程手段構建包含多種細胞和組分的微生理系統，實現對腫瘤實體、免疫微環境和血管化的多角度模擬。 ③ 高通量藥物篩選與評價平臺 利用本項目搭建的藥物評價平臺，模擬真實的藥物測試環境，可以進行不同類型腫瘤藥物的敏感性檢測。本項目組開發的第一代基礎款的腫瘤骨轉移和肺轉移類器官培養系統，初步實現了復雜腫瘤類器官的批量化構建。在特異性生物標志物的檢測上與臨床樣品的相似度可高達80%以上，使用本產品可在體外完整重現癌細胞轉移的全過程。 【競爭優勢】 本項目組開發的腫瘤類器官，旨在實現癌癥轉移微環境的體外有效模擬，為抗腫瘤藥物的個性化篩選提供廉價有效的新方法。憑借“用戶友好、價格親民、存儲方便”三大優勢（圖2），更便于在科研院所、醫院、制藥企業推廣普及。 【資質榮譽】 湖北省博士后創新創業大賽優勝獎（2023）； 第九屆“求是杯”大學生課外學術科技作品競賽三等獎（2023）； 第四屆醫學3D打印技術與臨床應用全國創新大賽一等獎（2022）； 華中科技大學第十二屆“求是杯”大學生創業計劃競賽優秀獎（2022）。 【發展規劃】 ① 初期 定點選擇高校、研究所、醫院和制藥企業，向從事癌癥研究和藥物篩選評價的一線研發人員提供免費的試用產品，旨在將“取代動物實驗”的新型類器官產品的理念進行有效滲透，同時收集研究人員使用產品后的反饋意見。 ② 發展期 經過初期的產品使用和意見反饋，對產品進行優化調整，形成行業咨詢報告；積極推動“基于腫瘤轉移類器官的精準用藥評價平臺”的商標專利和相關生產工藝的知識產權獲取的進程；啟動融資和生產擴大化。 ③ 壯大期 利用該產品“價格低”、“貨期短”、“使用方便”等優勢，形成能夠與進口Matrigel、Transwell等產品對峙的半壁江山；進行多輪融資，為上市做準備。 ④ 成熟期 一方面將“骨轉移和肺轉移類器官藥物評價平臺”發展成國內從事癌癥轉移研究必備的明星產品，另一方面根據用戶需求打造個性化定制方案，實現“基礎研究+臨床試驗+市場推廣+用戶反饋”全流程服務；完成公司上市。 【專家介紹】 劉熙秋副教授，華中科技大學同濟醫學院藥學院副教授，研究方向為體外疾病模型的構建。華中科技大學海外引進人才、湖北省回國科技人員創業促進會成員、歐洲癌癥研究協會大使、中國生物醫學工程學會高級會員、廣東省精準醫學應用學會類器官和器官芯片分會委員。2007年和2012年于中國科學技術大學取得生命科學學士和生物材料博士學位，2012-2016年任法國國家科學院研究員。以第一作者或通訊作者發表高水平SCI論文20余篇，其中包括Advanced Materials, Biomaterials,  Journal of Controlled Release等國際一流期刊，出版英文專著1部。近5年主持國家自然科學基金2項、湖北省自然科學基金2項、華中科技大學校級基金2項，授權專利2項。擔任英文期刊《Materials Today Bio》和《Acta Materia Medica》編委、廣東省科技咨詢專家庫候選專家、中國深圳創新創業大賽評委等職務。曾獲中國科學院院長獎、2021湖北省科學技術進步一等獎、第三屆“花果山英才”創新創業大賽二等獎等榮譽。

（一）項目背景 在實際應用中，一些油氣管線的閥門與增壓設備安裝在偏遠地區，沒有 4G/5G 基站信號覆蓋，無法對設備實現遠程控制，是當前面臨的一個主要問題。項目采用北斗短報文通信技術，其直接依靠衛星通信來實現關鍵設備遠程控制，可以大大彌補這一短板，解決實際需求。 （二）項目簡介 油氣管線的閥門通常分為開關閥與調節閥，其中開關閥只能進行閥門的開閉操作，調節閥又叫做氣動執行器，它可以控制閥門的開度大小。此外工業現場環境以及閥門的狀態信息還需要對各種傳感設備進行實時監控。用戶針對閥門或傳感器的控制或查詢指令需要通過北斗短報文或 4G/5G 的無線通信方式傳遞到控制系統。 項目研制的控制系統由一個微型控制單元（MCU）結合 RS232、RS485 通信端口，北斗收發機與 4G/5G 通信模塊、電磁繼電器，電流轉換電路，液晶屏，按鍵等硬件外設組成，相互協調共同實現了對工業現場閥門及傳感器進行遠程控制、查詢與實時監控的功能。 （三）關鍵技術 基于北斗短報文通信的指令收發與控制技術 一個控制系統可以同時控制兩路開關閥，一路調節閥和八個傳感器，每個閥門與傳感器在一個控制系統下都有唯一的 ID 號，而一個用戶又能夠同時對工業現場的多個控制系統進行控制與查詢操作，針對北斗短報文自定義字段部分進行統一設計，形成三種功能的報文格式，包括指令發送報文，返回信息報文和定位信息報文。結合報文中的“設備卡號”、“閥門號”與“傳感器號”字段即可實現了現場控制系統同多個閥門與傳感器設備的協議組網；結合基于北斗短報文的閥門遠程控制系統的多路電磁繼電器與電流控制設備，既能夠對現場多路開關閥與調節閥進行精確控制，還能夠對現場閥門或傳感器的狀態信息進行實時檢測或預警，對設備所在地經緯度信息進行查詢，實現了用戶對多設備的雙向通信。 整個控制系統的指令接收，識別，處理，控制信號的生成，信息回傳等功能均是通過微型控制單元（MCU）的軟件部分實現的。閥門的反饋信號會通過控制系統的 IO 口進行檢測，形成閉環控制，以防止指令的失效或是二次執行，增加了控制系統的可靠性。

鋰離子電池對現代電子設備、電動汽車和儲能系統至關重要，然而目前商用鋰離子電池不能苛刻溫度環境下使用，尤其在低溫環境下能量密度嚴重衰減，限制了其在電動汽車、戶外儲能、國防軍工以及深空探測等領域的應用。隨著鋰離子電池應用領域的不斷拓展，要求鋰離子電池在高溫/低溫兼顧條件下能提供能量輸出，以保障裝備正常工作，目前鋰離子電池還難以達到這一要求。同時，鋰離子電池作為苛刻溫度環境服役的電源設備仍需克服較多的問題，如無法跨溫區使用、低溫無法充電、安全性能低等。 本成果攻克了復合碳負極材料、快離子輸運特性正極材料和寬溫域高電導率電解液體系等關鍵材料，解決了鋰離子電池低溫容量衰減嚴重、低溫無法充電和高溫/低溫不能兼顧使用三大技術難題，突破了鋰離子電池在-60~70℃寬溫域使用技術壁壘，開發的鋰離子電池產品可在高原高寒、沙漠、極寒極地、深空等全疆域使用要求。 本團隊擁有教授、副教授和研究生100余人，依托中南大學“粉末冶金國家重點實驗室”、“輕質高強結構材料國家級重點實驗室”及“粉末冶金國家工程研究中心”等3個國家級研究和產業化平臺，完成了三項技術轉化。

1）解決臨床細菌學檢驗周期長的問題，將 5-6 天的檢 驗周期縮短到 3-6 小時； 2）檢測所需血液量少，可減輕患者痛苦； 3）鑒定結果準確，能特異性檢測病原體； 4）提高檢測過程安全性，不需要進行細菌的擴大培養， 阻止病原菌的擴散，降低院內傳播風險； 5）檢測成本低； 6）操作流程簡單，可進行批量操作；