爱尔兰都柏林圣三一学院生物医学工程学系PhD博士招生中！（导师Prof. Buckley）

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研究领域解析和深入探讨

教授是爱尔兰都柏林三一学院（Trinity College Dublin）生物医学工程领域的知名学者，现任生物医学工程教授及三一生物医学工程中心主任。同时，他还是爱尔兰科学基金会（Science Foundation Ireland, SFI）国家先进材料与生物工程研究（AMBER）中心的主要研究员，以及爱尔兰皇家外科医学院（Royal College of Surgeons in Ireland）的荣誉副教授。

教授的研究主要聚焦于三个密切相关的核心领域：新型生物材料开发、生物制造技术与基于细胞的组织再生策略。这些研究领域相互交叉，形成了一个全面的研究体系，旨在通过微创方式修复受损组织并恢复其功能。他的实验室采用多学科方法，将工程学原理与医学应用相结合，为解决临床治疗中的关键挑战提供创新解决方案。

1. 生物材料研究教授专注于开发源自细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）的生物材料。细胞外基质是存在于所有组织和器官中的复杂网络结构，为细胞提供物理支持并调节多种生物学过程。教授的研究团队通过去细胞化处理获取天然组织的ECM成分，保留其生物活性分子和三维结构，然后将其加工成各种形式的生物材料，如水凝胶、支架和生物墨水。这些材料能够模拟天然组织的微环境，促进细胞附着、迁移和分化，从而增强组织再生能力。

   特别值得一提的是，教授在椎间盘再生领域的工作取得了显著成就。椎间盘是位于脊柱椎骨之间的软骨组织，其退变是导致下背痛的主要原因，也是全球性的健康和社会经济问题。传统治疗方法主要针对症状而非根本原因，而教授提出的创新方法旨在通过个性化医疗和可注射基因激活生物材料来修复退变的椎间盘。他的研究考虑到椎间盘的特殊微环境（如低氧、低葡萄糖、酸性pH值和炎症因子水平），这些因素会因患者个体差异而异，直接影响再生的可能性和速率。这种患者特异性方法有望克服"一刀切"治疗策略的局限性，为椎间盘再生提供更有效的解决方案。

2. 周围神经修复周围神经损伤影响全球数百万人，现有治疗方法如自体神经移植存在供体部位知觉丧失和需要两次手术等缺点。教授的团队正在开发导电ECM神经导管，将神经组织特异性ECM与导电材料（如石墨烯、银纳米线、聚吡咯）结合，为神经再生提供生物活性支架和电刺激功能。这种创新的生物材料平台有望提高神经导管的再生能力，为周围神经损伤患者提供更有效的治疗选择。
3. 生物制造技术教授利用3D生物打印技术制造具有特定结构和功能的组织工程产品。他的团队开发了多种基于ECM的生物墨水，可用于打印骨关节、椎间盘、神经和软骨等复杂组织模型。这些模型不仅可用于基础研究，还可作为药物筛选平台，甚至有望发展为临床可移植设备。

   此外，教授还积极探索基于细胞的组织再生策略，研究不同细胞类型（如间充质干细胞、软骨细胞）在特定微环境中的行为和功能。通过优化细胞培养条件、生长因子组合和材料特性，他的团队致力于提高细胞疗法的治疗效果。

精读教授所发表的文章

1. 《The influence of pH and salt concentration on the microstructure and mechanical properties of meniscus extracellular matrix-derived implants》(2024)

这篇发表在《Journal of Biomedical Materials Research - Part A》上的研究探讨了pH值和盐浓度对半月板细胞外基质衍生植入物微观结构和力学性能的影响。半月板相关损伤是一种常见的骨科问题，发病率呈上升趋势。虽然保留活性半月板组织是修复策略的首选方法，但复杂或完全性创伤性病变可能需要替代治疗方法。研究通过优化胶原蛋白-硫酸软骨素(Coll-CS)生物材料的制备条件，成功开发出具有特定微结构和力学特性的半月板植入物，为临床应用提供了新选择。

2. 《Development and characterization of antacid microcapsules to buffer the acidic intervertebral disc microenvironment》(2024)

这篇同样发表在《Journal of Biomedical Materials Research - Part A》上的研究聚焦于椎间盘再生中的一个关键挑战：椎间盘的酸性微环境。退变的椎间盘中pH值较低，会影响移植细胞的活力和功能。教授的团队开发了抗酸微胶囊，可以缓冲椎间盘的酸性微环境，为细胞疗法创造更有利的条件。这种创新方法有望提高椎间盘再生治疗的成功率，代表了教授在个性化椎间盘再生策略方面的最新进展。

3. 《Modulation of Inflammation and Regeneration in the Intervertebral Disc Using Enhanced Cell-Penetrating Peptides for MicroRNA Delivery》(2024)

发表在《Advanced NanoBiomed Research》上的这项研究探索了利用增强型细胞穿透肽递送microRNA来调节椎间盘炎症和再生的新策略。下背痛是一个全球性的流行病学和社会经济问题，通常与椎间盘退变有关。传统的治疗方法主要针对症状而非根本原因，而教授的研究团队提出了一种核酸疗法策略，通过调控关键microRNA的表达来影响椎间盘细胞的炎症反应和再生能力。这种方法代表了一种有前景的新型治疗模式，可能为椎间盘退变患者提供更有效的长期解决方案。

4. 《Injectable Disc-Derived ECM Hydrogel Functionalised with Chondroitin Sulfate for Intervertebral Disc Regeneration》(2020)

这篇发表在《Acta Biomaterialia》上的文章介绍了一种用于椎间盘再生的创新生物材料：功能化硫酸软骨素的可注射椎间盘衍生ECM水凝胶。研究团队从天然椎间盘组织中提取ECM成分，制备成可注射水凝胶，并通过添加硫酸软骨素进一步增强其生物活性。这种生物材料模拟了天然椎间盘的细胞外环境，为细胞提供有利的生长和分化条件，同时可通过微创注射方式递送至目标部位。该研究展示了教授在开发生物模拟材料方面的专业知识，以及他对临床可转化性的持续关注。

教授的学术地位

教授在生物医学工程领域，特别是生物材料和组织工程方面已建立了卓越的国际声誉和显著的学术影响力。作为三一学院生物医学工程中心主任和AMBER中心的主要研究员，他在爱尔兰乃至国际生物医学工程研究社区中占据领导地位。

1. 科研成就与影响力教授的学术影响力首先体现在其丰富的研究成果上。他已发表90多篇国际同行评审期刊论文和200多篇会议论文，这些文章被引用超过5,000次，表明其研究工作在学术界得到广泛认可。他的文章发表在生物材料和组织工程领域的顶尖期刊上，如《Acta Biomaterialia》、《Journal of Biomedical Materials Research》和《PRX Quantum》等。

   特别值得一提的是，教授在椎间盘再生研究领域的几篇重要综述文章，如《Critical aspects and challenges for intervertebral disc repair and regeneration-Harnessing advances in tissue engineering》和《Advancing cell therapies for intervertebral disc regeneration from the lab to the clinic: Recommendations of the ORS spine section》，成为该领域的高引用文献，显示出他作为该领域权威专家的地位。根据搜索结果，多篇论文被列为相关期刊的"最多下载文章"或"最多引用文章"，表明他的研究不仅在学术界产生影响，也受到广大读者的关注。

2. 研究资金支持教授在研究资金获取方面表现出色，作为主要研究员(PI)获得了330万欧元的资金支持，作为共同主要研究员(Co-PI)获得了760万欧元的资金支持，这些资金用于生物材料和生物制造、椎间盘再生、软骨/半月板植入物和神经再生等研究领域。特别是在2019年，他获得了欧洲研究理事会(ERC)的巩固奖(Consolidator award)，价值200万欧元，用于开发个性化医学方法来再生椎间盘。2024年，他又获得了ERC的概念验证奖(Proof of Concept award)，用于研发可注射生物模拟自愈组织粘合剂。这些高水平研究资金的获取反映了他的研究提案在严格评审过程中的卓越表现，也为他的研究工作提供了充足的资源支持。
3. 专业服务与认可在专业服务方面，教授担任29个生物材料和组织工程领域领先期刊的审稿人，为《Journal of Orthopaedic Research-Spine》担任国际顾问评审委员会(International Advisory Review Board)成员，也是《Frontiers- Bioengineering and Biotechnology》和《Applied Biosciences and Bioengineering》的编辑委员会成员。这些角色凸显了他在学术评审和期刊管理中的重要贡献，以及他在生物医学工程领域被同行广泛认可的专业知识。

   教授的实验室因其杰出贡献获得多项荣誉和奖项，包括爱尔兰研究委员会(IRC)新基金奖、爱尔兰工程师生物医学研究奖章和欧洲生物力学学会S.M. Perren奖。2016年，他获得爱尔兰科学基金会(SFI)的职业发展奖(Career Development Award)，进一步确立了他作为该领域新兴领导者的地位。

4. 产学研转化能力除学术研究外，教授在技术商业化方面也有丰富经验。他申请并许可了与神经和软骨组织再生相关的多项专利，如神经再生专利(PCT/EP2020/083811)和软骨组织再生专利(EP18215447.6)。2022年，他共同创立了校园衍生公司Altach，该公司开发即用型软骨支架用于修复受损膝关节。这些成就表明教授不仅关注基础研究，还积极推动研究成果的临床转化和商业应用，展示了他在产学研结合方面的领导能力。

有话说

1.细胞外基质衍生生物材料的多功能化

教授在利用天然组织衍生的细胞外基质(ECM)开发生物材料方面取得了显著成就。ECM作为组织的天然支架，含有丰富的生物活性分子和特定的三维结构，为细胞提供理想的微环境。目前，教授已成功将ECM应用于椎间盘、神经和软骨等组织的再生，但ECM材料的潜力远未被充分挖掘。

创新思考：未来可以探索ECM材料的多功能化策略，如：

• 梯度功能化ECM支架：设计具有空间梯度特性的ECM支架，在不同区域整合不同的生物活性因子、物理特性和降解率，以更好地模拟组织界面和转变区域的复杂结构。这对于骨-软骨、神经-肌肉等界面组织的再生尤为重要。
• 智能响应性ECM材料：开发对生理或病理刺激(如pH变化、酶活性、炎症因子)有特定响应的ECM材料，能够根据微环境变化调整释放生物活性因子或改变物理特性，实现动态调控组织再生过程。
• ECM与可降解电子器件的结合：将ECM材料与可降解导电聚合物或电子元件结合，创建具有电子监测和刺激功能的智能植入物，不仅提供组织再生支架，还能实时监测再生进程并提供电刺激促进细胞分化。

2. 椎间盘再生的精准医疗策略

教授的研究强调了椎间盘微环境的特殊性和患者个体差异的重要性，提出了个性化医疗方法来再生椎间盘。这一方向具有巨大的临床价值，因为下背痛是全球主要致残原因之一，而传统治疗方法往往只能缓解症状而非解决根本问题。

创新思考：可以进一步发展椎间盘再生的精准医疗策略：

• 多组学分析指导的患者分层：整合基因组学、蛋白质组学和代谢组学数据，结合教授已开发的体外模型系统，建立椎间盘退变患者的多维分型系统，为不同亚型患者提供量身定制的治疗方案。
• 实时监测系统与闭环反馈治疗：开发植入式或可穿戴设备，实时监测椎间盘的生化环境、力学状态和再生进程，并据此调整治疗策略，如自动调节药物释放或生物活性因子的组合。
• 组合式基因修饰策略：设计针对多个关键分子靶点的组合式基因修饰策略，同时调控椎间盘细胞的炎症反应、代谢活性和基质合成能力，提高再生效率。这可以通过教授研究的microRNA递送系统或CRISPR基因编辑技术实现。

3. 神经组织工程的电-生物界面创新

教授在神经再生领域的工作，特别是电导性ECM神经导管的开发，为周围神经损伤治疗提供了新思路。这种将生物材料与电刺激相结合的方法代表了神经组织工程的前沿方向。

创新思考：可以进一步探索电-生物界面在神经组织工程中的应用：

• 自供能神经导管：设计能够捕获体内生物电化学能或机械能的自供能系统，为电导性神经导管提供持续稳定的能量，实现长期电刺激而无需外部电源。
• 选择性神经再生导向：开发具有空间选择性电场分布的多通道神经导管，能够引导不同功能神经纤维(如感觉和运动)沿特定路径再生，提高功能恢复的精确性。
• 神经-机器界面整合：将教授的电导性ECM神经导管与微电子系统结合，创建生物电子混合界面，不仅促进神经再生，还能建立与外部设备的信号交流，为神经假体和脑机接口提供新型生物材料平台。

4. 生物打印技术与体外模型的临床转化

教授在3D生物打印和体外模型方面的研究为药物筛选和疾病机制研究提供了重要工具。随着技术的进步，如何将这些体外模型更好地应用于临床决策和个性化医疗成为一个关键问题。

创新思考：

• 患者特异性组织芯片：利用患者自身细胞和教授开发的ECM生物墨水，打印微型组织模型("组织芯片")，用于个性化药物筛选和疗效预测，为精准医疗提供决策支持。
• 多组织整合模型：开发整合多种组织类型(如神经-血管-肌肉)的复杂生物打印构造，更好地模拟组织间相互作用，为系统性疾病研究和治疗开发提供更接近体内环境的模型。
• 时空动态生物打印：探索4D生物打印技术，创建能够随时间按预设程序变化的动态组织构造，更准确地模拟发育和疾病进程中的组织重塑过程。

博士背景

Darwin，985生物医学工程系博士生，专注于合成生物学和再生医学的交叉研究。擅长运用基因编辑技术和组织工程方法，探索人工器官构建和个性化医疗的新途径。在研究CRISPR-Cas9系统在干细胞定向分化中的应用方面取得重要突破。曾获国家自然科学基金优秀青年科学基金项目资助，研究成果发表于《Nature Biotechnology》和《Biomaterials》等顶级期刊。