西安交通大学仿生工程与生物力学中心（Bioinspired Engineering and Biomechanics Center，简称BEBC）是卢天健教授和徐峰教授围绕学术思想，以科学研究产业化为目标组建的多学科交叉研究中心。该中心遵循“力学基础理论-生物技术研发-应用推广”的学术思路，通过理解和探索人体组织/细胞的力学行为和力学环境，将固体力学和流体力学与工程学、生物医学等领域进行交叉融合，开展了生物组织热-力-电耦合学、基于力学的先进生物制造、基于生物微流体力学的即时诊断技术及生物医学工程中一些焦点问题的研究。

西安交通大学仿生工程与生物力学中心（简称BEBC），该中心从生物力学、生物传热学、生物医学等理论体系出发，依托组织工程、细胞打印等相关前沿生物技术，着力于解决生物医学工程的基础性研究以及临床医学治疗方案的设计、优化。通过吸收优秀人才，营造自由、规范、科研气息浓厚的研究平台，促进交叉学科领域的综合性研究工作，形成自身的研究特色和理论体系，开创具有原创性的科研成果，推动生物医学工程的基础研究和应用研究的进展，培养具备跨学科能力的创新型科研人员。

卢天健

西安交通大学教授、博士生导师

新世纪百千万人才工程

国家重点基础研究发展计划（973计划）首席科学家

研究团队：力学材料组，生物力学组，传热组，声学小组

研究方向：固体力学；传热学；声学；材料学；生物热力学、疼痛、康复科学与工程；即时诊断。

徐峰

西安交通大学教授、博士生导师

陕西省百人计划

教育部新世纪优秀人才支持计划

研究方向：细胞微环境工程；即时诊断；智能纳米生物材料。

生物热-力-电耦合学

1.可兴奋细胞/组织的力-电耦合问题

心脏主要由心肌细胞和间质细胞构成，心肌细胞体积大（约占心脏体积3/4）但数量少（约占心脏细胞数量），而剩余心脏空间几乎由间质细胞填补；心室的心肌细胞接受来自窦房结的兴奋，会引起心肌细胞内膜电位的变化，产导致心肌细胞钙离子浓度变化；心肌细胞钙离子浓度变化又会影响心肌细胞收缩力的改变，这样就将心肌细胞的电学特性和力学特性耦合起来。但由于心血管疾病会改变力学或电学特性，因此这一研究便颇具价值。

2. 生物组织的热-力耦合问题

3. 软物质力-化耦合问题

由Belousov-Zhabotinsky（BZ）化学反应驱动而产生自治振荡的凝胶（简称BZ 凝胶）是功能性凝胶研究领域的新材料，在仿生、人工智能等方面有着广泛的应用前景。基于材料变形及化学动力学相关理论，我们深入研究了BZ 自振荡凝胶的动力学特性。模拟了BZ 凝胶的自振荡过程并对其动力学相轨迹图进行分析，发现BZ 凝胶的自振荡属于典型的稳态极限环振荡行为。基于该凝胶的极限环振荡特征，利用改进的打靶法得到了BZ 凝胶的振荡周期，研究了与BZ 反应机制、初始反应物浓度、催化剂氧化还原速率和凝胶对BZ 反应的响应强度等因素有关的系统参数的变化对凝胶的振荡形式、周期和幅值的影响。结果表明，只有当这些可调节的系统参数满足一定的要求时，BZ 凝胶才能发生持续的极限环振荡；随着这些系统参数的改变，BZ 凝胶的振荡形式、周期和幅值将产生规律性的变化。此研究从非线性动力学角度对BZ 凝胶振荡行为进行分析，填补了有关BZ 凝胶的振荡特性和控制方面的空白。

细胞微环境工程

微凝胶自组装

水凝胶是高含水率的网状高分子聚合物，具有生物相容性好、力学性能与人体组织相似等特点。微尺度水凝胶是先进加工技术与生物材料相结合的产物，用于制备模拟人体组织的微米级单元(生物砖)。利用工程的方法将这些具有不同性能的生物砖进行组装，从而模拟生物组织的化学参数、物理结构等特征，最终形成功能化的组织结构。自组装是组装这些生物砖最为重要的手段之一，由于尺度小（微米级）和材料柔软，传统的机械方法很难操作这些生物砖。本实验室致力于开发各种微凝胶的自组装方法，包括声学、磁学及静电学的微凝胶自组装。这些方法的结合，为构建功能化生物组织奠定了技术基础。

即时诊断技术

1. 稀土上转换微纳管制备

稀土上转换发光材料是一种在红外光激发下能发出可见或紫外光的发光材料，即可通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射。由于上转换发光所吸收的光子能量低于所发射的光子能量，这种现象违背了一般发光现象所遵守的斯托克斯(Stokes)定律，因而又称为反Stokes定律发光材料。NaYF4:Yb,Er是目前研究中发光效率最高的一个上转换材料，我们通过水热法制备出不同尺寸和形貌的NaYF4:Yb,Er颗粒，并且发现空心管状结构的颗粒具有更强的发光强度，该材料的制备将为生物医药领域（细胞成像、生物传感器设计、药物输送及疾病诊断和治疗等）的进一步发展做出巨大的贡献。

2. 水溶性稀土材料制备

稀土纳米材料是一种上转化荧光材料，能依靠低能量的红外光激发出高能量的紫外-可见光。而且还具有激发峰尖、无自荧光、可长时激发、发射光可调、对组织穿透能力好、毒性低等特点，所以有很广的生物应用。本方向就是制备出纳米级的上转化材料，赋予其水溶性和功能化，并应用于生物标记、生物成像、靶向载药、及时诊断等方面。

3. 微流控芯片

即时诊断是凭借便捷、快速的优势，实现在患者身边快速取得诊断结果的技术。

4. 试纸

试纸设计简单、加工方便、使用简单、成本低廉，因而备受欢迎；我们开发的有侧流试纸和微流体试纸。

南方智谷生物前沿即时诊断技术研发创新团队

广东西安交通大学研究院——“中国南方智谷生物前沿即时诊断技术研发创新团队”是一支集生物学、医学、工程学、药剂学等各领域的世界一流专家为一体的优秀的团队。团队带头人和核心成员、骨干成员都具有非常良好的教育背景及强大的技术研发能力，同时依托西安交通大学、哈佛大学、麻省理工大学、剑桥大学、华盛顿大学和南京大学等在人才、技术和信息方面的优势，从多学科交叉融合的角度，解决生命科学、生物医学工程、临床医学和药物学等行业的共性技术问题，提供前瞻性的技术引导；通过研发、中试，实现成果转化，建立成果及企业孵化基地。目前的研究领域集中于开发多用途即时诊断（POC）心肌标志物检测试剂盒、生物芯片及个性化治疗药物筛选细胞传感器，用于解决心脏疾病的早期诊断、治疗、监测等的相关临床问题。此外，我们还致力于将流体力学、生物学和医学等多学科领域内的研究方法与成果相结合，解决微流体芯片现场诊断需要借助于较高要求设备的难题，为推动基本医疗在农村中的实施提供有力保障。展望未来，集聚全球高科技人才的生物前沿即时诊断技术研发创新团队，将为推动研发创新和创业发展高地的建设和中国南方智谷建设，提高顺德区及整个广东省的科技创新能力，推动地方经济发展和社会进步贡献力量。

（1）团队带头人

卢天健教授，1995年获美国哈佛大学博士学位，2005年辞去剑桥大学材料工程讲席教授职位全职回国工作。目前就职于西安交通大学担任教授。近十年来，卢天健教授研究主要集中在疾病即时诊断、细胞微环境工程、生物组织热-力耦合学、智能纳米生物材料等领域，着眼于解决人类生命健康问题。

（2）核心成员

徐峰教授，英国剑桥大学工程学博士，西安交通大学教授。2012年入选陕西省第五批百人计划项目。申报国家发明专利6项。徐峰教授的研究方向主要集中在细胞微环境工程和疾病即时诊断技术在生物医学工程中的应用和推广，专长于即时诊断和细胞微环境工程在疾病诊断和药物筛选中的应用研究。

开展基于抗体的微流体疾病即时诊断技术的开发和理论研究，开发微流体诊断芯片，实现了对艾滋病血液监测以及食品安全中细菌检测。还开发了国际前沿的细胞打印机(Cell Bioprinter)，可利用患者自身细胞快速高通量的“打印”三维功能性组织。已成功在体外构建具有生理功能的三维微平滑肌组织模型；首次通过打印胚胎干细胞，实现了大面积细胞分化并得到了博动的心肌微组织。

王书崎博士专长于HIV核酸快速诊断研究。研究领域涉及核酸扩增仪、扩增芯片的研发，传染性疾病快速诊断平台的建立和GMP认证。2009 - 2011年在美国哈佛大学主要攻关 HIV 高危人群和普通人群中的筛查。该技术已被哈佛大学教授Winston Kuo誉为新一代革命性技术的突破。目前在该领域已申请多项专利。

胡一桥教授专长于药物筛选及临床应用研究。主要研究方向为肿瘤靶向给药技术及肿瘤耐药性逆转、缓控释制剂技术及纳米靶向给药技术。研究通过缓控释及靶向给药够将药物有选择地送达治疗部位，有选择的杀死病灶细胞，使癌症等疾病的治疗取得关键性的突破，取得了一定的成绩。胡一桥教授还与企业进行了密切合作，近几年向企业转让了多项缓控释制剂技术，先后有多项专利及技术被企业采用，如利巴韦林眼凝胶技术专利等。胡一桥教授具有扎实的专业理论基础和丰富的实践经验，非常重视新产品的开发、科技成果产业化，紧密围绕产学研结合方针，积极参企业生产研发，并担任了江苏科本医药化学有限公司技术顾问。

Utkan Demirci博士，专长于微流体技术和即时检测技术开发。2006年，被麻省理工学院评为35位顶尖青年发明家。目前致力于将微纳技术应用于操控纳升体积下的细胞，解决现实世界的医学问题，包括传染性疾病的诊断和监测、细胞封装和低温组装、组织工程、微流体技术。开发了基于微流体的CD4细胞计数器的廉价的艾滋病毒检测，三维组织细胞打印，高通量的血液玻璃化冷存技术。相关研究已获得美国国立卫生研究院RO1项目多项，项目经费累计超过1000万美元。

（3）项目产业化负责人：

魏刚

2012-今 西安交通大学广东研究院工作。

1998-2012深圳市大成建材有限公司工作。

1993-1998飞利浦消费通信（深圳）有限公司工作。

1984-1993西安重型机械研究所工作。

1980-1984西安交通大学工程力学系应用力学专业学习。

罗狄锋

2008-2013于广东顺德区均安镇卫生和人口计划生育局，综合股副股长。

2004-2007于清华大学北京协和医学院学习。

2000-2004于沈阳药科大学制药工程学院学习。

长期从事公共卫生协调管理的工作以及人口与计划生育信息采集和统计的工作。

部分研究结果展示：

1.PMMA/Glass微芯片

2. 高灵敏度核酸检测试纸

中英文专著5本、英文专著章节11 章；SCI 源刊期刊论文100余篇（过去5年内85篇），其中进入JCR 期刊排名10%的有40篇，总影响因子超过370；获授权发明专利6项，实现了若干关键应用，其中包括被中国南方智谷以创新团队的形式引进的科研成果。

T.J. Lu, F. Xu, T. Wen, Thermo-Fluid Behaviour of Periodic Cellular Metal Materials, Science Press, China, 2012 (ISBN:978-7-03-034814-2)

卢天健，徐峰，文婷，周期性多孔金属材料的热流性能，科学出版社，2010 (ISBN:978-7-03-024074-3)

F. Xu, T.J. Lu, Introduction to Skin Biothermomechanics and Thermal Pain, Springer/Science Press, 2010 (ISBN:978-3-642-13201-8)

Guest Editors: F. Xu, T.J. Lu, R. Zannoli

The Special Issue for the 18International Conference on Mechanics in Medicine and Biology, Journal of Mechanics in Medicine and Biology, 2013

Guest Editors: U.A. Gurkan, F. Xu, U. Demirci

Scaffold-Free Systems in Biomedical and Biotechnology Research, Theme Issue of Wiley Biotechnology Journal, 2011

Guest Editors: Y.N. Du, F. Xu

Latest advances in nano/micro scale technologies for biomedical applications, Theme Issue of Journal of Mechanics in Medicine and Biology, 2011

Guest Editors: F. Xu, T.J. Lu, and E.X. Guo

Multi-scale biothermal and biomechanical behaviors of biological materials, Theme Issue of Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2010, volume 368, Issue 1912