柔性材料、机器人学和制造技术的最新进展，催生了生物医学工程领域的诸多创新，例如可穿戴电子设备、植入式传感器以及新型介入方法。柔性声学材料拥有卓越的声学特性，无需额外添加电子元件或金属电极即可实现远距离无线传感与通信。为应对理解人体与医疗设备之间界面的重大挑战，我将展示我们团队近期在利用柔性声学材料开发医疗设备方面取得的进展。报告将涉及的示例包括：超凝胶超声传感器：用于无线监测应变、压力、温度、pH等生理信号。实现多模态且解耦的生理信号获取，有助于对身体健康状况进行精细、精准的描绘。嵌入式超声柔性传感器：该无线传感器与微型机器（如磁力驱动器）集成，旨在解决传感与驱动的不兼容性问题。该集成系统能够实现体内精确的机器人反馈控制、药物定量投递及生理监测。

面向宫腔疾病无损、微创、智能诊疗迫切需求，现有内窥镜等刚性装备在宫腔诊疗中存在感染风险高、痛感强烈等局限。软体机器人因其优异的柔顺性、灵活性与交互安全性，在狭小、变尺寸、敏感易损的宫腔环境中展现出极大的应用前景。本研究提出多级变尺寸自生长软体子宫镜机器人设计方法，突破超滑导流防菌材料制备关键技术，开发病变组织智能识别与机器人路径规划方法，形成了基于自生长软体机器人的宫腔病症诊疗装备，实现宫腔疾病诊疗过程的无损化、微创化与智能化。

磁共振成像（MRI）以其深层组织成像能力、高空间分辨率和无电离辐射的特性，在医学影像中占据核心地位，是精确测量生物分子浓度的理想选择。围绕“磁化率动态调控”这一研究思路，系统构建磁学分子成像探针体系，以解决MRI分子定量成像灵敏度低、探针异质性导致活体误差大及水/脂背景噪声强等瓶颈。提出磁化率调控-磁共振能量转移（Ms-dMRT）新机制，建立r2/r1双通道比率MRI定量方法，通过相互校正显著削弱探针浓度波动干扰；采用超顺磁氧化铁与顺磁锰卟啉的磁学耦合，并以响应型聚合物调控聚集态，实现r₂/r₁逆向协同变化，在7T MRI中实现肿瘤微环境中多种标志物的准确定量。针对气体信号分子瞬态难测问题，构建NRMP探针，通过结构变化累积信号实现全身NO定量成像（灵敏度0.147 μM），揭示NO浓度梯度对肿瘤免疫微环境的双向调控作用，并以“负-正”对比动态切换实现免疫治疗早评。为突破¹H-MRI水质子背景限制，开发磁性粒子成像（MPI）探针，提出核-壳结构优化获得超高饱和磁化率FeCo@C-PEG，实现5 ng级高灵敏示踪，并拓展至PD-L1定量与机器学习重建。基于微环境触发的响应型MPI探针，提升肿瘤检出并兼顾“精准杀伤-靶向保护”。构建动态响应MRI探针，实现关键酶活成像、放疗响应提前预测及伴随诊断与治疗反馈一体化。

纳米酶是一类具有类似酶催化活性和酶促反应动力学特征的纳米材料，具有可设计性、多功能性、可操纵性及可应用性，是中国科学家原创引领的国际前沿领域，中国纳米科技与产业发展的“新质催化剂”,入选“世界经济论坛2025年度十大新兴技术”。本报告将深入讨论铁基纳米酶催化机制，提出长时程催化的概念以及纳米酶在真实应用场景下的时空变化规律。纳米酶通过催化调控ROS治疗肿瘤，并能实现与放疗、热疗、免疫治疗等治疗手段协同，可发展疗效更好的纳米酶协同治疗技术。同时，介绍了纳米酶标准体系的建立及国家、国际标准的制定，以规范和引领纳米酶领域的发展。

眼睛是观测循环系统与血管微循环的天然窗口，通过多模态眼底血管功能成像技术的创新及人工智能分析的应用，可有效的对糖尿病，阿尔兹海默症，心脑血管疾病，等进行有效的检测与监测，结合柔性机器人技术，将成为慢病管理的有效通路！

在体流式细胞仪”结合实时高速共聚焦荧光影像方法和体外流式细胞仪的技术，创新性地设计了柱面镜光学系统，实现了在体、实时、无损、定量检测循环系统内细胞群体，满足了现有影像技术所不能提供的对细胞定量和在体监测的需求。由于避免了抽血，该光学技术可长时间﹑连续地对同一活体的循环系统内细胞进行动态监测，不需要为获取数据而抽血或杀死动物，填补了该检测领域的空白。这项技术可用于循环肿瘤细胞的监测，适用于肿瘤等疾病的早期诊断和血液细胞的免疫分析等研究。近期，我们结合人工智能技术，在临床试验上取得了重要进展。

纳米酶是一类具有类似酶催化活性和酶促反应动力学特征的纳米材料，具有可设计性、多功能性、可操纵性及可应用性，是中国科学家原创引领的国际前沿领域，中国纳米科技与产业发展的“新质催化剂”,入选“世界经济论坛2025年度十大新兴技术”。本报告将深入讨论铁基纳米酶催化机制，提出长时程催化的概念以及纳米酶在真实应用场景下的时空变化规律。纳米酶通过催化调控ROS治疗肿瘤，并能实现与放疗、热疗、免疫治疗等治疗手段协同，可发展疗效更好的纳米酶协同治疗技术。同时，介绍了纳米酶标准体系的建立及国家、国际标准的制定，以规范和引领纳米酶领域的发展。

Prof. Metin Sitti’s Lecture: Small-scale Mobile Medical Robots inside Our Body-From Fabrication to Clinical-Grade Interventions

Prof. Xiaoling Wei’s Lecture: Bioelectronics for high-precise, multimode and stable neural signals detection and modulation in vivo