微纳医学与组织工程

戴小川

清华大学医学院助理教授

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探索电子器件与生物组织的理想界面和无缝融合系统

实验室主页：http://daigroup.org。戴小川教授于2010年在北京大学获得化学学士学位，2015年在哈佛大学获得化学博士学位，师从美国四院院士Charles Lieber教授，之后分别在哈佛大学化学系、塔夫茨大学生物医学工程系、麻省理工学院电子工程系从事博士后研究。2020年11月，全职任教于清华大学，担任助理教授、特别研究员、博士生导师，建立活体生物电子学实验室。戴小川教授多年来聚焦生物电子学与生物组织的理想界面问题，在纳米化学、生物电子学、组织工程与脑机接口等领域开展多学科交叉研究，取得了一系列成果，在Nature Nanotechnology、Nature Materials、PNAS、Advanced Materials、Nano Letters等期刊发表论文20余篇，申请发明专利7项，主持或参与国家自然科学基金委、科技部、国家实验室等机构科研项目十余项。兼任《Nano TransMed》副主编、《Frontiers in Neuroscience》等期刊编委。

让人造生物电子器件与生物组织无缝融合

戴小川教授关注的主要问题是如何实现生物电子与生物组织/动物在结构上的无缝融合以及在功能上的信号耦合，并为此发展了一种模仿组织支架形态的生物电子系统，以匹配生物组织的物理、化学、力学性能。这一类新型活体生物电子系统既能够被精准植入活体动物大脑，与神经组织融为一体，实现无缝融合脑机接口，帮助阐释大脑的运行原理或诊疗神经系统疾病；又能够作为功能性组织支架参与人造组织或类器官工程，构建赛博格组织(Cyborg Tissues)。具体的研究方向包括：

1. 开发新型类组织支架柔性电子器件，使人造电子器件能够无缝融合于生物组织之中

2. 开发类组织支架柔性电子的精准微创植入方法，构建高通量、零排异、终生稳定的脑机接口系统

3. 结合多模态、跨尺度神经技术，构建电、光、磁、声、化学多模态神经接口系统，探索大脑发育、衰老、学习和再生过程

4. 依托类组织支架柔性电子系统，构建赛博格组织(Cyborg Tissues)与类脑器官(Brain Organoid)，探索类脑器官发育过程

1. X. Dai#, W. Zhou#, T. Gao, J. Liu and C. M. Lieber*, “Three-dimensional mapping and regulation of action potential propagation in nanoelectronics-innervated tissues”, Nature Nanotechnology, 11, 776–782 (2016).

2. X. Dai, G. Hong, T. Gao and C. M. Lieber*, “Mesh nanoelectronics: Seamless integration of electronics with tissues”, Accounts of Chemical Research, 51, 309-318 (2018).

3. X. Dai#, R. Vo#, H. Hsu, P. Deng and X. Jiang*, “Modular design of hydrogel-gate field effect transistor biosensors”, Nano Letters, 19, 6658–6664 (2019).

4. H. H. Bay#, R. Vo#, X. Dai#,*, H. Hsu, S. Cao, Z. Mo, W. Li, F. Omenetto and X. Jiang*, “Hydrogel-gate graphene field effect transistors as multiplexed biosensors”, Nano Letters, 19, 2620–2626 (2019).

5. W. Zhou#, X. Dai#, T. Fu, C. Xie, J. Liu and C. M. Lieber*, “Long-term stability of nanowire nanoelectronics in physiological environments”, Nano Letters, 14, 1614–1619 (2014).

6. J. Liu#, C. Xie#, X. Dai#, L. Jin, W. Zhou and C. M. Lieber*, “Multi-functional three-dimensional macroporous nanoelectronic networks for smart materials”, PNAS, 110, 6694–6699 (2013).

7. C. Xie*, J. Liu*, T. Fu*, X. Dai, W. Zhou and C. M. Lieber*, “Three dimensional macroporous nanoelectronic networks as minimally-invasive brain probes”, Nature Materials, 14, 1286–1292 (2015).

8. Y. Yao#, X. Dai#, C. Feng, J. Zhang*, X. Liang, L. Ding, W. Choi, J. Choi*, J. Kim and Z. Liu*, “Crinkling ultralong carbon nanotubes into serpentines by a controlled landing process”, Advanced Materials, 21, 4158–4162 (2009).

学术荣誉与奖励

临港实验室“求索杰出青年计划”

中国国家优秀自费留学生奖

北京大学学生五·四奖章

技术专利

戴小川, 赵炎, 袁荣卿, 刘振, 用于柔性电子器件植入的载具的制备方法, 202210593811.1

戴小川, 刘振, 赵炎, 柔性神经电极及其制备方法、植入方法及植入系统, 202210594656.5

戴小川, 姚文皓, 宁天勤, 方天怡, 龙衍林, 刘静, 刚柔转换型载具及其制备方法与应用, 202210523175.5

Xiaocheng Jiang, Xiaochuan Dai, Richards Vo, Modularized field-effect transistor biosensors, US 62/885,627

Charles M. Lieber, Jia Liu, Chong Xie, Xiaochuan Dai, Three-dimensional networks comprising nanoelectronics, US 14/782,161

张锦, 姚亚纲, 戴小川, 刘忠范, 一种制备全同手性单壁碳纳米管阵列的方法, ZL 200910088735.3

开设课程

《生物医学电子学（1）– 传感器》

《生物医学工程综合设计》

《生物医学工程科技写作与表达》