研究系列

王晗

清华大学医学院助理研究员

Contact Us：
Tel: +86-10-62795037
E-mail: hanwang@tsinghua.edu.cn
WeChat public account：

探索微纳分析与传感前沿，致力人体健康信息数字化

​http://1.202.132.116:8080/cms/wwwroot/baswqhsys/index.shtml?1336360235473 王晗于2005年进入清华大学电子工程系开展本科学习，2009年赴美国德克萨斯农工大学电子工程系攻读博士学位，2015年毕业后留校进行博士后研究。求学期间主要研究方向为微流控技术与生物分析，包括基于超声微流控技术、微液滴技术、电穿孔技术等及其在肿瘤细胞表型分析、疫苗有效性评估、活细胞转染、药物评价等生物医学领域的应用。2016年回到清华大学医学院生物医学工程系任助理研究员。 王晗立足微流控和生物传感等领域前沿，扎根临床需求，开展纳米材料表界面修饰、生物信号原位放大等交叉领域基础和应用研究，探索核酸、蛋白、激素多种人体生物标志物的实时动态检测新机制、新方法，获取具有临床价值的随时间演化深度健康信息，推动由in vitro diagnostics（体外诊断）向in vivo diagnostics（在体检测）的治疗范式的转变，助力慢病管理和肿瘤、心脑血管疾病的早筛及监测。主持和参与国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、新冠病毒肺炎应急科技攻关等国家和省部级课题6项。发表SCI论文17篇，已授权或受理发明专利8项，实用新型专利1项，均为第一发明人。获北京市优秀青年人才（第九批）。

基于微流控和生物传感技术的可穿戴/植入式智能医疗装备研发

王晗的研究重点是微流控生物分析技术和人体深度健康信息检测。主要研究方向包括肿瘤组织微流控表型分析、传染性疾病的疫苗与药物评估、非扩增式核酸检测、生物标志物动态监测、基于纳米材料的新型生物传感器、生物电信号检测与分析。

他整合电子、机械、材料、化学、生物等领域，致力于为慢性病管理（如肿瘤和代谢性疾病等）提供创新解决方案和医疗器械技术的研究目标，在微流控和穿戴/植入式生物芯片的研究方向上开展前沿科技研究。重点研究成果举例如下：

· 肿瘤体外诊断

肿瘤的转移是因肿瘤导致死亡的重要原因，而对于肿瘤细胞是否能进行转移，肿瘤样本中细胞的侵袭性如何，尚缺乏有效方法进行评价。研究表明肿瘤细胞的生物力学特性与其形变并移动的能力密切相关，因而可作为评估肿瘤细胞侵袭性的参考指标。王晗致力于实现可应用于临床的单细胞水平肿瘤细胞分析，为细胞操控和检测分析研究了一系列创新性微流控技术，构建了肿瘤体外诊断的技术体系。

王晗将超声场力作用与微流控技术相结合，提出了一种通过超声场耦合控制细胞在微管道中的三维空间位置的方法，从而对细胞的生物力学特性进行准确分析，实现了静态流体中仅使用超声场力的非标记细胞生物力学特性分析。利用这种方法，王晗实现了头颈癌细胞的侵袭性评估，获得了与体外试验和小鼠实验相一致的结论。

为了提高通量，实现可临床应用的肿瘤细胞分析，不断迭代创新，从超声微流控技术到电学、光学检测技术深入研究，研究出在连续流中进行细胞空间位置操控和分析的第2代、第3代肿瘤细胞生物力学分析技术。采用类似流式细胞仪的流体结构，利用超声场力实现细胞的精准操控，并整合连续时间编码放大显微成像技术，将检测通量最终提高到2000 cells/s的通量，达到现有文献报道中的世界先进水平，基本满足了临床应用的要求。

在此项研究中通过迭代创新推动技术不断进化提高，取得关键核心技术的突破。相关研究成果在Lab on a Chip，Microfluidics and Nanofluidics等杂志上发表SCI论文5篇，形成了肿瘤体外诊断的技术体系。

· 穿戴/植入式生物芯片与系统

慢病管理是实现慢性病患者减少并发症、延长生存期、提高生活质量的必由之路，而慢病管理离不开科学的慢病诊疗和监测。因为慢性病的发作与并发症的产生常常与相关指标的异常波动密切相关，所以长期持续性的监测相关指标的实时动态变化，对于实现科学慢病管理具有重要意义。王晗在生物传感和生物芯片技术领域潜心研究，发展适用于生物标志物动态监测的穿戴/植入式生物芯片与系统，取得了突出成果，向实现科学慢病管理迈出了坚实的一步。

人体与疾病相关的生物标志物种类多且复杂，如核酸、蛋白质、激素、代谢物等，需分别研究有针对性的最优检测策略。为进行在体诊断，体液中生物标志物浓度低，需显著提高传感器灵敏度和选择性，而人体环境使得体外诊断中常用的扩增或链接信号放大探针的策略难以实施，需研究高灵敏传感机制。以下分别对不同生物标志物的检测技术研究进行介绍。

1）代谢物检测。提出了一种三维立体电极电化学酶传感器，在高度取向碳纳米管阵列上通过物理交联的方法固定酶，实现基于电化学酶传感反应的代谢物实时检测。该技术显著提高的酶固定密度以及与生物样本接触面积，碳纳米管阵列的使用提高了电子传导速率，在尿酸的检测中展现出优越的性能。研究成果发表在Biosensors and Bioelectronics（二作共通讯）上，获受理发明专利1项（第一发明人），授权实用新型专利1项（第一发明人）。

2）核酸生物标志物检测。提出一种高灵敏纳米电极传感器以实现核酸的重复性检测。结构简单，加工简便，对模拟microRNA样本的检测灵敏度达到1 pM。研究传感界面效应以进行重复性检测。获授权发明专利1项（第一发明人）。

3）生物电子器件加工。为提高穿戴/植入式生物电子器件加工的效率，简化工艺并降低成本，发明一种模块化生物电子转印技术，将生物电子器件简化为模块化的功能单元，可实现单个模块或组合模块的柔性制造，受理发明专利1项（第一发明人），可广泛用于柔性生物传感器制造。

1.Muqun Yang, Han Wang*, Peng Liu, Jing Cheng*, A 3D electrochemical biosensor based on Super-Aligned Carbon NanoTube array for Point-of-Care uric acid monitoring, Biosensors and Bioelectronics, 2021, 179: 113082. (co-corresponding author, IF: 10.257)

2.(2) Wanli Xing#, Jiadao Wang#, Chao Zhao#, Han Wang#, Liang Bai, Liangbin Pan, Hang Li, Huili Wang, Zhi Zhang, Ying Lu, Xiang Chen, Sisi Shan, Dong Wang, Yifei Pan, Ding Weng, Xinying Zhou, Rudan Huang, Jianxing He, Ronghua Jin, Weimin Li*, Hong Shang*, Nanshan Zhong*, Jing Cheng*, A highly automated mobile laboratory for on-site molecular diagnostics in the COVID-19 pandemic, Clinical Chemistry, 2021, 67(4): 672-683. (co-first author, IF: 7.292)

3.(3) Han Wang#, Gloria M. Conover#, Song-I Han, James C. Sacchettini, Arum Han*, Development of single-cell level microfluidic technology for long-term growth visualization of living cultures of Mycobacterium smegmatis, Microsystems & Nanoengineering, 2021, 7: 37. (co-first author, IF: 5.563)

4.(4) Kai Sun, Han Wang*, Lei Wang, Ying Lu, Ran Liu, Peng Liu, and Jing Cheng*, A portable sperm cell purification instrument based on continuous flow acoustophoretic separation of sperm cells for on-site forensic sample pretreatment, Lab on a Chip, 2021, 21, 933-941. (co-corresponding author, IF: 6.774)

5.(5) Wanyue Zhao, Han Wang*, Yingxue Guo, Kai Sun, Zhen Cheng, Hongwei Chen*, A high-throughput label-free time-stretch acoustofluidic imaging cytometer for single-cell mechanotyping, Microfluidics and Nanofluidics, 2020, 24: 88. (co-corresponding author, IF: 2.489)

6.(6) Sinan Yigit, Han Wang, Song-I Han, Younghak Cho*, Arum Han*, Acoustofluidic Microdevice for Precise Control of Pressure Nodal Positions, Microfluidics and Nanofluidics, 2020, 24: 52. (IF: 2.489)

7.(7) Jose A. Wippold, Han Wang, Joseph Tingling, Julian L. Leibowitz, Paul de Figueiredo, and Arum Han*, PRESCIENT: Platform for the Rapid Evaluation of Antibody Success using Integrated Microfluidics Enabled Technology, Lab on a Chip, 2020, 20: 1628-1638. (IF: 6.774)

8.(8) Han Wang, Zhongzheng Liu, Dong M. Shin, Zhuo G. Chen, Younghak Cho, Yong-Joe Kim, and Arum Han*, A continuous-flow acoustofluidic cytometer for single-cell mechanotyping, Lab on a Chip, 2019, 19: 387-393. (IF: 6.774)

9.(9) Han Wang, Zhongzheng Liu, Dong M. Shin, Zhuo G. Chen, Younghak Cho, Yong-Joe Kim, and Arum Han*, Single-cell compressibility quantification for assessing metastatic potential of cancer cells through multi-frequency acoustophoresis, Microfluidics and Nanofluidics, 2018, 22: 68. (IF: 2.489)

10.(10) Han Wang#, Nebras Sobahi#, and Arum Han*, Impedance spectroscopy-based cell/particle position detection in microfluidic systems, Lab on a Chip, 2017, 17: 1264-1269. (co-first author, IF: 6.774)

学术荣誉与奖励

北京市优秀青年人才（第九批）


技术专利

1.微流控芯片、血小板功能检测装置及方法 (发明)，No: 202110366189.6

2.生物样品中外泌体和细胞的捕获分离装置及捕获分离方法 (发明)，No: 202110203960.8

3.生物样品中微小物质的分离方法 (发明), No: 202011168481.9

4.电子元器件的生产方法、传感器的制备方法和应用 (发明), No: 202011132899.4

5.一种用于法医复杂样本精子快速分离的方法及其分离装置 (发明), No: 202010625219.6

6.核酸探针组合物、预处理液、核酸检测试剂盒及检测方法 (发明), No: 202011169540.4

7.一种纳米线生物传感器的制备方法及其应用 (发明), No: 201911370420.8

8.酶电极及其制备方法、酶传感器、监测装置和治疗设备 (发明), No: 201910383522.7

9.酶电极、酶传感器、监测装置和治疗设备 (实用新型), No: 201920657859.8
您现在的位置： 首页 > 师资队伍 > 生物医学工程系 > 研究系列 > 正文