Science 杂志近期 报导，美国司法部 1 月 28 日宣布，哈佛大学化学系主任 Charles Lieber 被指控向美国国防部供给“虚假、虚构和欺诈性陈说”，目前现已被拘捕。Charles Lieber 被指控的这些罪名与我国政府招募外国科学家和研讨人员的“千人方案”有关。Charles Lieber 还被指控瞒报了与我国武汉理工大学签署大额合约一事。
图 1 Charles Lieber（图片来源于网络）
Charles Lieber 是美国国家科学院院士、美国艺术科学院院士、美国国家医学院院士，并于 2015 年当选为我国科学院外籍院士。2009 年，取得我国政府友谊奖。
Lieber 课题组近年来将研讨方向聚焦于 脑细胞和相关疾病的研讨 。Lieber 教授对我国一向怀有深厚情谊，Lieber 课题组里常常能见到很多我国学生的面孔， 他门下的精英弟子里我国学生占到了近七成 。
Charles Lieber 成为中美博弈的劳累者令人可惜，那么究竟 Charles Lieber 课题组的研讨有多厉害，以致于被美国政府盯上呢 ？来，小编为大家盘点一二（ 注意到其中九成以上的顶尖期刊上的效果第一作者都是我国学生 ）。
2019 年 12 月 NanoToday（IF= 16.6）
图 3 根据纳米线探针的高分辨率脑机接口
（2019 年 12 月，NanoToday）
电生理范畴的一个首要应战是如何完成安排中电源细胞的杂乱网络的细胞内记载。细胞内记载的金标准即膜片钳电极在其侵入性和在大规模并行记载中存在局限性，而结合作者开发的体内根据纳米线的生物电子记载渠道能够在微创的细胞内并行记载，完成对大脑动力学的研讨，这种办法在曾经所未有的分辨率和精度推进着脑机接口范畴新的开展。
2019 年 11 月 Neuron（IF=14.403）
图 4 视网膜神经节细胞的抗损害才能不同的单细胞谱显现神经维护基因。
（ 2019 年 11 月，Neuron）
不同类型的视网膜神经节细胞（RGC）对轴突损害的耐受性不同，作者研讨了视神经揉捏（ONC）后小鼠 RGC 的选择性恢复力，ONC 切断了 RGC 的轴突并导致〜80%的 RGC 死亡（2 周内）。作者首先运用单细胞 RNA-seq 生成了成年视网膜中 46 种 RGC 类型的归纳分子图谱以鉴定与差异回弹性相关的表达谱。然后，作者追寻了 ONC 后的存活状况，表征了变性之前的转录组、生理和形态改变，并鉴定了每种类型选择性表达的基因。作者发现一些基因可改进 ONC 后的神经元存活和轴突再生。这项研讨供给了一个体系的结构，用于分析针对损害的类型特异性反响，并证明了差异基因表达可用于提醒干预的分子靶标。
2019 年 7 月 Nano Letters（IF= 12.3）
图 5 纳米打针针网状电子的直触摸摸接口
（2019 年 7 月，Nano Letters）
根据聚合物具有低曲折刚度和高柔韧性的的电子设备使对动物的神经回路进行长时刻研讨成为可能望。运用这些高度柔性的资料进行体内研讨的首要应战会集在开发与外部接口的高效输入 / 输出（I / O）衔接，作者报告了一种可打针网状电子产品的新典范，植入活体小鼠中的网格电子探针的体内实验证明了其直触摸摸界面的长时刻安稳性，能够在至少 2 个月的时刻内接连盯梢单个单元的神经活动而不会丢失通道记载。直触摸摸接口办法学为用于神经记载和调制的多路复用网状电子神经探针的可扩展的长时刻衔接研讨奠定了根底。
2019 年 7 月 Nature Nanotechnology（IF=33.4）
图 6 可扩展的超小型三维纳米线晶体管探针用于细胞内记载
（Nature Nanotechnology，2019 年 7 月 ）
用于细胞内电生理学的新工具，不只能够前进时空分辨率的极限，还能够削减侵袭性，能够使人们对安排中的电源细胞及其网络有更深化的了解，并推进脑机界面的开展。虽然在开发用于细胞内探针的纳米设备方面现已取得了重大进展，可是当时的办法在设备可扩展性和记载幅度之间存在局限。作者经过将纳米线与半导体 - 金属相结合，开发了具有可控可伸缩的纳米线场效应晶体管探针阵列，可记载高达 100 mV 的细胞内动作电位。对神经元和心肌细胞的体系研讨标明，操控设备的曲率和传感器尺度关于完成高幅细胞内信号记载至关重要。此外，这种设备设计答应在单个细胞中进行并行记载。
2019 年 5 月 Nano Letters（IF= 12.3）
图 7 用于可打针电子的高档一维和二维网格设计
（Nano Letters，2019 年 5 月）
针筒式可打针网状电子器件的共同结构和机械性能已完成了无缝安排整合，而且能够在一年内安稳记载相同神经元的活动。在这里，作者报告了一系列结构和机械网状电子设计的研讨，这些设计答应运用比曾经报导的至少小四倍的针进行打针，以最大程度地削减电子在软物质和安排中的打针。新式超柔韧性二维（2D）和一维（1D）探针的表征证明，可经过内径（ID）小至 100μm 的针头以小打针量重现新开发的网格电子探针。体外水凝胶和体内小鼠大脑研讨标明，超柔性 2D 和 1D 探针在经过直径减小的针头搬运，在打针后仍坚持其结构完整性和构型。此外，对打针后网孔横截面改变的分析标明，跟着针头直径的减小，安排变形和松懈的程度较小。能够经过直径较小的针头运送的网状电子探针进行合理设计的才能，将为根底和转化研讨中的电子与安排和软物质的整合开辟新的机会。
2019 年 3 月 4 日 Nature reviews Neuroscience（IF=33.2）
图 8 用于神经记载的新式电极技能
（Nature reviews Neuroscience）
神经记载电极技能可经过对单个单元的低频部分场电势振荡和高频动作电势进行细胞外检测在神经科学范畴大放异彩，可是它仍存在必定的局限性，包括有害的缓慢免疫反响和长时刻记载不安稳。作者在这里概述了最近开发的具有高空间集成度，长时刻安稳性和多功用性的神经记载电极技能。
2019 年 2 月 25 日 Nature Materials（IF=38.9）
图 10 受生物启示的类神经元电子产品（Nature Materials）
作为功用性生物资料的重要应用，神经探针为研讨大脑做出了重要贡献。虽然这些和前几代探针与神经元靶标在结构和机械方面存在差异，导致神经元丢失、神经炎性反响和丈量不安稳，但生物启示和仿生策略已开端应用于神经探针的开发。在这里，作者提出了一种针对神经探针的生物启示性设计，即类神经元电子（NeuE），其中的要害构件模拟了神经元的亚细胞结构特征和机械特性，有望成为无移植再生医学的电活性渠道。时刻依赖性安排学和电生理学研讨进一步提醒了 NeuE 植入后接口功用安稳，与神经元和神经胶质网络的结构兼容性好，NeuE 亚细胞结构特征还能显现促进内源性神经祖细胞的搬迁。
2018 年 6 月 Science（IF=41.037）
图 11 在醒着的小鼠中长时刻地追寻视网膜细胞的放电模式（Science）
解析将视觉信息传递到大脑的信号一向是个难题，以往为了记载视网膜细胞的活动，研讨人员需求从动物身上取出眼睛，解剖视网膜，并将其放在微电极阵列上。Charles Lieber 领导的研讨团队开发出了一种超微型网状电极，这种超微型网状电极能够经过眼角打针入活鼠眼睛内之后在视网膜上打开，并经过微丝传递视网膜承受影响反响后的电信号。这种超微型网状电极对小鼠视力的影响很小，研讨人员能够在几周内接连追寻特定细胞的活性，这为认识这些细胞在一天内经历的生物钟周期供给了机会。
2018 年 1 月 Acc. Chem. Res.（IF=21.7）
图 12 网状纳米电子学：电子与安排的无缝集成
（Acc. Chem. Res.）
纳米电子生物学是一个快速开展的范畴，但由于电子和生物体系各元素如尺度和机械性能之间的失配，无缝电子集成依然很困难。作者给出了将电子无缝集成在组成安排和活体动物中的典范。作者开发了一种具有与脑安排相似的尺度特征和机械特性的超柔性网状纳米电子学的设计，以及一种新颖的打针办法，该办法可使网状纳米电子设备以微创的方法精确地传递到目标脑区域。安排学研讨标明网状纳米电子在至少一年内涵脑安排内无缝且安稳地整合，而没有传统植入物的缓慢免疫反响或神经胶质结疤特征，并在至少 8 个月内对相同的单个神经元和部分神经回路进行安稳盯梢。
2017 年 11 月 PNAS: 高度可扩展的多通道网格电子器件，可安稳缓慢大脑电生理
2017 年 6 月 PNAS: 可打针型网状电子设备大脑免疫应激最小化
2016 年 12 月 PNAS : 运用石墨烯晶体管生物传感器特异性检测生理溶液中的生物分子
图 13（PNAS）
植入式电探针有利于根底神经科学的前进和对神经体系疾病的医治，但其无法安稳地追寻对大脑功用至关重要的很多单个神经元的长时刻演变。在这里，作者开发了可复用的网格电子探针，战胜了这一长时刻应战。作者制造了具有大孔神经网络状结构和与有适当灵活性的探针，植入啮齿类动物大脑后，可超过 4 个月记载来自多个大脑区域的单个神经元水平安稳的电生理。 电探针在神经安排内的无缝集成能够大大增强其影响力，并经过电子疗法为神经科学研讨供给新的机会。本文描绘了对大脑的植入后的大脑安排行为的体系研讨，这种探针能够像许多生物物种相同经过打针器打针精确地靶向特定的大脑区域，而且具有相似于大脑安排本身的超柔性开放网状结构。植入后缓慢安排反响的研讨标明，与更常规的探针相比，这些相似安排的探针不会引起炎症或疤痕。此外，发现神经元能够穿透探针的开放式网状结构，从而证明了与大脑电路的整合和兼容性达到了前所未有的水平。
2016 年 8 月 Nature Methods（IF=26.0）
图 14 在单个神经元水平上安稳的长时刻缓慢脑图
（Nature Methods）
长时刻内对相同神经元和大脑回路的安稳体内定位和调节关于神经科学和医学都至关重要。当时的电植入物能够供给单神经元的时空分辨率，可是受到比如相对剪切运动和缓慢免疫反响等因素的约束。为了战胜这些约束，作者开发了一种缓慢体内记载和影响渠道根据柔性网状电子设备，作者展示了无需重新定位探头在至少 8 个月内对小鼠大脑中安稳的部分场电势和单细胞记载，取得的信号的性质标明在此期间对相同神经元的安稳盯梢。该渠道使作者能够唤安稳单神经元反响，并在行为自由的小鼠中进行脑变老的纵向研讨。
2016-6：Nature Nanotechnology（IF=33.4）
图 15 纳米电子化安排中的动作电位传播的三维映射和调控
（Nature Nanotechnology）
三维（3D）安排中电生理的实时映射和操作会对根底科学和临床研讨产生重要影响，作者开发了仿照安排支架的 3D 纳米电子阵列，该阵列由具有亚细胞尺度和亚毫秒级时刻分辨率的 64 个可寻址设备组成。实时细胞外动作电位（AP）的记载能够提醒 AP 传播在心脏安排中的 3D 定量图，原位追寻开展中心脏安排的 3D 传导的拓扑结构，还能够在短暂性心律失常疾病模型和随后的安排自适应中探究 AP 传导特征的动态。作者进一步演示了一起进行多站点影响以自动操控 AP 传播的频率和方向的可行性。这些成果建立了 3D 时空安排记载和操控的新办法，具有影响再生医学、药理学和电子疗法的潜力。
2015 年 10 月 Nature Materials（IF=38.9）
图 16 三维大孔纳米电子网络作为微创脑探针
微制硅和金属探针的直接电记载和影响神经活动办法为根底神经科学和医治应用做出了贡献。可是，这些探针与大脑安排的尺度和机械失配效应约束了它们在植入物中的安稳性。作者开发了结合超柔韧性和亚细胞特征尺度战胜上述约束的三维大孔纳米电子大脑探针，包含用于操控大孔设备部分几何形状的内置应变以优化神经元 / 探针界面以促进与脑安排的整合，一起确保了探针的机械扰动最小。将超柔韧的探针冷冻植入啮齿动物的大脑后，可用于记载体感皮层的部分场电势和单细胞动作电势。 Lieber 教授是学术大牛，为我国学界也做出了许多突出贡献，现在却因美国的打压方针面临对簿公堂的局势乃至是牢狱之灾，实在是令人怜惜。
参考资料： https://www.researchgate.net/profile/Charles_Lieber2/research
