解码河南省医科院实验室里的生命“黑科技”

□河南日报记者 李晓敏 实习生 金玉茹

何种抗癌方案更精准？芯片之上，“迷你肿瘤”破壁试药；离体心脏“远行”，告别冬眠，入驻恒温“智能生命舱”。

在河南省医学科学院（以下简称“省医科院”），这些曾停留于实验室的前沿突破，正加速涌向临床应用的疆场。

2023年7月15日，省医科院重建揭牌。两载耕耘，一批着眼未来的前瞻性项目在此生根：有的蓄势待发，冲刺临床转化的终点线；有的已迈出实验室，牵手医院开启人体验证。

值此重建两周年之际，记者探访这座崛起中的医学AI与人才高地，解码多个实验室里孕育的医学“黑科技”，探寻尖端科技如何重塑生命律动

河南省医学科学院科技展厅内双螺旋标志

心脏转运有了“智能豪宅”

心脏移植手术是挽救终末期心脏病患者的最后希望，当一颗心脏需要“搬家”到另一个患者体内时，它能在体外“旅行”多久还能保持生命力？目前技术条件下的答案是4至6小时。

然而，省医科院电生理所的科研工作者正在改写这一现状。他们研发出一套新的转运系统：离体心脏温血转运系统，就像为心脏建造了一座移动的“智能豪宅”，让心脏在体外环境中存活时长延长数倍。

离体心脏温血转运箱

在心脏移植领域，时间就是心肌细胞的生命。现行主流的冷藏转运技术就像让心脏进入“冬眠”状态：将心脏浸泡在4℃~8℃保存液中，通过低温抑制代谢来争取时间。但这种“冷藏保鲜”模式存在明显局限，温度波动可能造成心肌损伤。

“我们不再让心脏‘休眠’，而是帮助它保持‘清醒状态’。”省医科院电生理研究所所长郝国梁解释。新系统通过持续灌注特制保护液，让离体心脏在34℃~36℃的接近生理温度下维持跳动，就像给心脏建造了一个带着生命支持系统的“移动房间”。

这个“生命舱”有何神奇之处？

“首先，精密控温系统将温差控制在±0.5℃范围内，避免传统冷藏的温度波动；其次，特制保护液含有氧合载体、能量底物等30余种成分，相当于为心脏准备的‘全营养餐’。”研发人员马飞说，更值得期待的是，内置传感器可监测心脏电活动、冠脉流量、乳酸值等多项指标，就像给心脏佩戴了移动的“智能心电图”，心脏健康与否，一目了然。

7月8日，在省医科院电生理研究所，记者见到了这个被科研人员亲切称为“新房子”的装置。它外形酷似登机箱，却装着精密的生命支持系统。

“这两个显示屏，一个是固定的，一个是可以取下来的。”马飞说，显示屏可以实时显示心脏的“健康数据”，一旦指标异常，系统会立即报警，让医生能及时干预。

目前，该系统已在动物实验中取得突破性进展。马飞说，近日，他们运用该系统转运了一颗猪心脏，数据显示，这颗离体猪心脏在24小时后仍保持良好功能状态。

未来，我们会模拟直升机运输、公路颠簸等真实场景。”郝国梁教授透露，团队下一步将开展更多动物实验，为临床应用铺路。

在郝国梁看来，每一颗被成功保存的心脏，背后都是一个有机会获得新生的生命。未来，随着技术不断突破，心脏移植不再受地域限制，不再被时间紧迫所困扰。那时，更多的患者将有机会获得这份珍贵的“生命礼物”。

“生命魔盒”初显身手

河南省医科院AI+类器官芯片平台实验室工作人员展示器官芯片

一个手机大小的白色盒子，静卧在河南省医学科学院AI+类器官芯片平台实验室。别小看它，这个被称为“器官芯片”的“魔盒”，正孕育着对抗癌症的新希望。

如今，这项前沿技术已走出实验室，真正开始帮助河南的癌症患者挑选最有效的治疗方案。

7月9日，该平台负责人谢鑫告诉记者，今年5月，他们与省肿瘤医院合作，启动了一项针对难治、复发妇科肿瘤的研究，标志着国内首个集成类器官芯片与人工智能图像分析的精准医疗平台正式迈入临床验证阶段。

这项研究计划招募200位晚期卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌的患者，研究周期预计1~2年。研究人员会利用患者手术样本或者腹腔积液样本，在“器官芯片”上培养出“迷你肿瘤”，然后借助器官芯片3D成像和AI系统分析这些“迷你肿瘤”对不同药物的反应，从而筛选出针对患者最可能有效的个体化治疗方案。

目前，已有13位患者受益，50岁的翠燕（化名）就是其中一位。她患有复发性浆液性卵巢癌，一个月前刚做完肿瘤切除手术，医生提供了五种可能的用药方案，但哪种对她最有效、副作用最小？传统的“以身试药”方式风险高、耗时长。

随后，她手术切除下来的肿瘤组织，被送到了省医学科学院“AI+类器官芯片平台”实验室，研究人员立刻开始工作。

“我们先将肿瘤组织解离，提取出活的癌细胞，然后将它们‘种’到芯片上不同的格子中培养。”谢鑫说，芯片内部模拟了人体环境，提供氧气和营养液，一周左右，这些细胞便能生长成微小的细胞团。这就是“类器官”，可以看做是患者肿瘤的“替身”。

关键时刻来临，研究人员依据医生提供的五种候选方案，开始向不同的“迷你肿瘤”中添加不同的抗癌药物并分组。4天后，利用3D成像与AI技术，科研人员对芯片上各组“迷你肿瘤”的变化进行精密分析，计算不同药物方案的抑瘤效果。

“这个过程我们会重复2~3次，确保结果可靠。”谢鑫说。最终，清晰的数据显示，第三种用药方案对翠燕的“迷你肿瘤”效果最好，相对抑瘤率达到了71%。这个结果，为临床医生制定精准、高效的治疗方案提供了强有力的科学依据。

“以前，判断某个药对病人是否有效，往往需要病人亲身去试，可能承担无效治疗甚至毒副作用的痛苦。”谢鑫感慨，有了器官芯片技术，患者便能在体外，用自己的“迷你肿瘤”提前“试药”，大大提高了治疗的精准性和成功率

这项“AI+类器官芯片”技术，融合了生物学、材料科学、工程学和人工智能，曾被国际顶级期刊《科学》杂志列为“十大新兴技术”之一。它不仅为肿瘤患者带来了福音，更有望改变新药研发模式，替代部分动物实验，因为动物和人体环境不同，而“迷你肿瘤”能更准确地反映药物对人体的真实效果。

看着实验室里忙碌的景象和那些静默的器官芯片，谢鑫充满信心：“这只是个开始。‘生命魔盒’潜力巨大，未来在新药研发、基因治疗、对抗衰老疾病等多个领域，都将大有作为。我们的目标，就是让这些尖端科技更快、更广泛地造福患者。

河南迎来“绿色催化剂”

中原纳米酶实验室中试基地生产线正在运转

7月9日，在省医科院医研园中原纳米酶实验室中试基地内，一条生产线正满负荷运转，两名身穿白大褂的科研人员穿梭其间，不时查看数据仪表。

这是全球首条纳米酶中试生产线，两个月前正式投入使用，标志着纳米酶技术迈出了从实验室研发走向产业化的关键一步。

“基地总共有4条生产线，目前其中3条已经投产。”中原纳米酶实验室执行主任孙国明介绍，4条生产线全部启用，年产能可达30吨。

中试基地生产线的核心作用是验证和优化生产工艺，为实验室技术实现规模化生产铺平道路。其主要通过工艺流程优化、小批量试制生产及安全性验证，通过放大试验规模来评估技术的可行性，为后续大规模生产提供坚实数据支持。

纳米酶，作为一种具有特殊催化性能的纳米材料，近年来备受关注。它不仅能模拟天然酶的活性，还具有更高的稳定性与更低的成本，因此在生物医药、畜牧业、农业、环境保护等领域展现出广泛的应用潜力。

中原纳米酶实验室成立于2023年10月。目前，实验室率先完成技术转化、从“书架”走向“货架”的产品是农业纳米酶，该技术能在常温常压下高效催化空气氮还原为氨，大幅提升植物氮素利用效率，在作物增产、抗病虫害增强、土壤连作障碍消减等方面效果显著。

今年3月，这项技术在河南本土小麦田、黄泛区农场盐碱地以及一些青菜园中率先进行田间试验。5月底的试验结果令人振奋：与常规施肥对照组相比，普通耕地小麦平均增产13.8%，盐碱地小麦平均增产12.9%，上海青更是实现了20.6%的增长。

“农业纳米酶的核心价值在于实现双赢。”孙国明说，“它既能减少30%的氮肥使用，又能同步提升作物产量8%~18%。”这为河南扛稳粮食安全重任、建设农业强省提供了强有力的技术支撑。

根据实验室规划，未来三年内，农业纳米酶技术将推广覆盖河南2000万亩耕地，预计2026年，该技术将实现规模化生产与应用。

在中试基地展览柜前，孙国明拿起一瓶用于畜牧业领域的纳米酶产品进行介绍。

“真菌毒素是一类由真菌产生的次生代谢产物，常见于玉米、小麦等谷物中，因其结构中的稳定环氧基团与弱极性特性，难以被常规饲料加工工艺及吸附剂有效清除，已成为全球养殖业面临的严重污染源。”孙国明解释道，“猪食用含有真菌毒素的饲料后会引起腹泻等问题，而我们的纳米酶能够高效降解饲料中的真菌毒素，将霉变粮转化为安全饲料，这不仅显著降低了养殖业对抗生素的依赖性和环境污染风险，还有效促进了猪的健康成长，提高了养殖效率。”

此外，实验室在医用领域也取得突破：基于纳米酶技术的抗菌敷料已进入临床试验阶段，其衍生的抗菌材料未来可应用于无菌衣物、抗菌手机壳等日常用品

实验室的创新实力已获全球瞩目。其核心纳米酶技术入选2025夏季达沃斯论坛“十大新兴技术”榜单

展望未来，孙国明表示，实验室将持续深化研发，加强与各方合作，加速推进纳米酶技术在农业、医疗等领域的产业化进程，为河南乃至全国的科技创新与经济社会高质量发展注入新动能。

（本文图片均来自河南省医学科学院）