日前，北京航空航天大學科研喜訊頻傳，兩篇論文相繼刊發(fā)《Nature》子刊。
3月27日，陶飛教授團隊受邀在《Nature Computational Science》雜志發(fā)表了工業(yè)領域數(shù)字孿生的綜述與最新視角長文文章：《Advancements and challenges of digital twins in industry》。該文章對國內外數(shù)字孿生在工業(yè)領域的最新研究與應用進展進行了總結，深度剖析了數(shù)字孿生理論研究與工業(yè)實踐過程中存在的問題及面臨的挑戰(zhàn)，并指明了未來發(fā)展方向。陶飛教授、張賀博士后、博士生張辰源為該文作者，陶飛教授為通訊作者，北京航空航天大學為第一單位。
3月29日，常凌乾教授團隊報道了一種柔性、可生物降解、自供電電子繃帶，能夠提供雙模式電刺激，協(xié)同加速和改善腸道傷口愈合，并顯著減少了術后并發(fā)癥。相關成果以“Accelerated intestinal wound healing via dual electrostimulation from a soft and biodegradable electronic bandage”為題，發(fā)表在《Nature Electronics》上。北航生物與醫(yī)學工程學院博士生吳晗、王玉瓊博士、李虎博士等為第一作者，北航常凌乾教授、王柳助理教授，賓夕法尼亞州立大學余存江教授為通訊作者，北京航空航天大學為第一單位。
陶飛教授團隊的文章對國內外數(shù)字孿生概念模型與參考架構、數(shù)字孿生對象實時狀態(tài)感知、多維孿生模型構建、孿生數(shù)據(jù)分析處理、動態(tài)連接與交互等數(shù)字孿生關鍵技術研用進展進行了總結，指出當前在模型精準性、數(shù)據(jù)有效性、交互實時性和全面性等方面存在不足，無法完全滿足深層次工業(yè)應用需求。通過對國內外數(shù)字孿生在產(chǎn)品全生命周期中（包括數(shù)字孿生在產(chǎn)品迭代設計、制造過程智能決策、實時運維管控、精準故障預測與健康管理等）的應用進展分析后，指出當前國際上缺乏通用的、公共的數(shù)字孿生工業(yè)軟件平臺，阻礙了數(shù)字孿生的工業(yè)應用推廣。文章剖析了當前孿生認識與理解存在的不足或誤區(qū)，對工業(yè)數(shù)字孿生若干未來發(fā)展方向和挑戰(zhàn)進行了探討，指出未來數(shù)字孿生將與可靠性、復雜系統(tǒng)工程、量子力學等學科理論進一步交叉融合，從而更好服務新型工業(yè)化和新質生產(chǎn)力需求。
數(shù)字孿生在工業(yè)領域的應用
常凌乾教授團隊開發(fā)了一種自供電的電子繃帶，它由柔性和可生物降解的材料制成，可以加速腸道傷口愈合。該裝置采用雙電刺激促進傷口愈合：脈沖電刺激誘導上皮細胞電轉染，促進愈合因子（如上皮生長因子）的表達；還有一種直流電刺激可以增強轉染細胞的愈合因子的分泌。電子繃帶在體外對腸上皮細胞具有較高的轉染效率和細胞活力，可促進術中上皮生長因子的表達。其自供電原電池由鎂和鉬微電極對促進愈合因子的胞外分泌。待傷口愈合后，該電子繃帶可自降解在生物體內，無需二次手術取出。這種柔性可生物降解的自供電電子繃帶，使用雙電刺激策略為加速傷口愈合提供了一條有希望的途徑。雖然這里展示的是腸道，但類似的可生物降解電子繃帶可以用于促進其他器官和組織的傷口愈合，包括神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚和肌肉。
全植入式，可生物降解，自供電雙電刺激電子繃帶促進腸道創(chuàng)面愈合
陶飛教授團隊論文原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43588-024-00603-w
常凌乾教授團隊論文原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-024-01138-8
