2024年，iCANX推出X-Doctor专栏，聚焦iCANX上独辟蹊径用科技创新改变世界的科学家和他们的科学发现，每期揭秘一位科学家和他/她的探索之路，独家报道、干货满满。欢迎大家一同感受科学的魅力，见证这些创新的力量。
第33期，X-Doctor将带你走近加州大学洛杉矶分校陈俊教授，感受一下他在生物电子领域的探索。
加州大学洛杉矶分校生物工程系终身教授陈俊，以纳米技术和生物电子为笔，绘制出一幅幅关于未来医疗、可穿戴设备以及环境监测的宏伟蓝图。他用自己的智慧和汗水，编织着未来生物电子技术的梦想，不断推动着科技与人类健康的深度融合。
今年5月，陈俊教授团队将粒子布朗运动与胶体稳定性解耦，以实现具有高磁化、流动性和可重构性的永久流体磁体，相关工作以“Permanent fluidic magnets for liquid bioelectronics”为题发表在Nature Materials。该成果被Nature杂志以“A magnetic liquid makes for an injectable sensor in living tissue”为题，作为研究亮点报道。
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追梦之路：从佐治亚到斯坦福
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陈俊的科研之旅，是从2012年进入佐治亚理工学院起步的。他师从全球纳米技术领域的泰斗——王中林院士。在王院士的悉心指导下，陈俊对纳米材料和摩擦纳米发电机产生了浓厚的兴趣。2016年，他以《Triboelectric Nanogenerators》的毕业论文在这所理工名校获得了博士学位。毕业后，他没有停下脚步，而是选择继续深造，远赴斯坦福大学，在崔屹院士的课题组开启了博士后研究的生涯。
在斯坦福的日子里，陈俊沉浸在可拉伸电池和智能热调控织物等前沿课题中。崔屹院士团队在锂电池和纳米技术领域的深厚底蕴，为陈俊提供了宝贵的学习和实践机会。这段经历不仅让他积累了丰富的科研经验，也让他在科技创新的道路上更加坚定和自信。
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创新之地：UCLA的可穿戴生物电子实验室
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结束斯坦福的博士后研究后，陈俊回到了学术氛围浓厚的加州大学洛杉矶分校（UCLA），并在这里创建了可穿戴生物电子实验室。这个实验室如同一座充满未知与可能的城堡，吸引着来自全球的有志青年共同探索生物电子技术的无限可能。
陈俊的可穿戴生物电子实验室，致力于将纳米技术和生物电子技术相结合，开发出能够实时监测人体健康状况、改善医疗水平的智能织物、可穿戴设备和人体局域网等前沿应用。这些看似科幻的场景，在陈俊和团队成员的共同努力下，正一步步成为现实。
2022年，陈俊教授团队应邀在《Nature Electronics》发表综述，探讨了智能织物在个性化医疗中的应用，包括其在监测生理状态、疾病预防、提高生活质量和降低医疗成本的潜力，同时分析了技术发展、制造策略、临床应用及商业化过程中的挑战和未来趋势。
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个性化医疗的智能探索
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随着物联网的快速发展以及5G/6G无线网络的迅猛发展，人们的健康管理，也从基于疾病治疗的模式，转换到基于疾病预防的个性化医疗模式。柔性生物电子在这里起到了十分关键的作用。它们能够持续提供健康监测信息，并建立个性化的健康数据库。通过这些柔性电子，我们可以持续监测心率，体温，血糖浓度等健康指标，并将这些数据建立在云端的个性化数据库中，我们可以通过微信、短信或电子邮件等方式分享这些数据给医务人员，从而显著提高了诊断效率。在个性化医疗领域，陈俊的研究成果尤为显著。他领导的团队利用智能织物，开发出了能够实时监测人体脉搏，呼吸频率，睡眠质量等生理参数的柔性电子器件。这些设备通过非侵入式的方式，为用户提供精准的生理参数监测，为医生制定个性化治疗方案提供了科学依据。
除了智能织物和生物传感器外，陈俊团队还在自供电生物电系统方面取得了突破性进展。尤其是在2021年，陈俊教授的课题组，在复合聚合物系统中发现了这种磁弹性效应。只需在高分子里面添加磁性纳米颗粒，当外界施加机械压力到这些磁性复合材料时，我们就可以观察到材料磁通密度的变化。这个研究把磁弹性从刚性金属或合金延伸到了软的聚合物系统中。引起磁通密度的变化所需要的压力仅约100千帕，这个压力值完全可以由人体指压、心跳或呼吸等生命活动提供。这个工作当时发表在Nature Materials 上面，被选择为当期的封面文章，且被Nature 高亮。
之后，陈俊教授这些磁弹性复合材料上又加上了另一个柔性线圈，从而构建了一种全新的磁弹性发电机。这种磁弹性发电机是纯防水和生物相容的，而且能够灵敏的将脉搏、呼吸、眼球运动等各种生命活动转化为高保真的电学信号。通过分析这些采集到的电学信号的频率和幅值信息，我们能够持续地获取呼吸率、脉搏速度、血压，呼吸频率等多种生理参数。目前，陈俊教授课题组目前正致力于将磁弹性效应引入尽可能广泛的应用领域中去。
陈俊教授课题组，最新研发研发出一种新型可穿戴生物电子系统，能够检测人类喉部肌肉活动，并通过机器学习技术将运动信号转化为声音。这一技术的成功应用，不仅为无法发声的人群提供了全新的交流方式，也为声音识别和语音识别技术带来了新的思路。
值得一提的是，该系统的识别精准度接近95%，这一成绩无疑是对团队技术创新能力的最佳证明。
自供电可穿戴传感驱动系统的设计
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环境监测的新思路
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在环境监测领域，陈俊团队的研究同样充满了创意和活力。他们利用智能织物和压电纳米发电机等技术，开发出了能够实时监测环境中各种物理和化学参数的穿戴设备。这些设备可以用于水质监测、空气污染监测等领域，还可以为地震预警、火灾预警等提供有力的技术支持。
元宇宙中的自供电传感技术
通过这些研究成果的积累和转化，陈俊和他的团队正在逐步构建一个智能、高效、可持续的环境监测体系，为保护我们的地球家园贡献着自己的力量。迄今为止，陈俊教授以通信作者在《Nature Reviews Bioengineering》, 《Nature Materials》, 《Nature Electronics》, 《Nature Biomedical Engineering》, 《Nature Communications》， 《Science Advances》, 等顶级期刊上发表论文共计25篇，其研究成果九次入选Science和Nature研究热点。他的研究重点是软材料和柔性生物电子。他一共出版了两本书和 330 篇期刊文章。他还申请了 14 项美国专利，其中一项已获得许可。陈博士目前的 h 指数为 115，被 Web of Science 认定为全球材料科学领域最具影响力的研究人员之一。
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荣誉与未来：科研之路上的光辉篇章
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在科研道路上取得累累硕果的同时，陈俊也收获了众多的荣誉和认可， 包括V. M. Watanabe Excellence in Research Award。该奖项为UCLA Samueli 工程学院的最高荣誉之一，每年仅评选出一位教授获此殊荣。陈俊教授还曾获得Shu Chien Early Career Award，该奖项旨在每年表彰一位在加州大学10 个分校中，在学术上取得杰出成就的助理教授。其他的学术奖项，包括但不限于，UCLA Innovation Fellows, UCLA Faculty Mentor Award, UCLA Society of Hellman Fellows Award, Georgia Tech Alumni 40 Under 40, ONR Young Investigator Award, AHA Innovative Project Award, AHA Transformational Project Award, AHA's Second Century Early Faculty Independence Award, NIH UCLA CTSI KL2 Translational Science Award, BBRF Young Investigator Award, Okawa Foundation Research Award, Advanced Materials Rising Star, Materials Today Rising Star Award, ACS Nano Rising Stars Lectureship Award, Chem. Soc. Rev. Emerging Investigator Award, Nano Research Young Innovator Award, ACS PMSE Young Investigator Award, Clarivate Highly Cited Researchers 2019 /2020 /2021 /2022 /2023。
面对未来陈俊教授充满了信心和期待。他将继续带领团队在软物质和生物电子领域深入探索不断创新为推动科技与人类健康的深度融合贡献自己的力量。
陈俊教授曾获得了iCANX青年科学家奖，2023年5月5日，iCANX Talks 第142期，陈俊教授带来了主题为《Smart Textiles for Personalized Health Care》的学术讲座。点击可查看回放。
https://wx.vzan.com/live/page/511201080?v=1682858401026
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