共计 1552 个字符，预计需要花费 4 分钟才能阅读完成。
郭峰是印第安纳大学布卢明顿分校智能生物医学系统实验室的主任。照片由印第安纳大学的 Chris Meyer 拍摄。
印第安纳大学 Luddy 信息学、计算与工程学院的研究人员正在通过将人工智能和机器学习应用于一种创新的芯片实验室技术——声流体学（即利用声波在液体中操纵细胞）来推动生物医学研究的发展。
将人工智能引入这项技术可以帮助科学家更快、更有效地识别新的治疗方法。由印第安纳大学智能系统工程副教授 郭峰 领导的这项研究最近获得了 美国国立卫生研究院 150 万美元的资助。
郭峰同时也是 Luddy 学院智能生物医学系统实验室的主任，他表示：“我们实验室的目标是利用人工智能和类器官计算——我们称之为生物智能——进一步推进或创新生物医学系统，以应对医学、医疗保健和制药行业的挑战。”
郭峰（右）在实验室中通过显微镜观察声流体芯片，Young Yang 在一旁观看。Yang 是郭峰实验室的访问博士后研究员。照片由印第安纳大学的 Chris Meyer 拍摄。
声流体学利用流体动力学原理，通过声波在溶液中操纵生物材料，如化合物或细胞。郭峰表示，这一过程也被称为“声学镊子”，与实验室中其他操纵这些材料的方法相比具有显著优势。在加入印第安纳大学之前，郭峰曾在该领域的 一位先驱者 指导下进行研究。
与移液等传统的液体处理方法不同，声流体学是完全非接触的，降低了交叉污染的风险，而交叉污染很容易破坏涉及生物材料的实验。
郭峰表示，这种方法对活细胞无害，且不需要使用化学标签，如荧光染料或放射性标记。
“声流体学是完全非接触、无标记且高度生物相容的，”他补充道，这项技术有潜力改善广泛的医学研究领域，如传染病、癌症研究和再生医学。
声流体学的力量可以在显微镜下观察到。郭峰的研究制作了一段视频，展示了溶液中细胞的混沌漩涡 仅通过声波转变为精确控制的动作，微观粒子以严格的队形旋转和行进。
郭峰表示，将人工智能引入这一系统为复杂生物医学实验的实时监测和自适应控制提供了可能性。人工智能的反应速度比人类科学家快得多，后者需要在分析系统中的每次变化后暂停实验以确定下一步行动。
相比之下，人工智能几乎可以即时反应。例如，郭峰表示，将人工智能应用于声流体学可以加快蛋白质分析或潜在药物化合物的筛选——这两者在个性化医疗中都是必需的，其中药物和剂量是根据患者的具体生物学特性量身定制的。
“人工智能可以帮助生成最佳协议，”郭峰说，“它可以提供动态反馈和动态监测，以控制快速化学反应。”
滴管用于将液体滴在声流体芯片上，该芯片利用声波引导溶液中的分子通过微流体通道。照片由印第安纳大学的 Chris Meyer 拍摄。
郭峰已向 印第安纳大学创新与商业化办公室 披露了该技术的应用，包括一种快速分析药物化合物对肿瘤中免疫细胞相互作用影响的方法；利用声场刺激组织或器官，如神经元或肌肉；甚至使用声学治疗贴片通过皮肤精确给药。他还 拥有该技术的更广泛美国专利。
在新的 NIH 资助下，郭峰计划在现有 9 名研究生、本科生和博士后研究生的基础上，为 智能生物医学系统实验室 招募一名新的博士后研究员和几名本科生。郭峰还与印第安纳大学医学院共同领导了一项 1650 万美元的 阿尔茨海默病研究资助 以及一项 200 万美元的 NSF 资助，支持 开创性的脑类器官计算技术研究 。这两个项目也使用了智能声流体学和 器官芯片 系统。
郭峰的研究已经引起了多家医疗保健初创公司的兴趣，其中一家公司有意向获得该技术的部分许可。
“我们真正希望推动这种转化影响——找到行业或临床转化医学的实际挑战，并将我们的努力转化为实际应用，”他补充道，实验室的目标不仅仅是推进声流体学，还要追求该技术在现实世界中具有最大潜在影响的应用。
“我的工作是为了推动医学、生物学和化学的发展，但我的背景是物理学和工程学，”他说，“我常说，科学家想要理解世界，但工程师想要改变它。”
