水凝胶与MRI：三位正在重塑医疗的生物医学工程师
Hydrogels and MRI: meet three biomedical engineers reshaping health care
文章聚焦三位投身水凝胶与 MRI 研究的生物医学工程师及其医疗应用进展。新加坡国立大学材料学家 Xinyu Dong 通过改良冰模板法制备出强韧可拉伸的有机水凝胶，其团队开发的电子皮肤腕带可实时监测体温、脉搏与汗液浓度。德国Jülich研究中心 James Eills 致力于用超极化技术增强 MRI 磁信号，以更经济的方法替代昂贵的动态核极化，从而用超极化丙酮酸盐更好地监测细胞代谢与疾病。
发生了什么
《Nature Index 2026 Biomedical engineering》专题以'Hydrogels and MRI'为切入点，原拟介绍三位生物医学工程师，但正文实际只详细呈现了两人：新加坡国立大学材料科学家董昕宇（Xinyu Dong）与德国Jülich研究中心超极化方法实验室负责人James Eills。董昕宇在2020年攻读博士期间开始尝试冷冻铸造（freeze casting），最初用于仿生骨支架，2024年提出改良方案——冰晶溶解后用冷有机溶剂取代冰的位置，将盐离子嵌入基质，得到强度更高、可拉伸且导电的有机水凝胶；她与合作团队今年在《Nature Communications》描述了基于这类水凝胶的电子皮肤腕带，可贴合皮肤监测体温、脉搏和汗液浓度。Eills自本科起专注解决代谢磁共振信号弱的难题，开发仲氢诱导极化（PHIP）替代昂贵的dissolution DNP方法，2021年因此与多国合作者共同获得Erwin Schrödinger奖；他在加泰罗尼亚生物工程研究所第二个博后期间探索用激光原子传感器替代射频脉冲读取核自旋，最近一份预印本展示了PHIP衍生成像剂在人体活检样本上实时测量药物反应的潜力。
为什么重要
董昕宇把原本服务于陶瓷支架的冷冻铸造技术迁移到水凝胶和气凝胶，并加入有机溶剂取代步骤，相当于用同一套'结构跨尺度调控'思路把多种材料带出实验室——同行评审文献已记录其导电有机水凝胶抗拉强度达54.8 MPa、韧性153 MJ/m³这一量级水平（同行评审·C），把可穿戴电子皮肤从概念推向能贴合皮肤连续监测生理信号的实物，对柔性电子和软体机器人的材料选型有直接参考价值。Eills的工作则切中代谢MRI能否普及的成本瓶颈：传统dissolution DNP设备昂贵且准备时间长，PHIP把信号增强几个数量级的同时降低硬件门槛；尽管PHIP目前只能用于可加氢分子，且射频脉冲会破坏极化态，他引入光探测原子传感器的思路把'看不见的弱信号'问题拆成可分别攻克的环节，对代谢成像走向常规临床应用有现实意义。
还缺什么
材料标题写'三位'工程师，正文却只详述两人，第三位研究者的身份、专业方向和所在机构均未披露。文章提到Eills团队在预印本中用人体活检样本展示了PHIP的药物反应测量，但论文是否已经过同行评审、样本量与具体病灶类型未披露。董昕宇谈到的'可编程水凝胶'——物理、力学和生物学性质按特定组织和患者定制——目前仍属愿景，材料中没有披露具体在研的适应症、合作伙伴或时间表。PHIP衍生成像剂在进入临床前的纯度改进路径，以及Eills团队基于光探测原子传感器的方案是否已完成人体成像验证，也都待确认。
来源：Nature · nature.com