“吃土”可治疗肠道疾病？研究团队开发土壤仿生材料助力肠道微生态

作者：潇湘晨报

发布时间：2022-10-27 16:10

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10月25日，发表在《自然-化学》上的一项最新研究成果表明，“吃土”也能调节肠道微生物组和治疗肠炎。

科研团队受土壤组分启发，通过人工合成的方法构建由蒙脱土（天然土壤成分，俗称“观音土”）、淀粉颗粒和液态金属三种组分组成的土壤仿生材料，具有调控微生物功能的特质。这一具有响应性和调节性功能的新材料，不仅能提高微生物合成化学品的效率，还能够调节肠道菌群失调，恢复肠道微生态，在生物制造和生物医药领域有着应用潜力。

该成果由芝加哥大学完成，田博之教授为文章通讯作者，林艺良为文章第一作者和共同通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员高翔为文章共同第一作者。

可以指挥微生物的“人造土”

自然环境中的微生物群落是一个重要但未被充分研究的领域，土壤被公认是地球系统生物多样性最为复杂和丰富的环境，据统计，每克土壤中微生物的数量可达上百亿个、种类可达上百万种、成千上万的菌落、超过200米的菌丝等，土壤中原核生物的多样性比自然界中其他生物物种的总和要大三个数量级。

受土壤结构及组成成分的启发，研究团队开发出一种新的土壤仿生材料，并构建了一种化学系统，可以让“加入”该化学系统的微生物们定植，通过物理刺激的方法，将想要传递的信息发送给该团体中的微生物们，原本“清闲”的微生物们接收到信息后便可进行创新性工作。

土壤仿生材料可以对激光、溶剂、外力等进行响应，使材料从原子到宏观水平都发生化学非均质性变化，实现该化学系统中不同的组分进行化学再分配、传感和写入及擦除的修改，从而发挥新的功能，科研团队便可在此基础上进行更多的系列研究。

冰模版法合成多孔土壤仿生材料。研究团队供图

“我们使用了自下而上的方法去模拟土壤中的矿物质、有机相以和流动相来合成一种新的化学系统，该化学系统为一种土壤仿生材料，可以在体外增强微生物代谢和提高生物基化学品的合成，丰富病理条件下的肠道微生物组多样性，调节体内细菌失调。”高翔表示。

将纳米结构矿物质、淀粉颗粒和液态金属完美结合是研究过程的一个难点，三种元素的比例调配及功能缺一不可。为此研究团队使用了3D-X射线荧光光谱和叠层衍射成像来表征构建系统的结构和功能，反复调整以确保材料的最优效果。

科学“吃土”可治疗肠道疾病

从自然界中无机和有机结合的思考，到创新性地将随处可见的土壤应用到科学研究中，仿照土壤结构将材料与微生物更好结合，这是科研团队在材料领域的又一创新突破。

那么，如何证实研究成果对肠道微生物具有调节作用呢？

可食用“人造土”助力肠道微生态示意图。研究团队供图

为此，研究团队建立了一个肠道微生物发生紊乱的小鼠模型，小鼠“吃”掉研究团队开发的土壤仿生材料后，发现其紊乱的肠道微生物菌群有所恢复，并重新建立生态模型；另外发现该材料还可以用于治疗葡聚糖硫酸钠诱导形成急性的肠炎。通过土壤仿生材料对小鼠模型治疗实验，证实对肠道微生物群的调节功能和治疗肠炎，说明“吃土”可以治疗肠道疾病。

“我们的研究成果主要有两个应用领域，一个是促进微生物的生长并提高微生物合成生物基化学品的效率，另一个调节肠道微生态，从而达到治疗肠道疾病的效果。”高翔说。

来源：科技日报

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科学家证明吃土可治疗肠炎是真的吗

作者：炉边生活趣谈

发布时间：2022-10-27 19:41

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科学家证明吃土可治疗肠炎新闻爆出后，网友表示有点难以置信，吃土可能会治疗肠炎，但是长期吃土对身体也会有不利因素，不建议大家为了治疗肠炎专门去吃土，并不好。

科学家证明吃土可治疗肠炎是真的吗

据科技日报 报道：25日，发表在《自然·化学》上的一项研究成果表明，“吃土”也能调节肠道微生物组和治疗肠炎。科研团队通过人工合成的方法构建由蒙脱土（天然土壤成分，俗称“观音土”）、淀粉颗粒和液态金属三种组分组成的土壤仿生材料，能够调节肠道菌群失调，恢复肠道微生态，在生物制造和生物医药领域有着应用潜力。

吃土会对身体有害吗

既有害也有益，害处是这些土不卫生，会感染肠胃的，导致各种疾病发生，而好处就是土里面含有微量元素的锌，另外有一段话是一些喜欢土的人之所以吃土的原因（这个吃土的病叫异食癖，生理和心理上都有问题，要看医生啊 儿童异食癖 儿童常吃一些不可食物品的坏习惯，就叫做异食癖。患有异 食癖的儿童往往喜欢吃沙石、泥土、纸片、烟头、煤渣，甚至某 些小虫等等。考其原因，一是由于儿童的神经系统发育不全——— 尤多见于脑与植物神经发育不全者；二是某些儿童患有肠道寄生 虫病；三是某些儿童患有贫血———特别是缺铁性贫血；四是部 分儿童的体内缺乏微量元素锌。）

吃泥土会影响生命吗

如果发现有人喜欢吃泥土，而且沉迷于其中不能够自拔，很有可能就是异食癖患者。如果这一类患者经常吃泥土，可能会对自己的生命造成影响，因为泥土中含有很多细菌或者是寄生虫，进入人体以后就会对人体的肠胃道造成严重影响，会让患者感染各种疾病。异食癖患者是因为自己身体内缺少某种微量元素所导致，需要及时去医院做一下全面的检查，然后对症补充营养元素即可。

来源：网站q2d

作者：强柔

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号外号外！科学家证明吃土可治疗肠炎

作者：奔跑的小张张

发布时间：2022-10-27 15:21

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25日，中科院深圳先进技术研究院科研团队在《自然·化学》上发表研究论文，其团队联合国外团队研发出一种新型土壤仿生材料，科学家通过技术手段能够调动这种“土壤”里的微生物进行“创新型工作”，因此如果人吃了这种“土”，这种“土壤”里的微生物能够调节肠道微生物组并改善健康状况。

有网友表示，古人就将土纳入了中药，还是古人高明！

也有网友表示，是要到吃土的时候了，暗示双十一即将到来，疯狂买买买，之后只能吃土了，小编觉得怕是土也吃不起了吧！

不过，这项研究如果能够尽快实现产品化我想对肠胃病人来说很可能是个福音。

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“吃土”可治疗肠炎？作者回应：研究尚在动物实验阶段

作者：健康时报客户端

发布时间：2022-10-28 17:42

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（健康时报记者 徐婷婷 实习记者 杨晓露）10月25日，一项发表在《自然-化学》上的最新研究成果表明，由蒙脱土（天然土壤成分，俗称“观音土”）、淀粉颗粒和液态金属三种组分组成的土壤仿生材料，具有调控微生物功能的特质。“科学家证明‘吃土’可治疗肠炎”的消息迅速引起网友的广泛热议。

科学家证明‘吃土’可治疗肠炎登上热搜

该文章共同第一作者，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员高翔告诉人民日报健康客户端记者，文章中的“土”并不是真的土壤，而是仿照土壤结构构建的人工土壤仿生材料。目前该项研究只是在动物实验阶段，作用机制也还不清楚，尚未应用到临床。“我们只是在研究中发现了这一现象，希望能为临床研究提供一种思路。”

小鼠“吃”仿生土壤后肠道微生物菌群有所恢复

发现这一现象其实是“无心插柳柳成荫”。高翔介绍，团队主要的研究其实是做材料和微生物的杂合体系，材料是没有生命的，甚至大部分材料都是有毒的很难和微生物相结合。“在自然界中，土壤是一个很好的材料和微生物的结合体，因此就把研究对象聚焦到了土壤上。我们发现在合成的土壤仿生材料中，大肠杆菌和枯草芽孢杆菌都生长得很好。”

高翔正在做实验，受访者供图。

肠道微生物菌群和土壤中的菌群有类似之处，因此科研团队就想到了“土”和治疗胃肠道疾病是否会有关联呢？高翔告诉人民日报健康客户端记者，为此，研究团队建立了一个肠道微生物发生紊乱的小鼠模型，小鼠“吃”掉研究团队开发的土壤仿生材料后，发现其紊乱的肠道微生物菌群有所恢复，并重新建立生态模型；另外发现该材料还可以用于治疗葡聚糖硫酸钠诱导形成急性的肠炎。通过土壤仿生材料对小鼠模型治疗实验，证实对肠道微生物群的调节功能和治疗肠炎。

为何吃“土”可调节肠道？

大连医科大学基础医学院原副院长辛毅教授告诉人民日报健康客户端记者，吃“土”能调节肠道微生物群，可能是补充了微生物，也可能是补充了微量物质。有一些学者认为，人体要不断从外界环境包括土壤中获得一些体外细菌，有些对于人体有益的细菌进入到人体以后，有可能保存下来成为定植菌。年龄越小可能对外界细菌接受能力越强，年龄越大接受外部细菌的可能性会更低一些。“在大自然里一些微生物比较多的环境中，获得更多不同来源的细菌来丰富肠道菌群是有一定的科学性的，但是目前还没有更多的实验结果能证明这一点。”

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最新研究吃土可以治疗肠炎？网友：也该到吃土的时候了

作者：科幻网

发布时间：2022-10-27 10:34

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科幻网10月27日讯（徐畅） 据科技日报报道，10月25日，发表在《自然-化学》上的一项最新研究成果表明，“吃土”也能调节肠道微生物组和治疗肠炎。

当然，这里所说的“科学吃土”指的是“人造土”。据了解，科研团队受土壤组分启发，通过人工合成的方法构建由蒙脱土、淀粉颗粒和液态金属三种组分组成的土壤仿生材料，具有调控微生物功能的特质。

科研团队研究表示，这种可以指挥微生物的“人造土”是通过物理刺激的方法，将想要传递的信息发送给该团体中的微生物们，微生物们接收到信息后便可进行“创新性工作”。

什么是蒙脱土？蒙脱土俗称“观音土”，别名也叫蒙脱石，它是一种含有多种矿物质的粘土物质。因为富含各种硅、锌、镁、铝等矿物质，并且化学成分稳定，也被称为“万能石”。

除此之外，蒙脱土还有一定的医疗价值，大多数人在腹泻时会吃蒙脱石散止泻，而蒙脱石散的主要有效成分就是蒙脱石。

蒙脱石散属于天然蒙脱石的微粒粉剂，对消化道内的病毒、病菌以及产生的毒素，都具有非常强的固定和抑制的作用。蒙脱石散在临床上主要用于治疗急性或者慢性腹泻。

它不仅能平衡正常菌群，有局部止痛的功效，还能够对消化道的黏膜起到很强的覆盖保护作用，提高粘膜屏障对局部刺激的防御能力，并且也具有一定的止吐作用。

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中医说吃土治病你不信，但科学家说吃土能治病

作者：职谈人生

发布时间：2022-10-27 18:56

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在农村，老人们经常说的一句话就是“不干不净吃了没病”。你还别不信，中医在古代就有“伏龙肝”、“百草霜”的方子来治疗消化道疾病以及妇科病症。啥是伏龙肝呢？就是农村土灶烧得焦黄的黄泥巴土，而百草霜俗名“锅底灰”。你不信？

伏龙肝

科学家证实了吃土能治病

据科技日报消息，发表在国际顶级科学期刊《自然-化学》上的一项最新研究成果表明，“吃土”也能调节肠道微生物组和治疗肠炎。该论文所说的土是指通过使用蒙脱土、淀粉颗粒、液态金属三种成分，人工合成的土壤仿生材料。

观音土

听上去这种放生土壤是不是很高大上？其实这玩意在古代中国穷人们都认识——“观音土”。这么通俗的东西，被科学一解释，就显得高大上了。

观音土

科学家经过研究证明，这种土壤仿生材料具有调控微生物功能的特质，不仅可以提高微生物合成化学品的效率，还能调节肠道菌群失调，恢复肠道微生态，在生物制造和生物医药领域有很大的应用潜力。

越来越多的科学证明中医的神奇

在中国的东晋，葛洪在其所著《肘后备急方》中，记载了当时用粪清治疗食物中毒和严重腹泻，“绞粪汁，饮数合至一二升，谓之黄龙汤，陈久者佳”，还记载了用动物粪便治疗疾病，如“驴矢，绞取汁五六合，及热顿服，立定”。16世纪，明代李时珍在《本草纲目》中记载了口服粪水治疗严重腹泻、发热、呕吐和便秘等疾病。

《本草纲目》

粪便治疗疾病被现代科学和医学广泛证明是十分有效的，主要是治疗肠道菌群紊乱相关的疾病。例如因为肠道菌群紊乱导致的长期腹泻不止等疾病，通过服用粪便而治愈。

粪便治病，不是江湖郎中

上海市儿童医院官方曾微信发布了一则招募志愿者捐献“便便”的公告。公告称，如果志愿者能定期捐献新鲜粪便，其中的肠道微生物就有可能用于儿童的肠道微生物移植治疗。

粪便重建肠道内菌群平衡

美国科罗拉多大学医学院外科医生BenEiseman对4名伪膜性肠炎患者，采用了抗生素、氢化可的松、益生菌等治疗手段，但患者仍腹泻严重，甚至出现休克。无奈之下，医生最终和患者及家属商议，用患者家属的大便制成粪水对患者进行灌肠。结果十分神奇，服用粪水的患者三天后康复出院。

现代人应该多亲近大自然

由于现代卫生条件大幅度改善了，因此绝大多数人恨不得家里一尘不染。中医认为人应该与泥土亲近，而不应该过分干净。当然，这里所说的泥土当然是自然泥土，不要拿污染过的泥土来抬杠。而且现代医学也越来越多地证明了人类亲近大自然，身上带点自然的泥土气息对健康是非常有益的。

亲近大自然

婴幼儿在干净自然的土壤环境下玩耍，一般不会产生消化道疾病。甚至我们在以前看到过很多脏兮兮的流浪汉，尽管他们浑身上下散发着异味，但身体却没病没灾。

到田野里呼吸下泥土的芬芳

现在人们对卫生严苛的追求，导致我们不得不选择购买“益生菌”、乳酸菌一类改善肠道的饮品食用。很多女性实现了脚不染尘手不沾水，过分的卫生可能会导致不明原因的疾病，例如肠道疾病。一些人长期腹泻，却苦于找不到原因，自己又没吃坏东西。西医大多开点消炎类抗生素了事，结果却是花钱受了苦，病却不见好。

亲近大自然，走中国古人天人合一的生活方式，才能真正健康。各位朋友，对土能治病和粪便治病，不妨将您的看法留在评论区。

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常有人说：穷得吃土！这话有什么依据吗？土真的能吃吗？

作者：知识蚂蚁

发布时间：2022-10-28 11:24

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土能吃吗？

生活中，常听有人自嘲说：“穷得吃土”！

为什么要这样说？这句话有什么依据吗？土真的能吃吗？

土是地壳表面最主要的组成物质，是岩石圈表层在漫长的地质年代里，经受各种复杂的地质作用所形成的松软物质，也是人们最常见的一种物质。根据地质成因、形成时间、地点、环境、方式的不同，形成黄土、红土、黑土、淤泥等不同的类型。

其实，在自然界里，动物吃土的现象，不算什么新鲜事儿。

有很多人表示：曾见到过狗吃土。

在农村，牛舔墙、舔石头的现象也很常见。

法国自然历史博物馆Sabrina Krief发现，黑猩猩在食用某种植物前后也会吃土。

科学家在凡尔斯山脉的雨林考察时，也曾发现成群的鹦鹉在啄食地上的泥土；

甚至，曾经有媒体报道：榆林有位女士有吃土的习惯，每年吃30多斤黄土块。

对于这些吃土的现象，一直以来科学界未有定论，只是有三种解释性猜想论述：

1.黏土会进入消化系统后吸附有害有毒物质、阻碍病原体入侵。

2.黏土可以提供一些营养物质。

3.食土是在极度饥饿时产生的一种反应。

直到今年10月25日，《自然-化学》发表的最新研究成果表明：吃土能够调节肠道微生物组和治疗肠炎。

这项成果是由田博之、林艺良教授研究发现的，他们通过人工合成蒙脱土（天然土壤成分，俗称“观音土”）、淀粉颗粒和液态金属组成土壤仿生材料，据实验表明，这种由土壤组成的新材料能够提高微生物合成化学品的效率，还能够调节肠道菌群失调，恢复肠道微生态。

根据最新研究可以看出，“穷得吃土”这句话并不是空穴来风，毫无依据，土可以吃，并且有一定的调节肠道的作用，吃土也是有一定的科学依据。不过科学研究所说的土，并不是普通的土，而是加工过的土。看来只要掌握了一定的加工方式，自然界里到处都是宝！

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哈佛医学院科学家发现疼痛的惊人保护特性

作者：量子认知

发布时间：2022-10-18 00:38

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哈佛大学医学院的研究人员分析了肠道中的疼痛纤维和排在肠壁上的杯状细胞之间的分子串扰。这项工作显示，来自疼痛神经元的化学信号诱导杯状细胞释放保护性黏液，以覆盖肠道并保护其免受损害。该研究结果表明，肠道疼痛不是一个单纯的检测和信号系统，而是在肠道中发挥直接的保护作用。

如果疼痛不仅仅是一个单纯的警示呢？

对小鼠的新研究阐明了疼痛神经元如何保护肠道免受损害。

疼痛是进化过程中检测伤害和让我们知道有问题的最有效机制之一。它就像一个警示系统，告诉我们要停下来关注我们的身体。

但是，如果疼痛不仅仅是一个单纯的报警信号呢？如果疼痛本身就是一种保护形式呢？由哈佛大学医学院的研究人员领导的一项新研究表明，小鼠的情况很可能就是这样。

这项令人惊讶的研究显示，小鼠肠道中的疼痛神经元在正常情况下调节保护性黏液的存在，并在炎症状态下刺激肠道细胞释放更多黏液。这项研究于10月14日发表在《细胞》杂志上。

这项工作描述了一个复杂的信号级联的步骤，证明了疼痛神经元与含有黏液的肠道细胞（被称为 "杯状细胞"）进行了直接串联。

杯状细胞产生于多功能干细胞，其名称来自于其类似于杯状的外观，类似于杯状。它们的主要功能是分泌黏液蛋白并创造一个保护性黏液层。杯状细胞也被认为在免疫系统的调节中具有一定的作用。

该研究高级研究员、哈佛大学医学院免疫生物学副教授、艾萨克·邱（Isaac Chiu）表示说，"事实证明，疼痛可能以更直接的方式保护我们，而不是其检测潜在伤害和向大脑派遣信号的经典工作。我们的工作显示了肠道中的疼痛神经是如何与附近的肠道上皮细胞对话的，这意味着神经系统在肠道中的主要作用不仅仅是给我们带来不愉快的感觉，它是肠道屏障维护的一个关键角色，也是炎症期间的保护机制。"

直接对话

我们的肠道和呼吸道上布满了杯状细胞会释放保护性黏液。

在一组实验中，研究人员观察到，缺乏疼痛神经元的小鼠产生的保护性黏液较少，其肠道微生物组成发生了变化--一种被称为菌群失调的有益和有害微生物的不平衡。

为了搞清楚这种保护性串扰是如何发生的，科学家们分析了疼痛神经元存在和不存在的情况下杯状细胞的行为。

他们发现，杯状细胞的表面含有一种叫做RAMP1的受体，确保细胞能够对邻近的疼痛神经元作出反应，这些神经元被饮食和微生物信号以及机械压力、化学刺激或温度的剧烈变化激活。

实验进一步表明，当神经元受到刺激时，这些受体与附近疼痛神经元释放的一种叫作CGRP的化学物质连接。研究人员发现，这些RAMP1受体也存在于人类和小鼠杯状细胞中，从而使它们对疼痛信号有反应。

实验进一步表明，某些肠道微生物的存在激活了CGRP的释放，以维持肠道的平衡。

邱说："这一发现告诉我们，这些神经不仅被急性炎症触发，而且在基线上也被触发。只要有普通的肠道微生物在身边，似乎就会刺激神经，并导致杯状细胞释放黏液"。这种反馈回路确保了微生物向神经元发出信号，神经元调节黏液，而黏液则保持肠道微生物的健康。

研究显示，除了微生物的存在，饮食因素也在激活疼痛受体方面发挥了作用。当研究人员给小鼠服用辣椒素时，小鼠的疼痛神经元迅速被激活，导致小肠细胞释放大量的保护性黏液，辣椒素是辣椒中的主要成分，以其能够引发强烈的急性疼痛而闻名。

相比之下，缺乏疼痛神经元或消化道细胞CGRP受体的小鼠更容易患结肠炎，这是一种肠道炎症。这一发现可以解释为什么肠道菌群失调的人可能更容易患结肠炎。

当研究人员给缺乏疼痛神经元的动物注射疼痛信号CGRP时，小鼠的黏液分泌迅速改善。即使在没有疼痛神经元的情况下，这种治疗也能保护小鼠免受结肠炎的影响。

这一发现表明，CGRP是导致保护性黏液分泌的信号级联的一个关键诱因。

论文第一作者、邱实验室的博士后研究员杨大平（Daping Yang）表示说，"疼痛是肠道慢性炎症的常见症状，如结肠炎，但我们的研究表明，急性疼痛也起着直接的保护作用，"

抑制疼痛可能带来的弊端

该团队的实验显示，缺乏疼痛受体的小鼠在结肠炎发生时的损伤也更严重。

研究人员说，鉴于止痛药经常被用来治疗结肠炎患者，考虑阻断疼痛可能带来的不利后果可能很重要。

邱说："在患有肠道炎症的人中，主要症状之一是疼痛，所以你可能认为我们想治疗和阻断疼痛以减轻痛苦。但是这种疼痛信号的某些部分可能作为一种神经反射被直接保护，这就提出了重要的问题，即如何以一种不会导致其他伤害的方式谨慎管理疼痛。"

此外，研究人员说，一类抑制CGRP分泌的常见偏头痛药物可能通过干扰这种保护性疼痛信号而损害肠道屏障组织。

"邱说，"鉴于CGRP是小肠细胞功能和粘液分泌的媒介，如果我们长期阻断偏头痛患者的这种保护机制，如果他们长期服用这些药物，会发生什么？这些药物是否会干扰粘膜和人们的微生物组？"

杯状细胞在肠道中有多种其他功能。它们为抗原--在病毒和细菌上发现的启动身体保护性免疫反应的蛋白质--提供了一个通道，并且它们产生抗菌化学物质，保护肠道免受病原体感染。

杨说："从我们目前的工作中产生的一个问题是，疼痛纤维是否也调节杯状细胞的其他功能。另一条调查路线是探索CGRP信号通路的中断，并确定故障是否在具有炎症性肠病遗传倾向的患者中起作用。

参考：

1.https://hms.harvard.edu/news/study-finds-unexpected-protective-properties-pain

2.https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01196-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867422011965%3Fshowall%3Dtrue

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他，Nature/Science大满贯！最新成果：吃土可以治疗肠炎

作者：泛锐e测试

发布时间：2022-10-28 16:49

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一、背景介绍今天介绍一位世界级顶尖科学家，田博之教授。田博之（Bozhi Tian）出生于一个艺术世家，他的父亲是一位书法家，目前已撰写了十几本关于中国书法艺术的教育书籍。从小在艺术氛围中熏陶，田博之对书法自是有一种无以名状的情结。他从三岁起跟随父亲练习书法，六岁时又开始学习绘画，对艺术的热情让他希望长大后成为一名设计师。不过这种想法在他十四岁时悄然发生了改变，田博之走火入魔般爱上了科学，特别是化学，直至现在他还能清楚地记得当时实验室中的实验演示给他带来的视觉震撼，指示剂奇妙地发生颜色变化时，他的内心也出现了微妙的改变。他希望有一天自己可以将自然科学与热衷的三维图形结合起来，去做一些他未曾想过的事。他的科研之路要从1998年说起，那年，他从西安交通大学附属中学毕业，被保送到复旦大学化学系本硕（3+3）连读。并师从赵东元院士。6年间，他发表科学论文25篇，以第一作者发表了包括Nature Materials在内的6篇论文，同时还获得7项第一发明人专利，最终被复旦大学破格授予博士学位。同年获得哈佛大学全额奖学金，师从全美十大最有影响力的科学家、美国科学院院士Charles M. Lieber，出站后任教于芝加哥大学化学系。主要研究方向为人造细胞交互、 细胞组织纳电子研究、仿生纳米材料与设备开发等。曾被美国麻省理工学院评委2012年度“世界顶尖青年创新家”，2016年被美国总统奥巴马授予的“青年科学家总统奖”。同年也获得了“斯隆研究奖”。谷歌学术显示目前他的h指数为57，i10指数107，清一色的高质量论文，被引17000多次，堪称真正的大科学家！田博之从复旦大学毕业后来到美国哈佛大学Charles M. Lieber实验室开始他的研究工作。他设计了一种柔性三维纳米场效应晶体管生物探针，这种可以介入细胞内的扭结结构能基于数字电子技术直接探测到神经元放电及心脏跳动时的电生理反应。如今就职于美国芝加哥大学，他的研究方向是设计新型的半导体器件来深入了解并调控细胞信号及电传导通路。最近，他又发展了一种新的方法来制备带有棘突的椎骨形硅纳米线，相比于常规的柱状纳米线，这种特殊设计可以更好地粘附于神经细胞，提高测量的可重现性。下面主要介绍一下他几篇代表论文。二、研究成果1. 近日《Nature Chemistry》:吃土可以治疗肠炎！微生物群落及其定殖环境之间的相互作用介导了从生物地球化学循环到人体健康稳态的关键途径。在这里，芝加哥大学田博之教授课题组报道了一个由纳米结构矿物、淀粉颗粒和液态金属组成的土壤化学系统。通过自下而上的合成，土壤启发的化学系统可以实现微生物群落的化学再分配和调节。作者通过三维X射线荧光、光学层析成像和电子显微镜成像对复合材料进行了表征，确认其与土壤的结构相似性。研究还证明，激光辐照形成的合成后修饰导致了从原子到宏观水平的化学异质性。受土壤启发的材料具有化学、光学和机械响应能力，在电气性能方面具有写入-擦除功能。该复合物还可以增强体外微生物培养/生物膜生长和生物燃料生产。最后，研究表明，受土壤启发的系统丰富了肠道细菌多样性，纠正了四环素诱导的肠道微生物群失调，并改善了体内啮齿动物模型中右旋糖酐硫酸钠诱导的啮齿动物结肠炎症状。相关研究工作以“A soil-inspired dynamically responsive chemical system for microbial modulation”为题发表在国际顶级期刊《Nature Chemistry》上。通过人工合成的方法构建由蒙脱土（天然土壤成分，俗称“观音土”）、淀粉颗粒和液态金属三种组分组成的土壤仿生材料，这种材料具有调控微生物功能的特质，不仅能提高微生物合成化学品的效率，还能够调节肠道，在生物制造和生物医药领域有着应用潜力。有媒体幽默评论说：看来“吃土”的不一定是没钱还有可能是得了肠炎。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-022-01064-22. 2007年Nature: 一种新型同轴硅纳米线太阳能电池太阳能电池是清洁和可再生能源的有吸引力的候选材料；随着小型化发展，它们也可以用作纳米电子系统的集成电源。纳米结构或纳米结构材料的使用代表了降低成本和尺寸以及提高光伏效率的一般方法。纳米粒子、纳米棒和纳米线已用于提高聚合物和染料敏化太阳能电池中的电荷收集效率，以证明载流子倍增，此外，最近的理论研究表明，相对于相同材料的单晶块状半导体，同轴纳米线结构可以改善载流子收集和整体效率。然而，基于混合纳米结构的太阳能电池效率相对较低，稳定性较差。此外，之前的研究还没有涉及到它们在纳米电子学中作为光伏功率元件的应用。在这里，哈佛大学Charles M. Lieber教授课题组报道了p型/本征/n型（p-i-n）同轴硅纳米线太阳能电池的实现。在一个太阳能当量（1-sun）照明下，p-i-n硅纳米线元件的最大功率输出为每根纳米线器件200 pW，表观能量转换效率高达3.4%，在高通量照明下可实现稳定和改进的效率。此外，作者研究还表明，单个和互连的硅纳米线光伏元件可以作为强大的电源来驱动功能性纳米电子传感器和逻辑门。这些同轴硅纳米线光伏元件为研究光诱导能量/电荷传输和人工光合作用提供了一个新的纳米级测试平台，并可能被广泛用作超低功率电子和各种纳米系统的供电元件。相关研究工作以“Coaxial silicon nanowires as solar cells and nanoelectronic power sources”为题发表在国际顶级期刊《Nature》上。田博之为第一作者。原文链接： https://www.nature.com/articles/nature061813. 2010年Science: 三维柔性纳米级场效应晶体管作为定位生物探针在上一篇Nature研究中，硅纳米线可将太阳能转化为电能，同时它们的体积又足够小，可以集成到纳米器件中。当时，这一成果得到了广泛关注。然而，他没有就此止步，而是选择改变研究方向，去探索纳米器件在生物科学领域的应用。2010 年，田博之在Science上面发表了第一篇从材料科学到生物科学的标志性跨界论文。纳米线和纳米管电子器件已被用于生物标记物的超灵敏检测和细胞的高分辨率细胞外记录。然而，由于这些器件的几乎所有示例都是在平面衬底上创建的，因此，使用典型的纳米电子器件（纳米级场效应晶体管（nanoFET））进行局部化和可调谐三维（3D）感测和记录尚未得到证明。理想情况下，与其迫使细胞与衬底一致，具有必要的源极（S）和漏极（D）电连接的可移动纳米FET可以与细胞接触，并在细胞膜内探测。然而，将纳米FET微创插入到单个细胞或甚至3D细胞网络的受限3D空间中是一个重大挑战，因为S和D通常控制整个器件尺寸，并定义平面和刚性结构，而不管纳米FET是在衬底上还是悬浮在衬底上方。尽管几乎所有的工作都集中在平面器件设计上，但纳米电子器件为询问生物系统提供了巨大的潜力。哈佛大学Charles M. Lieber教授课题组通过合成集成一个纳米级场效应晶体管（nanoFET）提供了一个完整的存储系统，从而实现了这一功能，而这些存储系统是由存储在存储系统中的数据组成的。远程多层互连允许三维(3D)探头显示。通过控制相邻扭结之间的顺式和反式晶体构象，设计和合成了锐角探针几何形状，并通过调制掺杂对纳米FET进行了局部化。3D纳米FET探针在水溶液中表现出电导和灵敏度，与大的机械偏转无关，并表现出高pH敏感性。此外，用磷脂双层修饰的3D纳米探针可以进入单个细胞，从而能够可靠地记录细胞内电位。相关研究工作以“Three-Dimensional, Flexible Nanoscale Field-Effect Transistors as Localized Bioprobes”为题发表在国际顶级期刊《Science》上。田博之为第一作者。原文链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.11920334. Nature Materials: 具有强光电化学性能的纯硅多孔基异质结柔性生物电子器件广泛应用于生物工程应用，包括药物递送、生理感应和生物电调节。该领域的进展几乎消除了生物力学失配的挑战；然而，大多数柔性生物电子器件的引线仍与潜在的并发症相关，例如感染、血栓形成和解剖位置限制。脉冲红外激光已被用于诱导光热效应，这允许神经和心脏组织调制；然而，所需的高功率密度和水的红外激光吸收阻碍了治疗的实施。作为另一种选择，光遗传学已成功用于体内神经调节和心脏安抚，但对基因操作的需要将限制其临床翻译。无铅生物可吸收装置使用磁感应来执行神经再生药物和心脏安抚，而超声波换能器则实现无铅神经调节。另一种无铅调节方法涉及应用半导体材料，该材料可以收集光并将光转换为电或光电刺激。这些设计大多依赖于光电二极管配置，其中p–n或p–i–n结是通过连续层中的掺杂变化产生的。此外，为了产生足够的光电流，硅p-i-n结的表面必须用金属装饰，并且需要高功率密度的光，这限制了它们的治疗效用。同质结和异质结在场效应晶体管、太阳能电池、光电探测器和发光二极管等半导体器件中发挥着重要作用。半导体结最近被用于通过光电或光电化学机制光学触发生物调制。异质结的形成通常涉及具有不同掺杂或成分的材料，这导致高成本、复杂的制造和生物界面的潜在副作用。在这里，芝加哥大学田博之教授等人展示了基于孔隙率的异质结，一个在材料科学中被忽视的系统，可以从半导体表面产生有效的光电化学响应。使用自限染色蚀刻，作者在环境条件下在几秒钟内在p型硅中创建了纳米多孔/非多孔、软-硬异质结。表面氧化后，异质结在盐水中产生强烈的光电化学反应。在没有任何互连或金属修饰的情况下，异质结能够以与光遗传学相当的光功率和近红外能力对离体大鼠心脏和体内坐骨神经进行有效的非遗传光电刺激。相关研究工作以“Porosity-based heterojunctions enable leadless optoelectronic modulation of tissues”为题发表在国际顶级期刊《Nature Materials》上。原文链接： https://www.nature.com/articles/s41563-022-01249-7田博之教授一贯秉承谦逊温和、细致入微的态度做人做事，面对科学研究中的种种挫折与困难，他又可以做到宠辱不惊。所谓“谦谦君子，温润如玉”，这种处世态度或许与他年轻时的艺术涵养有关，与此同时也为他在科学研究中带来丰富的灵感。芝加哥大学的Andrei Tokmakoff教授如是评价田博之，称他具有化腐朽为神奇的本领，可以匠心独运地为普通的材料与装置赋予非凡的性能，极力推动了生物电子学领域的发展，是真正意义上的跨学科专家。

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