2025 Regeneron ISEF大奖-ENBM生物医学工程获奖作品汇总-1

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-ENBM生物医学工程2025的获奖作品方便学习

ENBM生物医学工程获奖作品集合

ENBM046 - 用于抗生素输送的环糊精聚合物

药物输送，尤其是对于传染病而言，对非水溶性药物的生物利用度和溶解度提出了重大挑战。结核病 (TB) 等传染病因药物副作用大、剂量高以及患者依从性差而难以治疗。聚合物药物输送系统是一种很有前景的药物输送机制。环糊精是一种可生物降解的环状寡糖，是由葡萄糖分子连接而成的聚合物。由于环糊精是一种圆柱形分子，外部亲水，内部疏水，因此该聚合物能够提高抗生素等药物的溶解度。环糊精主要有三种类型：α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精，其特征是其大小。在本项目中，研究人员改变了环糊精圆盘的组成，以优化抗生素的输送。为了形成聚合物介质，圆盘的组成被改变为六种不同的组合。然后将这些圆盘浸入药物溶液中，装载利福平（一种抗结核病抗生素）。之后，将圆盘放入磷酸盐缓冲液 (PBS) 中，并每日分装和更换溶液。使用紫外分光光度计收集浓度数据，绘制每日平均吸光度图以分析药物释放速率。总体而言，我们的结果表明，改变介质成分表明抗生素具有良好的药物输送潜力。所有六种类型的圆盘均表现良好，在 24 小时内均表现出突释，随后持续释放。这表明环糊精具有良好的缓释能力，可用于治疗传染病。

ENBM045 - CRISPR sgRNA优化工具

CRISPR-Cas9 已成为治疗镰状细胞病和输血依赖性β地中海贫血等遗传疾病的催化剂。多重 CRISPR-Cas9 是 CRISPR 编辑的一个子系统，它将多个引导 RNA 序列编码到单个 CRISPR 阵列中，这对于多基因性状的高精度分析至关重要。然而，Cas9 导向的引导 RNA (gRNA) 的选择和优化仍然是当今基因治疗的最大障碍之一，而 CRISPR 阵列中多个 gRNA 的存在会成倍地增加最佳候选序列的数量。目前，用于 gRNA 阵列优化的计算技术很少，体内方法仍然成本高昂且效率低下。本研究提出了一种新型 gRNA 阵列优化工具，该工具利用混合深度学习架构和融合模块。OMEGA 使用双向长短期记忆网络与门控循环单元相结合来启用染色质上下文，从而显著提高优化精度。此外，还采用遗传算法对 gRNA 阵列进行组合优化。该混合模型基于16个实验性且功能验证的gRNA数据集进行训练，经过大量的超参数调整和反向传播优化gRNA阵列。为了方便研究人员自行判断，该模型允许用户自定义原型间隔区相邻基序、凸起以及基于细胞的计算建模。训练后，OMEGA在四个关键基准上成功超越行业标准：命中效率、脱靶预测、最小自由能和收敛时间，同时保持理想的GC含量。OMEGA是一个极具潜力的计算工具，可用于优化gRNA阵列的选择，从而提高基因靶向准确性并降低脱靶效应。

ENBM044 - OpenChip：器官芯片创新的民主化

器官芯片 (OOC) 装置有望彻底改变药物检测，成为一种符合伦理道德且可替代传统体外检测方法的方案。然而，由于当前制造方法固有的可及性、标准化和可重复性不足，进一步的研究和应用受到限制。为了解决这些问题，本研究开发并验证了一种低成本的器官芯片制造技术，该技术使用广泛可用的工具和材料。将标准熔融沉积成型 (FDM) 3D 打印技术与受控的丙酮蒸汽平滑工艺相结合，以生产高保真母模。该工艺通过调整打印参数、表面处理技术、暴露环境和蒸汽暴露时间进行迭代优化。为了进行概念验证，我们制造了一个基于 PDMS 的肺芯片装置。表面粗糙度从 7.11 µm（打印状态）降低到 0.620 µm（加工状态），COMSOL Multiphysics 仿真证实了与生理条件一致的均匀剪切应力分布。该方法将器官芯片制造的边际成本降至每芯片 0.60 美元，与传统光刻方法相比降低了约 10 倍。该制造技术中使用的所有资源均可在 OpenChip 上免费获取。OpenChip 是首个开源存储库，旨在共享可访问且经过验证的器官芯片设计、方案和性能数据，从而实现器官芯片技术的普及，并促进更广泛的生物医学创新参与。

ENBM043 - 长距离聋盲通信系统

Usher综合征是一种先天性疾病，会导致严重的听力和视力丧失。尽管全球有1.4亿聋盲患者，但相关研究和支持仍然不足。现有的辅助技术需要解放双手，价格昂贵、体积庞大且使用困难。目前，聋盲人的交流方式仅限于触觉交流，无法在近距离互动之外进行，这进一步将聋盲人与社会隔离开来。因此，我们需要一种远程交流的方法。本研究提出了一种高度个性化的实时远程可穿戴通信设备，适用于Usher综合征患者及更广泛的聋盲人群。该系统利用表面肌电图（sEMG）传感器对肌肉激活模式进行分类，并将其转化为触觉反馈，提供给远程接收者。一种新颖的、可快速定制的手势分类系统为每个用户创建小型的个性化模型。这些小型模型考虑了肌肉信号特征的变化，使系统能够应对用户特定的差异。基于云的架构降低了计算复杂度，并实现了经济高效的硬件。这款可穿戴手套内置振动马达，可根据触觉手语刺激手指，有效传达信息。经加州大学伯克利分校IRB批准，在小样本人类受试者中进行的人体测试表明，个性化模型在分类准确率方面优于跨用户模型。此外，实时测试证实端到端延迟低于一秒，凸显了该系统在远距离、可穿戴、个性化聋盲通信方面的潜力。

ENBM042 - 用于心脏辅助的人工智能驱动的HASEL执行器

心力衰竭 (HF) 是全球主要死因，影响全球 6000 万人，并导致 1790 万人死亡。传统的心室辅助装置 (VAD) 是一种常见的解决方案，但由于其设计僵硬，面临着高再住院率和血栓或内出血等并发症等挑战。本研究提出了一种人工智能驱动的心室辅助人工肌肉，它使用液压放大自修复静电 (HASEL) 执行器来治疗心力衰竭。我使用 HASEL 执行器来提高可靠性和性能，其特点是材料柔软、生物相容性强，并且在介电击穿后具有自修复能力。这些 VAD 采用 EcoFlex 00-30 和硅基炭黑电极的多材料 3D 打印技术制造，以确保精确且可重复的几何形状。该装置具有 2 Hz 的快速驱动频率，无需血液接触，可实现 32.9% 的应变和 5.49 N*mm 的最大能量输出。该系统还采用机器学习 (ML) 进行力预测和控制，以解决 HASEL 的非线性问题。有限元建模 (FEM) 用于优化执行器的控制和行为，并收集训练数据。ML 模型的相关度达到 91%，表明输入力和输出力之间具有高度相关性。执行器中集成了一个柔性压力传感器，用于实时监测力输出。该执行器已在人体模型上进行测试，以证明该设备在心脏模型上的有效性。通过结合先进的 HASEL 执行器设计和人工智能，该系统提供了一种有前景的全新解决方案，能够突破当前 VAD 技术的局限性，从而提高心力衰竭 (HF) 患者的生活质量。

ENBM041 - 用于缓释药物的明胶膜

血管损伤会引发一系列炎症反应，从而破坏组织修复，并增加血管再狭窄和血栓形成的风险。Resolvin D1 (RvD1) 是一种源自 Omega-3 脂肪酸的内源性脂质介质，有助于炎症消退和血管再生，但其临床应用受限于快速的全身清除和低效的局部递送。为了克服这些局限性，我们开发了一种 10 µm 可生物降解的明胶基薄膜，以实现 RvD1 的持续、位点特异性释放。制备工艺包括旋涂以获得均匀的厚度，以及激光切割以获得尺寸精度，并优化交联密度以控制生物吸收，并实现 56 天的释放曲线。体外评估显示，使用血管平滑肌细胞 (VSMC) 进行评估，薄膜介导的 RvD1 递送可降低 39% 的增殖、22% 的迁移和 36% 的炎症细胞因子表达。表征方法包括细胞增殖和伤口愈合试验、模拟生理剪切应力的血流室以及量化释放动力学的扩散室。扫描电子显微镜证实了形态的均匀性，降解试验验证了薄膜的可控吸收。为了预测体内性能，我们使用 COMSOL Multiphysics 模拟兔动脉模型中的药物扩散、降解和组织反应，证明了其有效的局部药物保留和治疗递送。该工程平台为调节血管炎症和增强组织再生提供了一种新颖的解决方案。其生物降解性、缓释特性和经过验证的性能表明，其在预防血管再狭窄和血管修复方面具有强大的临床应用转化潜力。

ENBM040 - IMD 的无线充电和数据检索

全球数百万患者需要使用植入式医疗设备 (IMD) 来治疗慢性疾病。这些设备使用不可充电电池，需要进行侵入性且可能存在危险性的手术来更换，这不仅会给患者带来极大的不适感，还会增加住院费用、感染风险以及潜在的心脏并发症。因此，这些设备的非侵入式充电技术已成为患者长期健康研究的关键前沿。\n\n本项目利用 IMD 的无线电力传输 (WPT) 技术，具体是通过电感耦合原理和绞合线线圈，测试植入式电池的无线充电（重点研究 IMD 为起搏器）。为了模拟真实的体内情况，我们构建了一个人体模型，测量了电力传输效率、电压要求、皮肤温升和整体使用安全性等因素，以确定其生物相容性。本项目还探索了开关键控 (OOK) 调制技术，该技术允许通过二进制编码数据从植入式传感器中检索数据（例如血压、血氧饱和度和 pH 值）。这种调制功能包含在供电系统内，无需在患者体内占用过多的额外空间。\n\n该模型仅需8小时的充电时间即可使先进的双心室起搏器运行两年。电感耦合系统引起的皮肤温度升高估计仅为可忽略不计的0.3摄氏度。OOK调制系统的测试也成功传输了一小段二进制数据序列。总而言之，该项目的模型能够演示植入式电池的无线充电，并模拟从植入式传感器检索二进制数据。

ENBM038 - 用于治疗镰状细胞病的RBC-EV

本实验旨在探究将特定的microRNA（miRNA）加载到红细胞衍生的细胞外囊泡（RBCEVs）中，是否能够降低内皮细胞活化并改善镰状细胞病（SCD）患者的血管健康。SCD是一种遗传性疾病，其特征是新月形红细胞阻碍血液流动和氧气输送，从而导致严重的健康并发症。目前的治疗方法有限，风险很高，且无法有效地解决遗传因素。\n为了探索这种潜在的治疗方法，我们采用超速离心法从全血样本中分离RBCEVs，并通过纳米粒子追踪分析（NTA）和uBCA蛋白分析来评估其大小、浓度和颗粒数量。样本来自血液浓度正常且蛋白质纯度介于两者之间的个体。\n我们假设，加载miRNA的RBCEVs可以降低内皮细胞活化。初步结果支持将RBCEVs用作治疗递送系统的可行性。然而，还需要进一步的实验来确认对内皮细胞的功能影响并优化 miRNA 的负载和递送效率。\n这项研究强调了 RBCEV 作为解决 SCD 相关并发症的新型治疗工具的潜力，为未来针对性递送系统和更广泛的治疗应用的研究铺平了道路。

ISEF历年获奖作品集&解析&资料免费下载⬇️