课题组的研究内容主要为低温生物医学及其工程应用。针对生物医学领域广泛存在的热力（特别是低温）现象，课题组将从基本的热学原理和生命过程出发，综合运用生物微器件、生物材料、和多物理场等手段再现、解析和重构这些现象的主要过程和作用因素，从而可以发现新的物理现象和生物效应，发展精确调控生物热学微环境的新技术和新器件，促进仿生工程、组织工程和生物保存等的技术升级和应用拓展。研究工作可以分为以下三个方向。

（1）细胞的热学调控

细胞的状态、行为和功能与其处的热学状态息息相关。当细胞处于非生理温度条件时，它们能感受到来自外界的热应力，从而改变其正常生化活动规律。通过对细胞热学微环境的调控，我们不但可以研究它们活动规律改变的分子机制，而且可以用来改进和提高临床热疗法、冷冻治疗和生物保存等的方法和效果 (见图1)。

图1.调控细胞热学微环境的分子机制研究及其在生物医学中的应用

（2）生物微器件

微流体是一种广泛应用于生物医学工程、化学合成和生化分析等领域的平台型技术。把生物样品通入微/纳米尺度的流道中，我们不但可以减少样品的使用量，提高分析的精度，而且可以提高我们对样品的操控手段，拓展它们应用范围 (见图2)。例如，课题组将积极提升和开发微/纳流体的技术和功能，并把它们应用于组织工程、器官/类器官芯片、和细胞治疗等领域。

  图2. 微/纳流体器件的开发及其应用

（3）生物保存

生物保存是生物样品供应链中的核心技术，是连接生物样品来源地和目的地的桥梁。但是目前经典的三种生物保存方法：慢速冷冻、玻璃和保存和低温冷藏都存在固有的缺陷。因此，课题组将通过把热流科学和技术、生物材料与器件和具体的生物样品特性结合起来，开发新的保存的途径和方法，提升保存效果，拓展生物保存的应用范围 (见图3)。

    图3. 生物保存的概述及其挑战