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潘雷霆，男，江苏人，1983年出生，南开大学物理科学学院教授、博导，药物化学生物学全国重点实验室兼聘教授。主要从事基于纳微光学技术的细胞成像与操控研究，包括超分辨光学成像、光刻细胞图案化操控等生物与光学交叉领域的科学研究。以第一或通讯作者在Advanced Science, Light: Science & Applications, Cell Reports等杂志发表学术论文40余篇，授权发明专利2项，登记软件著作权1项。主持国家重点研发计划项目课题1项、国家自然科学基金4项、国家自然科学基金重大仪器项目子课题1项和天津市自然科学基金2项等。先后入选天津市“131”创新型人才培养工程和“南开大学百名青年学科带头人培养计划”。中国光学学会生物医学光子学专业委员会常委，中国电子显微镜学会共聚焦专业委员会副主任，中国微循环学会血液治疗专业委员会常委/青年副主委，天津市细胞生物学会理事。《Journal of Innovative Optical Health Sciences》和《中国激光》杂志青年编委。近年在光学、生物、医学等多个领域的国内国际会议作邀请报告30余次。《Nature Communications》、《The Innovation》、《Advanced Science》、《Advanced Materials》、《ACS Nano》、《British Journal of Pharmacology》、《Journal of Nanobiotechnology》、《Journal of Cellular Physiology》、《Optics Letters》、《Photonics Research》、《ACS Photonics》、《Biomedical Optics Express》和《光学学报》等多个学科领域杂志审稿人。
常年招收光学、生命信息物理学方向博士后、博士生、硕士生及本科生创新项目，任何问题请联系: plt@nankai.edu.cn
目前负责的主要在研项目：
项目名称：深度学习推进活细胞双模态SIM-PAINT 成像
项目来源：国家重点研发计划项目（课题负责人，520万，2022年-2027年）
项目名称：自驱动的智能超分辨率显微镜
项目来源：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（子课题负责人，174.5万，2023年-2027年）
项目名称：基于光刻图案化技术的细胞质膜-内质网-线粒体互作的研究
项目来源：国家自然科学基金面上项目（主持，61万，2022年-2025年）
目前负责的主要在研项目：
项目名称：深度学习推进活细胞双模态SIM-PAINT 成像
项目来源：国家重点研发计划项目（课题负责人，520万，2022年-2027年）
项目名称：自驱动的智能超分辨率显微镜
项目来源：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（子课题负责人，174.5万，2023年-2027年）
项目名称：基于光刻图案化技术的细胞质膜-内质网-线粒体互作的研究
项目来源：国家自然科学基金面上项目（主持，61万，2022年-2025年）
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研究领域：生物医学光学
主要从事基于纳微光学技术的细胞成像与操控研究,包括超分辨光学成像及应用（注重实验）、细胞光刻图案化操控（注重理论建模分析）、微流控生物芯片检测（注重实验）、超分辨数据处理与分析（注重数据建模分析）等生物物理交叉领域的科学研究。
（一）发展先进光学成像技术（如超分辨成像技术），进一步提高成像分辨率，并在亚细胞水平研究细胞骨架、细胞膜蛋白精准时空组织特性等
a）搭建新型双模态超分辨成像系统，推进分辨率至10nm以内；
b）发展单分子定位超分辨成像相关的深度学习、定位算法、图像分析与处理手段；
c）基于超分辨成像研究细胞膜骨架、肿瘤免疫逃避相关膜蛋白组织特性等前沿生物学问题。
一百多年前德国物理学家Abbe指出由于光的波动性和衍射效应，使得远场成像系统横向分辨率存在约200 nm的极限，导致人们无法有效观测纳米尺度的生命现象。这一限制终于在21世纪初被打破，诞生了两大类超分辨荧光显微成像技术：1）基于激发光源改造（也称点扩散函数工程，Point-Spread-Function engineering，PSF engineering）技术的受激发射损耗显微术（STimulated Emission Depletion microscopy, STED）和结构光照明显微术（Structured Illumination Microscopy, SIM）；2）基于单分子定位技术的光激活定位显微术（Photo-Activation Localization Microscopy, PALM）和随机光学重建显微术（STochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM）。这些超分辨成像技术使得远场成像横向分辨率轻松达到了百纳米以下，进而大大丰富了显微镜对细胞微纳结构与功能的研究。
2014年瑞典皇家科学院宣布将诺贝尔化学奖授予了Eric Betzig、Stefan Hell以及William Moerner三位科学家，以表彰他们在“发展超高分辨荧光显微镜”上的贡献。
目前我们已经搭建出先进的STORM超分辨成像系统，横向分辨率达到20nm，纵向分辨率50nm。
自组搭建的STORM超分辨成像系统
细胞微管的超分辨图像与普通显微成像
细胞线粒体的超分辨图像与普通显微成像
（二）发展先进细胞体外操控手段（如光刻图案化技术）多细胞水平研究细胞间相互作用、群体迁移特性、细胞间通讯等复杂系统形成过程与机制。
个体的力量是有限的，团结的群体力量才是强大的。如细菌依靠通过群体效应感染宿主，人体免疫系统则通过群体效应抵御病菌入侵，鸟群通过群体效应防止个体被捕食。而群体效应的发挥不是个体数量简单的、散兵游勇式的堆砌，而是依靠具有特定数量范围的、智能个体基于局部信息自发演化做出行动的复杂系统实现的。复杂系统科学魅力在于看似随机的微观个体可通过耦合跨越时空尺度形成“有序”的宏观结构与功能。因此，如何理解并操控复杂系统，实现“秩序”行为是重要的科学问题。
细胞是生命的基本单位，个体具有一定的智能性，彼此存在较强的耦合作用，可形成各种有序的多细胞复杂生命现象，是理想的复杂系统模型。
2021年的诺贝尔物理学奖授予日本籍科学家Syukuro Manabe、德国科学家Klaus Hasselmann和意大利科学家Giorgio Parisi，以表彰他们“对人类理解复杂系统的开创性贡献”。
a）多细胞协同运动高等生命体形成有序的结构保障。拟发展光刻技术，在基底上实现细胞分布的图案化控制，研究细胞群体性迁移行为，如使得细胞发生协同迁移行为，以“自上而下”和“自下而上”策略，对该行为进行理论建模，与实验相辅相成，揭示细胞群体协同迁移现象及机制，为理解和操控复杂系统的秩序行为提供新方法新思路；
b）伤口愈合涉及细胞迁移、细胞增殖、细胞间相互作用等，是一个典型的复杂系统中不同个体之间相互协作的复杂过程。拟利用光刻图案化技术创造不同的伤口愈合环境，发展基于PIV算法的伤口愈合群体迁移数据分析方法，研究不同伤口愈合过程的表观特性。再基于Ising模型发展新的细胞迁移理论模型如Potts模型，引入细胞增殖和“领导者”细胞形成等参量，建立伤口愈合模型，揭示伤口愈合过程表观特性与调控机理。
（三）基于微流控技术，发展微型芯片检测技术，如研究红细胞变形性，为精准医疗和家庭化血液检测提供新颖解决方案；
本科生课程
课程名称：生物医学光学成像
课程名称：近代物理实验（光学实验部分）
研究生
课程名称：物理学前沿
课程名称：光子学（生物光学成像部分）
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[50] Hao Dong, Fen Hu, Xuehe Ma, Jianyu Yang, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Collective cell radial ordered migration in spatial confinement.
Advanced Science, 2024, 11: 2307487 (IF:15.1)♥
新闻链接: 南开大学 https://news.nankai.edu.cn/ywsd/system/2024/04/16/030060987.shtml
[49] Hao Dong, Yuming Zhou, Xuehe Ma, Junfang Liu, Fulin Xing, Jianyu Yang, Qiushuo Sun, Qingsong Hu, Fen Hu*, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Geometric regulation of collective cell tangential ordering migration. Journal of Innovative Optical Health Sciences, 2024, 17: 2450001
[48] Xuehe Ma#, Haimei Zhang#, Shiyu Deng#, Qiushuo Sun, Qingsong Hu, Yuhang Pan, Fen Hu, Imshik Lee, Fulin Xing*, Leiting Pan*. Single-cell manipulation by two-dimension micropatterning. Journal of Innovative Optical Health Sciences, 2024, 17: 2330011(IF:2.5)
[47] 邓师禹，胡芬*，侯梦迪，杨建宇，李任植，潘雷霆*. 二抗物种特异性对双色STORM成像的影响. 激光与光电子学进展，2024, 61: 0618008
[46] 侯梦迪, 胡芬*, 杨建宇, 董浩，潘雷霆*. 核孔复合物单分子定位超分辨图像的筛选和重构..中国激光，2024, 51: 0307106
[45] Weisong Zhao, Xiaoshuai Huang, Jianyu Yang, Liying Qu, Guohua Qiu, Yue Zhao, Xinwei Wang, Deer Su, Xumin Ding, Heng Mao, Yaming Jiu, Ying Hu, Jiubin Tan, Shiqun Zhao*, Leiting Pan*, Liangyi Chen*, Haoyu Li*. Quantitatively mapping local quality of superresolution microscopy by rolling Fourier ring correlation. Light: Science & Applications, 2023, 12: 298 (IF:19.4)♥
新闻链接: https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab1358/info91503.htm
[44] Fulin Xing, Hao Dong, Jianyu Yang, Chunhui Fan, Mengdi Hou, Ping Zhang, Fen Hu, Jun Zhou, Liangyi Chen, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Mesenchymal migration on adhesive-nonadhesive alternate surfaces in macrophages. Advanced Science, 2023, 10: 2301337 (IF:15.1)(封底文章Back Cover)♥
新闻链接: 南开大学 https://news.nankai.edu.cn/ywsd/system/2023/08/19/030057480.shtml
[43] Mengdi Hou, Fulin Xing, Jianyu Yang, Fen Hu, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Molecular Resolution Mapping of Erythrocyte Cytoskeleton by Ultrastructure Expansion Single-Molecule Localization Microscopy (U-ExSMLM).Small Methods, 2023, 7: 2201243 (IF:12.4)♥
新闻链接: 南开大学 http://news.nankai.edu.cn/ywsd/system/2023/02/06/030054350.shtmlWiley MaterialsViews中国 https://mp.weixin.qq.com/s/2zayH9t6vdH_8ykYSrUYbQ
[42] Fulin Xing, Haimei Zhang, Mengyu Li, Hao Dong, Xuehe Ma, Shiyu Deng, Fen Hu, Imshik Lee, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Regulation of actin cytoskeleton via photolithographic micropatterning.Journal of Innovative Optical Health Sciences, 2023, 16: 2244005 (IF:2.5)（封面文章）
[41] 杨建宇，胡芬，邢福临，董浩，侯梦迪，李任植， 潘雷霆*, 许京军.结合多次DBSCAN和层次聚类算法的膜蛋白单分子定位超分辨图像分割. 中国激光，2023, 50: 0307106
[40] 杨建宇，胡芬*，侯梦迪，董浩，陈靖， 潘雷霆*. 人红细胞膜骨架超分辨图像的Voronoï分析. 中国激光，2023, 50: 1507104
[39] Fen Hu, Donglan Zhu, Hao Dong, Ping Zhang, Fulin Xing, Wan Li, Rui Yan, Jun Zhou, Ke Xu, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Super-resolution microscopy reveals nanoscale architecture and regulation of podosome clusters in primary macrophages. iScience, 2022, 25: 105514 (IF:5.8) ♥
新闻链接：https://physics.nankai.edu.cn/2022/1121/c571a497161/page.htm
[38] Qian Luo, Qiangqiang Liu, Hongcheng Cheng, Jiale Wang, Tian Zhao, Jiaojiao Zhang, Chenglong Mu, Yuanyuan Meng, Linbo Chen, Changqian Zhou, Hong Lei, Jianyu Yang, Guo Chen, Yanjun Li, Leiting Pan, Quan Chen*, Yushan Zhu*. Nondegradable ubiquitinated ATG9A organizes Golgi integrity and dynamics upon stresses. Cell Reports, 2022, 40: 111195 (IF:8.8) (超分辨成像合作工作)
[37] 杨建宇, 董浩, 邢福临, 胡芬, 潘雷霆*, 许京军. 单分子定位超分辨成像技术进展及应用..激光与光电子学进展, 2021, 58: 1200001 (ESCI,邀请封面综述文章)
http://www.opticsjournal.net/Articles/Abstract/lop/58/12/1200001.cshtml 下载链接
2020
[36] Fulin Xing, Songyue Qu, Junfang Liu, Jianyu Yang, Fen Hu, Irena Drevenšek-Olenik, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Intercellular bridge mediates Ca2+ signals between micropatterned cells via IP3 and Ca2+ diffusion. Biophysical Journal, 2020, 118: 1196-1204 (IF:3.4) PDF-8
[35] 胡芬, 林洋, 侯梦迪, 胡浩丰*, 潘雷霆*, 刘铁根, 许京军. 基于深度学习的细胞骨架图像超分辨重建. 光学学报, 2020, 40: 2410001（EI，ESCI）
[34] Shuo Liu, Haobin Wang, Jun Li, Jianhui Zhang, Jian Wu, Yi Li, Yongjun Piao, Leiting Pan, Rong Xiang*, Shijing Yue*. FZR1 as a novel biomarker for breast cancer neoadjuvant chemotherapy prediction. Cell Death & Disease, 2020, 11: 804 (IF:7.7) (超分辨成像合作工作)
2019
[33] Leiting Pan, Ping Zhang, Fen Hu, Rui Yan, Manni He, Wan Li, Jingjun Xu, Ke Xu*. Hypotonic stress induces fast, reversible degradation of the vimentin cytoskeleton via intracellular calcium release. Advanced Science, 2019, 6: 1900865 （封底文章Back Cover）（IF:15.1）♥
[32] Fen Hu, Donglan Zhu, Weiwei Pei, Imshik Lee, Xinzheng Zhang, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Rhein inhibits ATP-triggered inflammatory responses in rheumatoid rat fibroblast-like synoviocytes. International Immunopharmacology, 2019, 75: 105780 (IF:5.6)
[31] Fulin Xing, Shuang Xun, Yanhan Zhu, Fen Hu, Irena Drevenšek-Olenik, Xinzheng Zhang, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Microfluidic assemblies designed for assessment of drug effects on deformability of human erythrocytes. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2019,512:303-309
[30] Fulin Xing, Fen Hu, Jianyu Yang, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Structural and functional studies of erythrocyte membrane-skeleton by single-cell and single-molecule techniques. Journal of Innovative Optical Health Sciences, 2019, 12:1830004
[29] Fen Hu, Yali Zhao, Zhenhai Hui, Fulin Xing, Jianyu Yang, Imshik Lee, Xinzheng Zhang, Leiting Pan*, Jingjun Xu. Regulation of intracellular Ca2+/CaMKII signaling by TRPV4 membrane translocation during osteoblastic differentiation. Biophysics Reports, 2019, 5(5): 254-263
2018
[28] Leiting Pan, Rui Yan, Wan Li, Ke Xu*. Super-Resolution Microscopy Reveals the Native Ultrastructure of the Erythrocyte Cytoskeleton. Cell Reports, 2018, 22: 1151-1158 (IF:8.8)♥
cell report
[27] Fulin Xing, Ping Zhang, Pengchong Jiang, Ziyuan Chen, Jianyu Yang, Fen Hu, Irena Drevenšek-Olenik, Xinzheng Zhang, Leiting Pan*, Jingjun Xu*. Characteristics of Intercellular Calcium Waves Communication in Micropatterned Assemblies of Single Cells. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10: 2937-2945. (IF:9.5)♥
[18] 潘雷霆，“单分子定位超分辨成像整体解决方案及生物医学应用”，第十七届中国科学仪器发展年会，苏州，2024.4.17-19（邀请报告）
[17] 潘雷霆，“单分子定位超分辨成像及应用”，第一届大湾区前沿光学显微成像技术讲习班, 深圳，2023.11.27-28（邀请报告36）[16] 潘雷霆，“免疫检查点CD47膜蛋白单分子定位超分辨成像研究”，第六届光学青年科学家学术年会, 长沙，2023.10.20-23（邀请报告）
[15] Leiting Pan, “Structural and functional studies of erythrocyte membrane-skeleton by super-resolution microscopy and microfluidics”, 12th World Congress of Microcirculation, Beijing, China, 2023.9.21-24（邀请报告）[14] 潘雷霆，“超分辨光学成像及其在免疫检查点中的应用”，第四届全国肿瘤细胞生物学年会，天津，2023.9.8-11（邀请报告）[13] 潘雷霆，“纳微尺度细胞成像与操控 ”，首届·2023北京交叉科学大会，北京，2023.8.19-20（邀请报告）
[12] 潘雷霆，“基于膨胀单分子定位超分辨成像技术的人红细胞骨架不对称性研究”， 2023年中国光学学会学术大会，武汉，2023.7.29-31（邀请报告）[11] 潘雷霆，“单分子定位超分辨成像及应用”，武汉光电国家研究中心神奇光子在线讲坛，线上，2023.4.23（邀请报告）
[10] 潘雷霆，“单分子定位超分辨成像及应用”，第一届“生物医学光子学交叉融合”学术论坛，上海，2022.8.21-23（邀请报告）
[9] 潘雷霆，“基于超分辨成像的人三阴乳腺癌细胞PD-L1时空组织分布研究”，第三届全国肿瘤细胞生物学年会，长春，2022.8.5-8（邀请报告）
[8] Leiting Pan, “Single-Molecule Localization Super-Resolution Microscopy and Its Applications”, Asia Communications and Photonics Conference 2021, Shanghai, China, 2021.10.24-27 （邀请报告）
[7] 潘雷霆，“基于超分辨成像的巨噬细胞伪足小体结构和功能的研究”，第二届中国细胞骨架前沿学术会议，青岛，2021.7.28-31（邀请报告）
[6] Leiting Pan, “Cell imaging and manipulation at the nano/micro-scale”，The 10th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies, Chengdu, China, 2021.6.14-17（邀请报告）
[5] 潘雷霆，“纳微尺度细胞成像与操控”，第四届光学青年科家论坛，宁波，2020.12.4-7（邀请报告）
[4] 潘雷霆，“人红细胞变形性及细胞骨架超微结构研究”，中国微循环协会血液治疗专业委员会第七届学术大会，北京，2020.10.27-29（邀请报告）
[3] 潘雷霆，“基于STORM超分辨成像技术的细胞骨架组织特性的研究”，2019年全国年会电子显微学学术年会,合肥，2019.10.15-19（邀请报告）
[2] 潘雷霆，“基于超分辨光学成像技术的人红细胞骨架结构的研究”，第二届全国纤毛生物学会议暨首届发育与疾病的细胞骨架基础研讨会，济南, 2018.5.18-20 (邀请报告)
[1] 潘雷霆，“365nm紫外光辐照对人红细胞携氧能力和膜渗透脆性影响的研究”，中国微循环协会血液治疗专业委员会第二届学术大会，北京，2015.10.23-25（邀请报告）
个人荣誉奖励
2019年 南开大学“百名青年学科带头人培养计划”
2016年 天津市“131”创新型人才培养工程
2011年 南开-捷成奖教金
指导研究生荣誉奖励
2012年 刘 颖 南开大学一等奖学金（硕士）
2013年 杨淑英 国家奖学金（硕士）
2015年 邢福临 南开大学光华奖学金（博士）
2016年 回振海 南开大学一等奖学金（硕士）
2017年 李喆明 国家奖学金（硕士）
2018年 张 平 南开大学三星奖学金（硕士）
2018年 邢福临 国家奖学金+周恩来奖学金提名（博士）
2019年 张 平 国家奖学金+公能奖学金一等（硕士）
祝冬兰 公能奖学金一等（硕士）
裴维维 公能奖学金一等（硕士）
2020年 刘俊芳 公能奖学金二等（硕士）+专项奖学金+三好学生
2023年 董浩 研究生优秀毕业生
2023年 董浩（博士）、张海梅（硕士）南开公能奖学金一等
指导本科生荣誉奖励
2024年 南开大学国家级大学生创新创业训练计划二等奖（指导教师）
岑泽昊、苏礼良、张屹杰
2019年 南开大学第四届“梦想+”创新创业大赛人工智能领域专项赛二等奖（指导教师）
屈嵩岳、刘家友等
2018年 南开大学国家级大学生创新创业训练计划优秀奖（指导教师）
陈子源，美国密歇根大学，生物物理(博士生)
刘婧倩，美国罗格斯大学，生物医学工程（硕士生）
2015年 第十三届“挑战杯”天津市大学生课外学术科技作品竞赛市级三等奖（指导教师）
2014年 南开大学国家级大学生创新创业训练计划三等奖（指导教师）
史学琛，美国宾夕法尼亚州立大学，生物医学工程(博士生)
尹 君，清华大学，生命科学学院(博士生)
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