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来源： 发布时间：2019-10-12
Nature
死后数小时重新恢复脑循环和细胞功能
Nature封面：回头的时间。Nature杂志第7752期封面文章报道了一种技术系统，能在猪脑死亡数小时后，恢复分离大脑的微循环和细胞功能。该系统名为BrainEx，包括一个灌注装置、一种具有保护细胞和抗神经元活性作用的溶液以及一种手术。它可以让细胞保护性溶液在分离的大脑中循环，模拟正常体温下的脉动血流。在猪脑从猪身上移除4个小时后，研究人员将其接入BrainEx系统。结果发现，在6个小时的灌注期内，细胞死亡数量有所下降，一些细胞功能，如突触活动等，得到了恢复，但是没有全脑电活动。
XENON1T探测器观察到氙—124的双中微子双电子捕获
Nature封面：屏蔽水箱内部的XENON1T暗物质探测器。该探测器位于意大利亚桂拉附近的意大利国家核物理研究院所属的格兰萨索国家实验室。Nature杂志第7753期封面文章报道了XENON合作组的最新成果。XENON合作组表明，XENON1T记录下了一种极难探测到的核衰变类型。他们在氙-124中直接观察到了双中微子双电子捕获，这个过程的半衰期约是宇宙年龄的万亿倍。XENON1T探测器含有3.2吨超纯氙，允许研究人员探测到氙-124衰变为碲-124时所释放的X射线。他们测得该衰变的半衰期为1.8×1022年，与预期相符。
全球变暖下的海洋冷血动物比陆地冷血动物更脆弱
Nature封面：感受热度。Nature杂志第7754期封面文章报道了387个冷血物种对气候变化的敏感性评估结果，发现海洋物种比陆地物种更加脆弱。计算了299个陆地物种和88个海洋物种的热安全边际，亦即某个生物耐受的最高温度与生物体验到的最高温度之间的差异。结果显示，处境最危险的陆地物种分布于中纬度地区，而处境最危险的海洋物种则位于热带地区。研究人员认为，海洋物种的脆弱性较大已经产生了严重后果——在耐热范围极限灭绝的海洋物种数量已是陆地物种的两倍。
最新发现的侏罗纪擅攀鸟龙科恐龙与兽脚亚目恐龙膜翼的丧失
Nature封面：新发现的Ambopteryx longibrachium恐龙的艺术想象图。Nature杂志第7755期封面文章报道了距今1.63亿年的上侏罗统Ambopteryx化石。Ambopteryx是一种擅攀鸟龙科（scansoriopterygid）恐龙，这一类群一般被复原为体型较小、带羽的攀树恐龙，手部和手指均很长。但是Ambopteryx很不一样，它是第二种有证据表明长有羽毛和类似蝙蝠的膜翼的擅攀鸟龙科恐龙——膜翼由名为针状骨的附骨支撑。Ambopteryx的发现表明奇翼龙并非孤例，除了羽毛之外，擅攀鸟龙科恐龙可能普遍具有类似蝙蝠的翅膀。
Science
通过石墨烯的H原子散射形成共价键成像
Science封面：石墨烯之“握”。Science杂志第6438期封面文章报道了通过石墨烯的H原子散射形成共价键成像。观察形成共价键所涉及的原子级运动和能量消耗途径具有挑战性。科学家对来自石墨烯的H原子进行了散射实验，并观察到双峰平移能量损失分布，利用精确的第一原理动力学模拟，证明准弹性通道涉及通过物理吸附井的散射。这种显著快速的分子内振动弛豫形式是由C原子在键形成过程中的重杂化再结晶引起的，并与导致H在石墨烯上的意外高黏附概率相关。
生物相容性水凝胶内的多种血管网络和功能性血管内拓扑结构
Science封面：3D打印的多血管水凝胶的聚焦堆积照片，其包含生物启发的肺泡气囊（底部宽度：～4.5mm），由血管网络（直径：≥0.3mm）包围，模仿远端肺结构。Science杂志第6439期封面文章报道了生物相容性水凝胶内的多种血管网络和功能性血管内拓扑结构。科学家利用可光聚合的水凝胶建立血管内和多血管的设计自由度，其中利用食品染料添加剂作为生物相容的投影立体光刻光吸收剂。随后制作了血管网络，并研究周期通气时人体红细胞的氧合与流动，应用于慢性肝损伤的啮齿动物模型中。
深海鱼类利用多种不同的视杆细胞的视觉
Science封面：深海鱼——管眼鱼（Stylephorus chordatus）。Science杂志第6440期封面文章报道了深海鱼类利用多种不同的视杆细胞的视觉研究。科学家通过研究101个鱼类基因组，发现三个深海硬骨鱼谱系已经独立扩展了它们的视紫红素1(RH1)基因谱系，其中银洞鳍鲷（Diretmus argenteus）以拥有2个锥视蛋白和38个杆视蛋白在脊椎动物中居冠。洞鳍鲷类鱼表达多达14种RH1，可覆盖深海中残余日光及生物发光的光谱。上述结果为脊椎动物中多个杆视蛋白为基础的视觉反复演化提供分子和功能性证据。
新视野号探索柯伊伯带小天体2014 MU69的初步结果
Science封面：双叶接触形状的双星MU69。Science杂志第6441期封面文章报道了新视野号探索柯伊伯带小天体2014MU69的初步结果。2019年1月1日，新视野号飞向寒冷又古老的柯伊伯带天体（486958）2014 MU69。该研究描述了对MU69的初步观测结果。这是一个双叶接触的双星，呈扁平的形状，有着离散地质单元和明显的反照率不均匀性。观测数据显示没有发现卫星、环或是其他尘埃云，也没有气体彗发或太阳风相互作用的证据。MU69就像是由两团鹅卵石云缓慢靠近，融合在一起形成的。
智能机器
面向康复应用的表面肌电识别研究进展
中国科学院沈阳自动化研究所赵新刚研究员团队为解决非理想条件下的表面肌电稳定识别，如新动作、肌肉疲劳与电极偏移等干扰，提出了一种自适应混合分类器。相关成果发表于IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering。研究团队首先提出了基于一类LDA算法的混合分类器；该分类器能够识别新动作，并增量式更新分类模型；其次，设计了一个在线评估因子，可自更新模型应对肌电信号变化；最后，提出一种识别策略，减少新动作、肌肉疲劳与电极偏移的干扰。实验结果表明，该方法能够应对肌电信号中的非理想变化，并且取得了比前人突出的识别效果。
便携等离激元生化传感器研究进展
南京大学现代工程与应用科学学院张伟华、鲁振达课题组合作，发展了一种渐变图案等离激元传感器（Patterned Plasmonic Gradient,PPG）。该传感器可将局域折射率信息转换为二维图像信息，即共振环的尺寸，从而可直接使用智能手机的拍照功能读出数据。研究论文发表于Nanoscale。智能手机也为实现各类便携式的健康检测装置，为家庭或边远地区提供快速、便捷、高质量的健康服务提供了可能，科学家尝试将基于光学的微纳生化传感器，特别是等离激元传感器与手机结合。本实验结果显示，PPG传感器的折射率测量精度优于< 0.001RIU，可实时检测到痕量（20μL,～10nM）蛋白质的吸附过程（检测限在～1nM）。
用于可穿戴电子器件的可任意变形且高效双重自修复水凝胶摩擦纳米发电机
东华大学纤维材料改性重点国家实验室游正伟教授团队与苏州大学文震副研究员、中山大学孙逸仙纪念医院潘越教授合作研究设计制备了一种基于聚（乙烯醇）/琼脂糖水凝胶的自愈合摩擦纳米发电机（HS-TENG），具有高度可变形能力，并且力学和电学均可自愈合。研究论文发表于Journal of Materials Chemistry A。HS-TENG作为一种能量装置可用于收集人体运动能量，即使在各种复杂变形的情况下，仍然可以作为一种可持续能量为商用电子器件充电，而且HS-TENG具有高灵敏度、可拉伸性和愈合能力等优点。为设计具有双重自愈模式的TENG提供了一种可行的思路。
视频帧率下厘米尺度微米分辨率的生物动态成像
中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海领衔的国家自然基金委重大仪器研制团队在多维多尺度高分辨率计算摄像显微仪器研制和生命科学观测领域取得进展。研究成果发表于Nature Photonics。研究团队提出了多尺度曲面中继协同显微成像新架构：通过物方平场像方曲场的物镜将样本放大到曲面中继像，像感器阵列分区域同步并行拍摄中继像近似平场的小区域，经计算重建为无缝的宽视场高分辨率动态图像序列。基于此架构，研制了“实时超宽场高分辨率成像显微镜”，兼具1cm×1.2cm超宽视场、全视场均一的1.2μm高分辨率、30帧每秒高帧率，数据通量高达51亿像素每秒。
仿电鳗的可拉伸水下发电机及其应用
中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和李舟研究员领导的研究团队与北京市生物医学工程高精尖中心樊瑜波教授研究团队联合研制了一种仿电鳗的可拉伸发电机（BSNG, bionic stretchable nanogenerator），可以用于水下传感与能量收集。研究论文发表于Nature Communication。研究者模仿电鳗发电器官细胞膜上的离子通道，构造了一种机械敏感性的仿生通道，用于控制发电机内部的起电液体的往复运动，从而实现电能的转化。两种独特的工作模式使得BSNG在液体环境中可以实现超过10v的开路电压，在干燥条件下可以实现超过170v的开路电压。
一种全新的无线全软体机器人
华中科技大学吴志刚教授课题组和丁汉教授课题组研发了一款全软体机器人，能从环境能量梯度中获得动能。研究论文发表于National Science Review。该软体机器人由全软材料构成，不含任何机械传动部件，噪音水平较低，驱动过程无明显热效应，不存在热疲劳和机械磨损的问题。驱动力来源于液体环境的能量梯度，该软体机器人只需携带一定的驱动材料，不存在能量源和机器人本体软材料之间的集成问题。该软体机器人结构简单，能够在水面上以5.5个身长每秒的高速灵活运动，这一数值接近常见的鱼类（如金鱼，6.36），是现阶段同类无线软体机器鱼的7倍多。
国际合作“打印”出有永久磁性的液态磁铁
北京化工大学和马萨诸塞大学阿默斯特分校、美国能源部下属劳伦斯伯克利国家实验室等机构研究人员采用全液相3D打印技术，“打印”出直径约1mm的铁磁流体液滴，每个液滴中含有大量直径为20nm的氧化铁纳米颗粒。研究成果发表于Science。磁力测定显示，大约10亿个纳米颗粒“挤在一起”，它们在磁性线圈的激发下表现出磁性。这些外部的纳米颗粒将磁性定向传递到液滴核心的纳米颗粒上，使整个液滴具有了永久磁性。由于其特殊的物理性质，这种新型铁磁液滴未来有望应用在更多场景中，例如,可在人体内靶向输送药物的磁控机器人、可操控的液态微反应器等。
基于深度神经网络的可穿戴心电图疾病自动诊断
中国科学院深圳先进技术研究院数字所生物医学信息技术研究中心研究员李烨领导科研团队针对可穿戴心电信号提出了一种基于时空特征融合的深度神经网络，实现了9类心律失常的自动分析诊断，有效提升了疾病自动分析的准确率。研究论文发表于Information Fusion。研究人员提出了一种基于时空特征融合的深度网络架构，有效提取了信号的空间和时间特征，突破了传统方法对心电信号时间空间特性同时描述的不足。进一步在网络架构中引入注意力机制，对分段信号的重要性进行自适应评估，有效提高了模型对异常状态的感知，降低了其他信息的干扰。上述方法实现了以房颤、传导阻滞、早搏等为代表的9类心律失常疾病的有效判别。
微生物世界
真菌应该对人类有更大的贡献
中国科学院昆明植物研究所木本资源发掘与农林复合系统构建团队许建初研究组揭示了通过生物技术真菌产业化开发的50个途径，并结合团队自身与国际同行的案例，系统分析了产业开发前景，阐释了真菌生物技术研究与产业应用的前景。研究论文发表于Fungal Diversity。真菌多样性研究与产业化开发已成为菌物研究领域的热点。此项最新有关真菌产业化应用的研究综述，对于真菌资源工业利用与产业发展提供了可借鉴的研究方法与途径，也为工业、医学、农业、畜牧业、林业与环境保护等真菌方面的研究提供了基础资料。
大肠杆菌合成藏红花素
中国科学院天津工业生物技术研究所毕昌昊研究员、孙媛霞研究员、张学礼研究员带领的研究团队和华东理工大学进行合作，在大肠杆菌构建了高效合成藏红花酸和藏红花素的细胞工厂。研究论文发表于Microbial Cell Factories。科学家先在产玉米黄素的重组大肠杆菌中引入不同裂解双加氧酶CCD和醛脱氢酶ALD，构建了新的藏红花酸合成途径，运用RBS文库调控和CRISPR-Cas9技术进行调控表达优化，并通过建立合适的分离检测方法，筛选获得藏红花酸产量高达4.42mg/L（0.51mg/g DCW）的高产菌株，随后将糖基转移酶UGTs代谢途径整合到藏红花酸大肠杆菌生产菌株中，成功获得藏红花素（crocin-5）细胞工厂。
国际合作开发出高效灭蚊新方法
中山大学奚志勇教授团队与国际原子能机构、美国密歇根州立大学、中国广州威佰昆生物科技有限公司、中国疾病预防控制中心等多家机构合作，开发了一种控制蚊子种群的新方法。研究结果发表于Nature。研究团队先让蚊子感染上沃尔巴克氏菌，然后再对蚊子实施低剂量射线辐射，使辐射水平达到让雌蚊绝育的效果，但不影响雄蚊生殖能力，最终将这些感染细菌并被辐射的蚊子释放到野外。研究团队在广州市两个岛上开展了现场试验，其间释放了数百万只携带沃尔巴克氏菌且受过辐射的白纹伊蚊。结果显示，这种“双管齐下”的新方法让试验区的野生白纹伊蚊种群几乎被完全清除。
肺炎链球菌β-内酰胺耐药快速检测
中国科学院微生物研究所冯婕研究组与北京大学第一医院临床药理研究所李耘教授等合作，在肺炎链球菌β-内酰胺耐药快速检测方法上取得新进展。研究成果发表于Briefings in Bioinformatics。研究团队针对肺炎链球菌β-内酰胺耐药这一临床问题，采用机器学习的方法挖掘耐药相关数据的规律，建立了基因型和表型之间的联系，使得基因检测不再是一个辅助手段，而有望成为一种主要的耐药快速检测技术。应用该预测方法，分析了NCBI数据库中已测序的8138株肺炎链球菌，进而建立了耐药表型、血清型以及ST型之间的关联，促进了对肺炎链球菌的流行病学的认识。
乙肝病毒研究新进展
厦门大学分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室夏宁邵教授团队与合作者解析了乙肝病毒（HBV）X蛋白（HBx）BH3-like基序与宿主抗凋亡蛋白Bcl-xL的复合物晶体结构，在体内外模型中证实了该基序对HBV复制的重要性；基于此发现设计的短肽HBx-aa118-127可抑制HBV。研究论文发表于Nature Communications。功能研究表明，晶体培养中所使用的HBx BH3-like多肽HBx-aa113-135可部分回补HBx缺失的HBV病毒株的复制能力，而较短的多肽HBx-aa118-127可在体外感染模型中抑制HBV的复制。该研究揭示了HBx影响HBV复制和转录的分子机制，有助于指导靶向该位点的抗HBV新药开发。
真菌—矿物界面过程与机制研究进展
天津大学表层地球系统科学研究院余光辉教授等与国内外合作者, 综合应用同步辐射显微成像、高分辨透射电子显微镜等现代分析技术原位研究了真菌—矿物界面过程与机制。相关成果发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。研究发现，木霉菌丝体的生长尖端和分化部位可以通过分泌超氧化物（O2-）启动类芬顿反应，生成高浓度（1000nM）的羟基自由基，致使铁矿物溶解及纳米矿物（ferrihydrite）形成。铁是微生物必需的元素之一，微生物利用铁元素的已知2种途径为铁还原反应和释放铁载体；该发现表明微生物可以通过第3种途径获取铁元素，即分泌超氧化物（O2-）启动类芬顿反应。
揭示儿童多发急性呼吸道感染的相关因子
中国科学院上海巴斯德研究所张驰宇课题组与合作者发现了儿童多发急性呼吸道感染的相关因子。研究成果发表于Nature Communications。研究发现易感多发儿童有更高的呼吸道病毒感染率，且病毒多样性更高，表明更高的呼吸道病毒易感性。此外，丙酸菌属的噬菌体（Propionibacterium phages）丰度，血清TIMP-1和PDGF-BB水平均与多发ARTI紧密相关。而且该类噬菌体的存与高水平的血清TIMP-1和PDGF-BB成正比，提示呼吸道的炎症损伤和局部微生物的稳态有关联。多元逻辑回归和受试者工作曲线分析建议丙酸菌属的噬菌体和TIMP-1和PDGF-BB可能作为预测多发ARTI的指标。
肠道共生菌调控胰岛beta细胞胰岛素的分泌促进血糖平衡的分子机制
中国科学院生物物理研究所刘志华研究组与中山大学附属第一医院魏泓课题组合作，揭示了肠道共生菌调控胰岛beta细胞胰岛素的分泌促进血糖平衡的分子机制。研究论文以封面文章的形式发表于当期Cell Research。研究人员发现胰岛beta细胞通过表达胞内细菌肽聚糖受体Nod1来感知肠道菌的配体信号，以协助胰岛素囊泡的顺势转运，促进胰岛素的分泌。同时发现肠道菌的存在影响着胰岛素分泌囊泡在胰岛beta细胞中的分布，胰岛beta细胞受肠道菌来源配体直接调控。研究进一步发现肠道溶菌酶是水解肠道菌细胞壁产生Nod1配体的关键蛋白。科
死后数小时重新恢复脑循环和细胞功能
Nature封面：回头的时间。Nature杂志第7752期封面文章报道了一种技术系统，能在猪脑死亡数小时后，恢复分离大脑的微循环和细胞功能。该系统名为BrainEx，包括一个灌注装置、一种具有保护细胞和抗神经元活性作用的溶液以及一种手术。它可以让细胞保护性溶液在分离的大脑中循环，模拟正常体温下的脉动血流。在猪脑从猪身上移除4个小时后，研究人员将其接入BrainEx系统。结果发现，在6个小时的灌注期内，细胞死亡数量有所下降，一些细胞功能，如突触活动等，得到了恢复，但是没有全脑电活动。
XENON1T探测器观察到氙—124的双中微子双电子捕获
Nature封面：屏蔽水箱内部的XENON1T暗物质探测器。该探测器位于意大利亚桂拉附近的意大利国家核物理研究院所属的格兰萨索国家实验室。Nature杂志第7753期封面文章报道了XENON合作组的最新成果。XENON合作组表明，XENON1T记录下了一种极难探测到的核衰变类型。他们在氙-124中直接观察到了双中微子双电子捕获，这个过程的半衰期约是宇宙年龄的万亿倍。XENON1T探测器含有3.2吨超纯氙，允许研究人员探测到氙-124衰变为碲-124时所释放的X射线。他们测得该衰变的半衰期为1.8×1022年，与预期相符。
全球变暖下的海洋冷血动物比陆地冷血动物更脆弱
Nature封面：感受热度。Nature杂志第7754期封面文章报道了387个冷血物种对气候变化的敏感性评估结果，发现海洋物种比陆地物种更加脆弱。计算了299个陆地物种和88个海洋物种的热安全边际，亦即某个生物耐受的最高温度与生物体验到的最高温度之间的差异。结果显示，处境最危险的陆地物种分布于中纬度地区，而处境最危险的海洋物种则位于热带地区。研究人员认为，海洋物种的脆弱性较大已经产生了严重后果——在耐热范围极限灭绝的海洋物种数量已是陆地物种的两倍。
最新发现的侏罗纪擅攀鸟龙科恐龙与兽脚亚目恐龙膜翼的丧失
Nature封面：新发现的Ambopteryx longibrachium恐龙的艺术想象图。Nature杂志第7755期封面文章报道了距今1.63亿年的上侏罗统Ambopteryx化石。Ambopteryx是一种擅攀鸟龙科（scansoriopterygid）恐龙，这一类群一般被复原为体型较小、带羽的攀树恐龙，手部和手指均很长。但是Ambopteryx很不一样，它是第二种有证据表明长有羽毛和类似蝙蝠的膜翼的擅攀鸟龙科恐龙——膜翼由名为针状骨的附骨支撑。Ambopteryx的发现表明奇翼龙并非孤例，除了羽毛之外，擅攀鸟龙科恐龙可能普遍具有类似蝙蝠的翅膀。
Science
通过石墨烯的H原子散射形成共价键成像
Science封面：石墨烯之“握”。Science杂志第6438期封面文章报道了通过石墨烯的H原子散射形成共价键成像。观察形成共价键所涉及的原子级运动和能量消耗途径具有挑战性。科学家对来自石墨烯的H原子进行了散射实验，并观察到双峰平移能量损失分布，利用精确的第一原理动力学模拟，证明准弹性通道涉及通过物理吸附井的散射。这种显著快速的分子内振动弛豫形式是由C原子在键形成过程中的重杂化再结晶引起的，并与导致H在石墨烯上的意外高黏附概率相关。
生物相容性水凝胶内的多种血管网络和功能性血管内拓扑结构
Science封面：3D打印的多血管水凝胶的聚焦堆积照片，其包含生物启发的肺泡气囊（底部宽度：～4.5mm），由血管网络（直径：≥0.3mm）包围，模仿远端肺结构。Science杂志第6439期封面文章报道了生物相容性水凝胶内的多种血管网络和功能性血管内拓扑结构。科学家利用可光聚合的水凝胶建立血管内和多血管的设计自由度，其中利用食品染料添加剂作为生物相容的投影立体光刻光吸收剂。随后制作了血管网络，并研究周期通气时人体红细胞的氧合与流动，应用于慢性肝损伤的啮齿动物模型中。
深海鱼类利用多种不同的视杆细胞的视觉
Science封面：深海鱼——管眼鱼（Stylephorus chordatus）。Science杂志第6440期封面文章报道了深海鱼类利用多种不同的视杆细胞的视觉研究。科学家通过研究101个鱼类基因组，发现三个深海硬骨鱼谱系已经独立扩展了它们的视紫红素1(RH1)基因谱系，其中银洞鳍鲷（Diretmus argenteus）以拥有2个锥视蛋白和38个杆视蛋白在脊椎动物中居冠。洞鳍鲷类鱼表达多达14种RH1，可覆盖深海中残余日光及生物发光的光谱。上述结果为脊椎动物中多个杆视蛋白为基础的视觉反复演化提供分子和功能性证据。
新视野号探索柯伊伯带小天体2014 MU69的初步结果
Science封面：双叶接触形状的双星MU69。Science杂志第6441期封面文章报道了新视野号探索柯伊伯带小天体2014MU69的初步结果。2019年1月1日，新视野号飞向寒冷又古老的柯伊伯带天体（486958）2014 MU69。该研究描述了对MU69的初步观测结果。这是一个双叶接触的双星，呈扁平的形状，有着离散地质单元和明显的反照率不均匀性。观测数据显示没有发现卫星、环或是其他尘埃云，也没有气体彗发或太阳风相互作用的证据。MU69就像是由两团鹅卵石云缓慢靠近，融合在一起形成的。
智能机器
面向康复应用的表面肌电识别研究进展
中国科学院沈阳自动化研究所赵新刚研究员团队为解决非理想条件下的表面肌电稳定识别，如新动作、肌肉疲劳与电极偏移等干扰，提出了一种自适应混合分类器。相关成果发表于IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering。研究团队首先提出了基于一类LDA算法的混合分类器；该分类器能够识别新动作，并增量式更新分类模型；其次，设计了一个在线评估因子，可自更新模型应对肌电信号变化；最后，提出一种识别策略，减少新动作、肌肉疲劳与电极偏移的干扰。实验结果表明，该方法能够应对肌电信号中的非理想变化，并且取得了比前人突出的识别效果。
便携等离激元生化传感器研究进展
南京大学现代工程与应用科学学院张伟华、鲁振达课题组合作，发展了一种渐变图案等离激元传感器（Patterned Plasmonic Gradient,PPG）。该传感器可将局域折射率信息转换为二维图像信息，即共振环的尺寸，从而可直接使用智能手机的拍照功能读出数据。研究论文发表于Nanoscale。智能手机也为实现各类便携式的健康检测装置，为家庭或边远地区提供快速、便捷、高质量的健康服务提供了可能，科学家尝试将基于光学的微纳生化传感器，特别是等离激元传感器与手机结合。本实验结果显示，PPG传感器的折射率测量精度优于< 0.001RIU，可实时检测到痕量（20μL,～10nM）蛋白质的吸附过程（检测限在～1nM）。
用于可穿戴电子器件的可任意变形且高效双重自修复水凝胶摩擦纳米发电机
东华大学纤维材料改性重点国家实验室游正伟教授团队与苏州大学文震副研究员、中山大学孙逸仙纪念医院潘越教授合作研究设计制备了一种基于聚（乙烯醇）/琼脂糖水凝胶的自愈合摩擦纳米发电机（HS-TENG），具有高度可变形能力，并且力学和电学均可自愈合。研究论文发表于Journal of Materials Chemistry A。HS-TENG作为一种能量装置可用于收集人体运动能量，即使在各种复杂变形的情况下，仍然可以作为一种可持续能量为商用电子器件充电，而且HS-TENG具有高灵敏度、可拉伸性和愈合能力等优点。为设计具有双重自愈模式的TENG提供了一种可行的思路。
视频帧率下厘米尺度微米分辨率的生物动态成像
中国工程院院士、清华大学自动化系教授戴琼海领衔的国家自然基金委重大仪器研制团队在多维多尺度高分辨率计算摄像显微仪器研制和生命科学观测领域取得进展。研究成果发表于Nature Photonics。研究团队提出了多尺度曲面中继协同显微成像新架构：通过物方平场像方曲场的物镜将样本放大到曲面中继像，像感器阵列分区域同步并行拍摄中继像近似平场的小区域，经计算重建为无缝的宽视场高分辨率动态图像序列。基于此架构，研制了“实时超宽场高分辨率成像显微镜”，兼具1cm×1.2cm超宽视场、全视场均一的1.2μm高分辨率、30帧每秒高帧率，数据通量高达51亿像素每秒。
仿电鳗的可拉伸水下发电机及其应用
中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和李舟研究员领导的研究团队与北京市生物医学工程高精尖中心樊瑜波教授研究团队联合研制了一种仿电鳗的可拉伸发电机（BSNG, bionic stretchable nanogenerator），可以用于水下传感与能量收集。研究论文发表于Nature Communication。研究者模仿电鳗发电器官细胞膜上的离子通道，构造了一种机械敏感性的仿生通道，用于控制发电机内部的起电液体的往复运动，从而实现电能的转化。两种独特的工作模式使得BSNG在液体环境中可以实现超过10v的开路电压，在干燥条件下可以实现超过170v的开路电压。
一种全新的无线全软体机器人
华中科技大学吴志刚教授课题组和丁汉教授课题组研发了一款全软体机器人，能从环境能量梯度中获得动能。研究论文发表于National Science Review。该软体机器人由全软材料构成，不含任何机械传动部件，噪音水平较低，驱动过程无明显热效应，不存在热疲劳和机械磨损的问题。驱动力来源于液体环境的能量梯度，该软体机器人只需携带一定的驱动材料，不存在能量源和机器人本体软材料之间的集成问题。该软体机器人结构简单，能够在水面上以5.5个身长每秒的高速灵活运动，这一数值接近常见的鱼类（如金鱼，6.36），是现阶段同类无线软体机器鱼的7倍多。
国际合作“打印”出有永久磁性的液态磁铁
北京化工大学和马萨诸塞大学阿默斯特分校、美国能源部下属劳伦斯伯克利国家实验室等机构研究人员采用全液相3D打印技术，“打印”出直径约1mm的铁磁流体液滴，每个液滴中含有大量直径为20nm的氧化铁纳米颗粒。研究成果发表于Science。磁力测定显示，大约10亿个纳米颗粒“挤在一起”，它们在磁性线圈的激发下表现出磁性。这些外部的纳米颗粒将磁性定向传递到液滴核心的纳米颗粒上，使整个液滴具有了永久磁性。由于其特殊的物理性质，这种新型铁磁液滴未来有望应用在更多场景中，例如,可在人体内靶向输送药物的磁控机器人、可操控的液态微反应器等。
基于深度神经网络的可穿戴心电图疾病自动诊断
中国科学院深圳先进技术研究院数字所生物医学信息技术研究中心研究员李烨领导科研团队针对可穿戴心电信号提出了一种基于时空特征融合的深度神经网络，实现了9类心律失常的自动分析诊断，有效提升了疾病自动分析的准确率。研究论文发表于Information Fusion。研究人员提出了一种基于时空特征融合的深度网络架构，有效提取了信号的空间和时间特征，突破了传统方法对心电信号时间空间特性同时描述的不足。进一步在网络架构中引入注意力机制，对分段信号的重要性进行自适应评估，有效提高了模型对异常状态的感知，降低了其他信息的干扰。上述方法实现了以房颤、传导阻滞、早搏等为代表的9类心律失常疾病的有效判别。
微生物世界
真菌应该对人类有更大的贡献
中国科学院昆明植物研究所木本资源发掘与农林复合系统构建团队许建初研究组揭示了通过生物技术真菌产业化开发的50个途径，并结合团队自身与国际同行的案例，系统分析了产业开发前景，阐释了真菌生物技术研究与产业应用的前景。研究论文发表于Fungal Diversity。真菌多样性研究与产业化开发已成为菌物研究领域的热点。此项最新有关真菌产业化应用的研究综述，对于真菌资源工业利用与产业发展提供了可借鉴的研究方法与途径，也为工业、医学、农业、畜牧业、林业与环境保护等真菌方面的研究提供了基础资料。
大肠杆菌合成藏红花素
中国科学院天津工业生物技术研究所毕昌昊研究员、孙媛霞研究员、张学礼研究员带领的研究团队和华东理工大学进行合作，在大肠杆菌构建了高效合成藏红花酸和藏红花素的细胞工厂。研究论文发表于Microbial Cell Factories。科学家先在产玉米黄素的重组大肠杆菌中引入不同裂解双加氧酶CCD和醛脱氢酶ALD，构建了新的藏红花酸合成途径，运用RBS文库调控和CRISPR-Cas9技术进行调控表达优化，并通过建立合适的分离检测方法，筛选获得藏红花酸产量高达4.42mg/L（0.51mg/g DCW）的高产菌株，随后将糖基转移酶UGTs代谢途径整合到藏红花酸大肠杆菌生产菌株中，成功获得藏红花素（crocin-5）细胞工厂。
国际合作开发出高效灭蚊新方法
中山大学奚志勇教授团队与国际原子能机构、美国密歇根州立大学、中国广州威佰昆生物科技有限公司、中国疾病预防控制中心等多家机构合作，开发了一种控制蚊子种群的新方法。研究结果发表于Nature。研究团队先让蚊子感染上沃尔巴克氏菌，然后再对蚊子实施低剂量射线辐射，使辐射水平达到让雌蚊绝育的效果，但不影响雄蚊生殖能力，最终将这些感染细菌并被辐射的蚊子释放到野外。研究团队在广州市两个岛上开展了现场试验，其间释放了数百万只携带沃尔巴克氏菌且受过辐射的白纹伊蚊。结果显示，这种“双管齐下”的新方法让试验区的野生白纹伊蚊种群几乎被完全清除。
肺炎链球菌β-内酰胺耐药快速检测
中国科学院微生物研究所冯婕研究组与北京大学第一医院临床药理研究所李耘教授等合作，在肺炎链球菌β-内酰胺耐药快速检测方法上取得新进展。研究成果发表于Briefings in Bioinformatics。研究团队针对肺炎链球菌β-内酰胺耐药这一临床问题，采用机器学习的方法挖掘耐药相关数据的规律，建立了基因型和表型之间的联系，使得基因检测不再是一个辅助手段，而有望成为一种主要的耐药快速检测技术。应用该预测方法，分析了NCBI数据库中已测序的8138株肺炎链球菌，进而建立了耐药表型、血清型以及ST型之间的关联，促进了对肺炎链球菌的流行病学的认识。
乙肝病毒研究新进展
厦门大学分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室夏宁邵教授团队与合作者解析了乙肝病毒（HBV）X蛋白（HBx）BH3-like基序与宿主抗凋亡蛋白Bcl-xL的复合物晶体结构，在体内外模型中证实了该基序对HBV复制的重要性；基于此发现设计的短肽HBx-aa118-127可抑制HBV。研究论文发表于Nature Communications。功能研究表明，晶体培养中所使用的HBx BH3-like多肽HBx-aa113-135可部分回补HBx缺失的HBV病毒株的复制能力，而较短的多肽HBx-aa118-127可在体外感染模型中抑制HBV的复制。该研究揭示了HBx影响HBV复制和转录的分子机制，有助于指导靶向该位点的抗HBV新药开发。
真菌—矿物界面过程与机制研究进展
天津大学表层地球系统科学研究院余光辉教授等与国内外合作者, 综合应用同步辐射显微成像、高分辨透射电子显微镜等现代分析技术原位研究了真菌—矿物界面过程与机制。相关成果发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。研究发现，木霉菌丝体的生长尖端和分化部位可以通过分泌超氧化物（O2-）启动类芬顿反应，生成高浓度（1000nM）的羟基自由基，致使铁矿物溶解及纳米矿物（ferrihydrite）形成。铁是微生物必需的元素之一，微生物利用铁元素的已知2种途径为铁还原反应和释放铁载体；该发现表明微生物可以通过第3种途径获取铁元素，即分泌超氧化物（O2-）启动类芬顿反应。
揭示儿童多发急性呼吸道感染的相关因子
中国科学院上海巴斯德研究所张驰宇课题组与合作者发现了儿童多发急性呼吸道感染的相关因子。研究成果发表于Nature Communications。研究发现易感多发儿童有更高的呼吸道病毒感染率，且病毒多样性更高，表明更高的呼吸道病毒易感性。此外，丙酸菌属的噬菌体（Propionibacterium phages）丰度，血清TIMP-1和PDGF-BB水平均与多发ARTI紧密相关。而且该类噬菌体的存与高水平的血清TIMP-1和PDGF-BB成正比，提示呼吸道的炎症损伤和局部微生物的稳态有关联。多元逻辑回归和受试者工作曲线分析建议丙酸菌属的噬菌体和TIMP-1和PDGF-BB可能作为预测多发ARTI的指标。
肠道共生菌调控胰岛beta细胞胰岛素的分泌促进血糖平衡的分子机制
中国科学院生物物理研究所刘志华研究组与中山大学附属第一医院魏泓课题组合作，揭示了肠道共生菌调控胰岛beta细胞胰岛素的分泌促进血糖平衡的分子机制。研究论文以封面文章的形式发表于当期Cell Research。研究人员发现胰岛beta细胞通过表达胞内细菌肽聚糖受体Nod1来感知肠道菌的配体信号，以协助胰岛素囊泡的顺势转运，促进胰岛素的分泌。同时发现肠道菌的存在影响着胰岛素分泌囊泡在胰岛beta细胞中的分布，胰岛beta细胞受肠道菌来源配体直接调控。研究进一步发现肠道溶菌酶是水解肠道菌细胞壁产生Nod1配体的关键蛋白。科
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