欢迎您登录科学中国人官方网站!!
新浪微博|网站地图|联系我们
科技名刊精选

来源:  发布时间:2022-06-27

蓝色食品的环境绩效研究

 

《自然》封面:来自TRY牡蛎女性协会的女性正在冈比亚河边给牡蛎卸货。《自然》杂志第7876期封面文章报道了对各种蓝色食品的环境压力进行的标准化评估,评估种类覆盖了约四分之三的全球产量。蓝色食品是指鱼、甲壳类、海藻类的水产食品,有望减少全球粮食生产对环境的一些不利影响。科学家研究发现,养殖的双壳类和海藻产生的排放量最低、使用的土地及水资源最少,并鉴定出许多排放低、使用资源少的养殖或野生捕获的有鳍鱼类。研究团队还为改善蓝色食品环境绩效的方法进行了建模,其中一些模拟情景可让排放量减半。

 

受种子风力传播启发的3D电子微飞行器

 

《自然》封面:受种子启发的微型飞行器在随风而动。《自然》杂志第7877期封面文章报道了新型3D电子微飞行器。许多植物种子的3D形状都有利于借助风力进行传播,常能让种子播散到几百公里之外。在相关研究中,科学家从这类会飞的种子中汲取灵感,呈现了一系列以类似方式借风扩散的宏观、中观、微观3D飞行器。即使飞行器上搭载了有源电子载荷的重量,研究团队依旧能保证它们的飞行时长。研究指出,这些飞行器的一个潜在应用或许是成为一种无电池、无线的大气测量装置。

 

全球植物形态和功能图谱中的细根性状

 

《自然》封面:细根性状如何适应植物的形态和功能。《自然》杂志第7878期封面文章报道了植物表现的性状决定了它们如何应对自己的环境。研究者们系统分析了植物的地上性状(如植株高度和叶片大小)和地下性状(细根)之间的关系。研究发现,维管植物地上的功能策略不能充分反映其细根的策略,因此地上性状迥异的不同物种,其细根的策略可能极为相似,反之亦如此。即便如此,研究团队还发现了植物全株协调的证据,并用科和生物群系间的相异性和冗余性模式来阐明。

 

大脑普查研究

 

《自然》封面:大脑普查。《自然》杂志第7879期用17篇文章报道了大脑起始细胞普查网络项目(BICCN)第一阶段工作。相关研究旨在构建大脑中负责运动功能的细胞图谱,图谱整合了来自不同来源的信息,以定义特定细胞类型的分子、解剖和生理特性,同时也揭示了它们在运动皮层组织中的位置。在小鼠、狨猴和人类中,有大量细胞类型是保守的,这表明这些细胞类型在哺乳动物的皮质回路和功能中发挥着重要作用。BICCN4年前启动,旨在对哺乳动物大脑中发现的多种细胞类型进行识别和分类。

 

人类基因组:一场超级马拉松研究

 

《科学》封面:将人类基因组可视化为螺旋形,用不同颜色的片段表示不同的染色体。《科学》杂志第6562期特刊报道了过去人类基因组学研究的经验教训,着眼于未来的研究工作。在人类基因组发表后的20年里,遗传学的进展突飞猛进。越来越多的人正在研究突变的影响,从单核苷酸多态性到完整基因的丢失,以及改变单细胞、肿瘤和个体中基因表达的表观遗传变化。此期特刊深入探讨了人类基因组研究成果应用于理解人类进化、癌症、多基因性状和功能基因组学方面取得的进展。然而,前方仍有许多领域需要攻克。

 

持久性病原体和野生动物宿主相关研究

 

《科学》封面:南非克鲁格国家公园的非洲水牛。《科学》杂志第6563期封面文章报道了非洲水牛是高度传染性的口蹄疫病毒的野生动物宿主。传染性极强的病原体是一种全球生物安全威胁,发病率和死亡率很高。高度传染性病原体在宿主群体中持续存在的机制是疾病生态学的核心问题。研究发现,仅通过急性感染宿主之间的传播,病毒持久性是不太可能的。纳入持续感染的携带者的偶尔传播,可使得最具传染性的病毒株免于消失。可能还需要其他机制,如抗原转移、免疫丧失或宿主群体间的外溢,才能使传染性较弱的菌株持续存在。

 

一种用于二价金属电池的多功能电解质设计策略

 

《科学》封面:电池电解质艺术渲染图。《科学》杂志第6564期封面文章报道了一种通用的二价金属电池电解质设计策略,新的方法提高了二价金属电池的可逆性和电荷转移动力学。镁和钙的地壳丰度和容量高,是锂离子电池的最有前途的替代品。研究发现,甲氧基乙胺螯合剂家族通过溶剂化鞘层重组能极大促进界面电荷转移动力学,并抑制正极和金属负极的副反应。通过引入非均相给体原子等方法来调整分子结构,可进一步提高分子的动力学和可逆性,以达到商业锂离子电池的应用标准。

 

不公正的局外人

 

《科学》封面:美国监狱系统的结构性作用以及它在这个国家结构中的嵌入程度。《科学》杂志第6565期特刊报道了美国大规模监禁状况的社会科学研究。研究人员研究了监禁、劳动力需求和劳动力市场中的种族统治之间的相互作用。这个不断扩大的监禁网络牵扯到数量众多的人群,近一半的美国人有配偶或同父异母、父母、兄弟姐妹或孩子被监禁或曾经被监禁。政府对社会正义抗议活动的反应往往忽视根本的社会原因和可能的补救措施,而是依赖于治安。相关研究对于揭示美国社会是如何走到今天的,以及未来改变是至关重要的。

 

多功能人参皂苷纳米制剂

 

复旦大学药学院王建新课题组设计了一种简单高效的新型多功能人参皂苷脂质体,在靶向捕获CTC(循环肿瘤细胞)的同时破坏癌细胞转移微环境,从而达到了显著的抑制三阴性乳腺癌肺转移效果。相关成果发表于《科学进展》(Science Advances)。人参皂苷Rg3是一种来源于人参的天然活性成分,团队发现,其具有药物、膜材、靶头等多重作用。相关研究通过将脂质体中的胆固醇替换为Rg3制备载化疗药物的人参皂苷脂质体,充分发挥了人参皂苷的多重功能,同时实现对肿瘤转移“种子”和“土壤”的破坏,发挥“一石二鸟”的作用。制剂无需复杂的化学修饰,制备过程简单,成本可控,具有很强的临床转化前景。

 

枸杞中发现的一种天然抗坏血酸衍生物

 

南京农业大学食品科技学院食品与纳米生物技术实验室曾晓雄教授团队与国家枸杞工程技术研究中心曹有龙研究员团队合作,开展了枸杞中活性物质研究。相关成果发表于《农业与食品化学杂志》(Journal of Agricultural and Food Chemistry)。2-O-b-D-葡萄糖基-L-抗坏血酸(AA-2bG)是一种近年来在枸杞中发现的天然抗坏血酸衍生物。研究从枸杞果实中分离出抗坏血酸衍生物AA-2bG,发现AA-2bG对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠有抗炎症活性,并对肠道菌群有一定的调节作用。研究为AA-2bG的抗炎症活性提供了新的支持,同时为枸杞中活性成分AA-2bG的开发提供了科学理论依据。

 

基于临床证据体的针灸疾病图谱研究

 

广州中医药大学许能贵教授团队与国内外合作者开展了基于临床证据体的针灸疾病图谱研究。相关成果发表于《英国医学杂志》(BMJ)。全球针灸临床试验研究蓬勃发展,针灸的临床证据大量涌现,但缺乏对这些证据的科学分析和推荐,以致有效的治疗措施无法在国际上及时转化和应用。研究完善了Epistemonikos数据库(目前国际上认可的临床证据数据库)中针灸疗法的临床证据,首次构建了针灸临床证据矩阵及制定了全球首个针灸临床证据图谱。研究解决了目前针灸的优势病种与潜力病种分类不清的问题,明确了针灸在上述病种的治疗效应及证据强度,为针灸的国际化推广应用及未来的研究重点奠定了基础。

 

从“胃不和则卧不安”理论浅析辨治血管痉挛性心绞痛临证思维

 

天津中医药大学江丰与天津中医药大学第二附属医院秦秀德等人合作,分析了血管痉挛性心绞痛的辨治思路。相关成果发表于《天津中医药大学学报》。中医药为保障健康发挥了重要的作用,要做好中医药守正创新、传承发展工作,建立符合中医药特点的服务体系、服务模式、管理模式、人才培养模式,使传统中医药发扬光大。研究从“胃不和则卧不安”理论入手,认为血管痉挛性心绞痛病机以“阳微阴弦”为核心,以中焦升降失司、上焦心阳不振、湿饮瘀浊痹阻为要点,具有本虚标实的特征;其辨治应着眼于振上焦心阳、蠲湿饮瘀浊、中焦升降、缓心脉挛急4个层次。

 

羊肚菌栽培基质研究

 

中国科学院昆明植物研究所赵琪、于凤明等人与泰国科学家合作,在羊肚菌栽培基质研究中取得进展。相关成果发表于《真菌期刊》(Journal of Fungi)。羊肚菌是一类珍稀食用和药用真菌,具有重要的经济和科研价值。研究发现,栽培羊肚菌的土壤样品中,菌群落组成(包括真菌和细菌)的多样性呈现了不同程度的下降趋势;间作一年土壤与未种植土壤的菌群落组成无显著性差异;羊肚菌高产土壤(产量≥1500kg/ha)中,参与固氮和硝化的细菌占据网络中心地位。因此,土壤微生物群落真菌化或是羊肚菌绝收或低产的影响因素之一。研究为羊肚菌设施化、工厂化栽培基质筛选和农法栽培连作障碍形成机制研究提供了参考。

 

针灸随机对照试验设计和实施中的方法学挑战

 

北京中医药大学循证医学中心刘建平、费宇彤等人与合作者在针灸临床研究方法学取得进展。相关成果发表于《英国医学杂志》(BMJ)。研究分析了以随机对照试验方法进行针灸临床疗效评价中面临的独特挑战。针灸治疗是一种复杂干预,需要考虑如下因素:不同的针灸理论,及由此所致的穴位定位、针灸手法、治疗原则不同;个体化治疗方案;针灸医生的技术和经验;合并治疗;医患互动等。另外,患者的期望会影响治疗效果,并可能降低研究的可行性。文中也对腧穴特异性、针刺治疗剂量等重要因素对疗效的影响进行了探讨。

 

白血病治疗的药物递送策略

 

上海中医药大学中药学院慈天元、冯年平团队开展了针对白血病治疗的递药系统及最新进展的综述研究。相关成果发表于《化学学会评论》(Chemical Society Reviews)。临床上用于治疗白血病的药物大多存在脱靶、耐药和不同程度的毒副作用,因此需要改善药物体内性能的新策略。药物递送系统可以改善药物在体内的药动学参数,实现药物对肿瘤细胞或肿瘤微环境的靶向治疗并逆转耐药,从而最大限度地消除肿瘤细胞、减轻药物不良反应。综述重点论述了抗白血病中西医药物给药系统的研究进展,并对药物递送策略在临床转化方面所面临的挑战、中西医结合药物治疗的潜力和个体化治疗的发展前景进行分析讨论。

 

枸杞产地溯源新方式

 

中国科学院华南植物园龚海光、王瑛等人通过方差分析和遗传力分析,解析了环境(产地)、品种、株龄、干燥过程和采收季节对枸杞代谢内含物变化影响。相关成果发表于《农业与食品化学杂志》(Journal of Agricultural and Food Chemistry)。分析结果通过S-plot和遗传力过滤,最终确认钙(Ca)、锰(Mn)、鸟氨酸(Orn)、胱氨酸(Cys-Cys)、谷氨酸(Glu)、苯丙氨酸(Phe)、磷酸丝氨酸(Ps)、丝氨酸(Ser)、赖氨酸(Lys)、牛磺酸(Tau)、脯氨酸(Pro)和酪氨酸(Tyr)可作为枸杞产地溯源指标,并通过2018年所采集的样品数据对其进行了重新性验证。研究成果可为今后枸杞的产地溯源提供依据。

 

 “不怕冻”的新型光热增强型超级电容器

 

中国科学院合肥研究院固体所王振洋研究员团队在光热增强型超级电容器研究方面取得进展。相关成果发表于《材料化学杂志A(Journal of Materials Chemistry A)。利用具有光热性能的电极材料,通过太阳能光热效应实现器件温度的快速上升,有望大幅提升超级电容器的低温性能。研究者采用激光诱导技术制备具有三维多孔结构的石墨烯晶体膜,通过脉冲电沉积技术将聚吡咯均匀复合到多孔石墨烯导电网络内部,构筑石墨烯/聚吡咯复合电极,其具有高比容量,且能有效利用太阳光热效应实现电极温度的快速上升等特点。在此基础上构建一种新型光热增强型超级电容器,既能将电极材料充分暴露于太阳光下,又可以对固态电解质进行有效保护。

 

深度储备池计算硬件研究

 

北京大学集成电路学院黄如院士-杨玉超教授团队采用可级联短时程非线性单元构建了深度储备池(deep reservoir)计算硬件,通过储备池层数的增加实现了层次化的信息处理能力、更丰富的储备池状态数、更大的记忆容量,以及更复杂的动力学特性。相关成果发表于《先进材料》(Advanced Materials)。储备池计算(Reservoir Computing)是一种低训练代价、低硬件开销的循环神经网络(RNN),在时序信息处理方面具有广泛的应用,例如波形分类、语音识别、时间序列预测等。在技术路线上,研究团队研制了可级联的单层储备池硬件,通过将动态忆阻晶体管与平面器件进行串联分压,实现了电压输入、电压输出的短时程非线性单元。

 

用于自供能的3D可拉伸天线

 

中国科学院苏州生物医学工程技术研究所杨洪波团队联合美国宾州州立大学的程寰宇教授团队,提出了一种分层构架的具有拱形排列网状图案的可拉伸微带天线,通过在可拉伸微带天线中引入不同的3D配置,得到了优异的在体辐射性能。相关成果发表于《纳米能源》(Nano Energy)。3D结构的微带天线展示了对应变不敏感的共振性能及增强的峰值增益,同时使无线传输距离增加了一倍,收集到的射频能量提供了双倍的充电率。通过整合可拉伸天线、整流天线、可拉伸传感器以及能量储存单元,获得了一个独立的可拉伸射频系统,用这一系统实现了对LED和无线温度传感的供电,并实现了在体的脉搏检测。

 

超低噪声单频光纤激光器

 

中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室蔡海文等人基于腔内双折射效应形成频率参考,实现单频光纤激光器的频率稳定。相关成果发表于《光波技术杂志》(Journal of Lightwave Technology)。研究团队利用激光腔内双模的拍频信号与绝对光频信号的对应关系,并通过对光纤激光器谐振腔等效热膨胀系数的控制,成功在激光谐振腔内构建频率参考效应,利用拍频信号的频率锁相实现高频率稳定度且中心频率可调谐的激光输出。通过理论推导和实验研究,实现了频率波动从0.41pm10kHz的大幅度抑制,波长稳定性能显著优于主流高性能商用光纤激光器产品,达到典型主动频率稳定技术的噪声水平。

 

实现亚1纳米栅长晶体管

 

清华大学集成电路学院任天令教授团队制备出具有亚1纳米栅极长度的垂直硫化钼晶体管。相关成果发表于《自然》(Nature)。晶体管作为芯片的核心元器件,更小的栅极尺寸能让芯片上集成更多的晶体管,并带来性能的提升。由于单层二维二硫化钼薄膜相较于体硅材料具有更大的有效电子质量和更低的介电常数,在超窄亚1纳米物理栅长控制下,晶体管能有效地开启、关闭。大量、多组实验测试数据结果也验证了这一结构下的大规模应用潜力。基于工艺计算机辅助设计(TCAD)的仿真结果进一步表明石墨烯边缘电场对垂直二硫化钼沟道的有效调控,预测了在同时缩短沟道长度条件下,晶体管的电学性能情况。

 

铜氧化物超导体高压下的超导-绝缘体相变

 

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室孙力玲研究员团队与中国科学院高能物理研究所同步辐射装置4W2高压实验站李延春副研究员等合作,利用中国科学院高能物理研究所同步辐射装置4W2高压实验站在国内率先建立的高压-低温X射线衍射(XRD)实验装置开展研究。相关成果发表于《自然·物理》(Nature Physics)。研究表明,在所述量子相变发生的压力临界点附近,没有出现压力诱发的结构相变,在实验上证实了所发现的超导-类绝缘体相变的不是源于结构相变,而是电子间的相互作用。这一新现象的发现,对现有的固体理论是一个挑战,为建立正确的关联电子理论框架提供新思路。

 

结合可调式头靠结构与虚拟传感算法实现反馈有源噪声控制

 

中国科学院声学研究所杨军、吴鸣等人开发出了一种结合虚拟传声器方法和可调式头靠结构的多通道反馈有源噪声控制系统,并且验证了3种虚拟传感方法(辅助滤波器方法、远程传声器方法和虚拟传声器方法)在不同条件下的适用性。相关成果发表于《应用科学》(Applied Sciences)。这种新结构的性能优于以往传统的有源头靠结构。研究验证了3种虚拟传感算法在不同条件下的适用性,证实了当初级源变化(包括噪声特性、位置和数量)并且受限于实际应用无法重新测量任何传递函数时,虚拟传声器方法的性能最为稳定。这一有源噪声控制系统可用于设计有源降噪头靠,从而缓解在高噪声环境下人们所受到的干扰。

 

飞秒激光研究进展

 

浙江大学光电科学与工程学院邱建荣、之江实验室主要研究者(PI)谭德志、上海理工大学研究员方心远等与国内外科学家合作,发现飞秒激光诱导的空间选择性微纳分相和离子交换规律,开拓了飞秒激光三维极端制造新技术,在无色透明的玻璃材料内部实现了带隙可控的三维半导体纳米晶结构。相关成果发表于《科学》(Science)。飞秒是度量时间长短的一种计量单位,也称为毫微微秒,1飞秒为1秒的一千万亿分之一。飞秒激光就是在飞秒的时间段内发出的脉冲激光,也就意味着能量在飞秒间瞬间释放。这一研究的一个应用方向就是三维、四维甚至更多维度的光储存。光存储不仅功耗小,而且容量有望达到1PB/光盘,预期存储寿命很长。

 

泥河湾盆地发现早期人类使用颜料和复合工具的考古证据

 

河北省文物考古研究院联合国内外多家研究机构开展了河北泥河湾考古发现与研究。相关成果发表于《自然》(Nature)。泥河湾盆地被誉为“东方人类故乡”,在盆地东南缘的下马碑遗址发现了我国乃至东亚地区目前已知最早的史前人类颜料加工与细小石器镶嵌使用的关键证据,生动再现了4万年前东亚人类的生活场景。下马碑遗址揭示了东亚现代人复杂的文化演进与交流过程,且很可能与其他人群存在文化与基因交流,反映了局地马赛克式的“文化与技术革新”。下马碑遗址揭示出的这种文化面貌的特殊性既与以往认为的连续性的文化演进不同,亦有别于普遍被认知的现代人在欧亚大陆扩散的文化模式。

 

昆虫在中生代的生态辐射

 

中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员团队梳理并总结了昆虫在中生代5个重要的生态辐射事件,指出目前昆虫化石记录及相关研究仍具有一定局限性,提出未来结合系统发育、形态分异度、古生态参数等多指标、多种模型的联合分析可以揭示昆虫的演化规律和深时生态角色。相关成果发表于《生态与进化趋势》(Trends in Ecology & Evolution)。现代自然界中,昆虫物种数超过地球生物总数的60%。它们在陆地生态系统中扮演着关键生态角色,在维持生物多样性、调节碳循环等方面也起到了至关重要的作用。因此,理解昆虫的演化历史及它们在深时陆地生态系统中的角色,可以帮助我们更好地了解现代陆地生态系统的形成过程。

 

江汉平原及周边地区夏商时期聚落景观研究

 

武汉大学历史学院邹秋实发现,二里头文化晚期至殷墟一期前后,中原文化在江汉地区的扩张与消退,对相关区域聚落的分布格局与营建方式造成了深刻的影响。相关成果发表于《考古》。二里头文化晚期至二里冈文化时期,江汉地区逐渐形成了以长江干流沿线为核心,长江支流沿线为依托的多层级聚落体系。洹北花园庄期至殷墟一期前后,在中原文化势力整体消退的背景之下,长江干流沿线聚落率先被废弃。长江支流沿线聚落继续存在,但其文化面貌则与前期发生了显著改变。江汉地区夏商时期聚落景观受制于自然地貌形态,又体现出营建者对不同地理单元的规划与选择理念,折射出相应时期的社会背景与文化格局。

 

旧石器时代鹿牙艺术品研究

 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高星研究团队副研究员张乐等与国内外多个科研机构的学者合作,针对宁夏鸽子山第10地点一件鹿牙装饰品开展系统研究。相关成果发表于《地球科学前沿》(Frontiers in Earth Science)。鸽子山第10地点的发掘工作曾获2016年全国十大考古新发现。此次研究的艺术品系从遗址第三文化层(碳十四校正年代为距今1.3万~1.2万年)出土的细小碎骨中筛拣并识别出来的,研究者认为它是旧石器时代中国乃至世界范围内制作最精致、刻画最复杂的鹿牙装饰品之一。此项研究为揭示中国原始艺术品的原料选择、制作技术、装饰风格、使用方式和社会功能等人类复杂认知能力的出现与演化提供了研究基础。

 

琥珀内矿化昆虫揭示琥珀埋藏学新机制

 

中国科学院南京地质古生物研究所张海春研究团队与德国、美国、缅甸等多国学者合作,研究钙化和硅化的琥珀昆虫,详细探讨了其保存机制,并提出了新的埋藏学模型。相关成果发表于《地球生物学》(Geobiology)。琥珀源于植物产生的树脂,是一种特异埋藏化石。由于能保存异常完好而丰富多样的动物、植物和微生物化石,琥珀为我们了解中、新生代陆地生态系统的演化提供了一个重要窗口。研究表明,琥珀内含物的矿化比通常认为的更为普遍。树脂和琥珀不是封闭的微环境系统。不同埋藏阶段的流体(如沉积物孔隙水、成岩流体和地下水)可以进入琥珀,影响琥珀内含物的降解和矿化。这些过程控制了琥珀内含物的保存质量,并造成了埋藏学偏差。

 

古三趾马事件揭示晚中新世生态背景

 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所孙博阳、邓涛与甘肃临夏州和政古动物化石博物馆研究者合作,对临夏盆地出产的渭河/贾氏三趾马新材料,以及前人报道的渭河/贾氏三趾马经典材料进行了综合对比研究。相关成果发表于《科学报告》(Scientific Reports)。三趾马事件的确切定义一直存在争议。相关研究指出,三趾马于中中新世起源于以干旱环境为主的北美地区,于晚中新世抵达亚洲时便高度适应当地环境,很快发生辐射和扩张;当它们进入欧洲和北非时,又能快速产生适应封闭环境的类型,体现出三趾马类对环境的高度适应和自我调整能力,是未来在旧大陆达到大繁盛的重要原因。

 

早—中二叠世华北板块干旱化

 

中国科学院地质与地球物理研究所杨石岭等人以华北鄂尔多斯盆地东北缘的一套早—中二叠世河湖相地层(下石盒子和上石盒子组)为主要材料,开展了系统的年代学及环境指标分析,探讨了这一时期华北板块的气候环境演化历史及其机理。相关成果发表于《古地理学、古气候学、古生态学》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)。早二叠世至中二叠世,地球经历了距今最近的一次由冰室期到温室期的转变,南半球的大规模冰川逐渐消融,低纬热带雨林大幅萎缩,海洋生物多次小规模灭绝。热带辐合带(ITCZ)作为地球上最大的雨带,在不同时间尺度上均随全球增温向更温暖的半球移动,从而导致低纬地区的降雨量显著变化。

 

蝙蝠适应性复杂性状回声定位“一次起源”的新证据

 

中国科学院昆明动物研究所施鹏课题组结合进化分析、功能实验及转基因小鼠的生理检测,支持了回声定位在蝙蝠类群中“一次起源”的假说,为进一步揭示回声定位的分子遗传机制奠定了基础。相关成果发表于《交叉科学》(iScience)。长期以来,对动物适应性复杂性状起源问题的研究很大程度上依赖化石证据,但由于化石形成和发现的偶然性,化石形态数据的有限性等因素的限制,研究人员在大部分情况下很难对动物适应性复杂性状起源的时间和演化路径做出明确的判断。相关研究综合分子趋同分析、细胞功能实验、转基因小鼠听觉能力检测等多方面的证据,支持了回声定位起源于蝙蝠共同祖先,并在现生回声定位蝙蝠类群中经历了趋异演化。

 

仿生水下黏附材料研究

 

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室周峰研究员团队与兰州大学梁永民教授团队合作,基于分子链软硬片段设计制备了一种具有优异水下黏附性、耐水性和机械耐受性的湿黏附材料。相关成果发表于《美国化学学会应用材料与界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)。在高分子黏附胶中,分子链片段的柔性和刚性占比对其黏附性能具有重要影响。通过协调分子网络柔性和刚性之间的平衡,研究人员设计制备了一种新型超级黏附胶,在陶瓷、木材、塑料和金属的各种基材上呈现出较高的黏合强度;在高速流体剪切、静态负载和动态机械微动等恶劣环境下,表现出强大而持久的黏附性能。相关研究为发展新型高性能黏附材料提供了研究基础。

 

一种具有一年以上超长循环寿命的抗腐蚀锌金属负极

 

华中科技大学材料学院、材料成形与模具技术国家重点实验室李会巧教授团队在水系电池领域取得新进展。相关成果发表于《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science)。析氢反应的发生会诱发碱式硫酸锌生成继而钝化沉积锌的表面,使锌片与锌片之间无法外延生长,导致沉积锌呈现出疏松的形貌。有效抑制析氢腐蚀可实现锌的超致密沉积,助推水系电池锌负极的性能大幅提升,从而成功将锌负极的循环寿命从目前报道的小于1000h提升到9000h以上,稳定循环超过一年。相关研究揭示了锌负极表面析氢的抑制与致密化锌沉积之间的内在联系,验证了抑制析氢对于改善锌负极性能的有效性。

 

拓扑光子晶体:物理、设计与应用

 

中山大学物理学院、光电材料与技术国家重点实验室董建文教授课题组总结了拓扑光子晶体物理与应用的发展历程,并初步展望了这一领域的未来方向。相关成果发表于《激光和光电子评论》(Laser & Photonics Reviews)。文章系统介绍了不同维度、不同拓扑相的拓扑光子晶体的物理原理、设计方法及应用研究。在回顾一维、二维、三维拓扑光子晶体的同时,讨论了高阶拓扑、连续域束缚态、合成维度、等效规范场等多种光子晶体的最新研究进展。同时,还回顾了拓扑光子晶体中模式鲁棒性,介绍了拓扑光子晶体应用于谐振器、滤波器、激光器等器件,以及应用于非厄米光学、非线性光学、量子光学等领域的最新研究成果。

 

聚合物微发泡材料泡孔结构变化及一般规律

 

中国科学院宁波材料技术与工程研究所郑文革研究员、庞永艳研究员与加拿大多伦多大学朴哲范(Chul B. Park)教授合作,系统总结了聚合物微发泡材料泡孔结构的变化类型和规律。相关成果发表于《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal)。综述论文总共分为5个部分,介绍了决定泡孔结构的3个最主要因素(泡孔尺寸、泡孔密度、膨胀倍率),阐述了根据这3个因素的增大或减小分类得到的6种泡孔结构变化类型随相关调节因素的变化关系,探讨了泡孔结构与性能(包括力学和隔热)的关系,提出了关于泡孔结构调控的一些规律性认识,并进一步指出了值得进一步深入研究的问题。

 

具有高度发光方向性的量子点材料

 

中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、樊逢佳教授等人合作,在胶体量子点发光材料领域取得重要进展。相关成果发表于《科学进展》(Science Advances)。外量子效率(EQE)是量子点发光二极管(QLED)器件性能的一个重要评价指标,因此一直是国内外相关研究关注的重点。研究团队在量子点合成过程中引入晶格应力,调控量子点的能级结构,获得了具有高度发光方向性的量子点材料,此材料应用在QLED中有望大幅提升器件的发光效率。这一发光方向性的提升可以将QLED的效率极限从30%提升到39%,为制造超高效率的QLED器件提供了一种新的解决思路。

 

铁酸铋中基于畴工程的可控电学、磁电和光学性能

 

清华大学材料学院林元华团队与合作者系统总结了多铁材料铁酸铋中基于畴工程的调控手段,综述了畴工程在调控电学性能、磁电耦合和光学特性方面的重要作用。相关成果发表于《材料科学进展》(Progress in Materials Science)。在铁性材料中,一个区域内序参量(如铁电材料的自发极化、铁磁材料的自发磁化)大小、方向一致,称为畴。铁酸铋的众多优异性能都直接或间接地与其畴结构有关,因此畴工程在铁酸铋材料的性能调控和优化中具有极为重要的地位。同时,畴壁(相邻畴之间的界面)处由于序参量处在非平衡位置,存在不同寻常的新奇物理现象。鉴于畴结构在铁酸铋材料物性调控的中枢地位,文章系统总结了铁酸铋各类性质的提升策略。

 

大面积纯单层电学性能均匀的单晶石墨烯制备

 

中国科学院化学研究所刘云圻课题组开发了一种“循环电化学抛光结合高温退火”的方法,成功制备了大尺寸单晶铜Cu111)基底,并对过程中晶粒长大与晶界演变相关机制进行了研究。相关成果发表于《先进材料》(Advanced Materials)。如何制备大面积纯单层高质量石墨烯,一直是相关领域内关注的难点与热点。研究采用两步碳源浓度供给的“自下而上选择性刻蚀”策略成功制备了大面积单层单晶石墨烯,所得实验结果与密度泛函理论(DFT)计算和相场模型模拟的选择性刻蚀过程吻合较好。采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对石墨烯的电学性质及其均匀性进行表征,结果表明所得样品载流子迁移率较高且电学均匀性好。

 

基于氢键作用的有机铁电材料研究

 

北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队与新加坡国立大学罗健平教授团队合作,提出了一种基于氢键作用的矫顽力调控策略,可以提升无金属钙钛矿铁电材料的矫顽力,为有机铁电器件微型化和集成化设计提供了新途径。相关成果发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。相比于传统的无机铁电材料,有机铁电材料拥有高柔韧性、抗崩损性和溶液可加工性的优点。在目前已开发的有机铁电材料中,无金属钙钛矿铁电材料已达到与传统无机铁电材料相当的铁电极化率,但它们存在一个严重缺陷:其矫顽力普遍仅为约10kV/cm。相关研究可将无金属钙钛矿铁电材料的矫顽力从约10kV/cm量级提升至约100kV/cm

 

新型脂类药物前体研究

 

上海交通大学药学院傅磊课题组研究团队探索合成了具有肿瘤免疫治疗价值的新型神经节苷脂衍生物。相关成果发表于《药物化学杂志》(Journal of Medicinal Chemistry)。研究团队采用化学酶法,探索绿色高效合成系列神经节苷脂GM3衍生物;通过小鼠载瘤模型,筛选到新合成的N-12脂类衍生物具有优异的抑制肿瘤细胞迁移和侵袭作用,且脂类分子显示出的低细胞毒性,赋予这一新型脂类分子衍生物优良的成药性潜力。具有独特分子结构的N-12衍生物的肿瘤抑制作用与促进机体免疫反应密切相关。研究聚焦神经节苷脂GM3衍生物高效绿色化学酶法合成及新型脂类分子抑制肿瘤迁移机制探索,为功能性脂类的药物开发奠定了基础。

 

可雾化吸入的广谱抗新冠全人源纳米双抗药物

 

复旦大学基础医学院应天雷与吴艳玲课题组与生物医学研究院孙蕾课题组合作,发现了一种抗新冠病毒的广谱双特异性全人源纳米抗体。抗体同时靶向病毒刺突蛋白上两个不同的保守表位,能够高效中和包括奥米克戎在内的各种流行变异株。同时,抗体具有的优良特性使其可作为雾化吸入制剂,在新冠病毒感染的轻症和重症小鼠模型中显现出很好的疗效。相关成果发表于《细胞》(Cell)。这一双抗有望成为首个通过雾化给药方式的广谱全人源纳米抗体药物,用于新冠肺炎的治疗。研究团队还发现了一类隐藏在病毒刺突蛋白三聚体内部的高度保守表位,对广谱疫苗和药物的研发具有启示作用。

 

青春期抑郁症发生和氯胺酮快速抗抑郁新机制研究

 

北京大学中国药物依赖性研究所时杰教授团队发现前边缘皮层(prelimbic cortex, PrL)脑区神经元周围基质网络(PNNs)及主要核心组成蛋白(Neurocan)在青春期大鼠抑郁症的发生和氯胺酮抗抑郁过程中发挥重要作用。相关成果发表于《分子精神病学》(Molecular Psychiatry)。抑郁症是一种高复发、高致残性的精神疾病,给个人、家庭和社会带来沉重的负担。青春期是身体和心理发育的特殊时期,抑郁症发生的危险因素增加,复发率高。目前,青少年患抑郁症的机制尚不明确,而现有抗抑郁药物存在起效慢、副作用大、疗效不佳等问题。因此,对青春期抑郁症的发病机制和快速抗抑郁药物的作用机制研究,是目前抑郁症治疗领域亟待解决的问题。

 

阐述中国出生人口队列的研究方案

 

首都医科大学附属北京妇产医院阴赪宏教授团队介绍了中国出生人口队列(CBCS20172019年的进展情况,并重点阐述CBCS研究方案设计和初步结果。相关成果发表于《欧洲流行病学杂志》(European Journal of Epidemiology)。在我国,出生缺陷已经成为重大的公共卫生问题,亟待解决。通过大型出生人口队列,明确出生缺陷的风险因素和致病因子是开展针对性防控的关键。孕前-孕早期出生人口队列的建立,提供了全国出生缺陷孕前-围孕期研究网络,为我国出生缺陷研究提供前瞻性大数据研究平台,为我国重大出生缺陷疾病防治的全链条研发体系提供基础,为进一步降低出生缺陷发生风险提供理论基础。

 

心脏再生研究

 

中山大学中山医学院蔡卫斌教授团队发现适度降低心率可通过改变心肌细胞的能量代谢模式,诱导心肌细胞增殖并促进心脏再生。相关成果发表于《细胞报告》(Cell Reports)。人和哺乳动物心肌再生能力缺失和心脏受损后强烈的纤维化反应是心血管疾病治疗面临的瓶颈性问题。实现人类的心脏产生类似斑马鱼、蝾螈等具有的完全再生能力是科学家们追求的梦想。相关研究发现乳鼠与成年小鼠的心率与心肌增殖能力呈负相关,揭示了心肌细胞持续节律性搏动、独特能量代谢模式及有限增殖能力这三大生物学特性的内在联系,即降低心肌细胞的搏动速率,可影响其能量代谢模式,进而促进心脏再生。

 

外科病人补充性肠外营养治疗应用的最佳时机

 

南京大学医学院附属金陵医院(东部战区总医院)普通外科王新颖教授团队开展腹部外科病人术后补充性肠外营养应用时机的多中心临床随机研究。相关成果发表于《美国医学会外科杂志》(JAMA Surgery)。研究探索了早期补充性肠外营养(Early SPNE-SPN,术后第3天)和晚期补充性肠外营养(Late SPNL-SPN,术后第8天)方案在改善腹部大手术病人预后方面的有效性及安全性。研究共纳入230例腹部大手术病人,随机分为两组:E-SPN组(115例)和L-SPN组(115例),主要结局指标是院内感染率。结果发现:与L-SPN相比,E-SPN联合肠内营养可明显降低术后院内感染发生率及改善病人出院时营养状况。

 

构建酸响应可聚集金纳米系统

 

四川大学华西医院胸外科袁勇教授团队构建了能够在食管癌肿瘤酸性微环境中发生响应性聚集的金纳米系统,实现放疗增敏和化疗药物靶向递送,为有效解决食管癌放化疗效率低、毒副作用明显的问题提供了新思路。相关成果发表于《微尺度》(Small)。研究构建了一种酸响应可聚集金纳米系统(AuNPs-D-P-DA),单个小粒径AuNPs进入肿瘤酸性微环境后,能够发生响应性电荷转换,在静电吸引作用下形成大粒径聚集体,并阻碍AuNPs回流至血液循环。由于瘤内AuNPs浓度高、体积大,因此基于AuNPs的放疗增敏作用得到显著增强。同时,化疗药物阿霉素能够被靶向性递送至肿瘤组织并进行酸响应性释放,从而实现放化疗协同治疗。

 

揭示β-NMN延缓髓鞘老化并增强髓鞘修复的新机制

 

浙江大学基础医学院赵经纬课题组深入揭示了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的靶向分子、入核机制及表观遗传机制。相关成果发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。“Sirtuins”是高度保守的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖的去乙酰化酶,哺乳动物的Sirtuin家族有7个亚型(SIRT1-SIRT7)。研究采用端粒酶功能障碍早衰小鼠、SIRT2全身敲除和条件敲除小鼠,综合多种研究手段,发现了补充NAD+的直接前体β-烟酰胺单核苷酸(β-NMN),可以促进老年少突胶质细胞前体细胞(OPC)中SIRT2的表达和入核,进而增强老年OPC的分化和延缓髓鞘老化,以及促进髓鞘损伤后的修复。

(本栏目责编:黄雪霜)


分享到:

杂志
本期封面

2022年7月

上一期 下一期