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2022 11.10

中科院合肥研究院团队联合开发纳米孔测序技术可用于癌症患者感染病原体的快速检测

近日，中科院合肥研究院健康所谷红仓三代纳米孔测序团队与合肥肿瘤医院王宏志团队、医学病理中心邓庆梅团队合作，在纳米孔的宏基因组测序技术用于疑似感染的免疫功能低下癌症患者病原体的准确快速诊断研究中取得新进展。该成果在线发表在国际知名期刊Frontiers in Cellular and Infection Microbiology上。癌症患者感染和感染相关死亡的风险很高，因此，及时诊断和精准抗感染治疗至关重要。本研究旨在评估纳米孔扩增测序技术在识别免疫功能低下的癌症患者微生物感染方面的性能。这项前瞻性研究招募了56 名疑似感染的免疫功能低下的癌症患者，采集他们的痰液、血液等体液样本，通过纳米孔扩增测序技术检测潜在微生物病原体，并和传统的培养方法结果相比较。与传统培养方法相比，纳米孔测序能够更敏感的检测肿瘤伴随细菌感染（P0.001），苛养菌感染（P=0.006）和合并感染（P0.001）；平均周转时间缩短约17.5小时。该研究表明纳米孔扩增测序作为一种快速而精确的方法，可以用于疑似感染的免疫功能低下的癌症患者的病原体检测，这种新颖且高灵敏度的方法将通过促进感染的及时诊断和精确的抗感染治疗来
2022 11.10

中科院合肥研究院团队发现9.4T稳态磁场可减轻甲磺酸伊马替尼诱导的小鼠毒性和抑郁

近日，中科院合肥研究院强磁场中心张欣课题组在稳态强磁场联合靶向药物治疗肿瘤方面取得新进展。研究人员联合9.4 T稳态强磁场与药物甲磺酸伊马替尼处理胃肠间质瘤荷瘤小鼠，发现强磁场不仅可以增强伊马替尼的抗肿瘤效果、降低药物对组织器官引起的毒副作用，还可以改善小鼠的抑郁行为。相关成果以“9.4 T稳态磁场减轻甲磺酸伊马替尼在小鼠中的毒性和抑郁”为题发表于医学领域Top期刊European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging。磁共振成像（MRI）是肿瘤影像学检查的重要手段之一，稳态磁场强度的提高对MRI图像质量的提升至关重要，目前大多医院普遍使用1.5T或3 T的MRI，但7 T MRI已被批准用于临床，9.4 T MRI也在健康人类志愿者中成功进行了测试。伊马替尼等药物是治疗癌症的主要手段之一，但药物长期使用所带来的副作用和潜在的耐药性，严重影响了临床治疗效果和患者生活质量。针对上述问题，科学岛团队前期发现，稳态强磁场本身对一些肿瘤具有抑制效果，且场强升高会使其抑瘤效果更为明显。但是否可以进一步延长强磁场处理时间来优化其抑瘤效
2022 06.11

中科院金属所仿生材料结构优化设计研究取得新进展

材料的强度和断裂韧性是保障构件安全服役至关重要的性能参数，但二者往往表现为相互制约关系，并且材料性能的持续优化也压缩了既有强韧化策略进一步发挥作用的空间。天然生物材料具有复杂巧妙的组织结构和优异的力学性能，可为材料强韧化设计提供重要启示。然而，在金属材料体系中设计构筑仿生结构面临两方面挑战：传统的制造加工方法（如熔炼、轧制、热处理等）很难在多级尺度上对金属材料的组织结构进行有效控制和精细调节；金属仿生材料的结构与性能之间关系尚不清晰，仿生材料结构的优化设计缺乏理论依据，更难以实现按需设计。近日，金属研究所在前期研制高阻尼镁基仿生材料的基础上（Sci. Adv.6 (2020) eaba5581），通过模仿典型天然生物材料的微观三维互穿结构与空间构型，利用“3D打印+熔体浸渗”工艺制备了一系列新型镁-钛仿生材料，在金属体系中成功构筑了类似鲍鱼壳的“砖-泥”结构、螳螂虾壳的螺旋编织结构和紫石房蛤壳的交叉叠片结构（如图1所示），并在经典层合理论基础上建立了能够定量描述仿生材料结构与力学性能之间关系的力学模型，实现了其模量与强度的定量预测。研究成果发表在Nature Communication
2022 06.11

中科院苏州纳米所蔺洪振研究团队在原位构建功能CEI层促进高容量锂离子电池方面取得研究进展

长续航电动汽车与便携式智能设备的快速发展对可充电二次电池的能量密度提出了更高的要求。目前商业化锂离子电池正极材料的能量密度有限，严重限制了其进一步发展。金属硫化物具有较高的理论比容量（890mA h g-1），可以显著提高锂电池的能量密度。然而，金属硫化物作为电极材料时存在多硫化锂“穿梭”的问题，这会降低电极的容量和库伦效率并缩短电池寿命，严重阻碍了金属硫化物电极的商业化进程。中科院苏州纳米所蔺洪振团队在前期研究中发现，构筑有序结构的SEI人工层能够有效抑制枝晶的生长（Adv. Funct. Mater. 2022, 31, 2110468;Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2007434;ACS Appl.Mater. Interface 2019, 11, 30500），通过调控锂离子的动力学行为及加快多硫化物的转化，能获得长的循环寿命（Chem. Eng. J. 2021, 132352;Nano Lett. 2021, 21, 3245;Energy Environ. Mater.2021,0,1;Chem. Eng. J. 2020, 128172;E
2022 06.11

中科院苏州医工所“全脑在体单神经元解析成像实验装置” 重大科研设施预研筹建项目正式立项

近日，江苏省科技厅发布《2022年省科技计划专项资金（创新能力建设计划）暨中央引导地方科技发展资金（创新能力建设项目）拟支持项目》公示。苏州医工所牵头组织的“全脑在体单神经元解析成像实验装置” 是苏州大市唯一获批立项的重大科研设施预研筹建项目。“全脑在体单神经元解析成像实验装置”定位于面向脑与认知科学的重大需求，建成世界首个具备三维曲面动物全脑皮层单神经元解析能力的在体实时成像装置，开展哺乳动物全脑皮层单神经元活动图谱的实验研究。本装置的顺利实施，将开拓“皮层功能组学”新领域，打造世界重要的脑科学研究实验基地，助力我国脑科学研究进入世界领先水平，推动人工智能理论方法的发展，同时提升我国高端光学装备自主研制能力。重大科研设施预研筹建，是以江苏省经济社会发展的重大需求为导向，围绕国家战略部署，聚焦长三角科技创新共同体建设、苏南国家自主创新示范区一体化发展等，以培育创建国家重大科技（科教）基础设施，支持有条件的地方集聚国家战略科技力量，预研建设重大创新基础设施（平台），支撑综合性国家科学中心或区域性创新高地建设。“全脑在体单神经元解析成像实验装置”获准启动之后，将攻克系列关键技术和核心器件。
2022 05.25

中科院苏州纳米所张学同团队ACS Nano：层状化结构工程策略构筑高导电碳纳米管气凝胶薄膜

气凝胶是一种具有三维多孔结构的超轻固体纳米材料。近年来，以高分子纳米纤维、碳纳米纤维、石墨烯、碳纳米管及MXene等为纳米构筑单元的气凝胶层出不穷，多种多样的纳米构筑单元结合微观结构设计进一步拓宽了气凝胶的应用领域。气凝胶薄膜不仅具有气凝胶的多孔特性，还具有薄膜的维度特性，在电池、超级电容器等领域具有广阔的应用前景。然而，目前的研究多聚焦在气凝胶薄膜的构筑单元选择上，还无有效的方法实现气凝胶薄膜纳米构筑单元微观结构的设计。近日，中科院苏州纳米所张学同研究团队提出了一种纳米纤维三维网络结构层状化工程策略，实现了碳纳米管气凝胶薄膜的高效导电网络构筑，制备出了一种具有致密层状多孔结构的高导电碳纳米管气凝胶薄膜。如图1所示，芳纶纳米纤维/碳纳米管（ANF/CNT）复合气凝胶薄膜是一种由纳米纤维构筑的三维网络结构，纳米纤维随机取向。在定向应力诱导下，纳米纤维向垂直于应力方向重新排布，最终所有的纳米纤维将在垂直于应力方向堆积，形成致密层状结构。致密的层状结构能够有效增强力学性能和构筑高效导电网络。然而，在这个过程中，气凝胶的多孔结构会因为致密堆积而部分消失，同时，不导电ANF的致密堆积也不利于导电
2022 05.25

苏州医工所肿瘤生物标志物实验室发现肾透明细胞癌血管生成的新机制

肾细胞癌是发生于肾小管上皮的一种恶性肿瘤，其中肾透明细胞癌是最为常见的病理子类型。早期对肾细胞癌发病机制的深入研究发现：肾细胞癌中一些关键的基因，如Hippel-Lindau (VHL)抑癌基因等易发生高频突变，致下游的蛋白与信号通路异常激活，导致新生血管生成，从而促进肾细胞癌的发生、发展与转移。因此，抗血管生成的抑制剂被作为进展性肾细胞癌患者的一线治疗方案，如舒尼替尼、索拉非尼等。然而，这些分子的靶向药物在临床应用的疗效往往不尽如人意，肾细胞癌患者出现不同程度的耐药与疾病进展，不能有效延长患者的生存期。亟需探索肾细胞癌新生血管形成的生物学机制，这对于开发新的临床靶向治疗药物与预测治疗疗效的生物学标志物具有十分重要的意义。血管内皮细胞生长因子(VEGF)家族目前主要包括VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD和胎盘生长因子，其中VEGFA是诱导肿瘤血管形成作用最强的血管生长因子。肿瘤细胞通常高表达VEGFA，它通过结合其主要受体血管内皮生长因子受体VEGFR2，从而促进内皮细胞的分化、增殖、迁移与血管形成。因此，VEGFA/ VEGFR2信号通路在肿瘤的新生血管中起着关键的作用。
2022 04.30

中科院金属所压卡制冷材料研究取得新进展

制冷技术在工农业生产、日常生活中均起到了至关重要的作用。当前，应用最广泛的是气体压缩制冷技术，其普遍使用具有严重温室效应的气体制冷剂，贡献了社会总碳排放量的7.8%，同时整个制冷行业消耗了社会总电力的25%。为了实现“碳中和”战略目标，必须构建零碳制冷新技术。2019年，在塑晶材料里发现的庞压卡效应为实现这一目标提供了全新的技术路线。虽然，最初发现的原型材料的等温熵变（衡量制冷能力的一个关键指标）已经接近甚至部分超过了当前的主流气体制冷剂，但要想真正实现压卡制冷技术的实际应用，还需要更多的努力来设计出同时具备高压力敏感性、低驱动压力、高熵变和小热滞的压卡材料。然而，这些压卡性能之间存在内禀互斥性，此消彼长。因此，开发出综合性能优异的压卡制冷材料兼具科学意义与应用价值。围绕这一问题，近期金属所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部的科研人员与合作者发现了有机碳硼烷（C2B10H12）和无机碘化铵（NH4I）两类性能优异的材料，相关结果分别发表于Advanced Functional Materials和Nature Communications，并申请了专利保护。这两类材料的发现对
2022 04.30

中科院合肥物质研究院科学岛在国际上首次报道了30T级强磁场对生物安全和神经行为学的影响

近日，中科院合肥研究院强磁场中心张欣课题组依托稳态强磁场实验装置（SHMFF），利用自主搭建的强磁生物学研究平台，开展了高达33.0 T的稳态强磁场生物安全性和神经行为学影响研究。在国际上首次报道了30 T级稳态强磁场对健康小鼠的生理安全性以及20 T和30 T级稳态强磁场对小鼠神经行为学影响。该研究发现，稳态强磁场可以提升小鼠社交能力、改善其焦虑情绪，并提高空间记忆力。相关成果相继发表在核磁共振成像领域国际期刊《磁共振成像杂志》（Journal of Magnetic Resonance Imaging，JMRI）和《欧洲放射学》（European Radiology），并获得国际专家的两篇专文点评和高度评价。近年来，高场磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）因具有高分辨率的显著优势而发展迅速。7 T MRI已获批进入临床，21.1 T MRI也成功用于啮齿类动物的实验研究。但20 T以上强磁安全性研究仍然十分缺乏，30 T以上相关研究则处于空白。张欣课题组在前期3.5-23.0 T 稳态强磁场生理安全性研究的基础上（Neuroimage 2019
2022 04.30

中科院紫金山天文台和PandaX实验组合作在轻暗物质探测方面取得重要进展

近日，紫金山天文台研究员袁强和上海交通大学牵头的PandaX合作组及李政道学者葛韶锋合作，在《物理评论快报》以“编辑推荐”论文发表了PandaX-II二期实验寻找宇宙线加速轻暗物质的结果【PRL, 128, 171801 (2022)】。这是首次由暗物质直接探测实验开展数据分析寻找这一信号，也是PandaX实验组首次同国内理论学者合作完成从唯象理论的提出到实验探测的全链条研究。图1：（左图）宇宙线（CR：cosmic ray）加速的轻暗物质（DM：dark matter）主要来自银河系中心方向，（右图）由于地球自转和屏蔽效应引起的恒星日周期性调制特征。该研究采用的信号探针，是由葛韶锋、袁强和PandaX实验组成员周宁、刘江来在另一篇合作文章中提出的：来自银河系宇宙线加速的轻暗物质由于地球自转和屏蔽效应导致的恒星日周期性调制特征【PRL, 126, 091804 (2021)】。近年来，对质量在GeV以下（sub-GeV）的轻暗物质的研究备受关注，但由于质量过轻，产生的核反冲信号的能量过低，不能被探测器捕捉。然而，只要暗物质和原子核有相互作用，就一定有小部分的轻暗物质被宇宙线中的高能粒子

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