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      7月22日,国际学术期刊NatureCellBiology在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)惠利健研究组与复旦大学附属儿科医院儿外科郑珊教授、复旦大学附属中山医院病理科纪元老师、日本筑波大学医学医疗系/江苏大学再生医学研究院郑允文教授等合作的研究成果“Modellinglivercancerinitiationwithorganoidsderivedfromdirectlyreprogrammedhumanhepatocytes”。      肝癌,以肝细胞癌(HCC)和肝内胆管癌(ICC)为两种主要类型,早期诊断率仅为30%。理解肝癌早期发生的分子事件,有助于制定肝癌早期诊断及预防策略。小鼠和人类肝细胞在代谢能力和转录因子网络等许多特征上存在差异,使得基因工程小鼠模型难以模拟人类癌症的发生。类器官体是一种功能强大的新体系,具有与器官本身类似的固有模式:多细胞以固有的组织方式共存,形成特定的三维结构,可呈现器官的某些特定结构及功能。近五年来,利用人源类器官模型在体外模拟疾病发生领域出现了井喷式发展。      惠利健组的研究人员将直接转分化获得的人肝细胞hiHeps自组装形成肝脏类器官,并向其中分别引入可致HCC(hepatocellularcarcinomas,肝细胞癌)的c-Myc基因和可致ICC(intrahepaticcholangiocarcinomas,肝内胆管细胞癌)的RAS基因,在体外分别模拟人类HCC和ICC的发生,探索潜在的早期预防和治疗策略。引入致癌基因c-Myc后研究人员发现,hiHeps自组装形成的肝脏类器官可在体外逐步呈现HCC的结构和功能,移植入体内后可形成肝细胞癌。电镜超微结构显示c-Myc的引入使得肝类器官中出现线粒体和内质网过多的相互作用,改变原有的线粒体裂变和有氧呼吸,促进HCC的发生。研究人员同时发现通过向肝类器官中引入RAS突变基因能够使hiHeps肝细胞转化为ICC。RAS诱导的细胞属性转化过程不经过肝前体阶段,可能是一个转分化过程。      该研究主要的创新点在于:利用hiHep通过细胞自我组装在体外构建了人源肝类器官模型,具有排列整齐的肝结构和提高的肝功能,可用于模拟致癌基因对肝组织结构和功能的影响;通过向hiHep肝类器官中引入HCC相关的致癌因子,可探究其在HCC发生发展中的作用。以c-MYC为例,发现c-MYC的引入缩短了线粒体和内质网间的距离,并影响其有氧呼吸,诱导HCC的发生。通过在人源的肝类器官中筛选多个ICC相关的致癌因子,证明RAS可诱发肝细胞转化为ICC。该研究首次在人源模型中证明了肝细胞可以作为ICC的起源。      该研究提供了在体外研究肝癌发生发展的模型,并以c-MYC和RAS为例,探究肝癌起始发生中出现的结构和功能的变化并依此探寻肝癌早期预防的新靶点,为肝癌早期发生的研究提供新的模型和研究方向。未来,科研工作者可利用此模型,通过相继引入不同的致癌因子及添加多种微环境因素,如免疫细胞,基质细胞等,可进一步模拟肝癌的早期发生及发展过程。      生化与细胞所博士研究生孙露露和复旦大学附属儿科医院博士研究生王雨晴为本文共同第一作者,生化与细胞所惠利健研究员、复旦大学附属儿科医院儿外科郑珊教授、复旦大学附属中山医院病理科纪元老师、日本筑波大学医学医疗系/江苏大学再生医学研究院郑允文教授为本文共同通讯作者。      该研究得到了中国科学院、国家自然科学基金、上海市科委、科技部和中组部的资助。该工作得到了生化与细胞所细胞分析技术平台、动物实验技术平台、分子生物学技术平台、化学生物学技术平台的大力支持。文章链接转分化获得的人源肝细胞形成肝脏类器官模拟肝癌的发生

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  近日,中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室王建禄、胡伟达等研究人员将具有热释电功能的铁电材料与低维半导体材料相结合,综合利用两类材料多机制耦合及多效应融合,在超宽光谱探测方面取得重要进展,实现了从紫外-可见-短、中、长波红外超宽谱段覆盖的探测功能原型器件。研究结果以“MultimechanismSynergisticPhotodetectorswithUltrabroadSpectrumResponsefrom375nmto10μm”为题发表在《尖端科学》AdvancedScience(Adv.Sci.,2019,6:1970089)期刊,影响因子15.804,并被编辑遴选为当期封面文章。   红外探测技术在军事和民生等各个领域都具有重要应用,随着应用需求的不断增长,红外探测技术正朝着超灵敏、高分辨、宽光谱的方向发展。其中,拓展响应光谱范围,同时提高灵敏度对于应对复杂环境下的信息智能获取具有重要意义。红外探测器根据探测原理又可分为两大类,一类是基于红外辐射的热效应,利用红外辐射引起温度变化敏感的探测器,称为“热(敏)探测器”;另一类是光电效应,利用材料电子直接吸收红外辐射而发生输运状态的改变,这种基于红外辐照改变电学性质的探测器,称为“光电/子探测器”。   热释电探测器是通过监测由于红外辐射引起敏感元表面电荷随温度变化来探测红外辐射的器件,属于一类典型的热探测器。此类探测器探测辐射波长范围广、室温工作、体积重量及价格上具有优势。制约该类器件性能主要因素在于高效热隔离、放大读出电路引入的噪声及时间常数等。低维半导体材料因独特的低维结构和优异的光电特性受到广泛关注和快速发展,在用于光电探测时,具有小尺寸、低功耗、高灵敏等优势。然而,由于吸收效率低,导致低维半导体材料在红外探测领域受到极大限制。   研究人员将铁电材料与低维半导体材料相结合,构建场效应晶体管结构,并将器件制备在超薄的聚酰亚胺衬底上(厚度仅为1.7μm),有效改善器件热隔离。在该结构中,低维半导体二硫化钼(MoS2)为沟道材料,有机铁电聚合物聚偏二氟乙烯(P(VDF-TrFE))为栅电介质。通过铁电材料与低维半导体材料的多机制耦合及多效应融合,探测器的响应光谱范围可连续地覆盖紫外至长波红外波段(375nm-10μm)。其中,在中波至长波红外波段,器件的光响应主要源于铁电材料的热释电效应,而低维半导体则用于读出并放大由红外辐射引起的热释电电流,具体器件结构及原理如图1所示。因此,通过铁电材料的热释电效应与低维材料的半导体特性及界面特性相结合,使器件在该波段的灵敏度得到极大提升。在紫外至近红外波段,通过对器件结构和制备工艺的改进,延续课题组在该领域之前所做的研究工作(AdvancedMaterials,2015,27,6575),器件性能得到进一步提升,并成功获得对可见光目标的单元成像。综上,这项工作融合了铁电材料的热释电效应、极化特性以及低维材料的半导体特性、光电导效应、场效应等,通过多种物理机制相互协同,从而实现了具有高性能的超宽光谱响应探测器。这项工作中涉及的工艺方法简单、稳定,为研发大面积柔性室温宽光谱焦平面器件奠定了基础。   该项工作得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院和上海市科委的经费支持。   论文链接:https://doi.org/10.1002/advs.201970089 器件结构及原理示意图该论文被遴选为当期《尖端科学》杂志封面文章

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飞机蒙皮碳纤维复合材料加工断面不锈钢材料加工截面金相照片  近日,中国科学院沈阳自动化研究所成功突破了水导激光微细结构加工技术。该技术的开发成功标志着我国成功掌握了水导激光加工技术,并打破了国外公司对该技术的垄断。   沈阳自动化所工艺装备与智能机器人研究室项目团队通过多方调研、若干次修改技术方案、大胆的技术创新以及大量的工艺实验,攻克了小尺寸激光光斑生成技术、高精度激光-射流耦合技术、稳定射流生成技术等技术难点,同时开发了水导激光加工原理样机。开发的水导激光微细结构加工技术可产生直径0.04~0.08毫米的稳定射流,射流稳定长度最长可达80毫米。   水导激光技术特别适用于难加工材料,比如对厚度4mm的碳纤维复合材料进行切割后,加工区边缘无毛刺,层间纹理清晰(如图1所示),解决了当前碳纤维复合材料常规技术加工后存在毛刺的问题。切割不锈钢材料后,加工区域边缘平直,无重融层和热影响区(如图2所示),解决了当前超快激光加工中的结构锥度问题。   水导激光加工技术是一种将激光耦合进水射流内部,利用激光能量实现材料去除的加工技术。由于水射流的冷却作用及细长结构,相比于传统激光加工,水导激光加工技术有着加工表面质量高、无热影响区、可加工大深径比结构的优势。目前,在航空发动机气膜孔加工、航空复合材料微结构加工、半导体划片加工、医疗植入支架加工、宝石材料切割等方向有广阔的应用潜力。(工艺装备与智能机器人研究室)

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  近日,我所金催化研究中心黄家辉研究员与上海科技大学李涛副教授、燕山大学孙科举教授合作,在贵金属合金团簇研究方面取得新进展,相关结果发表在《德国应用化学》(AngewandteChemie-InternationalEdition)上。  相比单组分金团簇,金银合金团簇的化学、物理性质发生了很大变化,这主要归因于银原子的引入改变了单组分金团簇的电子结构和表面排布,进而产生显著的协同效应,使金银合金团簇在催化、传感、生物成像、药物传输和癌症治疗等方面具有较大的应用潜力。  本工作中,科研人员选用体积较大且具有刚性的金刚烷硫醇作为配体,通过简单的一锅法合成了一种结构新颖的Au23-xAgx(S-Adam)15团簇(x=4-7)。结构分析显示,该团簇由二十面体内核Au13-xAgx及外层桥连的3个Au3(SR)4、1个AgS3所构成。Au23(S-Adam)16团簇的HOMO-LUMO禁带宽度为2.1eV,由于银原子掺杂,Au23-xAgx(S-Adam)15合金团簇的禁带宽度缩小为1.5eV。理论计算表明,Au19Ag4(S-Adm)15团簇是Au23-xAgx(S-Adam)15团簇中最稳定的结构。相比于Au23/TiO2催化剂,Au23-xAgx/TiO2作为催化剂在罗丹明、苯酚可见光催化降解反应中展示了更优的催化性能。此外,进一步的电镜表征结果显示,银原子的引入增强了Au23-xAgx团簇的反应稳定性,而Au23团簇则明显聚集长大。该工作对深入研究贵金属团簇结构与性能相互关系提供了重要信息。  该研究工作得到国家自然科学基金委的资助。(文/图刘超、任秀清)

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  中亚位于欧亚大陆中纬度,是全球主要的干旱区之一。近年来,水资源短缺对中亚地区的社会经济可持续发展产生显著影响。水汽是全球水循环的关键组成部分,大气可降水量的时空分布对气候系统以及水资源都有着重要影响。揭示大气可降水量的变化特征是理解中亚地区水循环变化规律的基础。  观测资料在中亚地区存在站点稀疏、时间不连续等问题,因此,科学界期望卫星资料和再分析资料可以作为传统观测资料的重要替代,但是,关于二者在中亚地区的适用性尚缺乏系统评估。最近,中国科学院大气物理研究所博士生江洁在其导师周天军研究员和张文霞博士指导下,基于探空站资料,评估并指出了两套卫星资料AIRS-only和AIRS/AMSU在中亚地区具有可靠性;随后基于AIRS/AMSU卫星资料,评估了8套常用的再分析资料的质量,包括ERA-Interim、ERA5、NCEP1、NCEP2、CFSR、JRA55、MERRA和MERRA2。结果表明,ERA5和MERRA2较之其它再分析资料更适用于研究中亚地区大气可降水量的时空分布,而NCEP1和NCEP2对年平均大气可降水量有明显的高估且相关系数最低,因此不适宜用于中亚水循环的研究。不同再分析资料之间的质量差异来源于模式、同化方案、同化数据和分辨率等方面。他们指出不同资料在气候态和年际变率上各有优劣,在该研究中无“最优”再分析资料。在此基础上,他们采用不同再分析资料的技巧权重,构建了一套多资料集成数据,这套基于技巧权重的数据较之算术平均值和原始的再分析资料更接近实际观测。分析表明,中亚地区大气可降水量年际变率的第一模态受局地水循环调控,第二模态受北大西洋遥强迫作用。  “这一工作的价值之一在于我们评估了最为常用的几套再分析资料在中亚地区的适用性,为后续关于大气可降水量的工作提供参考。此外,将求取技巧权重均值的方法应用于再分析资料是融合各种再分析资料的新尝试,该方法过去多用于多模式评估”,该文第一作者江洁说。  上述成果近日于AGU旗下学术期刊EarthandSpaceScience在线发表。  关键词:中亚可降水量探空站卫星资料再分析资料评估  JiangJie,TianjunZhou*&WenxiaZhang:EvaluationofsatelliteandreanalysisprecipitablewatervapordatasetsagainstradiosondeobservationsinCentralAsia.EarthandSpaceScience(2018)doi:10.1029/2019EA000654图1.再分析资料评估结果。再分析资料相对AIRS/AMSU的(a,b)相关系数,(c,d)均方根误差和(e,f)相对偏差。(a,c,e)为区域平均时间序列结果,(b,d,f)为气候态空间分布结果。每一行表示某一月或年平均,每一列表示某一套再分析资料或算术平均值、技巧权重均值。

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  油源识别(即油源对比)是石油地质科学研究的重要内容,也是制定油气勘探战略的重要依据,因此世界主要沉积盆地均进行过油源对比。但是,通常使用的方法,如图谱法和散点图法,不能同时处理大量样品与多个有机地化变量,造成了多解性,甚至失败。以在渤海湾盆地歧口凹陷斜坡带为例,沙三(Es3)和沙一(Es1)段主力烃源岩,由于沉积环境和成岩演化比较近似,通常使用的方法不能识别原油的油源(图1,图2)。 图1 Es3和Es1源岩甾烷和 萜烷谱图(Tet=四环萜烷)图2 有机地化指标散点图  中科院地质与地球物理所油气资源院重点实验室张刘平研究员及其合作者,通过理论分析提出,机器识别可更好地解决油源对比问题。他们根据前期提出的指标构建原理,制定了大量油源对比候选指标,并利用机器自动选出22个对比能力较强的指标,进而建立判别模型。经验证,判别模型的原始正确率达96.8%,交叉检验正确率达89.4%,显示了较强的判别能力。   应用判别模型对沙三和沙一主力烃源岩进行机器识别,结果叠加较少,区分程度较高(图3),油岩对比结果也与地质条件相吻合(图4),较高的后验概率显示原油与源岩之间存在较高的相似性(图5)。 图3 Fischer规则判别函数散点图图4 油源识别结果的地质解释剖面(Es3和Es1生烃门限分别为2900mand3000m)图5 Bayes规则后验概率三角图  根据油源识别结果,研究人员进一步指出,该区仍存在较大的勘探潜力,尤其是沙三段含油气系统。文中的应用实例进一步证明,随着烃源岩、油气测试数据的积累,对比指标构建与机器学习方法将成为最为重要的油源对比手段。其较高的可靠性和自动化程度,可在世界主要沉积盆地推广。       研究成果发表于MPG。(ZhangLP*,BaiGP,ZhaoXZ,ZhouLH,ZhouSS,JiangWY,WangZY.Oil-sourcecorrelationintheslopeoftheQikoudepressionintheBohaibaybasinwithdiscriminantanalysis[J].MarineandPetroleumGeology,2019:641-657.DOI:10.1016/j.marpetgeo.2019.06.055)(原文链接)

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