近日，伟德国际1946物质科学与技术学院马延航课题组和大科学中心、物质学院江怀东课题组合作，创新性地将先进的扫描相干衍射成像技术与低剂量高分辨电子显微成像相结合，在原子尺度上揭示了电子束敏感的多孔材料的局域高分辨结构。该研究成果发表于国际学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS）上。分子筛作为典型的多孔材料之一，在石油催化、气体吸附及分离等领域发挥着重要作用。分子筛的结构表征对于揭示其结构与性能的构效关系、指导新结构新性能材料的设计与合成具有重要意义。然而由于分子筛具有电子束敏感性，对其进行高分辨电子显微表征极具挑战。联合团队采用了一种先进的扫描相干衍射成像技术（ptychography），在低电子剂量下收集分子筛晶体的四维扫描透射电子显微（4D STEM）数据，经数据分析及算法重构，获得了材料结构的高分辨局域信息。与传统的高分辨扫描透射电子显微镜表征相比，4D STEM可同时收集二维位...

近日，伟德国际1946iHuman研究所华甜/刘志杰团队与合作者在国际学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Structural basis of selective cannabinoid CB2 receptor activation”的研究论文，揭示了大麻素受体CB2 (cannabinoid receptor 2)与不同选择性激动剂配体的复合物三维结构，在分子水平阐述了配体的选择性机制，新设计的LEI-102配体能够减弱由CB2引起的肾炎症和肾损伤，并且不会非特异性激活CB1而引起的中枢神经系统副作用。本研究为靶向CB2的药物设计提供了精准模版和理论指导。人体内源性大麻素系统参与调控多种生理功能，主要有CB1和CB2两个受体。CB1主要在中枢神经系统（central nervous system, CNS）高表达，而CB2则广泛分布在外周免疫系统，在中枢神经系统的小胶质细胞也有表达。CB2被认为是治疗炎症和免疫类疾病的理想靶点，其激动剂可以用于缓解炎痛和神经性疼痛以及神经退行性疾病等的治疗。但目前针对CB2的激动剂选...

近日，伟德国际1946iHuman研究所刘志杰团队与免疫化学研究所饶子和团队及合作者在国际学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Structural insights into the human niacin receptor HCA2-Gi signalling complex”的研究论文，首次揭示了人体烟酸受体HCA2 (hydroxycarboxylic acid receptor 2)与选择性激动剂MK-6892复合物的三维精细结构，并点突变诱导的HCA2在失活状态下的晶体结构。烟酸受体HCA2也被称为羟基羧酸受体2，是一个与脂类代谢相关的 G 蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），属于A类G蛋白偶联受体，是治疗血脂代谢紊乱和心血管疾病的重要靶点，与血管炎症、帕金森综合症、多样性硬化、结肠癌及中性粒细胞凋亡密切相关。目前针对该受体开发的药物以激动剂为主，但这些药物均有高尿酸血症和皮肤发红等副作用。高分辨率三维结构的缺乏是阻碍开发HCA2高特异性药物的主要原因。此项研究中，研究团队通过&n...

4月4日，伟德国际1946生命科学与技术学院团队与耶鲁大学医学院团队合作，在国际学术期刊《细胞-干细胞》（Cell Stem Cell）上发表题为“Generation of ventralized human thalamic organoids with thalamic reticular nucleus”的研究论文，报道了新的丘脑特异类器官构建方法。利用人类胚胎干细胞、诱导多能干细胞建立的脑类器官是在培养皿里三维模拟大脑的重要工具。近年来，脑类器官得到了广泛关注与应用，并有望继续在探究脑发育、进化、疾病及治疗等方面提供技术支撑。如何构建更精细、复杂的脑类器官，是该技术目前面临的关键挑战。丘脑是脑中负责整合感觉信息，并将其传送至不同脑区的中枢结构。本团队前期首次实现了人类丘脑特异类器官的构建，其中主要富集了背侧丘脑起源的兴奋性投射神经元。然而，如何在丘脑类器官中重现核团特异性发育尚不明确。本研究关注了起源于腹侧丘脑的网状核（thalamic reticular nucleus, TRN）。与诸多背侧丘脑核团不同，网...

近日，上科大物质科学与技术学院李健课题组成功构建出多株能够利用赤藓糖醇（erythritol）为唯一碳源生长的大肠杆菌，相关成果在线发表于国际知名学术期刊《先进科学》（Advanced Science）。赤藓糖醇是一种天然的四碳（C4）糖醇，具有甜味，广泛存在于水果、蔬菜及发酵类食品中。因其物理化学性质稳定、价格便宜、生物安全性高，且不能被人体分解代谢吸收等特点，赤藓糖醇作为天然代糖被广泛运用于食品行业中（如做为无糖饮料中的代糖）。由于生物体缺乏能够分解赤藓糖醇的代谢通路，其进入人体或其他生物体后一般作为碳废物排出体外。为了利用赤藓糖醇这一对人体安全的代糖，李健课题组利用合成生物学技术，将从自然环境中筛选出来的赤藓糖醇代谢通路，在大肠杆菌中进行了重构，实现了大肠杆菌对赤藓糖醇作为唯一碳源的响应与利用。研究人员首先从自然环境中分离出能够分解赤藓糖醇的代谢通路，然后将该通路（即五个酶蛋白eryA、eryB、eryC、eryH、eryI）引入...

在中文文本挖掘和自然语言处理中，对汉字进行语义表征是一项非常重要的基础工作，可以帮助机器学习算法更好地利用汉字之间的丰富语义联系，提高分词、命名实体识别和文本分类等任务的准确性。作为一种意音文字（logogram），汉字通过读音、结构、部首等信息形成字与字之间意涵上的丰富关联。如何充分捕捉汉字间关联所表示的意义，是汉字语义表征的一个挑战。近期伟德国际1946信息学院张海鹏课题组研究提出了一种创新的汉字表征方法。该方法利用部首的方位角来表达汉字的内部结构，利用形声字的形旁和声旁来连接汉字的外部关系，并采用了异构图注意力网络来学习汉字内部与外部之间的联系，从而得到汉字的语义表征。图1 异构图汉字外部关系示例中文姓名-性别推测是汉字表征的一个重要下游任务。许多性别研究通过从英文姓名中猜测性别的方式获取原本缺失的性别信息，从而在大规模数据上量化性别差异。然而，当前中文姓名-性别推测方法的准确率并不理想，这制约了中...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院陈刚课题组研制出环境条件下制备大面积二维钙钛矿太阳能电池的新方法,相关研究成果发表于国际知名期刊Advanced Materials。钙钛矿太阳能电池近年来发展迅速，因其环境稳定性较差制约了产业化应用。研究显示，在钙钛矿晶体中引入有机长链阳离子、形成二维层状钙钛矿是提高电池环境稳定性的有效手段。目前离子掺杂和溶剂工程等多种方法可用于制备二维钙钛矿薄膜，然而基于实验室严格控制条件下的方法并不适用于产业化环境条件和大面积二维钙钛矿薄膜的制备。针对上述问题，陈刚教授团队研制出对湿度不敏感、热空气辅助制备大面积二维钙钛矿太阳能电池的新方法。在热空气辅助下，通过调控二维钙钛矿成核和生长的过程，制备出择优取向、结晶性好、缺陷少的二维钙钛矿薄膜，不同湿度下采用该方法制备的二维钙钛矿薄膜均表现出优异的光电性能。更重要的是，这一方法可以实现高质量、大面积二维钙钛矿薄膜的制备。基于同步辐射X射...

近日，伟德国际1946生命科学与技术学院刘雪松课题组在学术期刊Briefings in Bioinformatics（《生物信息学简报》）发表题为 “TLimmuno2: predicting MHC class II antigen immunogenicity through transfer learning”的论文。在该论文中，团队基于迁移学习理念开发一种预测II型MHC呈递新抗原免疫原性的工具TLimmuno2，为肿瘤的精准免疫治疗发展提供了新思路。肿瘤是由体细胞基因组DNA变异所驱动的复杂疾病，基因组DNA变异编码的突变多肽能够成为肿瘤特异性的抗原，也被称为肿瘤“新抗原”（Neoantigen）。肿瘤新抗原是决定肿瘤细胞免疫原性的一个关键因素，也是肿瘤免疫治疗的最佳靶点之一，然而精确预测新抗原免疫原性的工具还很缺乏。免疫识别过程中，抗原需要经过主要组织相容复合物（MHC）呈递给T细胞引起免疫反应。现有研究已经证明MHC II类分子相关的抗原呈递在肿瘤免疫中发挥了关键作用。目前II型MHC相关免疫原性的实验数据规模较小，这限制了II...

近期，伟德国际1946物质科学与技术学院齐彦鹏课题组与中国人民大学刘凯教授及雷和畅教授合作，利用高压技术在二硼化钼（MoB2，一种过渡金属硼化物）中发现了转变温度高达32 K的超导电性，这是硼化物中超导临界转变温度Tc仅次于MgB2的超导体，也是过渡族金属硼化物中Tc最高的体系。该成果以“Pressure-induced Superconductivity at 32 K in MoB2” 为题，发表在国际知名学术期刊《国家科学评论》（National Science Review）上。科学家对于高的超导临界转变温度（Tc）的追求永无止境。根据经典的BCS 理论，当材料含有轻元素时，容易产生高的德拜温度（θD），从而可能获得更高Tc的超导电性。硼（B）是元素周期表第五号元素，是一种典型的轻元素，含硼化合物是实现高Tc超导体的理想体系。硼化物超导体的探索由来已久，2001 年日本科学家秋光纯发现超导电性高达39 K 的MgB2 后，更是掀起了硼化物尤其是金属二硼化物超导体的研究热潮。随后，科学家们合成出了...

在超声和光声断层成像的图像重建过程中，只有目标物体内部才是感兴趣的区域。由于缺少先验的边界信息，通常需要对整个视场进行图像重建，造成计算资源的浪费。获得成像目标的边界信息除能节省计算资源外，还能补偿由于声速不匹配带来的相位畸变，提高图像分辨率和对比度。目前，物体边界提取方法主要是在重建后的图像上进行图像分割，结果容易受到图像本身重建质量的影响。例如，重建图像中存在的噪声、伪影和低对比度会降低分割的质量。针对上述问题，伟德国际1946信息科学与技术学院蔡夕然课题组提出了一种信号域的目标边界分割方法，从超声信号中直接提取目标边界位置信息进行分割。该方法无需图像重建即可直接从原始超声信号中恢复成像目标的边界信息，在人手指和小鼠躯干超声/光声实验中展现了很好的鲁棒性（图2）。该方法克服了传统分割方法的结果依赖图像重建质量的问题，也可以和后续的超声/光声断层成像的图像重建无缝衔接，提高重建质量。此项工作由...

第六代移动通信需要突破单口面天线性能的极限以实现通信速率的显著提升。多模多入多出天线阵列技术在上一代多入多出天线技术的基础上新增了多模态这一全新的自由度，是实现单口面性能突破的关键使能技术。但是，由于模式空间解的丰富性，即便在最先进的单节点双路处理器上对多模谐振器进行一次精准的模式谱分析也可能需要上百小时。因此，受限于大规模、高精度的模式分析对庞大高效并行算力的现实要求，该技术一直未得到学术界和工业界的重视，成为阻碍高性能多模天线技术和下一代移动通信技术快速发展的关键瓶颈之一。针对以上问题，伟德国际1946信息科学与技术学院林丰涵课题组提出并实验验证了一种基于表面阻抗等效的快速模式分析、调控与综合方法，通过物理等效实现了多模分析与计算效率的极大提升。该工作提出的等效表面模式分析方法是电磁超构表面的特征模理论从单元向阵列的重要拓展，通过降低对复杂超构表面阵列进行模式分析、综合和调控的时间与成本，...

     mKeima红色荧光蛋白是生物医学成像中重要的荧光探针,可被紫光激发产生波长620纳米的红色荧光。它能够与青色荧光蛋白同时被紫光激发产生双色荧光，已被成功地应用于双色荧光互相关光谱检测中。X射线晶体结构学解析表明，自然状态下mKeima蛋白内同时存在顺式和反式两种结构的发光分子。这两种结构的荧光蛋白激发后的发光状态如何？是否都发射红色荧光？研究这些问题将有助于理解这类红色荧光蛋白的发光机理，发展具有更高稳定性和量子效率的红外荧光蛋白。近日，伟德国际1946物质科学与技术学院刘伟民课题组与合作者采用四种不同的超快激光光谱技术及量子化学计算方法，在飞秒(10-15秒)到纳秒(10-9秒)的时间尺度里以“分子电影”的形式向人们实时展示了光激发状态下mKeima荧光蛋白中发光分子的超快结构变化过程。实验观测到,蛋白中反式发光分子是产生620纳米红色荧光的主要来源；而顺式发光分子在激发后通过快速的结构扭转耗散掉了激发的能量...

    近日，物质科学与技术学院助理教授杨楠荣获由意大利外交与国际合作部颁发的首届“Science, She Says! ”青年女科学家奖。全球共有5位女科学家获奖，杨楠是亚太地区唯一获奖的女科学家。获奖证书      意大利外交与国际合作部（MAECI）于2022年发起首届“Science, She Says! Award”青年女科学家奖，奖项的颁发对象是优秀的非意大利籍青年女科学家，目的是表彰为科学进步作出贡献、促进与意大利的双边科技合作的年轻女性科学家。      杨楠毕业于意大利罗马第二大学理学院应用化学系，2016年全职加入伟德国际1946物质科学与技术学院，担任助理教授、研究员。杨楠团队致力于设计及开发高效、稳定且经济的能源材料，应用于能量转化与储存研究领域。近几年，其课题组的研究成果对电水解制氢、氢燃料电池等领域的发展起到了推动作用。杨楠与意大利罗马第二大学、意大利国家研究院等...

3月15日，伟德国际1946生命学院童夏静课题组在国际学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）上发表了题为“UNC-43/CaMKII-triggered anterograde signals recruit GABAARs to mediate inhibitory synaptic transmission and plasticity at C. elegans NMJs”的研究成果，报道了突触前钙/钙调蛋白依赖的蛋白磷酸激酶II（CaMKII）触发突触通讯新功能的发现，探讨了其调控抑制性突触传递的效率与可塑性。突触是神经细胞之间的连接，通过突触传递，神经元可以接收兴奋性信号与抑制性信号。抑制性突触传递的紊乱与多种精神类疾病相关，如自闭症、抑郁症、精神分裂症等。突触传递既能保持稳定性，也能根据环境变化做出调节以适应环境。在适应环境的过程中，突触的上级神经元（突触前神经元）需要和下级神经元（突触后神经元）进行“通讯”：上级神经元在感知环境（神经活性）变化时，需要触发顺向信号“告知” 下级神经元环境的变化，让其做出改变，从而...