scMapNet：通过视觉迁移学习结合表格到图像的转换方法，基于标记对scRNA-seq数据进行细胞类型注释

《Journal of Advanced Research》：scMapNet: Marker-based cell type annotation of scRNA-seq data via vision transfer learning with tabular-to-image transformations

氮硫共掺杂碳点合成及其在甲基对硫磷检测与细胞成像中的应用

　　在当今社会，随着农业和工业的发展，农药残留问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了重大威胁。为了解决这一问题，科学家们不断探索新的检测方法，以提高检测效率和准确性。其中，荧光检测技术因其操作简便、成本低廉、灵敏度高和选择性好等优点，成为一种重要的手段。然而，传统的荧光检测方法在实际应用中常面临一些挑战，例如光谱重叠度低和杂质干扰等问题，这些因素限制了其在复杂环境中的可靠性。因此，开发具有高荧光强度和良好光谱重叠特性的新型荧光探针成为研究的热点。

近年来，碳点（Carbon Dots, CDs）作为一种新型的纳米材料，因其良好的生物相容性、高稳定性和易制备性，被广泛应用于荧光检测领域。CDs的荧光特性可以受到多种因素的影响，包括其表面官能团、聚集状态以及所处的溶剂环境。其中，聚集诱导发光增强（Aggregation-induced emission enhancement, AIEE）是一种具有潜力的特性，它使得CDs在聚集状态下展现出更强的荧光性能。为了进一步提升AIEE型CDs在荧光检测中的应用价值，研究人员提出了一种新的策略，即通过调整溶剂比例和条件，实现对CDs聚集状态的控制，从而优化其荧光性能。

在本研究中，科学家们首次采用对苯二酚（p-PA）和硫脲（thiourea）作为原料，合成了氮硫共掺杂的碳点（N, S-CDs）。随后，通过水诱导的条件，将N, S-CDs转化为具有AIEE特性的超大尺寸碳点（Supra-CDs）。实验结果表明，Supra-CDs在水中的荧光强度比在乙醇中的N, S-CDs提高了近360%，并且其光谱重叠率从1.80%提升至33.11%。这表明，通过AIEE效应，Supra-CDs在水性环境中表现出更优的检测性能。此外，研究还发现，Supra-CDs在细胞成像中展现出良好的性能，特别是在肝癌细胞（HepG2）中能够有效靶向细胞内的脂质。

为了验证这一新方法的实际应用价值，研究人员进一步测试了其在真实样本中的检测效果。实验中使用了来自澳门特别行政区的中药材和环境样本，结果显示，该方法在不同样本中的回收率范围为92.0%至110.7%，表明其具有较高的灵敏度和适用性。同时，研究还提出了一种基于智能手机的检测系统，利用手机内置的“RGB Color Detector”软件对样品进行色度分析，从而实现了对甲基对氧磷（methyl paraoxon, MP）的便捷检测。这种方法不仅提高了检测的效率，还降低了对专业设备的依赖，使得检测过程更加简便和普及。

在细胞成像方面，Supra-CDs表现出优异的性能。其在水性溶液中能够发出强烈的蓝色荧光，并且在细胞内能够有效靶向脂质成分。通过荧光显微镜观察，发现Supra-CDs在细胞内的荧光强度随着浓度的增加而增强，且与尼罗红（Nile Red）这种常用的脂质染色剂具有高度的共定位性。这一结果进一步证实了Supra-CDs在细胞成像中的应用潜力。此外，研究还通过CCK-8实验评估了Supra-CDs的细胞毒性，结果显示，在浓度达到3.2?mg/mL时，细胞活性受到显著抑制，表明其在高浓度下可能存在一定的细胞毒性。然而，这并不影响其在低浓度下的应用前景，尤其是在生物成像领域。

本研究不仅在合成方法上有所创新，还在检测机制上进行了深入探讨。通过对比不同溶剂条件下的荧光特性，研究人员发现水性环境能够显著增强Supra-CDs的荧光强度，并且其光谱重叠率也相应提高。这说明，AIEE效应在水性条件下的激活对于提高检测灵敏度具有重要作用。此外，研究还发现，Supra-CDs在水性溶液中的荧光寿命比在乙醇中的N, S-CDs更短，这可能与其在聚集状态下更高效的非辐射跃迁有关。这些发现为理解AIEE型CDs的发光机制提供了新的视角。

在实际应用中，Supra-CDs和UIO66（一种金属有机框架材料，MOF nanozyme）的结合被证明是一种有效的检测策略。UIO66能够高效降解MP，将其转化为p-NP，而p-NP与Supra-CDs之间具有更高的光谱重叠率，从而提高了检测的准确性。实验结果显示，在优化条件下，Supra-CDs对MP的检测范围为0.5–100?μM，检测限为0.5?μM，这表明该方法在灵敏度方面具有明显优势。此外，通过调整溶剂比例和pH值，研究人员还优化了检测过程中的关键参数，进一步提升了检测效率。

在细胞成像方面，Supra-CDs展现出良好的性能，尤其是在水性溶液中。其能够靶向细胞内的脂质成分，并且在不同浓度下表现出不同的荧光强度。通过荧光显微镜观察，发现Supra-CDs在细胞内的分布与尼罗红类似，表明其具有较高的选择性和特异性。这一特性使得Supra-CDs在生物成像领域具有广阔的应用前景，尤其是在需要高灵敏度和高选择性的场合。

本研究的成果不仅为农药残留的快速检测提供了新的思路，也为绿色化学和碳中和目标的实现贡献了力量。通过开发具有AIEE特性的CDs，研究人员在提高检测灵敏度和选择性的同时，也减少了对有机溶剂的依赖，降低了对环境的影响。此外，基于智能手机的检测方法使得检测过程更加便捷，适用于现场快速检测。这些创新不仅提升了CDs在荧光检测中的应用价值，也为未来在生物成像、环境监测等领域的研究提供了新的方向。

总之，本研究通过合成AIEE型Supra-CDs，并结合UIO66纳米酶，成功开发了一种高效、灵敏的农药残留检测方法。该方法在水性环境中表现出显著的荧光增强和光谱重叠率提升，同时具备良好的细胞成像性能。此外，基于智能手机的检测平台为实际应用提供了便利，使得检测过程更加环保和高效。未来，随着对CDs发光机制的进一步研究和检测技术的不断优化，AIEE型CDs有望在更多领域发挥重要作用，为环境和生物医学研究带来新的突破。