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水中多链螺旋的可编程组装:基于序列设计的仿生超分子系统构建新策略
在生命体系中,DNA的双螺旋结构和蛋白质的复杂折叠模式共同诠释了“序列决定结构,结构决定功能”这一基本法则。生物分子通过其一级序列编码的信息,能够精准调控自身构象状态之间的动态转换,从而响应外界刺激并执行特定功能。然而,在合成化学领域,如何让非生物分子链像生物大分子一样,仅通过序列设计就能可预测地组装成特定高级结构,并实现类似的生命式动态行为,一直是科学家们面临的重大挑战。传统合成螺旋结构的构建往往依赖于氢键、金属配位等特异性相互作用,这些方法虽然有效,但难以实现类似生物分子的序列编码普适性。特别是在水溶液中,疏水作用、静电排斥等多种因素的复杂交织,使得仅通过序列参数来预测和控制多链螺旋的形成
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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多层叠层镍酸盐中残余氧无序结构的直接成像及其对电子态调控的研究
在探索高温超导材料的征程中,无限层镍酸盐犹如一颗冉冉升起的新星,其晶体结构与传统铜氧化物超导体相似,却展现出独特的物理特性。这类材料通过空穴掺杂可实现超导转变,但令人困惑的是,不同实验室报道的超导现象存在显著差异。究其根源,材料制备过程中难以完全去除的残余氧可能扮演着关键角色——它们如同隐藏在晶体结构中的"隐形舞者",虽然含量极低,却可能通过影响局部电子结构而左右材料的超导性能。然而,由于残余氧的占位度通常低于12%,传统显微技术难以捕捉其精确分布,使得研究人员一直无法揭开这层神秘面纱。为突破这一技术瓶颈,来自马克斯·普朗克固体研究所的研究团队创新性地采用多切片叠层衍射技术,对8NdNiO2/
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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融合空间信息与社会网络的电动汽车转型规划研究
随着全球应对气候变化的紧迫性日益增加,从汽油动力车辆向插电式电动汽车(Plug-in Electric Vehicles, PEVs)的转型被视为减少温室气体排放的一条重要途径。然而,这场交通革命的顺利推进面临着一个关键挑战:如何准确预测未来PEV用户的空间分布。由于PEV目前仍处于推广早期(截至2022年,美国领先的加利福尼亚州和华盛顿州的PEV保有率分别仅为2.0%和1.9%),可用于预测的数据有限,这使得电网适应性改造和充电基础设施规划充满了不确定性。传统的预测模型,如Bass模型(Bass Model, BM),虽然能够提供时间维度的预测,但其假设所有潜在采用者之间是均匀且全局互联的。
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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真空间隙静电多层致动器:面向空间机器人的高性能驱动新策略
在遥远的太空探索中,机器人需要完成一系列精细操作——从展开太阳能帆板到采集岩石样本。然而,传统电磁电机在真空环境中面临严峻挑战:缺乏空气对流导致散热困难,润滑剂在极端温度下易失效,传动机构更增加了系统的质量和复杂度。更棘手的是,随着航天器小型化趋势的加速,传统驱动技术在厘米级尺度下效率骤减。面对这些难题,科学家们开始将目光投向一种看似违背直觉的解决方案:利用太空的真空环境本身作为驱动媒介。近日发表于《Nature Communications》的研究报道了一类革命性的静电致动器——真空间隙静电多层致动器(Vacuum-gap Electrostatic Multilayer Actuators
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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可编程非线性量子光子电路:实现单光子水平精准调控的光量子处理器
在量子技术蓬勃发展的今天,光子作为量子信息的理想载体,以其抗干扰性强、传输速度快和易于集成等优势备受青睐。近年来,线性光学量子计算取得了显著进展,已能实现数千个光学元件组成的大规模光子电路。然而,由于光子之间缺乏天然的相互作用,实现确定性的非线性操作和纠缠门一直是个巨大的挑战。传统的测量诱导非线性方案虽然可行,但其概率性本质导致了巨大的资源开销和苛刻的噪声要求,严重限制了可扩展性。面对这一瓶颈,研究者将目光投向了光与物质相互作用。量子发射体,如原子、离子、色心以及量子点(Quantum Dot, QD),为在单光子水平引入强非线性提供了可能。通过光子与量子发射体的相互作用,可以实现确定性的光子
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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碱激发矿渣碳酸化过程中无序相的空间分辨纳米结构解析:镁含量对无定形碳酸钙形成及抗碳化性能的调控机制
全球水泥生产是人为二氧化碳(CO2)排放的重要来源之一,占比高达5-8%。为了应对气候变化,开发低碳替代胶凝材料成为当务之急。碱激发材料(Alkali-Activated Materials, AAMs),特别是碱激发矿渣(Alkali-Activated Slag, AAS),因其能显著降低CO2排放(最高可达70%以上)且力学性能与普通波特兰水泥(Ordinary Portland Cement, OPC)相媲美,而受到广泛关注。AAS是通过将高炉矿渣(一种玻璃态的钙-镁-铝硅酸盐)与碱性溶液(如氢氧化钠或硅酸钠)混合,反应生成一种名为含钠的钙-铝-硅酸盐-水合物(C-(N)-A-S-H)
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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莫尔超晶格调控的激子局域化与动力学:MoSe2/WS2异质双层中层间与层内激子的空间调制
在二维材料研究领域,过渡金属二硫族化物(TMD)因其独特的电子和光学性质而备受关注。当两种不同的TMD单层材料(如MoSe2和WS2)垂直堆叠形成异质结时,如果两者之间存在微小的晶格失配或扭转角,就会形成一种周期可达数纳米的莫尔条纹图案。这种莫尔超晶格会产生长程的空间调制势场,为调控电子能带结构和探索关联电子态(如莫特绝缘体、维格纳晶体等)提供了理想平台。然而,要理解这些复杂的关联基态,往往需要通过探测激子(由库仑相互作用束缚的电子-空穴对)来实现,因此精确理解异质结中的激子谱至关重要。MoSe2/WS2异质双层是一个特别复杂的体系。虽然大多数MX2TMD异质结表现出II型能带对齐(即导带底和
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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基于桌面自由电子能量的块状晶体增强可调谐X射线源研究
在X射线技术领域,传统X射线管虽结构紧凑却缺乏光子能量连续可调的特性,而同步辐射光源和X射线自由电子激光器等大型设施虽具备优良可调性,但其庞大的体积和高能耗限制了实验室级应用。自由电子驱动的范德华晶体材料近年来被视为实现桌面级可调谐X射线源的理想平台,但其发展长期受限于一个关键瓶颈:所有研究均局限于厚度低于200纳米的薄膜材料。这种限制源于一个根深蒂固的认知——块状晶体中强烈的电子散射会产生压倒性的轫致辐射背景噪声,从而湮没可调谐的窄带X射线峰。这种认知使得块状晶体与桌面电子源的结合长期被视为不可行的技术路径。近日发表于《Nature Communications》的研究彻底颠覆了这一传统认知
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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原位红外光谱在非均相催化反应机理研究中的突破与挑战:从表面物种识别到动力学定量分析
在催化研究领域,一个长期存在的谜题困扰着科学家们:为什么在反应条件下观测到的大量表面物种往往与实际催化活性并不匹配?这个看似矛盾的现象背后,隐藏着对催化反应机理理解的深刻挑战。当研究人员通过高灵敏度的红外光谱技术捕捉到催化剂表面丰富的化学信号时,他们面临着一个关键问题:哪些是真正参与反应的关键中间体,哪些只是"旁观"的无效物种?近日发表于《Nature Communications》的研究综述《Achievements and challenges in deciphering heterogeneous catalytic reaction mechanisms using operando
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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利用两种促进复苏的因子,针对杂交蛇头鱼(Channa maculata ♀ × Channa argus ♂)中的Nocardia seriolae开发亚单位疫苗
宁德宇|杨慧媛|李燕|李宇豪|何强才|文一鸣|夏立群广东省水生动物健康评估工程技术研究中心,深圳海洋大学海洋经济动物苗种评价公共服务平台,中国广东省深圳市摘要鱼诺卡菌病是水产养殖中的一种细菌性疾病,Nocardia seriolae是其主要病原体。预防和治疗N. seriolae感染面临多重挑战,例如慢性感染的机制尚不明确、该菌具有抵抗吞噬细胞杀灭的能力,以及抗生素的治疗效果不佳。促复苏因子(Rpfs)在革兰氏阳性细菌中广泛存在,并已被报道可作为结核病和诺卡菌病的候选疫苗。在本研究中,通过原核表达获得了N. seriolae ZJ0503的RpfB和RpfD蛋白,并分别将其与弗氏不完全佐剂(F
来源:Fish & Shellfish Immunology
时间:2025-12-12
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长期低剂量亚硝酸盐暴露会损害星斑比目鱼(Platichthys stellatus)的鳃部健康、免疫系统,并诱发细胞凋亡
本文系统研究了长期低剂量硝酸盐暴露对星月鲆(Platichthys stellatus)生理机能的影响机制。研究团队通过为期30天的慢性暴露实验,以三组剂量梯度(0.4/0.8 mg/L)和对照组为样本,构建了涵盖组织病理学、氧化应激、凋亡调控及免疫应答的多维度分析体系。在组织病理学层面,显微观察显示随着硝酸盐浓度升高,鱼鳃组织呈现剂量依赖性损伤特征。对照组鱼鳃丝状结构完整,微血管网清晰可见(图1A)。低剂量组(0.4 mg/L)出现鳃丝末端轻微肿胀,而高剂量组(0.8 mg/L)则呈现显著的细胞空泡化、基膜断裂及杯状细胞增生。这种病理改变不仅阻碍气体交换效率,更通过物理屏障削弱硝酸盐的排出功
来源:Fish & Shellfish Immunology
时间:2025-12-12
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肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)调控嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)诱导的黄鲶鱼(Pelteobagrus fulvidraco)自噬过程
肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)在鱼类抗细菌免疫中的自噬调控机制研究一、研究背景与科学问题TRAF蛋白家族作为免疫信号转导的核心组分,在哺乳动物中已被证实参与NF-κB、MAPK等多条信号通路的调控。其中TRAF6不仅作为信号适配分子连接多种受体(如TNFR、TLR、NLR等),更承担着E3泛素连接酶的关键功能。虽然哺乳动物中TRAF6在自噬调控中的作用已形成TRAF6-Beclin1泛素化通路等明确机制,但在作为模式生物的硬骨鱼类中,其自噬调控功能尚不明确。二、研究方法与样本体系研究团队以经济价值显著的黄颡鱼为对象,通过系统发育分析构建了包含七种鱼类的TRAF6系统发育树,确认了Pf
来源:Fish & Shellfish Immunology
时间:2025-12-12
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液体和包封生物草药添加剂对肉鸡性能和质量的影响
该研究聚焦于生物草药(bioherbal)在肉鸡养殖中的应用,系统评估了液态与微胶囊化两种形式对肉鸡生长性能、屠宰品质、肠道形态及肠道菌群的影响。研究基于印尼布里斯托亚大学动物营养与饲料系的实验数据,通过320只肉鸡的对照实验,揭示了不同添加浓度和剂型下生物草药的差异化效应,为开发可持续的抗生素替代方案提供了科学依据。### 研究背景与意义随着全球对动物源性食品抗生素残留问题的重视,各国逐步禁止在饲料中添加抗生素作为促生长剂。在此背景下,天然产物(如草药、益生菌)因其安全性和环保性成为研究热点。印尼作为热带农业大国,丰富的植物资源为开发本土化替代品提供了物质基础。该研究创新性地将植物提取物与益
来源:European Poultry Science
时间:2025-12-12
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综述:受ECM(胚胎干细胞微环境)启发的、机械性能优异的水凝胶,用于糖尿病伤口再生
糖尿病创面愈合的纳米纤维水凝胶技术突破与临床应用前景(全文约2150字)一、糖尿病创面愈合的核心挑战糖尿病创面作为全球性健康难题,其病理机制涉及多重复合因素。研究显示,约90%的慢性伤口患者伴随血管病变、免疫抑制及代谢紊乱。创面愈合过程在糖尿病患者中呈现显著异常:炎症阶段持续延长,血管新生严重受阻,肉芽组织再生能力下降,细菌定植风险增加。特别值得注意的是,传统治疗方法存在明显局限——抗生素耐药性发生率高达70%,自体皮移植的排斥反应率超过35%,而生长因子局部给药的生物利用度不足5%。二、仿生材料体系的创新突破近年研究聚焦于构建具有仿生特性的功能材料体系,其中外源性基质启发水凝胶(ECM-in
来源:Coordination Chemistry Reviews
时间:2025-12-12
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综述:由介电损耗驱动的微波吸收材料
近年来,电磁波污染问题因电子设备普及和无线通信网络扩张而日益严峻。该污染不仅干扰现代电子设备的正常运作,还可能对人类健康造成潜在威胁。在此背景下,开发兼具轻量化、高效率与宽带吸收特性的微波吸收材料(MAMs)成为研究热点。本文系统梳理了介电损耗驱动型MAMs的最新进展,深入剖析了界面极化、导电损耗、偶极极化及缺陷偶极极化等核心机制的作用机理,并总结了不同材料体系的性能特征与优化路径。**介电损耗的四大核心机制** 微波吸收的本质是将入射电磁波能量转化为热能或其他形式能量。其中介电损耗占据主导地位,其作用机制可细分为四个关键路径: 1. **界面极化**:异质材料界面处因电子跃迁形成的电荷积
来源:Coordination Chemistry Reviews
时间:2025-12-12
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多态性I类HLA等位基因的结构进化:以组装结构不确定的HLA-C为例
本文针对人类主要组织相容性复合体(MHC)I类分子中高度多态的HLA-A、HLA-B和HLA-C等位基因,通过整合多序列比对、同源建模和分子动力学模拟技术,系统解析了其三维结构的保守性特征与功能差异。研究聚焦于三个关键方向:首先,通过全基因组序列数据库(IPD-IMGT/HLA)提取超过1.8万个等位基因的全长序列,采用共识同源建模策略构建三维结构模型;其次,结合分子动力学模拟(MDS)分析不同构象态间的动态变化,建立活性与失活状态的能量阈值标准;最后,通过结构能量场(ACE)评分和接触点分析,揭示等位基因表达状态与结构稳定性的关联规律。### 一、研究背景与科学问题MHC I类分子作为抗原呈
来源:Computational and Structural Biotechnology Journal
时间:2025-12-12
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结合树增强与混合效应模型提升遥感森林年龄预测性能
森林年龄是评估森林生态系统功能、制定可持续经营策略及保护生物多样性的关键参数。然而,在广袤的 boreal(寒温带)管理森林中,获取精确的森林年龄信息却面临巨大挑战。传统的树木年轮钻取法不仅耗时费力,且常受土地所有者许可限制;而依赖经验的航空照片判读则存在主观性强、难以大范围应用的弊端。尤其令人困扰的是,当森林步入成熟期后(例如超过100-120年),其树高生长趋于停滞,导致基于遥感数据(如反映冠层高度的机载激光扫描ALS指标)的年龄预测准确性急剧下降。这使得准确识别具有高保护价值的老龄林(old-growth forests)变得异常困难,而这类森林恰恰是众多濒危物种的关键栖息地,并储存着大
来源:Forestry: An International Journal of Forest Research
时间:2025-12-12
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肝素三糖合成的探索:供体评估以及一种意外的葡糖醛酸受体(吡喃糖)参与呋喃糖环缩合的过程
heparan sulfate(肝素硫酸)是一种在动物细胞表面和细胞外基质中广泛存在的线性多糖,其硫酸化基团赋予其强负电荷特性,这对调控细胞增殖、分化和血管生成等关键生理过程至关重要。近年来,heparan sulfate的结构与功能研究揭示了其在癌症、阿尔茨海默病和病毒感染等疾病中的潜在作用,促使科学家尝试通过化学合成手段获取其结构类似物heparosan(肝素)。heparosan作为细菌 capsular多糖(如大肠杆菌K5、巴氏杆菌等),其分子骨架由β-D-葡萄糖醛酸(D-GlcA)和α-D-葡萄糖胺(D-GlcN)交替组成的重复二糖单元构成,但关键区别在于heparosan完全脱硫,
来源:Carbon Capture Science & Technology
时间:2025-12-12
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羧甲基化纤维素纳米纤维作为流变调节剂,用于通过沉降烧结法制备的电各向异性液态金属双层薄膜
作者:潘海毅、刘志汉、周玉婷、钟文康、王晓敏、张超群、王洋华南农业大学材料与能源学院,中国广州市五山路483号,510642摘要可再生和可生物降解的纤维素基材料是石油基塑料的有吸引力的替代品,但其性能常常受到强氢键的影响而受到限制。本文报道了一种通过纤维素与环氧亚麻籽油在二氧化碳可切换溶剂中通过简单的一锅法反应制备的高性能全生物基纤维素塑料(FBCPs)。由此产生的双交联网络协同增强了机械性能,使得FBCPs具有31.1 MPa的拉伸强度、217.9%的断裂伸长率和62.2 MJ m⁻³的韧性,超过了多种已报道的纤维素基材料和商业塑料。该材料还表现出优异的疏水性(水接触角为107.1°),并且
来源:Carbohydrate Polymers
时间:2025-12-12
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Akkermansia muciniphila、色氨酸代谢以及芳香烃受体之间的相互作用,介导了五味子果胶多糖对结肠炎的保护作用
溃疡性结肠炎(UC)是一种以慢性肠道炎症为特征的自身免疫性疾病,其治疗长期面临疗效不稳定、副作用显著等挑战。近年来,肠道菌群与宿主免疫互作机制的研究为UC治疗提供了新思路。中国沈阳药科大学功能食品与葡萄酒学院的研究团队从传统中药材五味子(Schisandra chinensis)中成功分离出一种新型均一多糖SCPII-1,通过调控菌群-代谢-宿主轴的协同作用,为UC治疗开辟了创新路径。研究显示,SCPII-1具有多重治疗优势。在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中,该物质不仅能显著改善腹泻、血便等症状,还能通过电子显微镜观察到肠道绒毛结构修复和线粒体功能恢复。更值得关注的是,SCPII-1通过选择性富
来源:Carbohydrate Polymers
时间:2025-12-12