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基于机器辅助的逆向设计方法,用于实现不规则颗粒的自组装以构建阿基米德镶嵌结构
自组装在开发具有高度有序微观或纳米级结构的下一代材料方面具有巨大潜力。主要挑战在于高效探索高维参数空间,以实现用户所需的架构。在这项研究中,我们开发了一种用于各种阿基米德镶嵌结构的自组装的逆向设计策略,该策略采用了单组分不规则颗粒。我们方法的核心在于将设计空间分解与机器辅助优化技术和专门的模拟演化路径无缝结合,最终形成了一种逐步的模块化协议,用于确定关键颗粒属性。具体而言,我们采用了基于遗传算法的逆向演化学习协议,随后结合基于贝叶斯的正向优化协议,依次确定不规则颗粒的贴片位置和结合强度。因此,我们成功地在较低的计算成本下实现了各种阿基米德镶嵌结构以及更为复杂的异质超晶格的自组装。此外,我们的策
来源:ACS Nano
时间:2025-10-24
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通过双重焊接封装技术制备的高能量密度、坚固耐用的硅基负极
由于具有较高的理论容量,硅长期以来一直被视为高性能锂离子电池中最有前景的阳极材料之一。然而,限制其实际应用的一个主要挑战是硅阳极中界面接触不良的问题,这会导致锂化/脱锂过程中由于体积膨胀而产生结构不稳定。在这项研究中,我们采用了一种双重焊接封装策略:在硅与导电覆盖层之间形成Si–C化学键,并在覆盖层之间建立C–C层间键合连接。通过直接观察基于硅的复合材料的界面,我们利用机器学习辅助的透射电子显微镜分析技术,确定了化合物的类型及其杂化轨道结构。这种双重焊接机制不仅增强了保护性碳壳的机械强度,还通过Si–C键确保了核心与壳层之间的持续电连接。这种坚固的异质结构有效缓解了硅阳极内部的界面不稳定性,在
来源:ACS Nano
时间:2025-10-24
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通过纳米孔测序技术提升DNA和RNA修饰的检测能力
DNA/RNA的修饰对生物过程至关重要。为了理解这些修饰的调控机制,对其位置和数量的精确测定是必不可少的。尽管下一代测序技术能够检测到修饰的位置和化学计量比,但需要复杂的处理步骤,这影响了测序的效率和长距离分析的能力。相比之下,纳米孔测序技术无需额外的处理和PCR扩增,从而能够保留DNA/RNA修饰的信息。它能够直接在单分子水平上识别和量化这些修饰。因此,纳米孔测序技术实现了长读长序列的实时修饰检测,并已在多个领域得到广泛应用。本文介绍了纳米孔测序的原理,评估了其优缺点,并对其在实际应用中的潜力进行了深入分析。为了进一步提升纳米孔测序的实用性,我们讨论了当前面临的主要挑战,并提出了未来的发展方
来源:ACS Nano
时间:2025-10-24
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Eudesmane系列倍半萜类化合物的多样性合成方法
本文展示了一种简化的、统一的策略,用于合成七种不含保护基团的氧化型欧德曼烷(eudesmane)衍生物。首先构建一个含有两个可正交反应的烯烃的羟基功能化十环骨架,该骨架通过一种对映选择性的Michael加成-Aldol序列生成;随后通过立体选择性的Au(I)催化Alder-ene环化反应形成欧德曼烷核心结构。后续进行的策略性后期氢化和环氧化反应能够高效且可规模化地制备结构多样的欧德曼烷衍生物,这凸显了该合成平台在复杂萜类化合物合成中的巨大潜力。
来源:Organic Letters
时间:2025-10-24
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利用瞬态乳液辅助技术制备液态金属微球阵列,用于实现机械自适应的各向异性导电封装
液态金属(LM)微球阵列作为下一代柔性电子产品的自适应导电框架具有巨大潜力。然而,由于液态金属微滴具有极高的表面张力,其空间排列一直是实际应用中的难题。在这里,我们提出了一种基于乳液辅助的自组装和融合策略,将表面张力从阻碍因素转化为有序排列液态金属微球和精确定位的动力。由此制备的液态金属微球具备动态界面导电性,在变形条件下表现出优异的机械适应性。当这些微球嵌入到热响应聚合物基体中时,形成的各向异性导电薄膜(ACF)具有极低的接触电阻(0.303 mΩ/mm2),比传统ACF低96%),并且在循环载荷下性能稳定。该方法在可拉伸电路的柔性芯片–LED阵列封装中得到了验证,确保了材料的机械韧性和电气
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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通过3D同轴打印技术制备自修复阻燃芯壳聚合物电解质,用于高安全性锂金属电池
聚合物电解质的易燃性、低离子导电性和低机械强度限制了其进一步的发展。在这里,我们提出了一种3D同轴打印技术,用于制备自修复阻燃型核壳结构聚合物电解质,用于锂金属电池。这种核壳结构不仅防止了阻燃剂与电解质直接接触,而且在热失控后能够使阻燃剂有效释放到电解质中,从而抑制燃烧。所制备的聚合物电解质具有出色的极限氧指数(27.2%)、高拉伸强度和断裂伸长率(分别为9.22 MPa和67.8%)、优异的循环稳定性(在0.5 C电流下经过250次循环后仍保持86.53%),以及良好的倍率性能(在2.0 C电流下为126.20 mA h g–1),这些性能均超过了以往报道的阻燃聚合物电解质。这项工作为通过分
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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基于发色团的金纳米双锥体组装技术:用于等离子体效应与光热增强,进而实现热电能量转换
金属纳米颗粒的有序组装仍是纳米科学领域中的一个基本挑战。虽然球形和棒状纳米颗粒的有序组装技术已经较为成熟,但由于金纳米双锥体的独特几何结构带来的复杂性,这类纳米颗粒的研究相对较少。本研究展示了如何利用BODIPY发色团来连接相邻的金纳米双锥体,从而促进它们的组装并增强等离子体-分子相互作用。这些相互作用有效地实现了光热转换,在激光照射6分钟后使温度上升了18°C。组装好的金纳米双锥体随后被嵌入聚(乙烯醇)(PVA)薄膜中用于光能收集,并与聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜结合形成热电层。这种集成方式显著提高了光能到电能的转换效率,产生的开路电压和短路电流分别比原始金纳米双锥体和纯PVDF薄膜高出5倍
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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利用手性离子门控技术实现二维铁磁性质的电场控制
手性分子系统为控制自旋和磁性提供了超越传统对称性操作的独特途径。在这里,我们证明了手性离子液体能够通过电双层晶体管调控机制,实现对FeSi(111)薄膜中二维(2D)铁磁性的电场调制。FeSi具有化学稳定性,并且其铁磁性局限于表面,不存在体块级别的磁矩,因此界面自旋对手性离子的吸附反应非常敏感。我们系统地比较了非手性和手性离子液体的电化学及静电调控效果。虽然这两种调控方式都能改变异常霍尔电导率和矫顽场等磁性质,但只有手性离子调控能够以手性依赖的方式改变向上和向下磁化的畴的比例,这表明手性诱导了对称性的破坏。这项工作确立了手性离子调控作为控制磁序的新策略,并为手性自旋电子学开辟了新的研究方向。
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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基于智能手机的免疫反应测量技术:采用颜色传感自组装等离子体生物传感器
我们开发了一种便携式、经济高效的比色纳米传感器,该传感器利用自组装的铝纳米颗粒在相位匹配的近场腔体中的间隙等离子体散射效应来检测免疫球蛋白G(IgG)。该传感器的动态测量范围为10 μg/mL至5 mg/mL,检测限(LOD)约为5.9 μg/mL,能够在生理相关浓度范围内实现可靠的性能。其在可见光谱范围内的可调光学响应源于间隙等离子体耦合纳米颗粒的结构特性。我们在受控的亲和生物传感实验中评估了该传感器的比色和光谱灵敏度,并建立了一套完善的比色分析方法。为了展示其实际应用潜力,我们开发了一款智能手机应用程序,该应用程序可以处理用户拍摄的传感器图像并估算分析物浓度,从而无需使用大型光学设备、光谱
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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超越生物识别技术:具有表位印记的纳米颗粒实现了对人类IgG的高物种特异性纯化
单克隆抗体是重要的治疗手段,但其纯化过程仍然成本高昂且复杂。目前的工业标准使用生物识别配体(如蛋白A/G),但这些配体缺乏物种特异性。我们开发了一种高度选择性的纳米级分子印迹聚合物(MIP),能够高效地从复杂样本中纯化人类IgG,并且在识别性能上优于蛋白A/G。与蛋白A/G的“结构域间”识别方式不同,我们开发的MIP采用“口袋-表位”识别机制,能够精确区分人类IgG与其他物种的IgG(尽管这些IgG具有高度保守的结构)。该MIP还表现出“一个口袋对抗四个目标”的识别能力,对所有人类IgG亚类都具有极高的亲和力(结合常数Kd值达到纳摩尔级别)。此外,由于其优异的稳定性,MIP可以在室温下长期保存
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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这一切是如何开始的……如今的发展状况:从装饰碳纳米管到人造神经元,再到超越锂离子电池的技术,以及电化学分离技术
这是一段在纳米科学领域中的共同探索之旅,这一旅程不断与《Nano Letters》的发展相交织。《Nano Letters》作为一个跨学科的全球性论坛,为科学界带来了深远的影响。世纪之交似乎是一个充满乐观情绪的时期:互联网公司如雨后春笋般涌现,冷战的阴霾已经散去,而“巴基球”(buckyballs)的出现似乎模糊了科幻与现实之间的界限。在德里的圣斯蒂芬学院(St. Stephen’s College)读本科时,我的老师们(他们中的许多人刚刚获得博士学位)所传达出的那种充满可能性的态度激励了我,他们让我看到了一个准备迎接新千年的国家。Vibha Sharma、Rene Saksena、M. S.
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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针对单侧耳聋儿童的定向听觉康复:采用人工耳蜗植入技术结合直接音频输入的方法
在现代社会中,随着科技的进步和医疗条件的改善,越来越多的儿童被诊断出患有单侧听力损失(SSD)。这种状况指的是,一个耳朵存在严重的感音神经性听力损失(纯音平均≥70分贝听力损失[HL]),而另一个耳朵则保持正常听力(纯音平均≤30分贝HL)。由于缺乏双耳的听觉输入,这些儿童在理解和定位声音方面面临独特的挑战,这使得他们难以在嘈杂环境中清晰地听懂言语,并且在日常交流中容易受到影响。因此,开发一套针对SSD儿童的定制化听力康复方案显得尤为重要。传统的听力康复方法通常适用于双耳听力损失的儿童,但这些方法并未充分考虑到SSD儿童的特殊需求。因此,针对SSD儿童的康复方案需要进行调整,以确保他们能够充分
来源:EAR AND HEARING
时间:2025-10-24
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基于环糊精包合技术的药用卤植物Limonium bellidifolium生物活性增效策略:从溶解度提升到口服生物利用度调控
在天然药物研发领域,卤植物因其独特的盐碱环境适应机制而富含结构新颖的活性成分,但水溶性差和胃肠稳定性低严重制约其应用。以地中海沿岸特有的药用卤植物Limonium bellidifolium(俗称海薰衣草)为例,其传统用于治疗呼吸道疾病和皮肤炎症,现代研究证实其根部和地上部分富含儿茶素衍生物、杨梅酮等酚类物质,但直接口服时生物利用度不足。为此,土耳其塞尔丘克大学与意大利帕多瓦大学联合团队在《Scientific Reports》发表研究,首次系统探讨环糊精包合技术对该物种活性成分的增效作用。研究团队采用乙醇-水(70:30)提取物,分别与α-环糊精(α-CD)和β-环糊精(β-CD)在25°C
来源:Scientific Reports
时间:2025-10-24
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低场复合扩散-松弛磁共振成像技术在胎盘结构与功能成像中的应用
本文探讨了在低场强(0.55T)环境下进行联合T2*-扩散磁共振成像(MRI)对胎盘的定量分析,旨在为孕期并发症的监测提供一种新的工具。胎盘作为母体与胎儿之间的重要桥梁,其功能直接影响胎儿的健康和母体的妊娠过程。然而,由于胎盘的复杂结构和功能,传统的孕期影像学检查手段如超声波虽然广泛应用,但在某些情况下难以提供足够的信息。因此,开发一种非侵入性的、能够准确反映胎盘状态的成像技术具有重要意义。联合T2*-扩散MRI是一种将T2*弛豫时间和扩散系数(ADC)结合分析的成像方法,它能够更全面地描述胎盘的微观结构和功能状态。在高场强MRI系统(如3T)中,该技术已被用于研究胎盘的异常情况,如胎儿生长受
来源:Placenta
时间:2025-10-24
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基于LAMP技术的检测方法与PCR技术的开发及比较:用于检测土壤和根样中的蜜环菌(Armillaria mellea)
摘要 Armillaria mellea是一种土壤传播的真菌病原体,可导致多种木本植物发生根腐病。在苗圃和果园中尽早发现该病原体对于有效控制疾病和限制其传播至关重要。本研究建立并验证了一种环介导等温扩增(LAMP)方法,用于灵敏地检测土壤和根样本中的A. mellea。该方法针对翻译延伸因子1-α(tef1)基因进行检测,并与传统的PCR、嵌套PCR和实时PCR方法进行了比较。最佳LAMP反应条件为60°C下反应60分钟,扩增产物通过琼脂糖凝胶电泳分离,并在紫外光下使用GelGreen荧光染料进行可视化观察。LAMP方法的灵敏度可
来源:Plant Pathology Journal
时间:2025-10-24
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从头基因起源:方法学总结、分类与挑战
论文解读在生命演化长河中,新基因的起源一直是进化生物学研究的核心议题。传统观点认为,新基因主要通过基因重复、外显子洗牌、水平基因转移等“旧瓶装新酒”的机制产生。然而,自21世纪初以来,越来越多的证据表明,基因竟能“无中生有”——直接从基因组中原本不编码蛋白质的非编码区段诞生,这类基因被称为“从头基因”(de novo gene)。尽管从头基因在各生物界中均有发现,但其检测方法却存在巨大分歧:不同研究对“基因”的定义、同源性阈值、表达量标准的选择各不相同,导致结果难以比较,甚至引发对部分“孤儿基因”(orphan genes)是否真为从头起源的争议。为厘清这一困境,Anna Grandchamp
来源:Genome Biology and Evolution
时间:2025-10-24
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经右肘静脉同步双侧肾上腺静脉采样的创新技术与临床安全性研究
HighlightIntroductions原发性醛固酮增多症(PA)是一种于1955年被首次完整描述的病理状态,其三大临床特征为:高血压、肾上腺醛固酮分泌过多以及肾素活性受抑制1,2,3。PA是继发性高血压的主要病因之一,在难治性高血压患者中发病率约为20%4。早期PA常表现为非特异性症状,增加了识别与诊断难度。Preoperative Screening所有拟行同步双侧肾上腺静脉采样(AVS)的患者术前均需通过生理盐水输注试验或卡托普利挑战试验确认PA诊断18,19。根据内分泌学会临床实践指南,无禁忌症的PA患者应接受增强CT扫描以进一步明确肾上腺静脉解剖结构20。增强CT在术前规划中扮演
来源:Endocrine Practice
时间:2025-10-24
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下一代排毒技术:用于清除肝脏和肾脏毒素的纳米颗粒策略
摘要 肝脏和肾脏通过清除内源性和外源性毒素,在维持全身稳态中起着核心作用。然而,毒素的积累会损害这些器官的解毒能力,导致功能障碍和疾病进展。纳米技术的最新进展为增强解毒策略开辟了新的途径,特别是通过应用功能化纳米颗粒(NPs)。工程化的纳米颗粒可以选择性结合、隔离或中和有害化合物,而纳米吸附剂在提高透析等肾脏替代疗法的效率方面显示出潜力。此外,靶向纳米载体能够实现定点药物递送,最小化脱靶效应并提高治疗效果。本综述探讨了纳米颗粒在肝脏和肾脏解毒途径中的机制相互作用,强调了其在管理肝毒性和增强肾脏过滤功能方面的潜力。重点案例研究突显了基
来源:Toxicology Research
时间:2025-10-24
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基于惯性传感器与姿态估计的单平面水中运动量化分析:一种便捷化运动监测新方法
在康复医学和运动科学领域,准确量化人体运动对于评估功能状态、制定训练方案和监测康复进展至关重要。然而,当运动场景从陆地转移到水中时,这一看似简单的任务却面临着巨大挑战。传统的光学运动捕捉系统虽然被视为"金标准",但其高昂的成本、复杂的操作流程以及对专业环境的依赖,使得它们在日常临床实践和社区康复中心中难以普及。正是这种技术空白,促使科学家们不断探索更便捷、更经济的替代方案。水中康复训练因其能够提供低冲击负荷的环境,特别适用于老年人群和运动损伤患者的康复,已被证实能够有效改善活动能力、平衡功能和疼痛结局。然而,与陆地康复训练拥有大量客观量化工具不同,水中康复一直缺乏方便、可靠的性能监测手段。治疗
来源:Scientific Reports
时间:2025-10-24
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基于GC-IMS与TD-GC-MS多采样方法的口腔癌挥发性有机化合物特征研究
口腔癌(OC)作为头颈部最常见的恶性肿瘤,其五年生存率长期徘徊在30%-60%之间,这一严峻现状近五十年来未见明显改善。由于早期诊断手段主要依赖侵入性活检,在医疗资源匮乏地区往往导致诊断延迟。挥发性有机化合物(VOCs)作为潜在的非侵入性生物标志物,为突破这一困境带来了新希望。然而,何种采样方式与分析技术的组合最能满足临床筛查需求,至今仍是悬而未决的关键问题。发表于《Scientific Reports》的这项前瞻性研究另辟蹊径,首次将病灶刷取物纳入VOC分析体系,并与传统的呼气和病灶区空气采样进行头对头比较。研究团队招募了26名参与者(13例高级别病变/口腔癌患者与13例健康对照),采用TD
来源:Scientific Reports
时间:2025-10-24