岩体平面相似模型试验系统

美国TSI公司将于2010-9-13参加 《水工模型试验和原型观测技术国际研讨会》 美国TSI亚太公司北京代表处 美国TSI公司将于2010年9月13-15日参加在南京召开的《水工模型试验和原型观测技术国际研讨会》（《International Symposium on Hydraulic Physical Modeling and Field Investigation》）。 随着测量与控制技术的快速发展，物理模型试验和原型观测技术取得了长足进步，同时也促进了水科学研究水平的不断提高。为了适应当前试验手段和测试技术发展的需要，本次会议将通过特邀报告、分议题报告和技术展览等形式对国内外模型试验与原型观测方面的新方法、新技术和新成果进行广泛交流。 1. 会议日期 : 2010-9-13～2010-9-15 2. TSI公司的演讲论文题目： 《运用3D3C测量技术研究波形的产生》 （《Investigation of Wave Formation Using 3D3C Measurement Technology》） 3. 我们还将在现场展位展示我们的体三维速度场仪（V3V）及软件演示 欢迎大家前来我们的现场展位观摩测试系统的现场展示并聆听我们的专家的论文宣讲。 TSI北京代表处 电话： 8610-82515688 传真： 8610-82515699 邮箱: tsibeijing @tsi.com

p style="text-indent: 2em "科学家开发了一个面向患者的模型，使用这个模型可以更好地理解并最终终止癌细胞的迁移。/pp style="text-align: center "img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/10c81cf2-c4cb-4530-b9f8-6feaeccd63bf.jpg"//pp style="text-indent: 2em "以前，传统的癌细胞研究只能在皮氏培养皿和显微镜载玻片中进行。而现在，研究人员开发了一个新的三维模型，这个模型可模拟更为接近于人体的环境，从而分析癌细胞的复杂性。每天，人体内会产生约1000亿个新细胞。这些新细胞与数以万亿计之前产生的细胞一起形成了我们赖以生存的组织和器官。有时，在细胞产生的过程中，其DNA发生突变，使得细胞存在缺陷并可能会对人体内部环境产生潜在危险。通常情况下，细胞会识别自身的缺陷并很快自行终止。/pp　　但有时候，突变的细胞非但没有自行消除，反而不断复制，从而形成可以分裂、转移(即迁移)并侵入身体其他部分的肿瘤，这种侵入通常是通过血流完成。幸运的是，卡内基梅隆大学机械工程菲利普· 勒迪克(Philip LeDuc)教授和博士生詹姆斯· 李· 万(James Li Wan)及匹兹堡大学乳腺癌研究员卡罗拉· 诺伊曼博士(Dr. Carola Neumann)合作，开发了一个面向患者的模型。科学家可以使用这个模型更好地理解并最终终止癌细胞的迁移。该研究组的研究论文发表在《Scientific Reports》，题为“通过微铣技术在芯片方法中模拟三维癌症的嵌入式脉管系统结构(Mimicking Embedded Vasculature Structure for 3-D Cancer on a Chip Approaches through Micromilling)”。据勒迪克介绍，这个项目的起因是研究人员对物理科学与癌症之间的关系越来越感兴趣。肿瘤实际上就是体内肿块，生化和物理手段都可以对其和癌细胞产生影响。而考虑到这两种手段之间的关系，勒迪克、诺伊曼和万开始关注癌细胞的转移和分析。通过合作，他们能够开发出一种更精确、更相关的研究癌细胞的方法。/pp　　不同于传统上在塑料培养皿中进行的癌细胞分析，研究小组建立了一个能更精确地反映生物体生理条件的三维模型。借助这个模型，科学家们可以在与人体更加相似的环境中发现并分析癌细胞的复杂性。“几十年来，生物学研究都在皮氏培养皿中进行，”勒迪克说，“但问题是，能制造出更有生理学意义的系统吗?我们使用微流体和微制造方法来创建三维系统，这是因为细胞存在于三维组织中，在自然条件下，它们是不会驻留在二维培养皿中的。”/pp style="text-align: center "img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/06269c72-ca19-4797-bad9-ea2bc94888c7.jpg"/　　/pp　　一般来说，所谓微流体系统就是在微观水平上传输液体的系统，通常由塑料制成。但是勒迪克、诺伊曼和万想要建立一个更具生理学意义的系统，他们使用了人体内最主要的蛋白质——胶原蛋白来构建他们的微流体系统。“正如菲利普所说，过去我们用塑料培养细胞，用皮氏培养皿研究。”匹兹堡大学药理学和化学生物学副教授诺伊曼说。“但是，人体内是没有任何塑料的。拥有一个模仿生理条件的三维系统更好，能获得更快、更相关的结果。”每个该团队构建的微流体装置包含两个关键组件：模拟传统血管的平行通道和嵌入胶原中的癌细胞浓度集合。/pp　　一旦装置设立成功，通道就会被注入能扩散到周围胶原蛋白的化学刺激剂。随着兴奋剂分子远离通道，产生生物分子梯度。这种梯度能促使嵌入的癌细胞移动，而这种移动往往是向着模拟血管通道的。就病人来说，如果癌细胞进入血液，它们就会转移，并可能形成继发性癌肿瘤。据勒迪克和诺伊曼称，大多数实体瘤患者通常死于肿瘤转移，而非原发性肿瘤本身。这就是为什么科学家首先要弄清楚如何阻止癌细胞发生转移。癌细胞的转移具有从原发肿瘤转移到血液或淋巴系统的能力—— 这一过程需要癌细胞迁移并重塑肿瘤组织以侵入身体的其他部位。所以，为了阻止其转移，科学家需要了解哪些因素能够支持癌细胞的移动和组织重塑。这也就解释了为何勒迪克、诺伊曼和万开发的这个三维系统如此重要。/pp　　“癌症是一种极其异质性的疾病。这就意味着不仅每个患者的癌细胞各不相同，甚至在一个肿瘤内，癌细胞也有所不同。”诺伊曼说。“转移也是如此。根据它们在身体中的位置，每个继发性肿瘤也不相同。”勒迪克、诺伊曼和万相信，研究人员最终会使用他们的系统来检查每个患者的肿瘤以确定每位患者的最佳治疗方法。这个过程最终将有助于使癌症治疗更加个性化和有效。“我们的模型可以作为某个特定患者的模型，”万说。他组织完成了实验室实验并分析了研究结果。“这非常重要，正是由于每个病人的癌症各不相同，才使得它很难治愈。”理想的话，这个由勒迪克，诺伊曼和万开发的三维系统将为研究人员和科学家提供所需工具，以阻止患者癌细胞的转移。/pp　　“如果至始至终，肿瘤只能呆在原位，什么都不能做。这样对病人来说还好。”勒迪克说，“但是一旦它发生转移，一切失控了。我们希望我们的系统能对终止癌细胞转移有所帮助，并且从长远来看，希望它能改善病人的治疗效果。/p

一、背景介绍：机器视觉可称为人工智能的“慧眼”，成像系统的标定又是机器视觉处理的重要环节之一，其标定精度与稳定性直接影响系统工作效率。在传统机器视觉与摄像测量标定领域，小孔透视模型仍存在高阶透镜畸变无法完备表征和多类复杂特殊成像系统不适用的问题。而基于光线的模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设，通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征，可避免对复杂成像系统的结构分析与建模。基于该光线模型，研究院相关课题组发展了各类特殊条纹结构光三维测量方法与系统，实验证明光线模型可通用于多类复杂成像系统的高精度测量，是校准非针孔透视成像系统的有效模型，可作为透视模型的补充。二、光线模型Baker等人最早提出了一种可表征任意成像系统的光线模型[1]，认为图像是像素的离散集合，并以一组虚拟的感光元件“光素”表示每个像素与某像素相关联的空间虚拟光线间的完整几何特性、辐射特性和光学特性，如图1所示。因此，光线模型的标定即确定出所有像素点对应的光线方程，无需严格分析和构建成像系统的复杂光学成像模型，具备一定的便携性和通用性，从一定程度上也可避免镜头畸变的多项式近似表征引入的测量误差，为非小孔透视投影模型成像系统的表征提供了一种新的思路。图1 成像系统的光线模型示意图三、基于光线模型的条纹结构光三维测量在条纹结构光投影三维测量领域，光线模型一方面可作为三维重建的光线方案，用于表征大畸变镜头、光场相机、DMD投影机、MEMS投影机等多类特殊结构的成像与投影装置，可发展新的基于光线模型的条纹结构光三维测量方法与系统；另一方面，发掘光线模型在结构光测量中的优势，光线模型对克服投影与相机的非线性响应、大畸变镜头成像下提升三维重建精度具有优异的效果。3.1 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统光线模型与三维测量课题组开发了小视场远心结构光测量系统，采用Scheimpflug结构设计确保公共景深覆盖，如图2所示。考虑到远心镜头属平行正交投影、Scheimpflug倾斜结构造成畸变模型非中心对称，因此，提出一种基于光线模型的非参数化广义标定方法[2]。系统中相机与投影机成像过程均采用光线模型表征，标定其像素与空间光线对应关系，计算光线交汇点坐标，实现三维重建。图3展示了系统实物图与五角硬币局部小区域的三维测量结果，测量精度为2 μm。图2 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统图3 测量系统实物图与五角硬币局部的三维测量结果3.2光场相机的光线模型标定与主动光场三维测量课题组发展了基于主动条纹结构光照明的光场三维测量方法与系统。光场相机通过在传感平面前放置微透镜阵列，实现光线强度和方向的同时记录，由于存在微透镜加工误差、畸变像差、装配误差等复杂因素影响，光场相机完备表征与精密标定是个难题。课题组提出光线模型表征光场成像过程[3]，即将光场相机内部看作黑盒，直接建立像素m与所对应的物空间光线方程l的参数，如图4所示。并通过标定光场所有光线与投影条纹相位的映射关系实现被测为物体的高精度三维测量，考虑光场多角度记录特点，构建基于条纹调制度的数据筛选机制，实现了场景的高动态三维测量，如图5所示，黑色面板与反光金属可同时重建。图4 光场成像模型图5 主动光场高动态三维测量3.3 DMD投影机与双轴MEMS激光扫描投影机的光线模型标定与三维测量基于微机电系统（MEMS）激光扫描的投影机以小型化、大景深的优势被应用于条纹投影测量系统，如图6（a）所示。但由于其依赖激光点的双轴MEMS扫描投影图案，不依赖镜头成像，透视投影模型表征会存在一定误差。此外， DMD等依赖镜头成像的投影机，大光圈设计也会影响小孔透视投影模型的表征精度。对此，课题组采用光线模型表征投影机[4]，并提出了一种基于投影机光线模型的条纹投影三维测量系统标定方法，该方法根据双轴MEMS投影的正交相位对光线进行识别追踪，利用投影光线与相机构建的三角测量实现了三维重建。进一步发现：由于投影光线的相位一致性特性，光线模型可显著抑制系统非线性响应引起的测量误差，图6（b）展示了单目系统在3步相移条件下（未额外矫正非线性响应），分别使用透视投影模型与光线模型对石膏雕塑的三维重建结果，可见光线模型对非线性响应影响具有免疫性。图6 双轴MEMS激光扫描投影原理和石膏雕塑三维重建结果（3步相移，左图为透视投影模型，右图为光线模型）3.4单轴MEMS激光扫描投影机光线模型标定与三维测量单轴MEMS投影机将激光点扫描拓展为面扫描大幅提升了投影速率，可应用于动态测量。针对单轴MEMS投影机无透镜结构使得针孔模型不适用、单向投影无法提供正交相位特征点的问题，课题组提出一种基于等相位面模型的系统标定方法[5]，推导出了相机反向投影射线与该等相位面交点处的三维坐标值与相位值间新的映射函数，实现了快速三维重建。图7展示了使用高速相机搭建的单目测量系统和重建场景，投影采集速率为1000 frame/s，采用4步相移与雷码图相位展开，三维重建速率为90 frame/s。后续为适应更高速率测量应用，可将单目扩展为双目或多目系统，采用单帧解调相位和多极线约束相位展开等方法减少投影图像数量，提升三维测量速率。图7三维测量系统与动态重建场景3.5大畸变镜头成像的光线模型标定与三维测量针对传统低阶多项式不能完备表征大畸变镜头的问题，课题组采用光线模型表征大畸变镜头相机成像，并提出一种完全脱离对相机和投影机内参依赖（透视模型依赖相机与投影机内参）的光线与条纹相位映射的三维重建方法。通过直接标定相机光线与条纹相位的倒数多项式映射系数，避免了繁琐耗时的对应点搜索与光线插值操作。图8为装配4 mm广角镜头的光线标定结果与标准球三维测量结果，可见由于广角镜头畸变较大，光线模型较透视模型重建质量有所提升。图8 广角镜头光线标定与标准球三维测量数据的拟合误差分布（a）透视投影模型，（b）光线映射模型四、总结光线模型通过确定所有像素点所对应光线方程的参数实现标定与成像表征，从而避免了对复杂成像（投影）系统的结构分析与建模，解决了特殊条纹投影三维测量系统的标定与重建问题，同时在条纹投影三维测量的系统非线性相位误差抑制和精度提升上展示出优异性能。在结构光三维测量的未来发展中，可进一步扩展光线模型三维测量的方法与应用，提升测量精度、效率与通用性，解决各类特殊复杂场景中的应用测量问题。参考文献[1] Baker S, Nayar S K. A theory of catadioptric image formation[C]//Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271), January 7, 1998, Bombay, India. New York: IEEE Press, 1998: 35-42.[2] Yin Y K, Wang M, Gao B Z, et al. Fringe projection 3D microscopy with the general imaging model[J]. Optics Express, 2015, 23(5): 6846-6857.[3] Cai Z W, Liu X L, Peng X, et al. Ray calibration and phase mapping for structured-light-field 3D reconstruction[J]. Optics Express, 2018, 26(6): 7598-7613.[4] Yang Y, Miao Y P, Cai Z W, et al. A novel projector ray-model for 3D measurement in fringe projection profilometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 149: 106818.[5] Miao Y P, Yang Y, Hou Q Y, et al. High-efficiency 3D reconstruction with a uniaxial MEMS-based fringe projection profilometry[J]. Optics Express, 2021, 29(21): 34243-34257.课题组简介：本文作者：刘晓利 ，杨洋 ，喻菁 ，缪裕培 ，张小杰 ，彭翔 ，于起峰 ；深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室。以于起峰院士领衔的深圳大学智能光测图像研究院主要研究方向包括大型结构变形与大尺度运动测量、超常光学测量与智能图像分析、计算成像与三维测量以及多传感器融合感知与控制等。

随着生活水平和医疗卫生状况的不断提升，寄生虫感染在我们日常生活中似乎已日渐陌生。但在一些欠发达地区，由于贫困和不良的卫生习惯造成的寄生虫感染仍然威胁着无数生命。隐孢子虫作为一种常见的人畜共患寄生虫感染性疾病，是导致腹泻病的主要原因。由于其经由粪便传播，所以常经由水体污染而在卫生条件较差的地区发生群体性感染。感染通常是自限性的，健康的成年人在发生第一阶段的较严重的腹泻之后便可恢复，但粪便仍可能具有传染性。新生儿或免疫力低下的如艾滋病患者或经免疫抑制治疗的病人在感染后病情较严重，是儿童早期死亡、营养不良和生长迟缓的重要原因，也是艾滋病人并发腹泻死亡的主要原因。现今发现的隐孢子虫共有15个亚种，分别感染人、家禽、宠物、牲畜以及一些野生动物。由于不了解其致病机制，目前的治疗方案往往是对症用药而非对因用药。由于不同物种间感染模式差异，在实验动物(主要为牛等家畜)上应对隐孢子虫感染的有效疫苗往往对预防人的感染收效甚微。针对以上问题，来自美国宾大兽医学院的研究人员发现了一种可用在小鼠模型中模拟与人患隐孢子虫病相似病症的隐孢子虫(Cryptosporidium tyzzeri), 同时利用IVIS小动物活体成像系统帮助他们在体研究隐孢子虫的感染以及宿主经寄生虫或疫苗免疫激活后的抗感染现象。该研究于近期发表在Cell子刊Cell Host & Microbe上。要在小鼠体内模拟人患隐孢子虫病的合理模型，首先就需要找到相应的隐孢子虫。作者在农场收集了大量小家鼠粪便，经由测序，鉴定出一株与感染人的两种隐孢子虫(C. parvum和C. hominis)最接近的一种鼠隐孢子虫(C. tyzzeri)。同时为了后续在体观察其感染模式以及宿主抗感染效果，作者通过CRISPR-Cas9技术将Luciferase基因和mCherry荧光蛋白导入到隐孢子虫的基因组中，构建了一株可以进行活体以及显微观察的隐孢子虫。图一C. tyzzeri的鉴定以及基因编辑 (上：隐孢子虫种间基因组相似性比较，AB为常见感染人的两种隐孢子虫，C为常见感染鼠的隐孢子虫)构建好的隐孢子虫就可以进行活体观察了，由于有活力的隐孢子虫可以表达Luciferase，在底物荧光素的作用下便可自发荧光，通过IVIS活体成像系统来实时监测体内隐孢子虫的繁殖情况。作者将这一光学观察方式与传统的粪便qPCR检测结果进行验证，二者具有很好的一致性。作者除了观察到这一新鉴定的隐孢子虫感染和人患隐孢子虫病的感染部位以及病理表征一致之外，还观察到了具有免疫缺陷的鼠(IFN-γ、Rag基因的敲除鼠 )也更易受到隐孢子虫的危害，这一点与临床上免疫缺陷病人的高发病致死率也刚好吻合。图二 C. tyzzeri感染模式观察有了这一能够很好模拟人隐孢子虫感染的实验动物模型之后，便可以利用这一模型进行隐孢子虫的治疗以及疫苗的开发。由于临床上隐孢子虫高发地区人们在感染痊愈后再度感染的概率大大降低，因此作者首先检验了虫体是否可以直接作为疫苗来进行感染的预防。利用未经Luciferase标记的C. tyzzeri进行第一次感染，同时实验组使用灭活的虫体作为疫苗进行第一次免疫，在感染后用广谱抗虫药巴龙霉素杀灭后用Luc标记C. tyzzeri进行二次感染，能够观察到接触活虫的小鼠几乎不会发生二次感染，而使用灭活虫体作为疫苗无法激活体内免疫系统进行后续的抗感染作用。图三 使用灭活的C. tyzzeri无法预防感染因此作者想到可以使用减毒的活虫对宿主进行第一次免疫。通过射线进行寄生虫减毒处理，可以降低其感染力至无害水平。在减毒活虫感染后30天，在使用Luc标记的C. tyzzeri进行感染，能够观察到该方法与野生型活虫二次感染模型有着相同的抗感染作用，说明减毒的疫苗是一种行之有效的预防隐孢子虫感染的方式。但是由于要调动自身免疫系统，这一方法在免疫缺陷的小鼠身上仍不奏效。图四 使用减毒疫苗可以有效对隐孢子虫进行预防虽然这篇文章也并未真正解决隐孢子虫的抗感染问题，但是构建出针对这一寄生虫病的实验小鼠模型已经为后续的科研工作者尝试更多治疗方案和预防措施提供了可操作可监控的实验工具。参考文献1. A Genetically Tractable, Natural Mouse Model of Cryptosporidiosis Offers Insights into Host Protective Immunity. Adam Sateriale et al., 2019, Cell Host & Microbe 26, 1–12https://doi.org/10.1016/j.chom.2019.05.00关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

2023年11月8日，由山西农业大学王金明教授、海军军医大学梁晓及美国威斯康星大学Hector H. Valdivia 团队共同在国际一流期刊《Materials Today Bio》(IF= 8.200)中发表了题为“OpiCa1-PEG-PLGA nanomicelles antagonize acute heart failure induced by the cocktail of epinephrine and caffeine”的文章。在急性心脏疾病中，通过钙素（calcin）作用于利亚诺定受体（RyR）减少肌浆网中的Ca2+含量，是一种潜在的干预策略，可用于减轻β-肾上腺素能应激触发的SR Ca2+过载。然而，作为一种含有33-35个氨基酸的球形肽，calcin主要对抗轻度的室性早搏（PVCs）或和双向室性心动过速（BVTs），而不是严重持续性的双向室性心动过速（BVTs）或多形性室性心动过速（PVTs）。像大多数肽类药物一样，calcin在体内具有快速的代谢率，其半衰期甚至不到2小时，因此，有必要通过增加心脏局部浓度来提高其药效，并通过长效的药剂学方法延长其作用持续时间。本研究通过将calcin家族中最活跃的成员Opticalcin1（OpiCa1）与最常见的无毒纳米载体PEG-PLGA聚合物连接，首次合成了Opticalcin-PEG-PLGA（OpiCa1-PEG-PLGA）纳米胶束。作者发现，OpiCa1-PEG-PLGA纳米胶束在拮抗肾上腺素和咖啡碱引起的致命性急性心衰方面具有与OpiCa1几乎相同的作用，并具有良好的心脏靶向性、自稳定性和低毒性，研究还发现OpiCa1-PEG-PLGA纳米颗粒可在体内保持长期低浓度的OpiCa1。主要实验方法1.纳米胶束的制备： 使用特定的配方制备了OpiCa1-PEG-PLGA纳米胶束，确保其稳定性和有效性。2.动物模型： 使用相关的动物模型模拟急性心力衰竭，实验对象接受肾上腺素和咖啡因的混合物。3.纳米胶束给药： 给实验组注射OpiCa1-PEG-PLGA纳米胶束，对照组分别接受安慰剂或其他干预措施。4.监测指标：监测各种心脏参数，如心率、血压和生化标志物，以评估纳米胶束对急性心力衰竭的影响。在研究中，作者将5-8周龄的ICR小鼠，分为对照组、PEG-PLGA组、OpiCa1组和OpiCa1-PEG-PLGA组（n = 6）。静脉注射PEG-PLGA、OpiCa1和OpiCa1-PEG-PLGA纳米胶束12 h后，使用上海勤翔IVScope 8000小动物体内成像系统监测纳米胶束的分布情况。结果表明，与FITC标记的PEG-PLGA的分散分布相比，FITC标记的OpiCa1和OpiCa1-PEG-PLGA纳米细胞在12 h内更集中在心脏组织中，在体内表现出良好的心脏靶向性。该研究表明，OpiCa1-PEG-PLGA纳米胶束在对抗由肾上腺素和咖啡因联合引起的急性心力衰竭方面具有潜在的治疗作用。需要进一步的研究和临床试验来验证这些发现，并探索OpiCa1-PEG-PLGA纳米胶束在治疗心脏急症中的转化潜力。

GEOS-5气候模型所形成的模拟图片，模型精确地预测了主体云层系统的位置与形状　　 　　地球同步轨道环境卫星所拍摄的卫星图片　　北京时间6月16日消息，据美国宇航局官网报道，美国宇航局地球系统科学家近期研制了迄今精度最高的地球气候模型GEOS-5气候模型，并通过该模型绘制了全球气候模拟图片。模拟图片与卫星图片对比显示，GEOS-5气候模型可以精确地预测气候状况。　　科学是一个过程。科学家首先需要实地观测，然后提出假设用于解释观测数据，最后再通过系统验证和推理，找到支持或辩驳其假设的证据，从而得出一个科学的结论。许多人或许认为，科学家们在进行假设和验证的过程，所有工作都是在实验室中进行的。但是，对于研究地球如何运行的地球系统科学家来说，他们的实验室就是整个星球。面对庞大的星球，科学家们很难将全球各地不同的气温或云雨真正地集中到狭小的实验室中系统地研究。相反，他们只有将实地观测数据结合起来，形成复杂的电脑模型进行模拟研究。通过这类模型，科学家们可以对不同的假设进行测试和验证，并利用真实的观测数据进行检测，从而科学家们可以真正地理解地球大气、陆地和海洋等各个方面是如何协同工作的。　　本文中的两幅图片分别为地球气候模型模拟图片(上图)和地球同步轨道环境卫星图片，上图显示的是分别通过两种方式所获得的同一时刻地球气候状况。该地球气候模型被称为“戈达德地球观测系统模型-第五版”(GEOS-5)，也是迄今精度最高的地球气候模型。下图则是由美国宇航局和美国国家海洋和大气局的地球同步轨道环境卫星所拍摄的卫星图片。通过图片对比发现，GEOS-5模型精确地预测了2010年2月6日时的云层特点。当天，一股强烈的寒流为华盛顿特区带来了一场数英尺厚的暴雪。　　2010年2月6日，GEOS-5模型和地球同步轨道环境卫星传感器分别对地球上空的云层进行了红外测量。两幅图片显示，陆地上空覆盖着厚厚的云层，模拟图片与卫星图片所描绘的情况极其吻合。模型精确地预测了主体云层系统的位置与形状，如北大西洋东部上空的卷曲云带以及美国海岸附近的强烈冬季风暴。高精度的GEOS-5气候模型甚至还可以详细预测云层形状的细节。在2月6日的模拟图片中，气候模型预测了一些小型云层的边线、云街现象以及冬季风暴的东部细节。在一幅全球模拟图片中，气候模型还精确地预测了热带地区的大量雷暴现象。　　GEOS-5气候模型的精度通常为每像素5公里，尽管它的精度最高可达每像素3.5公里，因此它也是目前世界上最精确的全球气候模型。普通气候模型在模拟云层情况时，精度大约为每像素28公里。这就意味着，由普通气候模型所产生的全球平面地图包含了77.7万个网格单元(像素)，而5公里精度的GEOS-5气候模型所产生的地图(上图)则包含了2400万个网格单元。因此，科学家可以根据GEOS-5气候模型获得关于地球的更详细的信息。　　和所有的气候模型一样，GEOS-5气候模型也是利用数学方程式来计算气候变化情况。地球气候的一些物理属性，如温度和能量等，则需要实地测量。实时数据被输入模型，从而保证模型与真实世界尽可能一致。当然，在建造模型过程中，数百万次的计算则需要数千台计算机处理器。GEOS-5气候模型运行于美国宇航局戈达德太空飞行中心新成立的气候模拟中心的“发现”超级计算机之上。“发现”超级计算机拥有近1.5万个处理器。　　气候科学家将利用GEOS-5气候模型预测未来数十年的气候变化情况。2010年6月2日，美国宇航局气候模拟中心以新名称开始运作。

1月6日，《自然》杂志以封面文章形式发表了被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）的最新成果。在该成果中，中国科学院国家天文台研究员李菂等领导的国际合作团队，通过FAST平台，采用原创的中性氢窄线自吸收方法，首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果。研究发现，星际介质具有连贯性的磁场结构，异于标准模型预测，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。《中国科学报》了解到，这是FAST产出的系列重大成果之一。自2020年1月11日通过国家验收至今，FAST已运行近两周年。基于超高灵敏度的明显优势，它已成为中低频射电天文领域的观天利器。《自然》杂志封面 中国科学院国家天文台供图又一重磅，挑战星际磁场标准模型磁场在恒星、行星和生命的产生中发挥着重要作用，过程复杂。“磁通量问题”是恒星形成经典三大问题之一，分子云的星际磁场强度测量是全球天文界的共同挑战。恒星诞生于分子云中，分子云中的致密区域发生塌缩，最终形成恒星。恒星磁场的标准模型认为，在恒星形成过程中，磁场和重力是相互抗衡的力量，在分子云密度高的地方，重力越大，磁场也越强。按照这一模型，重力和磁场不断拉扯，以至于恒星形成需要上千万年。测量分子云的星际磁场强度并不是件容易的事。目前，可用于测量磁场强度的唯一手段就是“塞曼效应”。1896年，荷兰物理学家塞曼发现，把产生光谱的光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体使光谱发生变化，一条谱线会分裂成几条偏振化的谱线。根据光谱的变化，科学家就可以反推出磁场的强度。但是，探测分子云的塞曼效应难度很大。“分子和磁场的作用普遍非常弱，塞曼效应也非常弱。”李菂说。为更好地测量出星际磁场，李菂团队另辟蹊径，原创出一种通过测量氢原子的谱线来测量星际磁场的方法——中性氢窄线自吸收方法。“原子对磁场的响应会比分子强。氢原子是宇宙中丰度最高的元素，广泛存在于宇宙的不同时期，也是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一。”李菂说。FAST为李菂等人提出的新方法创造了应用的机会。“FAST是探测暗弱中性氢源的利器。”李菂说。通过FAST，研究人员测量了L1544分子云包层的磁场强度，首次实现了原创的中性氢窄线自吸收方法塞曼效应的探测，也实现了利用原子辐射手段来探测分子云磁场的“从0到1”的突破。研究人员发现，与标准模型的预测结果不同，星际介质从恒星外围的冷中性气体到原恒星核，具有基本一致、连贯性的磁场结构。“由此，我们将恒星形成的时间从上千万年减少到百万年。”李菂说。这一研究成果引起了国际学者的关注。未参与此项研究的美国伊利诺伊大学教授理查德克鲁切尔评价：“通过观测中性氢窄线自吸收的塞曼效应，FAST首次揭示了在恒星形成的早期阶段，磁压不足以阻止引力收缩，这与恒星形成的标准理论不一致。这一发现对于理解恒星形成的天体物理过程至关重要，并显示了FAST在解决重大天体物理问题方面的潜力。”运行两年，FAST产出一系列大成果从2020年1月11日通过国家验收至今，两年来，FAST好消息频传。仅2021年，FAST就产出了不少重要成果。2021年10月14日，《自然》发表了FAST获得迄今最大快速射电暴爆发事件样本的成果。快速射电暴（FRB）是宇宙中最明亮射电爆发现象，由于起源未知，它成为天文学研究的热点。国家天文台科研人员领导的国际合作团队，利用FAST对快速射电暴FRB121102进行观测，在约50天内探测到1652次爆发事件，获得迄今为止最大的快速射电暴爆发事件样本，超过此前本领域所有文章发表的爆发事件总和。这一成果还首次揭示出快速射电暴爆发率的完整能谱及其双峰结构。“FAST多科学目标巡天已经发现至少6例新快速射电暴，为揭示这一宇宙中神秘现象的机制、推进这一天文学全新领域的发展作出独特的贡献。”国家天文台副研究员王培说。2021年5月，《天文和天体物理学研究》发表了FAST持续发现毫秒脉冲星的成果。发现脉冲星是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一，国家天文台研究员韩金林领导的FAST重大优先项目“银道面脉冲星快照巡天”在不到两年时间内，累计观测了约620个机时，完成了计划搜寻天区的8%。澳大利亚科学院院士曼彻斯特评价：“发现这么多脉冲星令人印象深刻”“发现如此众多毫秒脉冲星是一个显著的成就”。“截至目前，该项目新发现279颗脉冲星，其中65个为毫秒脉冲星，在双星系统中的有22颗。”韩金林说。2021年12月，《中国科学》以封面及编辑点评文章形式发表了FAST开展多波段合作观测的成果。在这项成果中，国家天文台科研人员领导的国际合作团队，将FAST与高能波段的重要空间天文设施——费米伽马射线天文台大视场望远镜（Fermi-LAT）相结合，进行天地一体化协同和后随观测，发现了多颗脉冲星。多波段合作观测不仅开启了FAST脉冲星搜索新方向，而且打开了研究脉冲星电磁辐射机制的新途径，为研究中子星星族演化和探测引力波提供了更多样本。面向未来，观天利器正摩拳擦掌FAST频繁产出大成果，与其运行效率和观测质量密不可分。“一年来，中科院深入贯彻落实习总书记重要指示精神，全力做好FAST的开放运行和科学研究工作，在第一时间就成立了FAST科学委员会、时间分配委员会、用户委员会，统筹规划科技方向，遴选重大项目，制定数据开放的政策，充分发挥FAST的科技效果，促进重大科技成果产出。”中科院副院长、党组成员周琪院士说。在体制机制的保障下，2021年，FAST的年观测时长超过5300小时，已远超国际同行预期的工作效率，为FAST科学产出起到重要支撑作用。“2021年，FAST一半的机时用于优先和重大科学项目，45%的时间用于自由申请的项目，10%的时间用于国际开放项目，5%的时间用于应急观测。”中科院院士、国家天文台研究员武向平说，“FAST正在考虑面向全国中小学生开放1%的观测时间，目前相关申请、遴选方法仍在讨论之中。”他介绍，FAST的优先科学目标包括研究快速射电暴的物理机制、搜寻脉冲星、利用脉冲星测时阵列探测引力波、通过21厘米中性氢辐射探测星系和宇宙大尺度结构。此外，FAST的另一使命是寻找地外文明，包括寻找第二地球、截获外星人通信以及寻找生命分子。2021年3月31日，FAST正式向全球开放共享，向天文学家征集观测申请。此次征集收到来自不同国家共7216小时的观测申请，最终14个国家（不含中国）的27份国际项目获得批准，并于2021年8月启动科学观测。“中国射电望远镜发展坚持走‘独立自主’与‘国际合作’的道路。”武向平说。关于未来，武向平表示，FAST将在快速射电暴起源与物理机制、中性氢宇宙研究、脉冲星搜寻与物理研究、脉冲星测时与低频引力波探测等方向，产出深化人类对宇宙认知的科学成果。相关论文信息：https://www.raa-journal.org/raa/index.php/raa/article/view/4877/6013https://doi.org/10.1038/s41586-021-04159-xhttps://doi.org/10.1038/s41586-021-03878-5https://doi.org/10.1007/s11433-021-1757-5

帕金森病（PD）和阿尔茨海默病（AD）是由基因、环境和家族因素相互作用引起的神经退行性疾病。值得注意的是免疫系统对疾病发展的影响，脑部驻留的小胶质细胞的功能障碍，会导致神经元的丧失和症状加剧。研究人员通过神经免疫系统模型来更深入地了解这些神经退行性疾病的生理和生物学方面以及它们的发展过程。不列颠哥伦比亚大学的Stephanie M. Willerth教授团队和英国诺丁汉特伦特大学的Yvonne Reinwald教授团队于2024 年 1 月 23 日在《Journal of Neuroinflammation》（影响因子：9.3）杂志上发表了题为“Modeling the neuroimmune system in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases”的综述，介绍了神经免疫系统在三维模型和器官芯片系统方面取得的进展，以及模型在准确模拟复杂的体内环境方面的巨大潜力。 研究背景阿尔茨海默病（AD）是老年人中最常见的痴呆类型，与淀粉样斑块和磷酸化Tau蛋白的异常积累有关，虽具体原因尚不完全清楚，但与遗传和环境因素相关，诊断及早干预至关重要。帕金森病（PD）是一种神经系统疾病，主要表现为运动障碍，与聚集的α-突触核蛋白（α-syn）沉积物Lewy小体有关，相关基因变体也与其发病风险增加有关。尽管PD的确切原因尚不清楚，但其发病机制可能涉及多巴胺能神经元功能障碍以及氧化应激、线粒体功能受损、蛋白质代谢异常和神经炎症等多种因素。图1：阿尔茨海默病和帕金森病的病理生理学。 中枢神经系统（CNS）过度炎症的特征包括多种因素共同促进疾病进展，其中包括各种抗炎与促炎细胞因子的失调、CNS内小胶质细胞等免疫细胞的表型转化，以及外周细胞的巨噬细胞和淋巴细胞的招募，这些因素均导致突触丧失，成为随后认知功能障碍的最常见病理相关因素。图2：健康与病理神经免疫系统的比较:在健康的神经免疫系统中(1)小胶质细胞处于稳态和监视状态，(2)外周免疫细胞向中枢神经系统的浸润有限。在病理性神经免疫系统中：(3)小胶质细胞反应性增强，形态改变，(4)吞噬作用增加，(5)炎症标志物增加，(6)外周免疫细胞浸润增加。 研究进展1、目前阿尔茨海默病和帕金森病的治疗和临床试验针对AD，乙酰胆碱酯酶是一个常见的药物靶点，近期研究专注于开发单克隆抗体等药物以减少Aβ负荷，如lecanemab和aducanumab。此外，针对AD的临床试验正在进行中，旨在测试药物、设备和行为以改善患者认知和减缓疾病进展，而对于PD，则主要以药物和深部脑刺激为主要治疗手段，同时也在研究新的免疫调节治疗方法。 2、阿尔茨海默病、帕金森病和免疫系统的体外免疫系统模型癌症免疫系统的研究已经取得了许多成果，其中包括对3D模型的发展，这对于疾病建模和药物筛选至关重要，尤其是针对新的化疗药物和人工组织的开发。一种体外建模方案是使用细胞系，最常用的是SH-SY5Y人类神经母细胞瘤细胞系，模拟未成熟的儿茶酚胺能神经元，并可通过暴露于神经毒素或基因修饰来模拟AD或PD。然而，SH-SY5Y存在缺乏确立的培养维持程序、实验结果不一致和细胞生长的可变性等缺点，且不表现出成熟神经元的电生理和电化学特征。利用诱导多能干细胞（iPSC）创建基因准确的AD和PD模型，成为一个快速发展的研究领域，这些模型可以通过体细胞来源的iPSC诱导后，生成神经元与免疫细胞，用来构建AD和PD模型。图3：神经免疫系统的体内和体外模型的优缺点。 3、器官芯片模型在神经免疫系统研究中的新进展器官芯片平台的出现为建立体外模型提供了增强的设计和控制能力，能够模拟生物、生化、生理和机械现象，在活体器官系统中的发生。从血液-脑脊液屏障微流控模型到脑芯片模型，研究者们不断探索着复杂的生理学建模，为深入分析神经免疫相互作用提供了新的可能。这些模型不仅揭示了神经炎症在神经退行性疾病中的重要性，还为治疗干预提供了潜在途径，为了解AD和PD的潜在机制提供了宝贵的见解。同时，脑芯片模型被广泛应用于研究神经血管相互作用和神经退行性的不同方面。通过模拟神经-胶质-血管相互作用，研究人员发现了柴油排放颗粒等外源因素对AD类疾病病理特征的影响。这些研究不仅强调了神经免疫特异性行为的重要性，还突显了人类细胞模型在理解神经退行性疾病方面的关键作用。然而，尽管研究对细胞间相互作用和人类细胞模型的依赖日益增加，但对于AD和PD潜在机制的理解仍然相对有限。图4：芯片上器官的发展:示意图显示了开发和制造微流控芯片所需的步骤 先进的免疫细胞相互作用在AD和PD病理中至关重要，调节其功能可能为更有效的治疗提供希望；器官芯片模型具有模拟复杂细胞相互作用的优势，有助于深入了解AD和PD疾病机制并发现新的治疗策略。 文献索引：Balestri W, Sharma R, da Silva VA, Bobotis BC, Curle AJ, Kothakota V, Kalantarnia F, Hangad MV, Hoorfar M, Jones JL, Tremblay MÈ , El-Jawhari JJ, Willerth SM, Reinwald Y. Modeling the neuroimmune system in Alzheimer's and Parkinson's diseases. J Neuroinflammation. 2024 Jan 23 21(1):32. doi: 10.1186/s12974-024-03024-8. PMID: 38263227 PMCID: PMC10807115. 关于艾玮得生物作为一家专注于人体器官芯片及生命科学设备研发与生产的创新科技公司，艾玮得器官芯片应用全场景解决方案已能够全面覆盖新药研发评价、临床药敏检测、基础科学研究等应用领域，为科研、临床、药企等客户提供一站式解决方案。

近日，中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室/合肥微尺度物质科学国家研究中心教授张斗国研究组提出并实现了一种基于光学薄膜的平面型显微成像元件，用作被测样本的载波片，可在常规的明场光学显微镜上实现暗场显微成像和全内反射成像，从而获取高对比度的光学显微图像。研究成果以Planar photonic chips with tailored angular transmission for high-contrast-imaging devices为题，发表在Nature Communications上。光学显微镜利用光学原理，把人眼不能分辨的微小物体放大成像，进而拓宽人类观察物质结构的空间尺度范围。通用的光学显微镜是明视场显微镜（Brightfield Microscopy），它利用光线照明，样本中各点依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但对于一些未经染色处理的生物标本或其他透明样本，由于对光线的吸收少，其明视场显微镜像的对比度差，难以观测。为解决以上问题，科学家们发展出暗视场显微镜（Darkfield Microscopy）：其照明光线不直接进入成像物镜，只允许被样品反射和衍射的光线进入物镜。无样品时，视场暗黑，不可能观察到任何物体；有样品时，样品的衍射光与散射光等在暗的背景中明亮可见，因此其成像对比度远高于明场光学显微镜，如图1a所示。另外一个解决方案是，利用光线全反射后在介质另一面产生衰失波（又称表面波）来照明样品，无样本时，衰失波光强在纵向呈指数衰减的特性使得其不会辐射到远场，视场暗黑；有样品时候，衰失波会被散射或衍射到远场，从而在暗背景下形成物体的明亮像，该显微镜被称为全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM），同样可以提高成像对比度。衰失波光强在纵向呈指数衰减的特性，只有极靠近全反射面的样本区域会被照明，大大降低了背景光噪声干扰观测标本，故此项技术广泛应用于物质表面或界面的动态观察，如图1b所示。然而，上述两种显微镜均需要复杂的光学元件，如暗场显微镜需要特殊的聚光镜来实现照明光以大角度入射到样品；全内反射显微镜需要高折射率棱镜或高数值孔径显微物镜来产生光学表面波；这些元件体积大，不易集成，成像效果严格依赖于光路的精确调节，增加了其操作复杂度。研究提出的基于光学薄膜的平面型显微成像元件可有效弥补上述不足。图1c为该元件结构示意图，主要包含三部分：中间部分是掺杂有高折射率散射纳米颗粒的聚合物薄膜，利用纳米颗粒的无序散射来拓展入射光束的传播角度范围；上部和下部是由高低折射率介质周期性排布形成的光学薄膜，利用其来调控出射光束的角度范围。通过光子带隙设计，下部光学薄膜只允许垂直入射的光束透过，其他角度光束的均被抑制；上部光学薄膜在750 nm波长入射下，只有大角度的光束才能透射；在640 nm波长下任何角度的光均不能透射，只能产生全内反射。图1. 传统暗场照明（a）与全内反射照明（b）光学显微镜，基于光学薄膜结构的显微成像照明元件（c）因此，在正入射下，经过该光学薄膜器件的光束出射角度或大于一定角度（对应750 nm波长），或在薄膜表面产生光学表面波（对应640 nm 波长）。利用一块光学薄膜器件，在常规的明场显微镜上（图2a），可同时实现暗场显微成像与全内反射成像。成像效果如图2b，2c所示，相对于明场光学显微镜像，其成像对比度有大幅提升。该方法不仅适用于空气中的样品，也适用于液体环境中生物活细胞的成像，如图2d所示。进一步实验结果表明，该方法可以实现介质薄膜上的表面波，并可用于金属薄膜表面等离激元，如图3所示，研究利用其作为照明光源，实现了新的表面等离激元共振显微镜架构，相较于目前广泛使用的基于油浸物镜的表面等离激元共振显微镜，基于光学薄膜器件的表面等离激元显微镜结构简单，成本低、操作便利，易于集成。图2. 基于光学薄膜结构的全内反射照明与暗场照明显微成像图3. 利用光学薄膜结构激发表面等离激元实现新型表面波光学显微镜上述实验结果表明，无需改变现有显微镜的主体光路架构，通过设计、制作合适的显微镜载玻片可以有效提升其成像对比度，拓展其成像功能。研究工作得到国家自然科学基金委员会、安徽省科技厅、合肥市科技局等的支持。相关样品制作工艺得到中国科大微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。论文链接

磁性材料是构成现代工业的重要基础性材料，在永磁电机、磁制冷、磁传感、信息存储、热电器件等领域扮演着重要角色。在自旋电子学前沿领域，利用磁性材料中的磁矩引入额外对称性破缺效应是一个研究热点。最近，中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室的朱礼军团队在单晶CoFe (001)薄膜器件中观测到各向异性的平面能斯特效应（Planar Nernst Effect），其强度随 (001) 晶面的晶格方向强烈变化并呈现面内双轴各向异性（见图1）。当磁矩在外磁场驱动下在薄膜材料平面内旋转时，电流产生的温度梯度导致的平面能斯特电压表现为一个sin2φ依赖的二次谐波横向电压信号（φ为磁矩相对电流的夹角）。这种有趣的各向异性平面能斯特效应被认为主要起源于内禀的能带交叠效应，可能对谐波霍尔电压、自旋扭矩铁磁共振、自旋塞贝克等自旋电子学实验的分析产生重要影响（见图2），有望应用于能量收集电池和温度传感器等。然而，这种平面能斯特效应的各项异性并没有导致任何极化方向的非平衡自旋流（Spin Current）或自旋轨道矩（Spin-Orbit Torque）的产生。该工作以“Absence of Spin-Orbit Torque and Discovery of Anisotropic Planar Nernst Effect in CoFe Single Crystal”为题发表在期刊Advanced Science上 [链接:https://doi.org/10.1002/advs.202301409]。朱礼军研究员为通讯作者，博士后刘前标为第一作者，博士生林鑫作为合作者完成了有限元分析并参与了器件的加工测量。该工作的完成离不开中国科学院半导体研究所赵建华研究员（单晶CoFe样品生长）、周旭亮副研究员（光刻工艺）、北京师范大学熊昌民副教授（PPMS测试）、袁喆教授（能带理论讨论）的支持和帮助。相关工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委面上项目和中国科学院战略先导专项的资助。图1. （a）双十字霍尔器件中的平面能斯特效应；（b）CoFe (001)平面能斯特电压的各向异性。图2. 各向异性平面能斯特效应对（a）谐波霍尔电压、（b）自旋塞贝克、（c）自旋扭矩-铁磁共振等自旋电子实验的广泛影响及其在（d）热电器件方面的应用案例。

联合国秘书长古特雷斯与联大主席克勒希近日在安理会就海平面上升问题举行的公开辩论上共同指出，安理会应发挥关键作用，应对海平面上升对全球安全构成的毁灭性挑战。安理会通常审议的话题是国家间冲突、国际安全局势，“海平面”为何要在安理会层级探讨？它真已到了威胁全球安全的程度？它是“威胁倍增器”答案从古特雷斯的发言中可见一斑：海平面上升不仅本身是一种威胁，还会让各种威胁成倍增加。古特雷斯援引世界气象组织（WMO）数据称，自1900年以来，全球平均海平面的上升速度比过去3000年当中任何一个世纪都要快；最近一个世纪里，全球海洋变暖的速度则比过去1.1万年间任何时候都要快。与此同时，世界气象组织还警告说，即使全球变暖“奇迹般地”限制在1.5℃，地球海平面水位仍将大幅上升；但如果气温上升2℃，海平面的上升幅度可能会翻一番。古特雷斯警告，无论是在哪种情形下，孟加拉国、中国、印度与荷兰等国都处于风险之中，各大洲的特大城市也都将面临严重影响，包括曼谷、孟买、上海、伦敦、布宜诺斯艾利斯和纽约在内。对于生活在低海拔沿海地区的近9亿人来说，这种危险尤其严重。大会主席克勒西则援引预测称，在不到80年的时间里，可能有2.5亿至4亿人需要在新地点建造新住房，这将对“世界粮仓”造成破坏性影响，尤其是尼罗河、湄公河和其他河流沿岸肥沃的三角洲。毫无疑问，海平面上升已经引发新一轮的不稳定和冲突。不久的将来，低洼地区国家可能整个消失；大规模人口迁徙；对淡水、土地和其他资源前所未有的激烈争夺；农业、渔业和旅游业相关工作岗位大幅缩减；食物和医疗保健的获取更加艰难……它对全球数十亿人构成“无法想象的”风险，对安全、国际法、人权和社会结构产生深远影响。根源问题是气候危机古特雷斯明确表示，各方必须通过采取多方面行动来应对这一与日俱增的不安全因素。“首先，我们必须解决海平面上升的根源问题，那就是气候危机。我们急需以更协调的行动来减少排放，同时确保气候公正”。此外，古特雷斯还提出要着眼于海平面上升在司法和人权层面带来的后果，尤其是陆地面积缩减可能会引发的领土完整与海洋空间争端，以及对被迫流离失所人口的影响。克勒希在随后的发言中也强调了海平面上升引发的全新法律问题。他强调，当前至关重要的是预防措施，而不是等到日后去应对粮食短缺和大规模人口移徙产生的问题。他呼吁，“在预防和保护工作的规划中，我们应该将气候分析纳入进来。我们还应该意识到，作为和平建设的一项关键工具，气候行动有着重要意义”。克勒希重申，科学和数据能够提供不偏不倚的证据来指导决策，“我们拥有数据，也制定了框架，现在我们比以往更加需要的是实施行动的政治意愿”。科研数据告诉我们的事实如克勒希所言，近期相关研究数据的确增进了人们对重要冰川当前状态的理解，并指出了未来气候领域面临的主要挑战。《自然》杂志发表的两篇论文报道称，西南极冰盖思韦茨冰川崩塌可能会让全球海平面升高超过半米。思韦茨冰川损失的冰量不容忽视，其能使海平面在下一个世纪里快速上升，而这一冰川如果完全崩塌，预计会使全球海平面升高约65厘米。崩塌同时可能还会使周围的冰川也变得不稳固，令未来海平面再升高3米。鉴于人们已认识到人类对全球变暖的影响会加速海平面上升趋势，因此在《自然通讯》发表的一项最新研究中，科学家们做了一个模拟：未来高排放场景下，至2150年，南极和格陵兰冰盖预计会使全球海平面升高约1.4米；如果全球气温上升超过工业化前水平1.8℃，预计将出现不可逆的南极海冰损失并急剧加速海平面上升。南极冰盖对全球变暖的反应，一直是估计未来海平面的最大不确定性。与此前的气候模型相比，这些研究提供了前所未有的准确度。但它也告诉人们，在本世纪末前必须将全球升温限制在哪一水平内，才能避免海平面上升带来的灾难。

流体可控输运广泛存在于各种自然系统和实际工程中，在微流控、冷凝换热、抗结冰和界面减阻等领域具有广阔的应用前景。自从表/界面科学润湿性基础理论建立以来，国内外学者普遍认为，液体倾向于自发向系统能量降低的方向运动，其运动方向主要取决于表面结构特征和化学组成，与液体的性质无关。然而，液体能否决定其命运，在不改变表面结构和无能量输入的前提下实现运动方向的自主选择是长期以来困扰学者们的科学难题。近日，香港城市大学王钻开教授及其合作者借鉴南洋杉叶片多重悬臂结构特征，制备了仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面，通过建立3D固/液界面交互作用，实现流体运动方向的自主选择。该研究以“3D capillary ratchet-induced liquid directional steering”为题发表在国际顶级期刊Science上。大连理工大学冯诗乐副教授和香港城市大学朱平安助理教授为该论文共同第一作者，香港城市大学王钻开教授为该论文通讯作者。图1 南洋杉叶片及其仿生表面多悬臂结构特征。A 南洋杉叶片表面双重曲率结构特征，包括横向和纵向曲率。B仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面双重悬臂结构特征，单个锯齿厚度80 μm。要点：研究者借鉴南洋杉叶片结构特征，使用PμSL 3D打印技术（nanoArch S140，摩方精密），设计并制备了由平行排列的具有横向和纵向曲率的双重悬臂结构的锯齿阵列组成的仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面、具有对称垂直平面叶片结构的表面、具有倾斜平面叶片结构的表面和具有平行沟槽结构的表面。3D打印技术所使用树脂为丙烯酸光敏树脂，固化紫外光波长为405 nm，能量密度、曝光时间、曝光分辨率、打印层厚分别30 mW/cm²，1 s，10 μm，10 μm。叶片间距p为750 μm，列间距w为1000 μm，叶片倾斜角度为15 – 90°，纵向和横向的曲率半径R1和R2分别为~400 μm和~650 μm。图2南洋杉叶片及仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面流体输运性能。A酒精（红色）和水（蓝色）在南洋杉叶片上的运动行为。其中，酒精沿着锯齿结构倾斜的方向运动，而水沿着相反的方向运动。B低表面能液体和高表面能液体在仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面运动行为。要点：研究者发现，乙醇沿着南洋杉叶片表面锯齿结构倾斜的方向运动，而水沿着反方向运动，这种通过调控液体性质来控制其输运方向的现象尚未报道。受此启发，研究者研究了不同表面张力流体在仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面的输运性能。研究表明，该仿生功能表面展现出和南洋杉叶片相似的流体择向性能：低表面能流体沿着锯齿结构倾斜的方向运动，而高表面能流体沿着与锯齿结构倾斜相反的方向的运动。即使在长程输运和圆形表面上，流体依然保持良好的单向输运性能。图3 仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面流体自主择向机理。A/B低表面能液体和高表面能液体在仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面的铺展行为。C横向曲率结构悬臂效应力学分析模型。D流体打破结构扎钉效应的临界状态。E纵向曲率结构悬臂效应力学分析模型。F流体自主择向现象和表面结构及流体表面张力的关系。要点：研究者观察发现，液体在仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面铺展过程中，低表面能液体固/液界面展现自下而上的铺展模式，而高表面能液体展现自上而下的铺展模式。实际上，流体沿着特定方向的自发铺展需要满足两个临界条件：第一，流体能接触到相邻的锯齿结构；第二，流体前端受到的驱动力足够克服结构的扎钉效应。3D毛细锯齿结构的亚毫米尺度双重悬臂结构特征，能够调控不同表面张力流体两个临界条件的阈值，建立3D空间上非对称固/液界面相互作用，进而选择流体的铺展模式和铺展方向，实现液体运动方向的有效控制。这是仿南洋杉3D毛细锯齿结构表面流体自主择向的本质。该论文合作者包括香港城市大学机械工程系郑焕玺、李加乾，大连理工大学机械工程学院詹海洋、陈琛、刘亚华教授，香港城市大学生物医学科学系姚希副教授和香港大学机械工程系王立秋教授。论文链接: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg7552

近日，南京大学化学化工学院徐伟高、谢代前团队与依托中国科学技术大学组建的中科院量子信息与量子科技创新研究院罗毅、复旦大学段赛等展开合作，从样品振子和局域等离激元光腔的光力学耦合作用出发，提出了力学拉曼光谱技术（mechano-Raman spectroscopy, MRS），建立了力学拉曼散射技术的理论模型和实验方法，相关成果以“Direct characterization of shear phonons in layered materials by mechano-Raman spectroscopy”为题于3月31日在线发表在《自然光子学》杂志上[Nature Photonics (2023)]。纳米尺度界面的力学相互作用携带了原子级界面结构、热传导和光电特性等关键信息，但因其电子-声子耦合效应非常有限，人们无法通过经典振动光谱学方法对其进行直接测量。以层状石墨晶体中的超低频剪切声子为例，具有原子层集体性同向运动的声子振动模式蕴含了晶体全局结构和隐藏界面的独特信息，但由于相邻层间的极化率改变量相互抵消而无法产生可探测的电偶极子辐射。如何有效地获取这一类信息，并将其应用于晶体全局结构表征、表界面相互作用和微观机械振子的测量，当前光谱学领域尚未有很好的解决办法。针对以上挑战，研究团队提出力学拉曼散射技术（图1），在入射光（hν0）激发下，等离激元光腔的极化张量受到频率为νmech机械振子的动态调制，分别产生能量等于hν0-νmech的Stokes信号和hν0+νmech的anti-Stokes信号。在层状晶体的MRS实验中，研究团队发现晶格中原子层的集体性运动可以驱动等离激元金属的周期性运动并产生非弹性散射信号。图1: MRS技术的原理与实验方法图2为3-12层石墨晶格振子的MRS信号和定量的力学耦合效应分析结果，晶格振子和等离激元金属的能量传递决定了等离激元金属的有效位移和MRS信号强度。根据MRS理论，MRS信号强度正比于等离激元金属有效位移的平方，这在16层石墨晶格振子的精确定量分析中得到了印证。图2: 不同层数晶格振子的MRS测量与力学耦合效应的定量分析在光学拉曼光谱中，粒子振动态布居数决定了anti-Stokes和Stokes信号的强度比（IaS/IS），并遵从玻色-爱因斯坦分布。相比于光学拉曼过程，MRS具有显著的无热噪声特征，这表现在：（1）IaS/IS值在整个实验温度区间（77-477 K）始终接近常数1；（2）半峰宽不随温度升高而展宽。这一特点使MRS在振动测量具有独特优势（图3）。研究团队还通过一系列复合振子实验验证了MRS的长程传播行为和隐藏界面探测能力。图3: MRS技术的无热噪声特征两位审稿人对该工作给予了高度评价：“milestone achievement in the Raman spectroscopy field（拉曼光谱领域里程碑式的成就）”；“it is a rare piece of work that represents a landmark in the field of Raman spectroscopy（拉曼光谱领域少有的标志性工作）”。全新的力学拉曼光谱技术将有望应用于晶体全局结构表征、机械振动传感和光的机械调制，并为实现从晶格振子到纳米材料的量子化能量传递等量子光学领域研究提供了新的思路。该工作得到了国家自然科学基金，江苏省自然科学基金，国家重点研发计划等项目的资助。

6月20日，在坐落于廊坊市的中国核电工程有限公司研发基地中，由中国核电工程有限公司和哈工大范峰教授团队联合开展的严重事故下“华龙一号”安全壳结构性能试验，圆满完成了热压耦合工况全部试验任务。该试验为世界上最大尺寸安全壳模型高温－高压耦合加载工况下的结构性能试验，填补了国际上安全壳结构在严重事故导致的高温－高压－高湿复杂环境作用下的试验空白。试验模型以“华龙一号”预应力混凝土安全壳为原型，按照1:3.2的缩尺比进行设计，是目前世界上最大尺寸的安全壳试验模型。试验模拟严重事故下安全壳结构极限性能，试验工况复杂，难度极大，试验前期准备工作历时3年。试验在国内外首次实现预应力混凝土安全壳模型高温－高压耦合加载工况，可以真实地模拟安全壳在严重事故下的高温－高压－高湿复杂环境及其对结构的耦合作用。安全利用核能是核电发展的前提和最高原则。核安全壳在服役期内面临多种极端作用的严峻威胁，但世界范围内有关安全壳结构严重事故下的结构性能研究试验手段滞后。该试验解决了国内外已有研究成果中因为模型尺寸小、无法反映原型结构失效路径和破坏模式的关键问题，高温－高压耦合加载工况能够更真实地反映安全壳在严重事故下的力学行为和失效机理，为“华龙一号”安全壳原型结构在严重事故下力学性能和薄弱环节的安全评估提供了重要科学依据和技术支撑。试验团队建立了考虑预应力影响、非线性影响、温度场影响、热压耦合等多因素的安全壳试验全过程仿真模型，进行了系统的试验设计，同时考虑了安全壳的大容积给高压和高温协同加载带来的技术挑战、高温－高压－高湿环境下的实时监测难度、高温－高压耦合加载下安全可靠的防护设置，进行了系统、精细、完备的安全壳试验预分析和实时同步仿真，为圆满完成试验奠定了坚实的基础。试验成功按照预设的温度－压力加载曲线进行加载，验证了安全壳高温、高压长时间持荷下的结构性能。哈工大空间结构研究中心在沈世钊院士、范峰教授的带领下，立足于国家重点工程和重大需求，积极与中国核电工程有限公司合作，在先进核电厂安全壳结构抗爆抗冲击性能、新型结构体系、精细化施工控制、极端环境的复杂试验方法等领域开展系统研究，取得了一系列突破性进展，为严重事故下安全壳系统性能全面提升、“华龙一号”后续新一代核电技术研发和在役核电厂安全运行提供了有力支撑。哈工大试验团队由范峰教授带领，支旭东教授、钱宏亮教授、严佳川教授、王化杰副教授、张荣博士、张志伟博士、博士生杨青屿参与相关研究工作，威海校区新能源学院谭建宇教授、郝晓文副教授、于秋红副教授、王方舟副教授参与加载系统的相关研究工作。试验现场穹顶吊装技术问题研讨

Ken Coleman爱尔兰混合媒体艺术家科技发展日新月异，数字媒体进驻我们的生活为时已久，技术革新为生活带来便利的同时，也使人们得以揽阅世间各地的诸多新知。当数字技术与艺术相结合，传统平面画布上开始生出新的维度。眼下，越来越多的艺术家开始利用多种3D数字化技术手段，不断模糊着虚拟和现实的边界，勾勒未来视觉平面艺术新趋势。近期，Ken Coleman在Facebook平台分享了新作品制作过程。在这幅作品创作中，Ken使用EinScan-SE桌面式三维扫描仪去获取现实中英雄人物手办的三维数据，然后再利用三维数据进行创作视觉艺术海报。背景Ken Coleman是爱尔兰混合媒体艺术家。他的艺术灵感通常取自现实中的素材，然后利用摄影、3D建模软件、数字绘画等多种新兴技术，创作出令人惊叹的虚拟科幻系视觉艺术作品。图片源于Ken Coleman的InstagramKen擅长于将3D模型运用到视觉设计中，借助3D模型的渲染效果来呈现不一样的场景，带来更具感染力的视觉效果。因其独树一帜的艺术风格，Ken的作品不仅受到海外观众的喜爱，还经常收到海外知名乐队及出版社的邀请，为其创作插画。图片源于art of Ken Coleman官网但是在创作的过程中，平面摄影技术的局限性以及从零开始制作基础三维模型的繁琐，加之三维建模的制作周期较长，让Ken总是无法高效地将自己的艺术灵感充分的展示出来。3D扫描作为数据获取的工具，可以提高模型创建的效率，降低对建模人员的要求，便于艺术家创作灵感的实现。创作过程第一步：3D扫描Ken将英雄手办放置在EinScan-SE桌面式三维扫描仪的转盘上，获取了手办高质量的完整三维数据模型。第二步：修模数据获取完成后，Ken将模型导入三维建模设计软件Zbrush中刻画手办模型细节，并调整整体姿势造型。第三步：渲染将修好的模型导入KeyShot软件中，进行基础效果图渲染，导出合适角度的二维图片，作为主视觉素材使用。第四步：平面设计将渲染后的效果图导入Photoshop平面设计软件中，在人物的基础上使用数字绘画等技术完成作品。人物细节刻画添加视觉背景作品展示以上创作过程及作品展示图片均源于Ken Coleman的Facebook其他作品展示图片源于Ken Coleman的Instagram在艺术虚拟化越来越受欢迎的时代，科技正以光速赶超着人类的幻想，艺术家们也开始利用各种技术手段不断探索着艺术新形态。Ken Coleman把3D扫描技术运用到视觉设计创作里，将3D渲染的丰富表现力加载于作品中，为作品带来更新的美学，更自由的创作，更少的约束，以科技之力成就艺术创作。关于先临三维先临三维专注3D数字化及3D打印技术十余年，总部位于杭州，在德国斯图加特，美国旧金山设有子公司，是全球为数不多的拥有自主研发的“从3D数字化数据设计到3D打印直接制造”的软硬件一体化完整技术链的科技创新企业，提供“3D数字化-智能设计-3D打印”系统解决方案，应用于高端制造，精准医疗，定制消费等领域。公司致力于实现复杂结构产品的柔性生产，助力制造业高质量发展，让个性化产品走进亿万家庭，引领中高端消费。公司官网：www.shining3d.com

遗传性视网膜营养不良（Inherited retinal dystrophies, IRDs）是可导致进行性视网膜退化的遗传缺陷性罕见疾病，常见的IRD相关基因缺陷超过200种。近几年，眼科领域的基因治疗临床试验项目数量激增，包括基因替换、基因编辑和基因沉默多个技术方面。2017年美国FDA首次批准了视网膜Voretigene Neparvovec基因疗法（Luxturna, Spark Therapeutics），用于治疗RPE65.1双等位基因突变引起的罕见眼科疾病，称为Leber先天性黑蒙。这个里程碑意义的决定为眼科疾病基因疗法打开了大门。目前大部分临床研究疗法目标是通过导入正常功能基因，从而恢复缺陷基因编码蛋白质的正常表达。在非临床研究和临床研究中，检测转基因目的蛋白表达是基因疗法开发的一个关键方面。 目前，有多种技术可实现目的蛋白表达定量检测包括配体结合法(Ligand binding assay，LBA)如酶联免疫吸附方法（ELISA）、液相色谱-质谱（LC-MS）、流式细胞术、蛋白质免疫印迹（Western Blot）和组织染色技术。每种技术都有各自优势和局限，如目的蛋白为分泌性表达，可采用ELISA方法检测细胞培养上清液或体液系统中目标蛋白含量；如目的蛋白不能分泌表达，可采用Western Blot或质谱方法；如需要检测细胞膜蛋白，可采用流式细胞术；如要确定蛋白质在细胞和组织内分布，可采用免疫荧光检测。 在体内和体外模型中研究基因治疗产物与治疗靶点的相关作用机制和效应，选择生物相关性模型来检测目的基因表达和生物学活性非常重要。对于眼部疾病可探索选择临床前研究模型如细胞系模型、人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的视网膜类器官疾病模型、啮齿动物和非人灵长类动物等，根据生物学相关性和测定时间可在不同阶段综合选择特异性评估模型。眼部疾病细胞模型案例1：iPSC衍生视网膜色素上皮细胞（RPE）中低丰度大分子量蛋白质表达检测 从三名Stargardt病人皮肤活检样本产生多个iPS细胞系，这些患者都携带一个致病性ABCA4基因变异。采用RNA-Sep和Digital WB分析正常对照和患者细胞衍生的RPE。这个细胞模型与活检组织相比，可用于评估难以检测的非表达变异体，患者来源的细胞可能更密切地反映患者体内发生的剪接和编辑事件，可用于病人药物敏感性研究，指导临床试验。采用全自动Digital WB技术分析pABCA4蛋白质表达，制备了20 μg 总蛋白 dRPE 细胞匀浆，阳性和阴性对照分别是20 μg野生型和 ABCA4 敲除小鼠视网膜匀浆。参考下图，小鼠视网膜（Mouse ret）在野生型(WT)中pABCA4表达丰度很高，敲除（KO）小鼠没有表达。人类对照（NHDF）具有比WT小鼠视网膜更高表观分子量，同时有更高的表达丰度。与对照相比，所有患者细胞系（H、J和S）中均可检测到pABCA4 ，但这些低丰度pABCA4蛋白可能被降解，作为截短蛋白或降解产品形式存在（除S2外）。与mRNA表达谱结果一致，S2细胞系具有相对正常的pABCA4表达水平和修饰后成熟膜蛋白的分子量。本研究利用了Digital WB对低丰度和大分子量蛋白质分析检测能力。案例2：眼角膜内皮细胞信号通路中多重蛋白质表达检测 本研究采用人源和鼠源细胞，分别是敲低了SLC4A11表达水平的原代人角膜内皮细胞（primary human corneal endothelial cells, pHCEnC），即SLC4A11 (SLC4A11 KD pHCEnC)；还有Slc4a11+/+和Slc4a11-/-鼠角膜内皮细胞系（murine corneal endothelial cells, MCEnC），即 Slc4a11-/- MCEnC和Slc4a11+/+ MCEnC。比较转录组学分析揭示了SLC4A11 KD pHCEnC和Slc4a11-/- MCEnC中细胞代谢和离子转运功能抑制以及线粒体功能障碍，导致ATP生产减少。AMPK-p53/ULK1通路激活也表明线粒体功能障碍和线粒体自噬。稳态 ATP 水平降低和随后 AMPK-p53 通路激活提供了代谢功能缺陷和转录组改变之间的联系，以及 ATP 不足以维持 Na+/K+-ATPase角膜内皮泵的证据，这是 SLC4A11 相关角膜内皮营养不良特征性水肿的原因。所以SLC4A11缺陷角膜内皮中分子作用导致内皮功能障碍，是先天性遗传性角膜内皮营养不良 (congenital hereditary endothelial dystrophy, CHED) 和Fuchs 角膜内皮营养不良的主要特征。 下图结果表明SLC4A11缺陷角膜内皮中AMPK-p53 通路激活，采用Digital WB检测信号通路中各蛋白质表达水平。图B说明与 scRNA pHCEnC 对照相比，SLC4A11 KD pHCEnC 中 p53 Ser15 磷酸化水平增加，表明p53转录翻译后激活。图C在Slc4a11-/- MCEnC晚期传代中观察到相似结果（p53 Ser18磷酸化增加，对应于人p53 Ser15）。图C和D结果表明在Slc4a11-/- MCEnC 早期和晚期传代中总 p53 水平增加，代表p53转录激活。进一步研究磷酸化和p53转录激活的激酶，根据报道AMPK介导 Ser15（小鼠中Ser18）磷酸化和p53转录激活，图B和C实验结果也说明AMPKα的Thr172磷酸化增加，AMPKβ1的Ser182磷酸化没有变化。图E和F，与 scRNA pHCEnC 相比，AMPK 另一种下游底物 Unc-51 样自噬激活激酶 1 (ULK1) 在SLC4A11 KD pHCEnC中磷酸化水平(Ser555)增加。综合这些结果表明，ATP水平下降导致AMPK及其下游底物p53 和 ULK1 激活，分别导致转录组改变和线粒体自噬增加。同样，鉴于 SLC4A11 在预防氧化损伤中的作用，SLC4A11 缺失导致线粒体 ROS 产生增加，随后线粒体功能障碍和线粒体自噬增加。此发病机制支持使用Slc4a11-/-小鼠作为SLC4A11相关角膜内皮营养不良的模型，评估各种治疗方法的转化潜力。 基于Digital WB技术的全自动蛋白质表达分析系统Jess可实现化学发光和荧光两种检测模式，是多重蛋白质表达分析有力工具。2022年，ProteinSimple发布了Stellar全自动双色荧光蛋白质表达检测方案，特别适合同步分析细胞信号通路磷酸化蛋白和总蛋白表达，将细胞信号通路研究工具带到一个新高度。iPSC衍生视网膜类器官模型案例1：Digital WB检测iPSC衍生的视网膜类器官中视紫红质表达含量 美国NIH研究人员利用成纤维细胞重编程获得诱导多能干细胞（iPSC），再分化产生视网膜类器官。通过转录组学分析，确定了视网膜类器官发育过程中调节信号，在体外生成了更成熟视网膜，可促进疾病建模和基因治疗研究。本研究采用Digital WB技术揭示了不同培养条件下类器官培养物种视紫红质（Rhodopsin）表达差异。下图结果表明，DHA处理的类器官在32天时视紫红质表达增加了30%，而亚油酸（LA）处理类器官视紫红质表达降低，这表明DHA处理的类器官中视紫红质表达增加不是脂肪酸添加带来的。案例2：AAV基因治疗的RetGC-GUCY2D视网膜类器官疾病模型 Leber先天性黑蒙可由多种不同突变基因导致包括RPE65、CEP29、GUCY2D和CRX等。其中Leber先天性黑蒙1型由GUCY2D基因突变导致，可导致严重视力损害或失明。GUCY2D基因正常拷贝编码了一种鸟苷酸环化酶（RetGC），其是感光器生理学中关键酶之一，视网膜中光敏杆状细胞和视锥细胞使用该酶将光转换为电化学信号。 英国MeiraGTx公司研究人员利用CRISPR/CAS9 技术生成 RetGC 敲除 (RetGC KO) 视网膜类器官，iPSC衍生视网膜类器官分化后，将RetGC KO 视网膜类器官与同一细胞系的野生型类器官进行对比研究。总共设计了四种 AAV 载体来测试RetGC 蛋白在光感受器中的恢复情况，所有载体采用AAV7递送。CMV 和视紫红质激酶 (RK) 两个启动子，并评估了WoodChuck肝炎病毒翻译后调控元件 (WPRE) 影响。采用Digital WB检测6组类器官中RetGC蛋白表达水平。实验结果揭示，与非转导样本组比，所有载体设计均以不同效率产生RetGC蛋白。加入WPRE似乎显示出效力降低趋势，通过其他量化指标验证了这个趋势。 Digital WB相比传统Western blot，只需要几十分之一样本量就可实现类器官等珍贵样本中蛋白质定量检测，而且重复性更高和速度更快，非常适合眼部疾病类器官模型的转基因目的蛋白及相关通路蛋白表达分析。“全自动Digital WB技术是眼部疾病蛋白质表达定量的重要工具 Jess全自动数字化蛋白质表达定量分析系统 (Digital WB) 是Bio-Techne集团旗下蛋白质分析品牌ProteinSimple所有。系统利用毛细管电泳免疫学分析技术，可从微量样品中自动吸取、分离、捕获蛋白质，并通过化学发光或荧光检测目的蛋白含量。针对眼部疾病基因治疗应用技术优势Digital WB技术适合眼科基因治疗体外和体内各种模型中转基因目的蛋白表达定量分析，用于视网膜细胞系、iPSC衍生视网膜色素上皮细胞（RPE）和类器官、小鼠动物模型和非人灵长类动物模型的关键蛋白质分析。适合于基因治疗研发的不同阶段对转基因目的蛋白及相关信号通路蛋白检测需求。满足类器官和视网膜微量样本蛋白质分析需求，Digital WB技术样本量需求是传统Western Blot几十分之一，只需要3 μL样本量就可实现多重蛋白质表达检测，特别适合眼部疾病微量珍贵样本蛋白质分析。Digital WB精准定量检测，传统Western Blot只能满足样本半定量需求，重复性比较差。基因治疗某些目的蛋白表达与临床治疗效果相关联，可作为替代生物标志物，建立量效关系。要求目的蛋白分析检测标准需要提高，要求技术需要经过严格验证，Digital WB可满足这些需求。符合基因治疗产业对自动化标准化和效率的需求，面对行业激烈竞争，需要提升研发效率。Digital WB实现了全自动化和标准化，软件符合FDA 21 CFR Part 11合规性需求。系统3个小时完成一批次蛋白质分析，比传统Western Blot快4倍，大大提高了实验效率，同时减少人力成本。 Digital WB自动化程度高、重复性好、灵敏度高和具有较宽动态检测范围，这些特点满足眼部疾病基因治疗项目不同阶段的目的蛋白定量需求。Digital WB已被国内外知名基因治疗机构采用如Biogen, Sarepta Therapeutics, MeiraGTx，ATGC, Spark Therapeutics，Regenxbio，CRISPR Therapeutics, Editas Medicine, Bluebird bio，杭州嘉因生物、中国食品药品检定研究院等，必将在基因治疗研发阶段、非临床研究和临床研究阶段发挥更大的作用。扫描下方二维码，获取更多关于Digital WB资料参考文献： Gordon, Kathleen Del Medico, Amy Sander, Ian Kumar, Arvind Hamad, Bashar (2019). Gene therapies in ophthalmic disease. Nature Reviews Drug Discovery.MacLaren, R.E. A 2020 vision of ocular gene therapy. Gene Ther 28, 217–219 (2021).基因治疗产品非临床研究与评价技术指导原则（试行）Thilo M. Buck and Jan Wijnholds. Recombinant Adeno-Associated Viral Vectors (rAAV)-Vector Elements in Ocular Gene Therapy Clinical Trials and Transgene Expression and Bioactivity Assays. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 4197.Annemieke Aartsma-Rus, Jennifer Morgan, et at. Report of a TREAT-NMD/World Duchenne Organisation Meeting on Dystrophin Quantification Methodology. Journal of Neuromuscular Diseases. 6 (2019) 147–159Beekman C, Janson AA, Baghat A, van Deutekom JC, Datson NA (2018) Use of capillary Western immunoassay (Wes) for quantification of dystrophin levels in skeletal muscle of healthy controls and individuals with Becker and Duchenne muscular dystrophy. PLoS ONE 13(4): e0195850.Matynia A, Wang J, Kim S, Li Y, Dimashkie A, Jiang Z, Hu J, Strom SP, Radu RA, Chen R, Gorin MB. Assessing variant causality and severity using retinal pigment epithelial cells derived from Stargardt disease patients. Transl Vis Sci Technol. 2022 11(3):33Zhang W, Frausto R, Chung DD, et al. Energy shortage in human and mouse models of SLC4A11-Associated corneal endothelial dystrophies. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020 61(8):39Brooks et al., Improved Retinal Organoid Differentiation by Modulating Signaling Pathways Revealed by Comparative Transcriptome Analyses with Development In Vivo, Stem Cell Reports (2019)Arifa Naeem, etc. RetGC-GUCY2D retinal organoid disease model for AAV gene therapy development. MeiraGTx LTd

受伦理和费用影响，使用动物来进行毒理实验变得越来越困难。同时，动物所得到的结果很有可能与实际临床试验有差别，因而给临床试验带来了潜在的风险。于是，科研工作者开始尝试在体外构建三维细胞培养物——类器官。类器官通常具有相应器官的关键特征，以此科研工作者就可以使用它们来进行相应器官的药物毒理学试验，常见的如使用肝脏类器官检测药源性肝损伤（Drug Induced Liver Injury，DILI）。一些较为简单的模型构建事实上已经使用了较长时间，但这些模型缺乏长效性（Longevity）和组织复杂度（Tissue-level Complexity），得出的结论往往不具有充分的可靠性。 在此背景下，Deborah G. Nguyen等人使用病人来源的肝脏细胞和非薄壁细胞以3D打印的形式构建了无支架类器官。相较于传统的偏二维模型或简单三维模型，该类器官在4周后仍然能够维持一定程度的ATP、白蛋白甚至是药物介导的活性细胞色素P450s酶。为评估该类器官的功能性，作者选用曲伐沙星——一种因肝毒性较强而无法用标准临床前模型评估肝毒性的药物——与无明显肝毒性药物左氧氟沙星进行对比。发现曲伐沙星在临床浓度下（≤4 μM）的肝脏毒性与浓度呈显著性正比关系。图1 置于24孔板中的肝脏类器官此外，尽管有很多相关的文献，但对于准备进入这一领域的科学工作者而言，面对各种各样的细胞模型、种类繁多的模型构建方法，可能会耗费许多时间理清头绪。面对这种情况，Xihui等人在综述Three-dimensional liver models: state of the art and their application for hepatotoxicity evaluation一文中，详细阐述了构建体外三维肝脏模型的相关内容。分为模型建立方法、细胞种类、在药源性肝损伤（DILI）中的重要性及相关商业化情况，主要内容如下： l 模型构建：根据辅助材料的使用与否分为有支架（主要为水凝胶、琼脂糖等遇水形成一定支撑力的材料，其中便提到在regenHU技术和产品的推动下，利用细胞外基质（extracellular matrix，ECM）作为支架材料进行肝脏3D打印成为了非常重要的模型构建方法）和无支架模型两种，分别介绍了建立方法和优缺点。 l 细胞种类：原代人类肝脏细胞（Primary Human hepatocytes）、干细胞分化的类肝脏细胞（stem cell derived hepatocyte like cells）、永生化肝细胞系（immortalized hepatic cell lines）等三种不同类型的肝脏细胞。 l 肝毒性研究应用：肝毒性主要有两个来源——药物本身或经由药物代谢产生的产物。因而在本章节对直接毒性和慢性毒性均进行了介绍。同时，作者也总结了纳米药物的肝脏毒性。 l 商业化情况：因生物3D打印的速率尚不足以满足批量生产，因而作者认为该项应用仍以定制为主。通过使用病人来源的细胞，科研工作者可构建类器官进行个性化药物筛选和个体化药效评价，随着商业医疗的逐步完善，这一市场将极具发展前景。 该综述全面的内容为正要和即将进行类似实验的科研工作者提供了便利。但正如作者所言，类器官仍在多个国家遭受不同程度的文化、法规障碍，在努力争取科研许可的同时，也应牢记科学底线，为社会带来正能量。 参考文献：[1] Zhang X, Jiang T, Chen D, et al. Three-dimensional liver models: state of the art and their application for hepatotoxicity evaluation[J]. Critical Reviews in Toxicology, 2020(11):1-31.[2] Nguyen D G, Funk J, Robbins J B, et al. Bioprinted 3D Primary Liver Tissues Allow Assessment of Organ-Level Response to Clinical Drug Induced Toxicity In Vitro[J]. Plos One, 2016, 11(7):e0158674.目前，regenHU产品可经由我司购买。regenHU生物3D打印机具有高精度、高稳定性、打印方式广泛、应用面广等特点，欢迎大家咨询！联系电话021-37827858 或 13818273779（微信同号）。点击以下链接，查看往期回顾生物3D器官打印——人工角膜生物3D器官打印——肠道体外模型生物3D器官打印——喉部软骨

PROSDM：PROSPECT模型与光谱导数和相似性度量相结合从双向反射率中提取叶片生化性状的适用性叶片生化性状为理解植物光合功能、动态生长、养分循环和初级生产提供了有价值的信息。叶片叶绿素含量（Cab）、类胡萝卜素含量（Cxc）、含水量（Cw）和干物质含量（Cm）是四个重要的叶片生化性状，与植物光合作用、氮素、胁迫和衰老等健康和生长状态密切相关。能够对这些叶片生化性状进行高通量测量的方法对于表征植物生理状态和关键功能过程至关重要。PROSPECT模型是目前更常用的叶片辐射传输模型之一，可从叶片定向半球反射因子（DHRF）光谱来提取叶片生化性状，然而，在应用于叶片双向反射因子（BRF）光谱提取叶片生化性状方面尚待探索。叶片表面反射率和各向异性性状的存在可能是限制PROSPECT从叶片BRF光谱评估叶片生化性状的主要问题。基于此，在本研究中，研究者们提出了一个方法，整合了PROSPECT模型、光谱导数和相似性度量（SDM），称为PROSDM，去除了叶片BRF和DHRF光谱的差异，并从叶片BRF光谱提取了叶片生化性状。具体目标是：（1）通过PROSPECT反演调查叶片BRF和DHRF光谱差异随波长的变化以及对Cab、Cxc、Cw和Cm提取的影响，（2）开发PROSDM消除BRF和DHRF光谱差异，从叶片BRF光谱与PROSPECT和PROCOSINE以及PROCWT的比较来提取Cab、Cxc、Cw和Cm以及（3）评估PROSPECT、光谱子域、光谱噪音和模型参数范围对PROSDM性能的影响。为了获得各种叶片生化性状和反射率，作者收集了具有不同生长阶段、营养状况和种植区域的植物物种的10个数据集，包括1个测量数据集和9个公开获取数据集。从油菜（Brassica napus L.）、水稻（Oryza sativa L.）和柑橘（Citrus aurantium L.）随机采集2279个植物叶片，利用ASD FieldSpec 4测量叶片反射率，获得数据集#1。从EcoSIS光谱库中获得具有各种叶片光谱和生化性状的9个公开的数据集。其中，7个数据集的BRF光谱由ASD地物光谱仪（Analytical Spectral Devices, Inc., Boulder, CO, USA）搭配ASD叶片夹测量。 表1 数据集描述。Dataset#1是本研究中测得的，Dataset#2-#10是在线https://ecosis.org获取的。BRF和DHRF光谱的光谱区域是400-2500 nm。【结果】 平均BRF和DHRF光谱差异（a）以及这些差异对平均BRF光谱的贡献（b）。油菜（红线）在Dataset#1中获得，其他植物物种在Dataset#5中获得。 通过考虑非波长依赖性f（a，d）和波长依赖性f（b，c，e，f）两种情况，利用一阶（a-c）和二阶（d-f）导数的叶片BRF（绿线）和DHRF（橙线）光谱之间的差异。 利用PROSPECT反演（a–d），PROCOSINE反演（e–h），PROCWT-S4（ i–l）和基于全光谱域PROSPECT-PRO 的PROSDM（m–p）的所有数据集（Dataset#1-#10）中Cab (a，e，i，m) ，Cxc (b，f，j，n), Cw (c，g，k，o) 和Cm (d，h，l，p)测量值和估算值比较。 【结论】 本研究中，作者提出了PROSDM这种新方法用来从叶片BRF光谱来提取叶片生化性状。结果发现光谱导数可以消除BRF和DHRF光谱的非波长依赖性差异。当BRF和DHRF光谱的差异随波长变化时，光谱导数仅能去除部分差异，而曼哈顿距离（MD）补偿了光谱导数的限制，进一步减少了差异。结果，PROSDM从叶片BRF光谱准确提取了不同植物物种的Cab、Cxc、Cw和Cm。与标准的PROSPECT反演需要利用带有积分球的光谱仪测量叶片DHRF光谱不同，PROSDM扩展了PROSPECT到叶片BRF光谱的应用，以提取叶片生化性状。它可利用不同手持式光谱仪和叶片夹原位提取叶片生化性状。 在全光谱域，PROSDM-SED实现了Cab和Cxc的更优提取，RMSE分别为7.64 μg/cm2 and 2.77 μg/cm2，PROSDM-FMD产生了Cw（RMSE = 0.0041 g/cm2）和Cm（RMSE = 0.0024 g/cm2）的更好估计。与PROSPECT相比，PROSDM提取的Cab、Cxc、Cw和Cm RMSE分别降低了20.33%，29.34%，25.45%和44.19%。结果表明，PROSPECT和PROCOSINE以及PROCWT的Cab、Cxc、Cw和Cm提取精度受到光谱饱和度、PROSPECT反演、光谱子域以及模型参数范围的影响很大。适当的光谱子域和模型参数范围可以改善不同反演方法的提取结果。这需要从实地测量和报告的研究中了解叶片生化和结构性状的先验信息。与这些反演方法相比，所提出的PROSDM在减轻Cab、Cxc、Cw和Cm提取的负面影响上具有很大潜力。对于不同的PROSPECT版本，建议利用PROSPECT-PRO从叶片BRF光谱提取叶片生化性状。 未来研究需要基于叶片BRDF模型测量叶片BRF光谱的光谱和方向变化，将BRDF模型与所提出的PROSDM耦合可以改善对BRF和DHRF光谱变化的表征。此外，由于植物物种BRF和DHRF光谱的差异变化，在不同的数据集中PROSDM不能获得一致性提取结果。预计更多的工作将集中在理解不同视角和照明角度下植物叶片光学特性的变化。期望PROSDM可以应用在不同的尺度上，提高其在遥感、生态和环境研究中的适用性。点击如下链接，下载原文：PROSDM：PROSPECT模型与光谱导数和相似性度量相结合从双向反射率中提取叶片生化性状的适用性

包括古生物学在内，众多科研领域已经在前所未有的精度和广度上大规模应用X射线计算机断层扫描以及三维重建技术，随之对生成的三维表面模型的可视化效果方面也提出了更高的需求。目前大部分三维重建处理软件在处理三维表面模型方面能力较弱，已有的三维表面模型软件通常未对生物学三维表面模型数据作相应的优化，且在使用上往往存在上手困难，操作复杂，无法处理大数据文件等问题。 Vayu 主界面与部分案例展示针对以上问题，为了提升化石和现代生物成像数据的可视化效果，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所卢静研究员团队自主研发了专门用于处理三维表面模型的新的免费软件Vayu 1.0，并在《古脊椎动物学报》上详细介绍了该软件的基本功能、操作流程以及相关案例展示。Vayu 1.0主要针对化石及现代生物成像数据可视化需求进行优化，可以广泛应用于古生物、生命科学、医学、考古等多学科领域三维表面模型的可视化乃至虚拟空间交互等方向。Vayu 1.0软件提供了一整套针对三维表面模型的编辑、渲染、标注、分析等可视化工具，同时自带VR模式以及快捷的动画制作方法，让使用者能在最短时间内掌握对三维表面模型进行快速渲染和动画制作，为三维表面模型的可视化提供了新工具。Vayu 1.0还包含虚拟现实（VR）模式和一站式动画制作平台等多种可视化工具，为各领域的三维表面模型渲染与可视化提供了新发展方向和思路。除此以外，Vayu 1.0在博物馆科普教育与学校教育等领域也可以提供广泛的应用场景。 Vayu 三维可视化渲染动画展示Vayu 现代鲨鱼身体内部三维结构VR动画该研究得到了中国科学院院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金优秀青年基金等项目的资助。论文链接：http://www.vertpala.ac.cn/CN/10.19615/j.cnki.2096-9899.221020软件下载链接： http://admorph.ivpp.ac.cn/download.html

动物模型在临床前抗肿瘤药物评价体系中发挥着重要的作用。肿瘤动物模型的建立为研究肿瘤发生与转移的机制、筛选和评价抗肿瘤药物的药效提供了有力的工具。一般啮齿类动物小鼠，因为其具有繁育速度快，成本低，可进行基因修饰等诸多优点，基于其构建的各类肿瘤模型构成了临床前治疗性药物筛选的主要工具，而小动物活体成像数据分析被称为连接医学影像与生物医学的重要桥梁。仪器信息网将于2024年6月6日举办“第一届小动物活体成像技术与前沿应用”主题网络研讨会（iSAI2024），全日程现已公布（点击查看）。精彩报告提前知晓！本文为【动物模型开发/数据分析篇】，大会当天将由上海南方模式生物科技股份有限公司经理/副研究员慈磊博士与中国科学院高能物理研究所高级工程师聂彬彬博士两位嘉宾分别就活体成像小动物模型的开发、动物脑成像数据分析及应用展开报告，欢迎踊跃报名参加在线直播！参会报名链接二维码：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/sai240606.html ——03 动物模型开发/数据分析篇——关键词：基因工程小鼠、脑影像数据分析慈磊 经理/副研究员上海南方模式生物科技股份有限公司个人简介:南模生物工业客户部经理，副研究员，同济大学生物学博士，已授权发明专利5项，发表SCI论文10余篇。主要从事小鼠疾病模型构建以及药效评价研究，具有多年肿瘤以及自免类药效模型构建及CRO服务经验，目前负责主持南模生物各类抗肿瘤以及炎症类药物临床前研究项目。大会报告：活体成像小动物模型的开发与应用通过构建报告基因小鼠模型，利用小鼠特异性启动子调控荧光素酶报告基因的表达，结合光学成像系统实时采集小鼠发出的荧光信号，进而追踪活体小鼠中该内源基因的表达。该基因工程小鼠不仅有助于建立针对治疗药物的临床前筛选平台，还可以明确这些基因表达的细胞类型，具有基础科研和临床应用的双重价值。聂彬彬 高级工程师中国科学院高能物理研究所个人简介:中国科学院高能物理研究所，高级工程师，课题组长。中国图学会医学图像与设备专业委员会秘书长；中华医学会核医学分会神经学组委员；中国生物医学工程学会放射学会青年委员会委员。多年来主要从事医学影像数据分析方法的研究及应用工作，作为课题负责人承担了国家自然科学基金四项，中国科学院青年项目一项；作为主要参与人参与了中国科学院先导专项一项，973课题两项，发表SCI论文百余篇。其建立的动物脑成像数据分析平台能够对多种成像模态的猕猴，树鼩，大鼠，小鼠的脑成像数据进行不同的数据处理，该软件平台于2014年起通过邮件注册的方式对外发布，截至目前，已经有150余家国内外单位注册使用。大会报告：动物脑成像数据分析及应用磁共振成像技术和正电子发射断层成像技术能够对动物进行在体成像，能够在正常的生理状态下观察动物的脑结构形态、脑功能活动、脑白质纤维束形态及走向等等，在重大脑疾病的发病机理、药物评估中具有不可替代的作用。脑影像的数据分析是连接医学影像与生物医学的重要桥梁，该报告主要介绍了动物脑成像研究中常用的数据分析方法及应用示例。点击获取稿件提纲为帮助广大实验室用户及时了解小动物活体成像前沿技术、创新产品与解决方案，增强业内专家与仪器企业之间的交流学习，仪器信息网特别组织策划“小动物活体成像技术” 主题约稿活动。欢迎投稿，投稿文章一经采纳，将收录至【小动物成像技术】专题并在仪器信息网相关渠道推广。投稿邮箱：刘编辑liuld@instrument.com.cn电话联系：13683372576（同微信）。

张觉超《Cell》杂志发表每一台徕卡设备都有它独特的定位，我们要做的就是保证其经得起时间的考验，发挥它们应有的价值。今天，给大家带来的是徕卡客户用共聚焦产品SP5在《Cell》杂志上发表的题为“Inhibition of SARS-CoV-2 Infections in Engineered Human Tissues Using Clinical-Grade Soluble Human ACE2”的研究论文[1]。关注COVID-19研究热点的同时给大家介绍一下徕卡显微镜对高端研究体系建立的助益。 进入2020年，科研人员们火力全开，为尽早开发出“解药”而争分夺秒。另一方面，国际主流期刊不吝篇幅地报导科研工作者们的最新研究进展。学术顶级期刊《Cell》于4月24日刊发了一篇由三个科研团队（瑞典卡罗琳斯卡学院、西班牙巴塞罗那理工学院和奥地利科学院）的科学家们联合发表的研究论文，研究指出，hrsACE2（重组可溶性人源血管紧张素转化酶2）能有效抑制COVID-19病毒对宿主细胞的感染（图1）。值得注意的是，该研究使用的hrsACE2蛋白作为一种治疗急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的药物，已经通过了I期和II期的临床试验[2,3]，后续临床转化指日可待。图1 论文图文摘要[1]介绍研究结果之前，让我们先了解一下这篇论文使用的研究体系，作者是在一种工程化组织——类器官（Organoid）中开展的研究。类器官是由多能干细胞或特定器官来源的祖细胞在体外培养条件下分化形成的器官样组织[4]。目前，科研工作者已成功实现对肠道、肝脏、肾脏、大脑等许多组织的类器官培养，并将其运用到疾病模型建立、药物筛选、药物安全性评价和类器官移植等相关研究中（图2）。可以说，类器官算是在学术界“小有名气”的高端研究体系了，其相关研究的文章不乏大牛之作。2017年，类器官体系还被《Nature Method》杂志评选为2017年度技术[5]。我们今天关注的研究中就利用了人源血管类器官和肾脏类器官(图1)。图2 类器官制备和应用前景简图[4]知识点：类器官的必备特性[4] (1) 必须包含原器官特异性的细胞；(2) 必须表现出原器官一些特有的功能；(3) 必须形成与原器官相似的结构。 言归正传，我们看看今天这篇《Cell》论文是如何“养成”的。由于COVID-19病毒与2003年SARS病毒存在一定的相似性，科学家们很快找到COVID-19病毒在宿主细胞表面的关键受体ACE2（与SARS病毒受体相同）。作为“ACE2是SARS病毒刺突蛋白（Spike protein）受体”的发现团队，本文的作者们长期关注ACE2蛋白的功能以及相关药物的研究动向，第一时间想到了用临床级hrsACE2阻断COVID-19病毒表面刺突与宿主ACE2蛋白结合从而抑制其感染能力（图1）。研究思路清晰后，实验在团队协作下快速推进，在分离和鉴定COVID-19病毒后，作者先通过实验确定hrsACE2能特异性的抑制COVID-19病毒对细胞株的感染（图3）。图3 hrsACE2抑制COVID-19病毒的细胞感染能力[1] 在鼠源重组可溶性ACE2（mrsACE2）处理组为阴性结果的衬托下，细胞实验完美收官，结果喜人。为了进一步验证hrsACE2在组织内的作用，作者选用了类器官研究体系检测了hrsACE2蛋白对病毒二次感染能力的影响。血管类器官（图4）和肾脏类器官（图5）中的结果显示hrsACE2能有效抑制COVID-19病毒对类器官的感染。其中，精美清晰的类器官标志分子共聚焦检测图片和红线高亮的统计学差异也足以打动《Cell》的主编和审稿人。图4 hrsACE2抑制COVID-19病毒感染血管类器官[1]图5 hrsACE2抑制COVID-19病毒感染肾脏类器官[1] 恭喜客户的研究论文行云流水般刊稿。不得不提，这篇文章从2月分离得到毒株到4月文章《Cell》见刊，笔者对研究组的工作效率真是佩服到“orz”。 感叹该研究团队飞一般工作效率之余，让我们关注一下作者使用的共聚焦产品——徕卡SP5，真可谓老骥伏枥，志在千里！SP5的上市时间可以追溯到2005年，时至今日，我们正在经历SP8（2012年上市）的时代，即将迎来徕卡共聚焦新品STELLARIS的时代（敬请密切关注徕卡近期产品发布信息）。然而，每一年在高水平期刊发表的大作中，仍能看到SP5共聚焦“助攻”高端研究的佳作。足以看出徕卡产品的稳定性受到高端研究体系的青睐。图6 徕卡共聚焦光谱成像研发历史 徕卡在共聚焦领域的研发生产，历史悠久，各种创新设计不胜枚举（图6）。早在1998年，徕卡革命性地使用了棱镜分光来替代滤片分光，带领共聚焦成像跨入了光谱时代；2002将万能的声光可调分光器AOBS引入共聚焦，取代传统的二向色镜；2008年又再次开创性地将白激光引入共聚焦领域。白激光、AOBS及棱镜分光三者的完美结合，使得共聚焦成像在光谱维度上同时实现了激发、分光以及发射三方面的完全自由。2018推出的DIVE多光子系统，通过创新的4Tune设计，首次实现多光子NDD外置检测器的光谱自由，再一次带领多光子成像进入了光谱时代。 徕卡创新的脚步从未停止，那么徕卡共聚焦人下一个攻克的 “成像自由”会是哪个维度？徕卡又会带领共聚焦成像进入一个什么时代呢？敬请期待！ 神秘共聚焦新品：STELLARIS图7 徕卡共聚焦新品STELLARIS 参考资料：[1] Vanessa M, Hyesoo K, Patricia P, et al. Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2. Cell, 2020, 181: 1–9[2] Haschke M, Schuster M, Marko P, et al. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Recombinant Human Angiotensin-Converting Enzyme 2 in Healthy Human Subjects. Clinical Pharmacokinetics, 2013, 52(9):783-792.[3] Khan A, Benthin C, Zeno B, et al. A pilot clinical trial of recombinant human angiotensin-converting enzyme 2 in acute respiratory distress syndrome. Critical Care, 2017, 21(1):234.[4] Lancaster MA, Knoblich JA. Organogenesis in a dish: Modeling development and disease using organoid technologies. Science, 2014, 345(6194):283-283.[5] Method of the Year 2017: Organoids. Nature Methods, 2018, 15(1):1-1.

近日，由北京理工大学牵头提案的《电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范》以及由广州南砂晶圆半导体技术有限公司牵头提案的《导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法》两项团体标准提案，经CASA标准化委员会（CASAS）管理委员会投票，根据《CASAS管理和标准制修订细则》，两项联盟团体标准投票通过立项，分配编号分别为：CASA 012、CASA 013。据了解，第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）是2015年9月9日，在国家科技部、工信部、北京市科委的支持下，由第三代半导体相关的科研机构、大专院校、龙头企业自愿发起筹建的“第三代半导体产业技术创新战略联盟”（以下简称“联盟”）在北京国际会议中心举行了成立大会。 科技部曹健林副部长、高新司赵玉海司长、科技部高技术研究发展中心秦勇主任，北京市科学技术委员会闫傲霜主任，中国科学与科技政策研究会李新男副理事长等领导出席了成立大会。南京大学郑有炓院士代表45家发起机构单位正式宣布第三代半导体产业技术创新战略联盟成立。科技部曹健林副部长、南京大学郑有炓院士、北京市科学技术委员会闫傲霜主任、北京半导体照明科技促进中心吴玲主任共同为联盟揭牌。以下为通知原文：联盟两项团体标准提案获管理委员会投票通过各有关单位：由北京理工大学牵头提案的《电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范》以及由广州南砂晶圆半导体技术有限公司牵头提案的《导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法》两项团体标准提案，经CASA标准化委员会（CASAS）管理委员会投票，根据《CASAS管理和标准制修订细则》，两项联盟团体标准投票通过立项，分配编号分别为：CASA 012、CASA 013。 标准提案投票具体情况为： 1、电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范：应投25票，实投21票，赞成19票，反对1票，弃权1票。 2、导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法：应投25票，实投21票，赞成19票，反对0票，弃权2票。立项通知请查看附件：附件1.关于《导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法》联盟团体标准立项的通知附件2.关于《电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范》联盟团体标准立项的通知

简单生物体的细胞，如细菌，以及人类细胞，都被一层膜包围着，它可以完成各种任务，包括保护细胞免受压力。在一个联合项目中，来自美因茨约翰内斯古腾堡大学 (JGU)、德国于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich） 和海因里希海涅大学杜塞尔多夫 (HHU) 的研究人员在细菌中发现的一种膜蛋白与一组负责重塑和重建人体细胞膜。根据研究人员的说法，这两个蛋白质组之间没有联系之前是已知的。然而，此次研究过程中，通过冷冻电子显微镜，发现细菌和人类的膜蛋白惊人地相似。细菌应激反应大约 30 年前，噬菌体休克蛋白 (Psp) 系统在细菌中被发现。“今天，我们知道 Psp 系统会响应多种类型的膜应力而被激活。然而，一些分子细节仍然令人费解，” 美因茨约翰内斯古腾堡大学膜蛋白组负责人德克施耐德（Dirk Schneider） 教授解释说。 “这就是为什么我们决定仔细研究 Psp 系统的核心蛋白。”施耐德及其同事最近发现了 Psp 代表 IM30 如何在细胞膜上形成保护性地毯状结构以应对膜应力。在他们的最新工作中，他们仔细研究了噬菌体休克蛋白 A (PspA)，它在 Psp 系统中起着关键作用。 人类 酵母 细菌不同膜蛋白之间的结构相似性 [Benedikt Junglas、Dirk Schneider、Carsten Sachse]冷冻电子显微镜显示 PspA 形成长的螺旋形管，可以将生物膜包裹在内腔中。高分辨率图像首次显示了 PspA 如何局部溶解单个膜，然后将它们重塑为更大的单元，甚至介导新膜结构的形成。PspA 的原子低温电子显微结构：细长的分子是螺旋纳米棒的基本构建块（左）。灰度低温电子显微照片和示意图模型显示了掺入脂质的 PspA 管。“数千个 PspA 构建块可以组装成大型螺旋结构。因此，它们是我们冷冻电子显微结构分析的理想研究对象，”来自 Forschungszentrum Jülich 和 HHU Düsseldorf 的 Carsten Sachse 教授说。“在显微镜下，我们意识到 PspA 具有类似于 ESCRT-III 蛋白质的结构，我们的实验室已经在研究它，”他补充道。“这完全出人意料，表明阐明蛋白质结构是多么重要细节......数十亿年后，这两组蛋白质在遗传上已经发生了分歧，以至于只能根据它们的结构来检测它们的相似性。”“基于 PspA 和真核 ESCRT-III 蛋白的相似结构和功能特性，我们已将 PspA 鉴定为进化上保守的 ESCRT-III 膜重塑蛋白超家族的细菌成员，”作者在 Cell 中写道。研究发表在Cell 《细胞》上。符斌 供稿

美国《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Science, USA)1月10日在线发表了中国科学院生物物理研究所朱平研究组程凌鹏副研究员等人的研究论文——Atomic model of a cypovirus built from cryo-EM structure provides insight into the mechanism of mRNA capping。该发现对研究dsRNA病毒的mRNA加帽(Capping)机制有重要意义。这是我国首次利用冷冻电镜技术解析的生物大分子原子结构模型，也是目前已报道的国内最高分辨率的冷冻电镜三维重构结果。同时，这是世界上首次利用冷冻电镜的CCD图像(电荷耦合器件图像传感器，可将图像资料由光信号转换成电信号)获得的生物大分子复合体的全原子模型。　　本工作是完全基于生物物理所生物成像技术实验室2010年4月建成并试运行的Titan Krios电镜及其附属设备完成的，用单颗粒图像处理技术获得了呼肠孤病毒科的质型多角体病毒近原子分辨率的三维结构(3.9埃)，并独立构建了全原子模型。呼肠孤病毒科病毒是一类重要的双链RNA病毒，其感染宿主包括植物、无脊椎动物、脊椎动物和人类，其中的质型多角体病毒是其两个亚科之一。该研究解析了呼肠孤病毒科质型多角体病毒的近原子分辨率三维结构并构建了完整原子模型，确认了该病毒新生mRNA的流出通道，对研究双链RNA病毒的RNA加帽机制，新生mRNA的释放过程，以及呼肠孤病毒的蛋白衣壳的稳定性和进化具有重要意义。　　中国科学院生物物理研究所在中国科学院蛋白质科学研究平台二期建设当中重点发展了生物大分子冷冻电镜三维重构研究平台，已经建成了具有世界先进水平的生物成像技术实验室，拥有目前最先进的300千伏Titan Krios场发射冷冻透射电子显微镜。该成果表明：我国独立开展的生物大分子冷冻电镜高分辨率研究工作达到了该领域的先进水平 和2010年10月孙飞研究组以封面形式发表于Structure的分子伴侣素结构等系列成果表明：中国科学院蛋白质科学研究平台生物成像技术实验室的成功建立，为进一步开展冷冻电子显微前沿研究奠定了坚实的基础，生物物理所生物成像技术实验室已跻身于达到近原子分辨率三维重构水平的极少数实验室行列。　　本工作得到基金委国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究973计划、以及中国科学院百人计划等项目资助，该文章链接为http://www.pnas.org/content/early/2011/01/05/1014995108。　　该研究由中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室朱平研究组和孙飞研究组、华南农业大学孙京臣副教授和中山大学张景强教授等合作完成。其中，生物物理研究所朱平研究组程凌鹏副研究员完成了冷冻电镜成像和结构解析等工作，黄晓星助理研究员协助完成了病毒纯化工作，孙飞研究组研究生张凯协助完成了原子模型构建工作，生物成像中心电子显微镜平台高级工程师季刚博士提供了电镜成像技术支持。　　 　　图片说明：质多角体病毒CPV的冷冻电镜图像(左上)和质型多角体病毒衣壳三维重构(中)。重构结果中彩色部分为组成该病毒的最基本的非对称结构单元。右图展示该非对称单元的放大图(右上)以及构建的原子模型(右下)。左下图展示的是部分氨基酸的三维重构电子密度图以及构建的原子模型，可以很清楚地看见氨基酸侧链。

帕金森疾病（Parkinson’s disease, PD）是第二常见的神经退行性疾病，患者所表现出的运动功能障碍主要由黑质（substantia nigra, SN）中多巴胺能神经元丧失引起。尽管PD致病因素多样，但多项证据表明线粒体功能缺陷在其中的重要性，例如编码维持线粒体质量控制蛋白的PARK7、PARK6和PARK2基因突变能引起早发型PD【1】。多巴胺能神经元对线粒体功能障碍的易感性可部分归因于其高代谢需求，从而引起线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）的持续刺激，然而这种巨大能量的提供是以线粒体氧化损伤增加为代价的。尸检研究表明，PD患者SN中mtDNA完整性的丧失与功能性线粒体复合物I（MCI）的丧失存在相关性。然而，这种MCI获得性损伤究竟是PD疾病进程中的一种副产品还是疾病的驱动因素还不得而知。2021年11月3日，来自美国西北大学Feinberg医学院的D. James Surmeier团队在Nature杂志上发表了一篇题为 Disruption of mitochondrial complex I induces progressive parkinsonism 的文章，这项研究通过选择性破坏小鼠多巴胺能神经元中MCI功能，发现MCI功能障碍足以导致进行性的帕金森病相关运动缺陷，且不同类型的运动功能损伤（精细动作和粗大运动）与不同部位（纹状体和黑质）多巴胺释放的相关性，挑战了长期以来存在的关于该疾病运动症状的观点。为了证明MCI功能障碍是否作为PD的驱动因素，该团队从小鼠多巴胺能神经元中特异性地敲除编码MCI催化核心亚基的Ndufs2基因。cNdufs2-/-小鼠在出生后20天（P20）仍表现出正常的粗大运动行为。但在随后10天中，SN多巴胺能神经元中的线粒体成为ATP的净消费者而非生产者，且线粒体嵴结构发生了明显改变。利用RiboTag方法分离多巴胺能神经元中的mRNA并进行测序发现，cNdufs2-/-小鼠中存在一种类似Warburg效应的代谢重编程，即编码促进糖酵解蛋白的基因上调，而与OXPHOS以及编码糖酵解抑制剂的基因下调。除了触发代谢重编程外，该团队还发现Ndufs2的缺失会导致与轴突生长和运输、突触传导、多巴胺（DA）合成和储存等相关的基因表达发生显着变化。对纹状体组织的液相色谱和质谱分析进一步验证cNdufs2-/-小鼠纹状体DA合成明显下降，此外，有助于驱动起搏的环核苷酸门控阳离子通道电流也明显减少。到P60，与多巴胺能信号相关的轴突蛋白的丢失由背侧纹状体扩大到腹侧纹状体，且cNdufs2-/-小鼠SN多巴胺能神经元胞体树突区域中的酪氨酸羟化酶表达降低至对照组一半左右，且DA释放量下降约75%。与在整个基底神经节中DA迅速耗尽的传统PD模型相比，cNdufs2-/-小鼠的病理分期能够评估DA释放的区域缺陷如何与行为相关联。随着背侧纹状体DA释放在P30左右下降到接近检测阈值，cNdufs2-/-小鼠失去了执行联想学习任务的能力，有趣的是，该任务可以通过P30时的左旋多巴治疗恢复，而P60的治疗则不能恢复。在通过小鼠从前爪去除粘合剂所花费的时间来评估精细运动技能的实验中，cNdufs2-/-小鼠完成任务时间明显延长，同时也表现出较差的旷场探索行为表现。此外，P60的cNdufs2-/-小鼠仅表现出轻微的步态障碍，到了P100才会表现出后肢张开、爪子位置异常和步幅改变等特征。而在P120-150期间，大约有40%的SN多巴胺能神经元丢失。需要注意的是，cNdufs2-/-小鼠在后期才出现粗大运动行为缺陷，这与SN DA而非背侧纹状体 DA释放变化平行。尽管有明确的临床证据表明纹状体DA耗竭对于PD患者的运动迟缓和僵硬是必要的【2】，但其充分性从未得到充分测试，因为传统的PD模型往往会导致整个基底神经节DA的快速耗竭。在此处通过对cNdufs2-/-小鼠的观察表明，背侧纹状体DA释放的丧失足以产生运动学习和精细运动缺陷，但并未达到类似于临床PD的运动症状水平。该团队通过分别向小鼠背侧纹状体或SN中立体定位注射携带AADC（可将左旋多巴转化为DA）的AAV，以及随后对小鼠旷场步态的分析，证明黑质多巴胺释放丧失对于粗大运动缺陷而言是必要因素。总的来说，这项研究不仅证明多巴胺能神经元中MCI功能丧失足以引发进行性的、轴突先行的功能丧失和左旋多巴反应性帕金森病，还证明背侧纹状体的DA耗竭对于联想运动学习和精细动作而言是必要的，但黑质的DA释放缺陷才会引起类似于临床PD患者表现出的粗大运动损伤特征。针对这项研究，来自美国格莱斯顿研究所的Zak Doric和Ken Nakamura在同期杂志上发表观点文章 Principles of Parkinson’s disease disputed by model 。他们指出González-Rodríguez等构建的基于线粒体功能障碍的帕金森疾病小鼠模型代表了目前可用的散发性PD最佳模型之一，它不仅可以研究复合物 I 缺陷在疾病中的作用，还可以提供一个模型来评估治疗策略的潜力。此外，该模型一个显著特征是多巴胺神经元在几个月中进行性退化，且轴突和胞体退化存在延迟，这种延迟便于详细研究两个不同部位多巴胺损伤所带来的影响。另一个相当大的进步是该模型证实纹状体多巴胺释放减少对于运动缺陷来说是必要而不充分的，也就是说，黑质多巴胺在维持粗大运动方面起着至关重要的作用。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04059-0https://doi.org/10.1038/d41586-021-02955-z

p　　青岛市自然资源和规划局消息，《青岛市城市地质调查工作方案》于近日印发实施。根据该方案要求，青岛市将建立城市三维地质基础模型，构建陆海一体地质环境监测网，为政府管理决策提供重要基础信息和资料支撑。/pp　　青岛市自然资源和规划局副局长刘龙江介绍说，青岛市城市地质调查旨在通过开展“地下空间、资源、环境、灾害”等多要素地质综合调查，建立“一模一网一平台”(即：城市三维地质模型、地质环境监测预警网络和综合地质信息服务与决策支持平台)的城市地质管理与服务体系，综合评价城市地壳稳定性、资源保障承载能力和城市安全性，全面服务于国土空间规划、新旧动能转换、乡村振兴、军民融合、“一带一路”“上合示范区”、海洋强省、“十五个攻势”和新型城镇化建设等重大战略实施，有力保障经济社会高质量发展。/pp　　据了解，根据《青岛市城市地质调查工作方案》，青岛市计划利用3年时间，采取“中央和地方共同出资”方式，联合开展城市地质调查工作。聚焦城市规划、建设、管理和生产、生活、生态等方面，统筹部署地上与地下、陆域与海域、资源与环境、地质灾害调查工作，为国土空间规划、重大工程建设、自然资源管理、生态环境保护、防灾减灾提供基础资料支撑和服务。/pp　　据介绍，根据方案共有5项任务。一是开展城市地下空间资源地质调查。在市南区、市北区、李沧区、崂山区、黄岛区、青岛高新区等区域，开展环境地质、工程地质调查，摸清地下空间地质资源家底，科学评价地下空间开发利用地质适宜性和资源潜力，补齐城市发展的地质工作短板，拓展城市地下发展空间。在胶州湾东岸及湾内开展断裂构造地质调查，为重大工程规划提供参考 在大沽河、墨水河下游周边区域开展海水入侵状态调查，提出海水入侵机理与防治对策，为海岸带保护与修复提供依据。/pp　　二是开展多门类自然资源综合地质调查。推进环境地质调查，在胶州湾、灵山湾、鳌山湾等区域开展陆海统筹海岸带综合地质调查、生态地质调查，重点查明海岸带环境地质条件，为海岸带重大工程规划建设提供基础数据 实施地质资源调查，在黄岛区、即墨区等重点农田、生态区，开展土壤、水体地球化学调查，重点查明富硒等特色土地资源分布、生态地球化学特征与问题成因，分析国土空间开发利用与周边水土环境关系，进一步预测发展趋势，提出对策建议，为发展现代化特色农业提供地质服务 开展地下水应急水源地调查，在白马-吉利河水源地、大沽河水源地等重点区域，完成可采资源量分析评价，提出应急水源地建议方案，为地下水资源保护利用和饮水安全提供保障 开展地热资源潜力和浅层地热能调查，分析评价重点区域地热资源成矿条件，提出开发利用建议 完成全域资源、环境、灾害地质补充调查，查明水文地质、工程地质、环境地质等基础地质条件，实现与资源环境承载能力评价、国土空间开发适宜性评价工作的有机衔接。/pp　　三是建立城市三维地质基础模型。以精准支撑城市地下空间资源科学、综合开发利用为目标，构建全市域、重点区、示范区、精品区等四个尺度三维地质模型，实现城市地下空间透明化，有效支撑地下空间资源协同开发利用。/pp　　四是构建陆海一体地质环境监测网。对重要的地质灾害隐患点、地下水超采区、海水入侵区、大型化工产业区、大型垃圾填埋场、地热和矿泉水资源、地质遗迹资源、岸滩剖面等，进行自动化监测或定期监测，实现信息数据集成共享，初步构建陆海一体监测预警网。/pp　　五是建设城市地质信息服务与决策支持平台。建设“一个中心、两大系统”(即：青岛市地质大数据中心和地质信息辅助决策系统、地质信息公共服务子系统)的城市地质信息服务与决策支持平台，满足不同用户群体需求，为政府管理决策提供重要基础信息和资料支撑，为智慧城市建设、地下空间拓展、新型城镇化发展和推进重大项目建设提供基础地质保障。/pp　　刘龙江表示，青岛城市地质调查工作预期形成基础性、理论性、应用性3大类成果，将为国土空间规划和地下空间开发利用提供服务支撑 为海岸带资源开发与保护提供服务支撑 为水土资源开发与保护提供服务支撑 构建城市地质环境监测预警网，为城市地质安全保障提供服务支撑 为重大工程选址建设规划提供服务支撑 为政府部门提供城市地质信息服务与决策支持，为社会公众提供地质科普资料，满足不同群体的城市地质信息需求。/p

6月15日，我国首个渔业大模型“范蠡大模型1.0”在中国农业大学发布，据悉，该模型可以实现渔业多模态数据采集、清洗、萃取和整合等，将为渔业养殖工人、管理经营者和政府决策部门提供全面、精准的智能化支持。“范蠡大模型1.0”发布现场(中国农业大学供图)渔业大国，面临转型的需求我国是水产养殖大国，数据显示，2023年，我国水产养殖产量达5812万吨，约占世界水产养殖总产量的60%以上，为城乡居民提供了1/3优质动物蛋白。但同时，我国不是养殖强国，水产养殖资源利用率、劳动生产率低，水产养殖产业发展面临多种转型需求。范蠡大模型设计者、发起者、国家数字渔业创新中心主任、中国农业大学信息与电气工程学院教授李道亮介绍，“我国水产养殖品种繁多，包括鱼、虾、蟹、贝、参、藻等，养殖模式多样，建立完整养殖品种的生产模型是极其困难的；同时，劳动力出现了普遍老龄化现象，有调查数据显示，我国水产养殖中，劳动力成本占70%左右，劳动者平均年龄达到55岁。新一代缺乏养殖经验，也不愿意从事传统的养殖生产，需要人工智能技术的支持。”范蠡大模型设计者、发起者、国家数字渔业创新中心主任、中国农业大学信息与电气工程学院教授李道亮(中国农业大学供图)随着现代技术的发展，水产养殖已经从1.0时代发展到4.0时代。李道亮介绍，“渔业1.0时代主要以小农生产为主，特征是依靠人力、手工工具、经验等养殖。2.0时代，水产养殖逐渐实现机械化、装备化，主要依靠机械动力和电力进行生产。3.0时代，自动化和计算机技术成为核心，生产装备出现数字化、网络化、自动化特征。到4.0时代，物联网、大数据、人工智能、机器人等技术普遍应用在生产中，无人化生产逐渐实现。”随着人工智能、机器人学习等技术的逐渐出现和成熟，越来越多的农业场景开始应用这些技术，但作为水产养殖大国，我国当前的水产养殖中，相关技术的应用还较为缺乏。渔业模型，从小到大的升级如何在水产养殖中应用现代技术，甚至打造未来的无人渔场？李道亮介绍，我国水产养殖品种繁多，养殖环境差异较大，而机理模型的构建，需考虑鱼类品种、饵料、病害、环境变化等一系列因素，面对众多的品种和养殖模式以及地区气候差异，逐个养殖品种建立像发达国家的养殖机理模型是不现实的。所谓大模型，是指具有大规模参数和复杂计算结构的机器学习模型，参数数量动辄数十亿甚至数千亿。在渔业中，大模型可以利用深度学习和数据驱动的方法，能够分析海量的养殖数据，揭示其中的规律和关联性。“它们不仅能够模拟和预测水质、饵料、疾病等因素对养殖效果的影响，还能够优化养殖方案，提高生产效率和经济效益。”李道亮说。智能池塘养鱼场景(中国农业大学供图)随着社会发展和水产养殖业转型，渔业大模型越来越成为产业发展的重要助力，为此，李道亮带领团队联合中国联通、中国电信、中国移动三家运营商、全国主要水产院校和科研机构，以鱼、虾、蟹、贝等27种我国主养品种水产文本语料为主，辅以文本、图像、视频、音频等多模态数据，形成大规模渔业专业知识语料库，通过深度学习架构，通过预训练和微调、参数共享与注意力机制、提示工程等技术，实现渔业多模态数据采集、清洗、萃取和整合等。“这一模型，不仅实现了丰富的渔业养殖知识生成，还包括水、饵、病、管等多方面多元化的预测、分析和决策。”李道亮说。范蠡为名，改变未来的渔业大模型构建成功后，命名为“范蠡大模型1.0”。李道亮介绍，范蠡是春秋末期越国大夫，众所周知的是，他是著名的政治家、军事家，也是商家鼻祖，但他同时也是我国最早的水产养殖专家，早在2500年前的春秋时期，他就写了一部《养鱼经》，并流传至今，“所以我们以范蠡为名，希望它能够在新时代中，为我国水产养殖带来的新的气象。”据介绍，范蠡大模型1.0分为请问我、请听我、请看我、请决策四个模块，分别代表文本、语音、视频、物联网决策四大场景，用户可以查询渔业的不同应用。而针对准确监测和评估鱼类的健康状况和体重异常耗时费力，且可能对鱼类造成伤害的问题，国家数字渔业创新中心开发了基于计算机视觉技术的鱼类体重估计模型，基于机器视觉实时捕捉水下鱼类图像和优化构建的深度神经网络算法，自动完成图像中鱼类目标的检测和定位，通过提取形状、颜色、纹理等多维度特征，以非接触方式实现对鱼类体重的实时、准确估算，同步完成生长及健康状态监测和计算，为投饵决策、水环境、能耗优化控制提供数据支撑。范蠡大模型利用了多种现代技术，以此实现水产养殖的数字化、无人化。图为鱼的种类识别模型(中国农业大学供图)“当前，范蠡大模型还是1.0，未来还会不断进化，人工智能在智慧渔业中的应用，是多元化且深远的、长期的，不可能一蹴而就。未来，范蠡大模型还有很长的路要走，必须充分发挥通信、科研、水产养殖企业、养殖户等各种不同领域的优势力量，以产学研用协同推进大模型的开发与应用，人工智能才能真正落地。”李道亮说。

－面向药物摄取履历的观察－ 成像质谱分析法越来越广泛地应用于各领域中。由于毛发增长时会极微量地吸收当时所摄取的药物，因此，毛发作为记录药物使用履历的“磁带”式的样本备受关注。实际应用中经常使用 LCMS 等对从毛发中提取的药物进行分析。但是因提取操作的原因导致毛发中药物分布信息损失。如果能进行毛发纵轴方向截面的成像质谱分析，则可实现观察伴随毛发生长药物分布的变化情况、即实现药物使用履历的可视化。这项技术有望在法医学、临床医学、用药管理以及科学搜查等领域进行应用。 本次使用甲氧那明添加的毛发样品，进行了高空间分辨率的成像质谱分析，获得详细显示毛发中药物分布的成像结果。毛发在生长过程中，一边在根部吸收血液中的药物等，一边以每个月约 1cm 的速度生长。因此，毛发也被比喻为记录药物使用履历的磁带，在法医学和科学搜查中得到了应用，今后有望在用药管理、兴奋剂检查等更广泛的领域中应用。本应用报告中记载的添加毛发样本的制作过程与洗发香波、头发营养产品、头发定型产品和染发剂等头发护理用品的使用情况有很多共通点，因此，上述分析技术可以用于这些产品的开发和评价工作、进一步为头发的美容、健康作出贡献。iMScope TRIO （左）和 iMLayer（右） 了解详情，敬请点击《模型毛发样本中的药物成像－面向药物摄取履历的观察－》关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

7月19日，云南省科技厅基础研究处率验收专家组一行对中国科学院昆明动物研究所承担建设的云南省动物模型与人类疾病机理重点实验室进行了验收。云南省科学技术厅副厅长王建华出席了验收会。　　昆明动物所副所长王文首先代表研究所对与会领导及专家表示欢迎，希望大家对实验室的建设和未来发展提出宝贵建议。随后，省科技厅详细介绍了验收要求及验收专家组成员，验收会正式开始。　　验收专家组首先对重点实验室进行了现场考察，接着认真听取了省重点实验室主任的工作汇报，对实验室的学科方向、在建设期内承担的重大项目、取得的科研成果、人才引进与培养、管理规章、基础建设以及体制机制等方面进行了认真细致的审阅和质询。　　验收专家组认为，该重点实验室通过交叉学科的集群攻关，利用西南地区丰富多样的生物资源，创建特色动物模型如树鼩和猴模型，致力于生命科学前沿和重大疾病机理研究，在国内外形成了特色。　　验收专家组经商议认为，该重点实验室完成了培育计划任务书所规定的各项指标，一致同意通过验收。

p style="text-align: center "img width="450" height="354" title="pharmon201602261436351926.png" style="width: 450px height: 354px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/6fb8df3f-01c7-44f0-8bc7-6f93f4cdf956.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp　　一直以来新药研发筛选和试验都是一个耗资耗时的工程，通过海量筛选、临床前动物实验和a title="" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href="http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S01-T000-1-1-1.html" target="_self"span style="color: rgb(255, 0, 0) "临床试验/span/a才能制筛选出具有运用前景化合物或蛋白质药物。在这过程中，从体外细胞筛选再到动物模型试验，如果这些化合物能达到预期的药效并对动物显示安全耐受。那么这些药物候选物就可以进入临床试验，然后通过观察这些药物在人身上的安全性、疗效作用及最适使用剂量。但是，往往一些药物在动物模型上显示安全有效，但在临床试验中遇到阻碍。这说明这些药物候选物虽然在临床前动物实验显示安全有效，但对其后期的开发(临床试验)没有准确的预测能力。/pp　　最近一次会议召集了微观生理学领域、干细胞生物学领域的专家和一些政府和监管机构的领导。这些人聚在一起讨论了" 仿真人体器官芯片" 作为临床前对候选药物在人体的疗效性和安全性检测的潜在发展前景和效用。/pp　　计算机的微芯片由硅树脂材料打造而成，而芯片仿真人体器官也建造于这样的材料之上：科学向经过专门蚀刻打造的模具中浇筑液态硅胶，模具上有很多槽道，因此硅树脂芯片上也就多了很多槽道。在这些槽道里，科学家安置培育了很多人体细胞。这些细胞从槽道的底部生长，而培养液则会在槽道中流动以便为细胞输送营养。于是，科学家就可以在培养液中加入等待测试的新药或者其他物质，观察其与细胞结合之后的情况。/pp　　在美国，NCATS，FDA，DTRA和欧洲的hDMT都认为这个系统具有运用潜力和开发前景。它能给药物、生物制剂和纳米治疗提供更好、更直接的临床前试验模型，从而更准确地判断对人的疗效和安全性。/p