收缩机

美国卡内基梅隆大学和中国香港中文大学的研究人员开发了一种能利用各种材料创建超高分辨率、复杂3D纳米结构的策略。研究成果近日发表在《科学》杂志上。研究团队此次开发的新技术，为微加工领域的长期挑战找到新的解决方案：一种将可印刷纳米设备的尺寸减小到几十纳米长、几个原子厚的方法。他们的方案与传统的被称为膨胀显微镜的方式相反，他们在水凝胶中创建材料的3D图案，并将其缩小以获得纳米级分辨率。一般3D纳米级打印机聚焦激光点以连续处理材料并需要很长时间才能完成设计，而研究人员开发的飞秒投影双光子光刻技术，能改变激光脉冲的宽度以形成图案化的光片，从而使包含数十万个像素的整个图像在不影响轴向分辨率的情况下立即打印。该方法比以前的纳米打印技术快1000倍，并可能导致具有成本效益的大规模纳米打印用于生物技术、光子学或纳米设备。研究人员引导飞秒双光子激光修改水凝胶的网络结构和孔径，为水分散性材料创建边界，然后将水凝胶浸入含有金属、合金、金刚石、分子晶体、聚合物或钢笔墨水等纳米颗粒的水中。纳米材料被自动吸引到水凝胶中的印刷图案上并完美组装。随着凝胶收缩和脱水，材料变得更加密集并相互连接。如果将打印的水凝胶放入银纳米颗粒溶液中，银纳米颗粒会沿着激光打印的图案自组装到凝胶中。随着凝胶变干，它可收缩到原来大小的1/13，使银密度足以形成纳米银线并导电。

碳排放再收缩，智易时代对焦钢铁焦化企业CO监测随着全球气候变化问题日益严重，碳排放已成为应对气候变化的重要关注点。而钢铁焦化行业是一氧化碳排放的主要来源之一，开展钢铁焦化行业一氧化碳治理，有效控制一氧化碳排放，对持续改善大气环境质量非常重要。在这一背景下，智易时代以科技创新为驱动，致力于推动工业生产节能减排成果监测，并在钢铁焦化企业CO监测方面取得了显著成果。在我们的监测系统中，一系列精密的传感器和数据分析工具实时监测企业生产过程中的碳排放量及相关环境参数，如温度、湿度、压力、风速等。这些传感器安装在各个产尘点和烟囱上，以便全面掌握企业碳排放情况。因此智易时代针对焦钢铁焦化企业的特点，开发出一套CO监测系统，实现对生产过程中CO浓度的实时监测。该系统采用先进的传感器技术和数据分析算法，能够准确、快速地检测出CO浓度，为企业管理者提供重要数据支持。分析仪具有测量精度高、可靠性好、相应时间快、操作简便且适用范围广等特点，支持手动校准和自动校准，校准程序可由用户自行设置，且支持远程控制和远程上传。实时测量数据和仪器状态参数均可实现自动传输、查询等，可供监测部门方便、准确地判断空气质量水平。监测效果：通过长期监测，系统能够有效识别并预警CO浓度超标的情况，从而降低因CO浓度过高导致的安全风险。同时，系统还可以为企业提供数据支持，帮助企业优化生产工艺，降低碳排放。价值提升：CO监测系统的应用，不仅提高了企业的安全水平，也为企业管理者提供了重要的数据支持。通过对数据的分析，企业可以优化生产工艺，提高能源利用效率，从而实现低碳排放的目标。未来，智易时代将继续加大研发投入，推动更多环保、高效的技术应用于实际生产中，助力企业实现低碳发展。

p　　华大基因身为国内基因测序行业的龙头企业，一直备受外界瞩目，然而最近的大幅裁员和项目搁浅也将其推上风口浪尖。/pp　　近日，外媒称华大基因对其加州基因测序子公司Complete Genomics(以下简称CG)进行大幅裁员，但具体数量不详，克利夫· 里德已经辞去了该公司CEO的职务，其超级基因测序仪RevolocityTM的上市计划也暂时搁浅。/pp　　对此，华大基因公共传播部刘旭林对《中国经营报》记者证实CG确有大幅裁员， RevolocityTM平台相关的研发与商业活动也将被延缓，但没有就原因作出进一步解释。/pp　　在IPO前期出现这般大动作的调整，业内人士认为，华大基因方面虽然对于股市和市场的反应不是很在意，但这种大幅裁员会影响它的融资和市盈率。此外，CG还是美国纳斯达克上市公司，裁员对其影响也会非常大。/pp　　strong异动/strong/pp　　今年7月份以来，华大基因在人事变动上屡次发生“地震”，在华大任职16年的原CEO王俊辞去CEO职务，外界关于华大基因高管内斗的传闻甚嚣尘上。/pp　　北京鼎臣医药管理咨询中心负责人史立臣认为，此次CG裁员或是由华大高层的人事变动引起的战略调整，但目前看来，华大基因对于整体性的发展战略规划不是很清晰，这样的异动对企业发展影响重大。/pp　　目前，华大基因的估值也是市场的焦点，在此之前，国内还没有出现过可以参照的相关企业，可对标的只有美国的Illumina，全球基因测序的龙头企业，当前的市值在255亿美元左右，市盈率50多倍。/pp　　2012年9月，华大基因以1.17亿美元收购了CG公司，当前拥有约200名员工。其主要产品为RevolocityTM基因测序仪，该系统一年可完成1万个基因组的测序。/pp　　外媒称，即将离职的CG公司 CEO克利夫· 里德称，在王俊今夏辞去华大基因CEO之后，华大基因对公司战略进行了重新评估。结果是决定将CG子公司变成华大基因的研发机构，主要任务不再是提供RevolocityTM基因测序仪。/pp　　刘旭林对记者表示，华大基因与CG将在加州山景城成立联合研发中心，专注前沿临床研究。这将为华大基因无创产前检测业务提供更多的支持，并加速其桌面测序系统进入需求日益增长的中国市场。/pp　　从今年7月份到现在，华大基因经历了几次重大的人事变动，首先是原CEO王俊辞去CEO等集团职务，仅保留董事一职 9月，山东省济宁市市长梅永红正式离职，加盟华大，出任国家基因库负责人 10月，王俊在宣告进入人工智能领域创业的同时，也宣告了华大基因的另外3位高管原华大基因首席运营官吴淳、首席科学家李英睿及首席信息官黎浩担任联合创始人。/pp　　王俊的离去，被外界认为是核心团队的失血。CG这家子公司更是被华大基因寄予厚望，此时大幅裁员，也招致外界的一些消极揣测。在今年8月宣布上市计划之后，华大基因的一举一动都受到资本市场的关注。/pp　　strong暗斗/strong/pp　　目前，华大基因除了筹备上市，还在利用孵化项目布局基因生态系统，旨在瞄准精准医疗，外界也认为是为了拓展版图，提升上市估值。/pp　　2013年，华大基因全额收购CG子公司，旨在通过反向收购上游公司来补齐仪器设备核心技术的短板。/pp　　在此之前，华大基因曾于2010年买下128台Illumina测序仪，一跃成为全球最大的测序服务商，而Illumina随即宣布其配套试剂价格每年将涨价4%。/pp　　华大基因往上游收购的策略旨在打通基因测序产业链，其董事长汪建曾表示，数年内使基因诊疗成为全球医院标配。/pp　　但是外界对于CG的技术能力一直存有争议，甚至有华大基因内部人士曾对媒体透露“CG正在努力升级，华大基因考虑重新买回Illumina测序仪”的消息传出。/pp　　直到今年6月，CG在欧洲宣布推出超级测序仪RevolocityTM测序系统，这是一个超大型集成式测序仪。华大基因当时声称“一年可完成10000个全基因组测序，并将增加到每年30000个——超越所有现有的测序方案。”/pp　　目前计划搁浅，有业内人士认为这是“做砸了”的信号。/pp　　但一名行业人士对记者表示，CG这家子公司现在对于华大基因来说已经有些“鸡肋”，研发和运营CG这家公司的成本实际高于直接向Illumina购买设备的成本。且售卖RevolocityTM测序仪和竞争对手相比，没有太多优势。从这个意义上来说，压低CG的人力成本也是一种合理的战略收缩策略。虽说长痛不如短痛，但选择在上市前夕做这么大的变动倒是出人意料。/pp　　此外，华大基因今年10月份推出了自主研发的桌面测序解决方案BGISEQ-500，业内人士认为，这款产品使用到了CG的核心专利技术，更小巧灵活，更适合临床使用，对于华大基因的战略布局意义比较重大。“在掌握了核心的技术之后，在国内已经可以实现类似BGISEQ-500这种产品的产业化发展，没有必要在海外养这么多人的一支团队。”该人士对记者表示。/pp　　从测序服务商转向测序上游供应商，华大基因的路径与产业化应用市场的成熟度提升不无关系，随着全球基因测序仪市场的增速放缓，产业链上下游开启了明争暗斗。/pp　　strong瓶颈/strong/pp　　根据Markets& Markets的一项研究报告显示，2014年二代基因测序的全球市场为25亿美元，预计2020年将达到87亿美元，复合增长率23%。其中，二代基因测序是基因学领域中增长最快的子行业，超过基因芯片和PCR技术。/pp　　据不完全统计，仅在北上广三地，提供基因检测二代测序服务的公司就已经超过百家，竞争激烈。/pp　　一家提供试剂给华大基因的公司人士对记者透露，他们既提供试剂给华大基因，但也在基因测序行业中与其展开竞争，关系比较复杂。/pp　　国内也有十多家基因治疗概念股和许多非上市公司受到资本的热捧。达安基因、迪诊断及紫鑫药业等也在分别与国内外科研机构合作，开展基因测序服务并生产相关仪器及试剂。/pp　　而在产业链上游，由于仪器的高技术壁垒形成了寡头垄断格局，主要以Illumina、罗氏等几家欧美企业为主导。业内人士认为，在中下游的试剂耗材方面，国内企业尚存在一定的机会，因为测序仪器未来或将免费赠送，可将赢利点放在试剂耗材和服务端。/pp　　就测序服务本身来说，技术水平要求较低，需要大量人工。而中国享有人力资源丰富的优势，未来或出现像富士康这种规模的第三方检测工厂。/pp　　目前人类全基因组测序成本已经降到1000 美元以下，未来这一数字还将持续下降。目前主流的的二代测序技术已经走进临床，在肿瘤分子诊断领域、遗传病筛查领域和产前诊断领域中已经占据一席之地。/pp　　一名行业人士对记者表示，无创产前检测(NIPT)作为二代基因测序应用最成熟的领域，市场价格在2000~2500元左右。随着二胎政策的开放，二代基因测序产业的市场规模还将扩大到200亿元左右。/pp　　此外，精准医疗在我国也迎来了政策风口。/pp　　今年以来，先后公布了成立中国精准医学战略专家组、在2030年前在精准医疗领域投入600亿元、公布产前筛查与诊断高通量测序试点单位以及放宽审批等利好政策，刺激企业纷纷推出新产品。/pp　　但是业内人士对记者表示，目前基因测序行业仍存在一些发展瓶颈，比如CFDA和卫计委分两条路在推进，但是监管方不明 美国有类似妇产科联盟这样的专业和权威的第三方机构给予相关建议，但在国内相对缺失 此外，还存在行业缺乏统一标准、卫生标准和准入门槛等的制定工作难度较大的问题。/p

外骨骼是一种包裹身体的刚性结构，通常用来辅助关节运动。这种“外服”试图像人造肌肉一样，帮助穿着者的肌肉收缩和伸展。 最早的机器人外骨骼的开发可以追溯到1965年左右，当时通用电气公司开发了哈迪曼（Hardiman），这是一种大型全身外骨骼，该项目由美国军方投资，设计方案类似于今天的机械外骨骼。军方的目的是让穿戴者拥有超人一样的力量。哈迪曼拥有28个关节和两个抓取臂，由复杂的液压和电子系统驱动。实验中，穿戴者曾成功举起过1500磅的重物。不过遗憾的是，限于当时的技术条件，哈迪曼自己也臃肿不堪，自重达1500磅。如此重量的外骨骼自然难以操控，稳定性不佳，体重带来的另一个问题是能源不足。结果哈迪曼没能走出实验室。 而同一时期，1969年，前南斯拉夫的米哈伊洛普平研究所（Mihajlo Pupin Institute），也做了动力外骨骼研究工作，目的是为了帮助下肢瘫痪患者实现部分运动功能，他们在全世界第一个提出了步态运动系统（legged locomotion systems）的概念。当代研究 人类一直没有停止对外骨骼的研究。继续向前迈进，我们关注到来自英国普雷斯顿市中央兰开夏大学（UCLAN）机械工程高级讲师Matt Dickinson博士。Matt博士在大学新建的工程创新中心工作，主要研究概念设计，特别侧重于复合材料通过3D打印技术的应用。 马特说：“老实说，如果你三年前告诉我，我们即将开发世界领先的外骨骼技术，我会质疑你的理智，但现在我们确实做到了。” “这一切都要归功于2019年赢得地区初级工程师比赛的一名当地青少年。幸运的是，我当时负责评估每一个参赛项目，而有一个项目立即触动了我，他提到为什么没有给患有肌肉疾病的儿童穿的特殊套装或外骨骼来帮助小朋友进行活动。我的第一直觉是，市场上肯定已经有这样的设备，但我发现我错了！” 欠缺开发的原因纯粹是设计。例如，你如何制作一套能随主人“生长”的衣服，既轻便又实用，而且成本低，以至于所有人都能穿？ “作为一名机械工程师，我的第一个想法是用铝制作这套外穿装置，回过头来看，这完全是不可行的，而且制作成本非常昂贵。” 所需的材料必须是轻量的和容易获得的，但也必须是负担得起的。简而言之，如果没有人能够真正维护它，或者如果低收入家庭负担不起它，那么这项技术将是不可行的。 “外穿装置的结构被称为被动设计系统，这意味着它是整个装置的一部分，起着收缩点的作用，就像肌肉一样，但也是一个被动的外骨骼，分配力量和载荷。” “基于这个想法，我们试图将这各种技术结合起来，以构建一种混合系统，该系统将支持人体架构，并有助于肌肉的收缩和伸展，这也帮助我们开发出了现在的这一套新的驱动方法。” “我最初认为有可能支持这一设计的材料是聚乳酸（PLA）。在当时，还没有人测试这种材料是否能够支撑人体，但结果很快表明我们确实发现了一种非常特殊的东西。” 设计的第一次迭代证明了复合材料的适用性，尽管还需要解决材料对紫外线的反应问题以及人体皮肤中乳酸对材料的潜在浸渍问题。 “皮肤有时会激活材料中的乳酸，这会导致细菌的形成，最终破坏其结构完整性。于是我们加入了一种嵌入铜纳米颗粒的材料，它在人体汗液和复合材料之间形成了一道屏障——如果你愿意，这会是一种完美的抗菌剂，”马特说。 该项目还在探索短切碳PET的使用。复合材料提供了额外的强度，它将被用来作为外穿装置的支撑结构的核心，包裹在聚乳酸和碳纤维中。 “基本上，和所有研发一样，事情都在不断发展。这些是我们目前正在开发的材料，但我们仍在不断寻求开发新的复合材料，看看是否比当前的更适合。”马特继续说道。困局突破 “但这个情况下，我们的研发也碰到了困境，除非我们更好地了解这些材料的机械性能，也正好在这个时候，我们遇到了Tinius Olsen。” 光学引伸计、传感器以及非常强大的Horizon测试软件。公司的技术人员也在现场，根据研发的需要提供建议和指导。 然而，这次合作，还不仅仅是关于机械和测试建议。通过Tinius Olsen，Matt被介绍给ASTM标准委员会，成为F48.04外骨骼开发标准委员会的小组主席。 “ASTM F48委员会主要关注的是正在使用的部件的失效疲劳，与任何将用于人类使用的研发项目一样。通过日常使用中的压缩、拉伸和弯曲运动，对所用部件和/或材料进行预期寿命的评估。我们现在使用的Tinius Olsen的测试系统能够使我们更高效的进行所需的测试，大大缩短研发时间。” 在英国一个大型工程展上的一次偶然相遇为工作伙伴关系奠定了基础，最初，Tinius Olsen出借了一个50kN的试验机、一个“ASTM也对我们的研发项目带来了相当大的帮助，我们实际上已经从普雷斯顿的一个小实验室上升到了国际舞台上，见证了这一研发项目呈指数级地向前推进。如果没有Tinius Olsen，我们根本无法达到目前的水平。” “我们的最终目标是开发一套能够提供辅助生活的外穿装置。它的设计并不是为了增加力量，而是为了让患有肌肉疾病的儿童更灵活、更独立，最重要的是，提高生活质量。”其他应用 这一研发不仅在医学领域可以成功应用，在其他行业也有它的用武之地。例如，美国宇航局（NASA）等航天机构可以将这项技术应用到他们的宇航服设计中，以应对计划于20世纪30年代中期进行的火星任务。 同时它也可以扩展到军事应用，不仅用于支持士兵和飞行员的身体结构，还能应用于负责重型飞机、坦克和飞机建造和维护的地勤人员和技术人员。 职业体育也可以从中受益。美式足球和橄榄球等体育运动中的身体防护装备是显而易见的应用，但在治疗运动损伤这一方面也能有所作为。 而在建筑业和其他制造业相关的重型起重作业中，这类外穿装置将会降低工人的工伤概率，也能因此减少因工人劳累和背部受伤而损失的工作时间。

8月18日，在近百名来宾的共同见证下，奥林巴斯在上海震旦博物馆发布了新一代激光扫描共聚焦显微镜新品——FV3000，这是FV系列时隔12年之后的又一力作。FV3000凭借其无可匹敌的高灵敏度、高速、高分辨率成像能力，不仅可以提供从活细胞成像到图像处理分析的全套解决方案，还可以在活细胞及组织的宏观和微观层级的观测模式上，也同样保持极佳的成像效果，无愧为生命科学领域的里程碑。发布会上，来自京都大学生命研究科的松田道行教授发表了“活组织细胞通讯的可视化”主题演讲，深入浅出的讲解方式令在场观众受益匪浅。奥林巴斯新一代激光扫描共聚焦显微镜新品FV3000发布(从右至左：奥林巴斯(中国)有限公司科学事业统括本部总经理 清水嘉毅先生、市场营业本部 生命科学部部长 波多野仁先生、技术服务部部长 张超美先生)京都大学生命研究科松田道行教授发表“活组织细胞通讯的可视化”主题演讲　　刷新业界新记录——超高速成像、超高灵敏度　　传统激光扫描共聚焦显微镜已经很好地满足固定状态下的细胞和切片的成像，但是生命科学的研究目的，是要追踪活细胞、活组织甚至活动物状态下生物学状态和变化。如果把传统显微镜比作固定物体摆拍的话，那么对活细胞和组织标本进行高灵敏度、高速成像，就犹如对赛场上的运动健儿进行高速连拍。FV3000产品图　　根据发布会的介绍，FV3000引入了两套扫描振镜，其中一套是高分辨率扫描振镜，具有先进显微镜特有的高分辨率成像能力 另一套是共振式扫描振镜，在保持大视野成像基础上兼顾了高速成像的表现。在全视野成像标准下，FV3000能够实现一秒钟内在屏幕上连续投射出 438张静止画面的采集速度，创下了业内扫描速度的新记录，可实时观察测钙、血流、心肌收缩等活细胞反应。　　此外，FV3000还应用了奥林巴斯新进研发的独家专利——“TruSpectral全真光谱超高灵敏检测”技术。与传统激光共聚焦显微镜相比，FV3000对标本的激光照射强度更低，荧光检测灵敏度更高，能有效保护珍贵的荧光标本。　　从宏观到微观的跨越——高精准物镜、高分辨率　　如果把图像扫描和处理系统比作FV3000的大脑，那么高精准物镜就是它的眼睛。FV3000采用最高精度的激光器和光路元件，提供多种独有物镜为不同应用和科研实验提供最优化的方案，如硅油物镜能够进行深层活细胞的高分辨率观察，超级色差校准物镜提高了共定位分析的可靠性，NA1.7超高分辨率物镜也是超高分辨率计划诺贝尔获奖者的科研首选。　　 现场来宾在工作人员讲解下深入了解FV3000产品　　另外，FV3000还可配置专利超高分辨技术FV-OSR，其应用非常广泛，可提供多达4通道同步超高分辨率技术成像，适用于大部分样本。FV-OSR对荧光染料无特殊要求，轻松突破光学分辨极限，实现高达120nm的超高分辨图像。在聚焦超高分辨细节的同时，FV3000还可根据需要，从1.25X物镜的低倍全局成像切换到150X物镜的高倍细节观察，实现大视野成像，完成从宏观到微观不同层级的图像采集。　　承光之力点亮生命 光学科技谱写世纪篇章　　凭借近一个世纪的光学研究努力，奥林巴斯始终秉承“Social IN”的经营理念，致力于以光学科技守护美丽生命。作为全球领先的显微镜产品和服务供应商，奥林巴斯自1920年自主研发了日本第一台商用显微镜“旭号”开始，就一直在显微镜领域不断攻克科技难关、坚持光学技术的不断创新，始终站在显微镜领域发展的前沿。此次FV3000的发布也必将成为显微镜历史发展中的重要时刻，它的诞生将使细胞生物学、肿瘤研究、干细胞研究、神经科学研究等领域的研究再上一个新的台阶。　　奥林巴斯生命科学领域负责人表示：“FV3000的研发离不开奥林巴斯卓越的光学科技创新和积累，未来，奥林巴斯会不断开拓进取，用不断进步的显微技术和产品，帮助人们去发现和探索更多的未知世界，发现更多未知之美。秉承‘承光之力，点亮生命’的品牌理念，奥林巴斯会持续守护美丽生命，为实现人类幸福的生活不断努力”。

新型芯片复制神经肌肉接头有助于为神经肌病测试药物麻省理工学院（MIT）工程师们开发出一种复制神经肌肉接头（神经和肌肉之间至关重要的连接）的微流控设备（microfluidic device）。该设备约有25美分硬币大小，包含单个肌条和一小组运动神经元。研究人员能够在逼真（现实）的三维基质中影响和观察两者之间的相互作用。研究人员对该设备中的神经元进行基因改造，使其对光照做出反应。通过将光照之间投射到（这些）神经元上，他们能够精确刺激这些细胞，发送信号激发肌肉纤维。研究人员还测量了设备内肌肉在被激发后抽搐或收缩的力量。该研究结果2016年8月3日在线发表于《Science Advances》期刊，可能帮助科学家们理解并识别药物以治疗肌萎缩侧索硬化（ALS，即卢伽雷氏症）和其他神经肌肉相关疾病。“神经肌肉接头涉及许多失能性疾病，其中有些是残酷而致命的，还有很多尚未被发现”领导该研究的MIT机械工程系研究生Sebastien Uzel说，“我们希望能够在体外形成神经肌肉接头，从而帮助我们理解某些疾病活动”。Sebastien Uzel现在是哈佛大学Wyss研究所博士后。自1970年代以来，科学家们已经提出了大量方法在实验室中模拟神经肌肉接头。大部分这些实验涉及在培养皿或小玻璃基板上生长肌肉和神经细胞。但这样的环境与（动物）体内状态相去甚远，在动物体内，肌肉和神经细胞存活于复杂的三维环境中，并且通常距离较远。“想想长颈鹿”Uzel说，“脊髓神经元所发出的轴突需要跨越非常大的距离才能与腿部肌肉连接。”为了在体外重建更逼真的神经肌肉接头，Uzel和同事们构造了一种微流控设备，该设备具有两个重要特性：1. 三维环境；2. 隔离肌肉和神经的隔间，从而模拟两者在人体内的自然分离状态。研究人员将肌肉和神经元细胞悬浮于隔间中，然后充满凝胶以模拟三维环境。为了生长肌肉纤维，研究团队使用了获得自小鼠的肌肉前体细胞，随后将其分化成肌肉细胞。他们将细胞注入微流控隔间，细胞会在隔间内生长并融合形成单个肌条。同样的，他们从干细胞分化出运动神经元，然后将所获得的神经细胞聚合体放置在第二个隔间中。在分化两种细胞之前，研究人员使用光遗传学（optogenetics）技术对神经细胞进行了基因改造。该研究共同作者、MIT机械和生物工程Cecil and Ida Green特聘教授Roger Kamm说：光“能够让你精确控制你想要激活的细胞”。在这样的狭小空间里，电极无法实现这一点。最后，研究人员为该设备添加了另一个特性：力传感。为了测量肌肉收缩，他们在肌肉细胞隔间内构造了两个微小的弹性支柱，位于肌肉纤维周围并能够被生长的肌肉纤维所包裹。随着肌肉收缩，支柱会被挤压在一起，形成位移，研究人员能够测量这些位移并转换为机械力。在测试该设备的实验中，Uzel和同事们首次观察到神经元在三维区域内向肌肉纤维伸展轴突。在观察到轴突建立连接时，他们用微小的蓝光激射刺激神经元，并立即观察到肌肉收缩。“发射闪光，就能观察到抽搐”Kamm说道。根据这些实验，Kamm说，这种微流控设备可能作为神经肌病药物测试卓有成效的试验场，甚至可以根据个体患者进行定制。“你可能从ALS患者获得多能细胞，将它们分化成肌肉和神经细胞，并且为特定患者制造整个系统”Kamm说，“然后你能够根据需要多次复制，同时测试不同的药物或疗法的组合，查看哪种疗法能够最有效地改善神经和肌肉之间的连接。”另一方面，他说，该设备在“建模操作协议（modeling exercise protocols）”中可能是有用的。例如，通过以不同的频率刺激肌肉纤维，科学家们能够研究重复压力如何影响肌肉的性能。“现在，随着所有这些新型微流控方法的开发，你能够开始建立神经元和肌肉的更复杂的模型”Kamm说，“神经肌肉接头是另一个现在可以被纳入测试模式的单位”。

东京时间2023年12月12日， SEMI在SEMICON Japan 2023上发布了《年终总半导体设备预测报告》（Year-End Total Semiconductor Equipment Forecast – OEM Perspective）。报告指出，原始设备制造商的半导体制造设备全球总销售额预计将在2023年达到1000亿美元，比2022年创下的1074亿美元的行业记录收缩6.1%。预计半导体制造设备将在2024年恢复增长，在前端和后端市场的推动下，2025年的销售额预计将达到1240亿美元的新高。SEMI总裁兼首席执行官Ajit Manocha表示：“由于半导体市场的周期性，我们预计2023年会出现暂时的收缩，2024年将是过渡年。我们预计，在产能扩张、新晶圆厂项目以及前端和后端对先进技术和解决方案的高需求的推动下，2025年将出现强劲反弹。”半导体设备销售额（按细分市场划分）在去年创纪录的940亿美元销售额之后，包括晶圆加工、晶圆厂设施和掩模/掩模版设备在内的晶圆厂设备领域预计将在2023年下滑3.7%，至906亿美元。这一收缩标志着与SEMI在其《年中半导体设备总量预测报告》（Mid-Year Total Semiconductor Equipment Forecast – OEM Perspective）中预测的18.8%的下降相比有了显著改善。上调的主要原因是中国的设备支出强劲。由于memory产能增加有限和成熟产能扩张暂停，晶圆厂设备领域的销售额预计在2024年将比2023年增长3%。随着新的晶圆厂项目、产能扩张和技术迁移将投资提高到近1100亿美元，预计2025年将进一步增长18%。后端设备领域销售额的下降始于2022年，并在2023年持续，原因是宏观经济条件的挑战和半导体需求的疲软。2023年，半导体测试设备市场销售额预计将收缩15.9%至63亿美元，而同年封装设备销售额预计将下降31%至40亿美元。预计2024年测试设备、组装和包装设备领域将分别增长13.9%和24.3%。预计2025年，后端市场将继续增长，测试设备销售额增长17%，封装设备销售额增长20%。半导体设备销售额（按应用划分）Foundry和logic应用的设备销售额占晶圆厂设备总收入的一半以上，尽管终端市场疲软，但预计2023年将同比增长6%，达到563亿美元。随着成熟技术扩张放缓和前沿技术支出的提高，预计2024年应用领域将收缩2%。由于产能扩张采购增加和新设备架构的引入，foundry和logic设备投资预计在2025年将增长15%，达到633亿美元。正如预期的那样，memory相关的资本支出将在2023年出现最大降幅。预计2023年NAND设备销售额将下降49%至88亿美元，但2024年将激增21%至107亿美元，2025年将再增长51%至162亿美元。DRAM设备销售额预计将保持稳定，2023年和2024年分别增长1%和3%。在不断的技术迁移和对高带宽存储器（HBM）不断扩大的需求的支持下，DRAM设备部门的销售额预计将在2025年再增长20%，达到155亿美元。半导体设备销售额（按地区划分）预计到2025年，中国大陆、中国台湾和韩国仍将是设备支出的前三大目的地。预计2023年，运往中国大陆的设备出货金额将超过创纪录的300亿美元。虽然大多数追踪地区的设备支出预计将在2023年下降，2024年恢复增长，但在2023年进行大量投资后，中国大陆预计将在2024年出现温和收缩。以下结果反映了按细分市场和应用划分的市场规模（单位：十亿美元）：

你是否想过，身为人类我们为什么会起鸡皮疙瘩？巧的是查尔斯• 罗伯特• 达尔文也考虑过这个问题。他在他著名的《进化论》中对鸡皮疙瘩进行了思考。他认为，鸡皮疙瘩也许能保护皮毛厚实的动物免受寒冷侵袭。但我们人类似乎并没有从这种反应中获益太多。那么，为啥我们还在进化过程中一直保留着鸡皮疙瘩呢？在一项新的研究中，哈佛大学的科学家发现了原因：引起鸡皮疙瘩的细胞类型对于调节再生毛囊和头发的干细胞也很重要。在皮肤下面，收缩产生鸡皮疙瘩的肌肉是连接交感神经和毛囊干细胞的桥梁。交感神经对寒冷的反应是在短期内收缩肌肉和引起鸡皮疙瘩，长期则是通过驱动毛囊干细胞激活和新头发生长。发表在《Cell》杂志上的这些发现让研究人员更好地了解了不同细胞类型是如何相互作用，从而将干细胞活动与外界环境的变化联系起来的。“我们一直对外界刺激如何调节干细胞的行为很感兴趣。皮肤是一个迷人的系统：它有多种被不同类型的细胞包围的干细胞，位于我们身体与外界的交界处。因此，它的干细胞可能会对一系列不同的刺激做出反应——从生态位、全身，甚至外部环境，”Ya-Chieh Hsu副教授说，他与国立台湾大学的Sung-Jan Lin教授合作领导了这项研究。“我们发现了一个有趣的双组分生态位，它不仅在稳定状态下调节干细胞，而且根据外界温度的变化来调节干细胞的行为。”调节毛发生长的系统许多器官由三种组织组成：上皮、间质和神经。在皮肤中，这三个血统以一种特殊的排列方式组织起来。交感神经是我们神经系统的一部分，它控制着人体的稳态和我们对外界刺激的反应，它与间质中的一个微小的平滑肌相连。这种平滑肌又与毛囊干细胞相连，毛囊干细胞是一种上皮干细胞，对毛囊再生和修复伤口至关重要。交感神经和肌肉之间的联系是众所周知的，因为它们是产生鸡皮疙瘩的细胞基础：寒冷会触发交感神经神经元发送神经信号，肌肉的反应是收缩并导致毛发竖立。然而，当用电子显微镜在极高分辨率下检查皮肤时，研究人员发现交感神经不仅与肌肉有关，而且与毛囊干细胞形成直接联系。事实上，神经纤维包裹在毛囊干细胞周围就像一条丝带。“我们在超微结构水平上看到神经和干细胞是如何相互作用的。神经元倾向于调节可兴奋的细胞，就像其他神经元或带有突触的肌肉一样。但我们惊讶地发现，它们与上皮干细胞形成类似突触的结构，而上皮干细胞并不是神经元的典型靶点。”接下来，研究人员证实了神经确实靶向了干细胞。交感神经系统通常在一个恒定的低水平激活以维持体内平衡，研究人员发现这种低水平的神经活动使干细胞保持在一个稳定的状态，准备再生。在长时间的寒冷中，神经在更高的水平上被激活，释放出更多的神经递质，使干细胞迅速激活，再生毛囊，长出新的毛发。研究人员还调查了是什么维持了与毛囊干细胞的神经联系。当移除与毛囊相连的肌肉时，交感神经收缩，与毛囊干细胞的神经连接丢失，表明肌肉是连接交感神经与毛囊的必要结构支撑。系统如何发育除了研究毛囊处于完全形成状态外，研究人员还研究了系统最初是如何发育的——肌肉和神经如何首先到达毛囊。“我们发现信号来自发育中的毛囊本身。它分泌一种调节平滑肌形成的蛋白质，然后吸引交感神经。然后在成年期，这种相互作用发生逆转，神经和肌肉一起调节毛囊干细胞，以再生新的毛囊，”本文第一作者Yulia Shwartz说。应对环境通过这些实验，研究人员发现了一种调节毛囊干细胞的双组分系统。神经是通过神经递质激活干细胞的信号成分，而肌肉是使神经纤维直接与毛囊干细胞相连的结构成分。“你可以用很多不同的方法来调节毛囊干细胞，它们是研究组织再生的极好模型，”Shwartz说。“这种特殊的反应有助于将组织再生与外界的变化（如温度）结合起来。这是一个两层的回应：鸡皮疙瘩是短期内提供某种缓解的快速方法。但当寒冷持续时，这就成了干细胞知道是时候再生新的毛发了。”未来，研究人员将进一步探索外部环境如何影响皮肤中的干细胞，包括在体内平衡状态下，以及在伤口愈合等修复情况下。

我们一直把心脏比作发动机，但坏的发动机可通过替换零件很快修好，心脏修复却很难。与肝、肾、骨等不同，心脏不具备任何自我修复能力，一旦发生梗塞，ELISA试剂盒心肌细胞便永久坏死，造成心脏功能缺损。科学家一直希望从再生医学和组织工程学获得帮助，实现像替换零件一样修复心脏缺损。本研究就开辟了这样一条道路，即通过MCP进行心脏“零件”的生产，力求使治疗心脏病像修发动机一样更加安全、简单和便宜。当然，类似方法也可用于其他器官。几周后，老鼠的心脏不仅开始重建，而且也开始以每分钟40—50次的频率进行收缩。不过，科学家们补充道，ELISA试剂盒要想使心脏收缩得更强以及重建心脏的导电系统从而使心率能正常地加速和减慢，还需要进行更进一步的研究。科学家们表示，最新发现有望导致个性化的iPS细胞被用于器官移植中；还可用这一模型来对治疗心脏病的新药进行测试，或者研究胎儿心脏的发育情况。ELISA试剂盒而在未来，也能用病人的一块皮肤组织获得专门的MCP，其能被用作一个生物支架，再生出一个适合移植的心脏。圈点

中国科学院金属研究所热结构复合材料团队采用高压辅助固化-常压干燥技术，并通过基体微结构控制、纤维-基体协同收缩、原位界面反应制备出耐超高温隔热-承载一体化轻质碳基复合材料。近日，《ACS Nano》在线发表了该项研究成果。 航天航空飞行器在发射和再入大气层时，因“热障”引起的极端气动加热，震动、冲击和热载荷引起的应力叠加，以及紧凑机身结构带来的空间限制，给机身热防护系统带来了异乎寻常的挑战，亟需发展耐超高温并兼具良好机械强度的新型隔热材料。碳气凝胶（CAs）因其优异的热稳定性和热绝缘性，有望成为新一代先进超高温轻质热防护系统设计的突破性解决方案。然而，CAs高孔隙以及珠链状颗粒搭接的三维网络结构致使其强度低、脆性大、大尺寸块体制备难，大大限制了其实际应用。国内外普遍采用碳纤维或陶瓷纤维作为增强体，以期提升CAs的强韧性及大尺寸成型能力。然而，由于碳纤维或陶瓷纤维与有机前驱体气凝胶炭化收缩严重不匹配，导致复合材料出现开裂甚至分层等问题，反而使材料的力学和隔热性能显著下降。目前，发展兼具耐超高温、高效隔热、高强韧的碳气凝胶材料及其大尺寸可控制备技术仍面临巨大挑战。 超临界干燥是碳气凝胶的主流制备技术，其工艺复杂、成本高、危险系数大。近年来，热结构复合材料团队相继发展了溶胶凝胶-水相常压干燥（小分子单体为反应原料）、高压辅助固化-常压干燥（线性高分子树脂为反应原料）2项碳气凝胶制备新技术。为了实现前驱体有机气凝胶和增强体的协同收缩，本团队设计了一种超低密度碳-有机混杂纤维增强体，其碳纤维盘旋扭曲呈“螺旋状”，有机纤维具有空心结构，单丝相互交叉呈“三维网状”，赋予其优异的超弹性。该超弹增强体的引入可大幅降低前驱体有机气凝胶干燥和炭化过程的残余应力，进而可获得低密度、无裂纹、大尺寸轻质碳基复合材料。该材料在已知文献报道的采用常压干燥法制备CAs材料领域处于领先水平，可实现大尺寸样件（300mm以上量级）的高效、低成本制备，并具有低密度（0.16g cm-3）、低热导率（0.03W m-1 K-1）和高压缩强度 (0.93MPa)等性能。相关工作在Carbon 2021，183上发表。 在此基础上，本团队以工业酚醛树脂为前驱体，采用高沸点醇类为造孔剂并辅以高压固化，促使有机网络的均匀生长及大接触颈、层次孔的生成，实现了骨架本征强度的提升，同时采用与前驱体有机气凝胶匹配性好的酚醛纤维作为增强体，通过纤维/基体界面原位反应，实现了炭化过程中基体和纤维的协同收缩及纤维/基体界面强的化学结合，最终获得了大尺寸、无裂纹的碳纤维增强类碳气凝胶复合材料。该材料密度为0.6g cm-3时，其压缩强度及面内剪切强度分别可达80MPa和20MPa、而热导率仅为0.32W m-1 K-1，其比压缩强度（133MPa g-1 cm3）远远高于已知文献报道的气凝胶材料和碳泡沫。材料厚度为7.5–12.0mm时，正面经1800°C、900s氧乙炔火焰加热考核，背面温度仅为778–685°C，且热考核后线收缩率小于0.3%，并具有更高的力学强度，表现出优异的耐超高温、隔热和承载性能。相关工作在ACS Nano 2022，16上发表。 此外，上述隔热-承载一体化轻质碳基复合材料还首次作为刚性隔热材料在多个先进发动机上装机使用，为型号发展提供了关键技术支撑。 上述工作得到了国家自然科学基金委重点联合基金、优秀青年基金、青年科学基金、科学中心以及中科院青促会会员等项目的支持。 图1. 轻质碳基复合材料表现出优异的承载能力、抗剪切能力以及大尺寸成型能力图2. 高压辅助固化-常压干燥可实现较大密度范围轻质碳基复合材料的制备，其压缩强度显著高于文献报道的气凝胶和碳泡沫

胃肠道（gastrointestinal, GI）所有器官均由胚胎发育过程中源自三原胚层的细胞组装而成，且是正确执行胃肠道复杂功能所必需的。比如说，胃以化学和机械方式分解食物的关键功能取决于内胚层形成的上皮细胞之间复杂的相互作用以产生胃酸和蛋白酶，中胚层发育而来的平滑肌控制缩放，而外胚层而来的肠道神经负责协调前两个过程。近端胃肠道的先天性和获得性疾病包括食管闭锁、胃轻瘫和胃食管反流病，这些疾病可能由上皮、肠道神经系统（enteric nervous system, ENS）或平滑肌发育不当引起。尽管动物模型对于研究胃食管的发育和疾病非常重要，但不同物种在该器官中存在巨大的结构和功能差异，例如啮齿动物就具有人类不存在的前胃，Hedgehog信号在鸡和小鼠胚胎中胃肠平滑肌的发育中也具有不同作用【1】。因此，创建一种可在体外操作的遗传易处理且复杂的人类GI 组织模型可以加速改善胃食管功能药物的开发和研究。然而，当前的胃和食管类器官模型的局限性在于它们仅包含上皮组织【2, 3】，因此，迫切需要在体外整合来自其他两个胚层的祖细胞从而增加食管类器官的复杂性。2021年12月1日，来自美国辛辛那提儿童医院医学中心的James M. Wells团队在Cell Stem Cell杂志上发表了一篇题为 Functional human gastrointestinal organoids can be engineered from three primary germ layers derived separately from pluripotent stem cells 的文章，该团队开发了由源自人类多能干细胞的三原胚层的细胞组装而成的包含功能性肠道神经元、平滑肌层和分化腺体的人胃类器官，利用该系统证明人类肠神经嵴细胞（enteric neural crest cells, ENCCs）对胃上皮和间充质发育的关键作用，并为其他复杂类器官的开发提供了一个强大的范例。胃肠道发育的第一个，也是最关键的步骤之一是将上皮细胞和间充质组装成原始肠道管。尽管多能干细胞衍生的人胃类器官具有完整的上皮细胞类型，但它们本质上并没有形成强大的间充质【2, 3】。为此，作者根据最近建立的一种方法，直接将人多能干细胞分化为胃间充质细胞的来源，即内脏间充质细胞（splanchnic mesenchyme, SM）【4】，并尝试将间充质纳入胃类器官发育，通过标记物鉴定确认具有间充质包裹上皮的胃窦类器官（hAGOs）生成（图1）。紧接着，作者将有无间充质的hAGOs移植到小鼠体内培养，结果显示约60%没有添加间充质的hAGOs 没能继续生长，即使存活下来也仅有简单的未完全分化的结构，相反，那些具有间充质的hAGOs具有100%的存活率，说明间充质的的掺入能促进hAGOs在体内的生长。图1. 由人多能干细胞衍生hAGO+SM类器官方法示意图需要注意的是，尽管SM能促进hAGOs的生长，但上皮并未发育成类似于人胃的腺体结构。为了解决这个问题，作者基于先前的研究从人多能干细胞中获取ENCCs，将其与hAGOs+SM在体外重组后再次移植到小鼠体内，并惊喜地发现hAGO+SM+ENCCs移植物具有嵌入肠道神经元网络的平滑肌层，且其组织方式类似于人38周的胎儿胃，并包含胃窦细胞类型，比如粘液细胞、表达生长素释放肽、组胺和胃泌素的内分泌细胞等。采用类似的方法，作者还生成了胃底类器官（hFGOs），hAGOs和hFGOs在移植后仍能保持它们的区域特性，通常将人类胃底与胃窦区分开来的细胞类型比例也同样能将hAGOs与hFGOs区分开。从组织结构上来看hAGOs和hFGOs类似于人胃，那么功能上呢？胃对食物的机械分解和十二指肠的排入涉及ENS对平滑肌的收缩控制。作者将从hAGOs分离的组织置于器官水浴系统检测其收缩性，来判断是否存在功能性神经肌肉单位。可以观察到源自hAGO+SM+ENCC的组织存在高度规则的自发收缩振荡，而hAGO+SM的收缩活动则是不规则的。此外，将分离的组织暴露于电场刺激（EFS），仅导致hAGO+SM+ENCC收缩活动增加，表明ENS对平滑肌的调节，如果添加神经毒素TTX阻断ENS功能，也消除了平滑肌的收缩活动。在构建类器官的过程中，作者还发现ENCCs能引起上皮周围的间充质细胞增加2-4倍，且与胃间充质细胞基因BARX1、NKX3-2等的表达水平增加相关，说明肠道神经元在促进对于生成胃特异性间充质细胞。此外，作者将hAGO+ENCC移植到小鼠体内，研究在没有间充质的条件下ENCCs如何影响上皮发育。作者发现，在21个移植物中有5个存在明显的腺上皮形态发生，而19个没有ENCCs的hAGO均未有上皮形态发生，这一发现说明如果没有足够的间充质参与，单独添加ENCCs不会导致正常胃的发育，但也会促进hAGO的存活和部分移植物中腺上皮的发育。然而，这些腺上皮并不表达关键的胃或肠特异性上皮标志物，而与十二指肠近端黏膜下层，靠近幽门连接处的Brunner腺体相似，说明ENCCs需要强大的间充质细胞群来促进胃腺形态发生，即间充质和ENCCs的信号协同作用对于维持胃特征而言十分重要。除了胃窦和胃底类器官，作者还利用上述方法设计了食管类器官，说明通过组合三个胚层祖细胞来设计不同胃肠道器官的可行性，同时也强调了上皮、间充质和ENCCs细胞间通讯对于胚胎器官的正确组装和功能的重要性，为重建先天性GI疾病和上消化道急性损伤模型提供了研究材料。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.10.010

大家好，本周为大家分享一篇发表在Nat. Commun.上的文章：Structure and dynamics of endogenous cardiac troponin complex in human heart tissue captured by native nanoproteomics ，文章的通讯作者是威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授。　　蛋白质大多都是通过组装成蛋白复合物来执行特定的生物功能，因而表征内源性蛋白复合物的结构和动力学将有助于生命过程的理解。蛋白复合物在其组装、翻译后修饰(Post-translational modifications，PTMs)和非共价结合等方面是高度动态的，在native状态下通常以低丰度存在，这给研究其结构和动态性的传统结构生物学技术(如X-ray和NMR)带来了巨大的挑战。非变性Top-down质谱(nTDMS)结合了非变性质谱和Top-down蛋白组学的优势，目前已发展成蛋白复合物结构表征的有力工具，可以保留蛋白质亚基-配体间的非共价作用和PTMs等重要信息。然而，由于内源性蛋白复合物自身的低丰度特性，导致对其的分离纯化和检测非常困难，所以nTDMS目前仅限用于过表达的重组或高丰度蛋白质的表征。在本研究中，作者开发了一种非变性纳米蛋白质组学(Native nanoproteomics)技术平台，通过使用表面功能化的超顺磁性纳米颗粒(Nanoparticles，NPs)直接富集组织中的蛋白复合物，然后再利用高分辨质谱表征其结构和动态性。这里选用心肌肌钙蛋白(Cardiac troponin，cTn)异源三聚体复合物(~77 kDa)作为研究对象。cTn三聚体复合物是调节横纹肌肌动蛋白收缩的Ca2+离子调节蛋白，由TnC、cTnI和cTnT这3个亚基组成。其中，TnC是Ca2+结合亚基，cTnI是抑制肌动蛋白-肌球蛋白相互作用的亚基，而cTnT细丝锚定亚基。TnC与Ca2+的结合，以及cTnI 亚基的磷酸化，会共同引起细丝上的分子级联事件，诱导心肌收缩所必需的肌动蛋白-肌球蛋白交叉桥的形成。传统结构生物学技术不能有效捕获cTn复合物高度动态的构象变化，并且先前研究用的cTn复合物是由原核细胞表达的，缺乏PTMs的信息。因此，作者开发了native纳米蛋白组学的方法，以实现对人内源性cTn复合物结构和动力学的全面表征。作者首先使用肽功能化的超顺磁性氧化铁NPs富集了人心脏的内源性cTn复合物，同时优化了非变性蛋白提取缓冲液(高离子强度LiCl溶液，生理pH)。富集到的cTn复合物中的3种亚基的含量比例为1:1:1，真实反应了肌节cTn异源三聚体复合物的组成。作者也发现含有750 mM L-Arg，750 mM咪唑和50 mM L-Glu(pH 7.5)的溶液对蛋白复合物的洗脱效果最好，并且不会破坏亚基间的相互作用。该富集方法具有很好的重现性，proteoforms信息得到很好保留，且可以直接用于化学计量分析。总的实验流程如图1所示，洗脱后的cTn复合物经体积排阻色谱(Sze-exclusion chromatography，SEC)除盐和交换至醋酸铵溶液中，随后对cTn复合物进行多种nTDMS分析：1)在线SEC监测复合物 2)超高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)表征复合物的化学计量比和proteoforms 3)捕获离子淌度质谱(TIMS-MS)解析调控复合物构象变化中的非共价作用的结构动态性。　　图1. 用于表征人心脏中内源性cTn复合物的native纳米蛋白组学平台。　　为了全面表征内源性cTn复合物，作者使用FTICR-MS进行proteoforms测序和复合物表征。图2展示了native状态下检测丰度最高的cTn复合物的电荷态(19+)，其中包含了4种独特的proteoforms，这些复合物主要带有单磷酸化的cTnT、单磷酸化和双磷酸化的cTnI，以及结合了3个Ca2+的TnC。这些结果表明人cTn复合物在肌节中以结构多样化的分子组成存在，具有高度异质的共价和非共价修饰，可产生一系列不同的完整复合物。　　图2. FTICR-MS分析展示的cTn复合物状态。红色方框中是最高丰度电荷态(19+)的放大谱图，理论同位素分布(红色圆圈)可以与谱图很好叠加，说明结果具有高质量精度(质量偏差在2 ppm 以内)。　　作者接着对cTn复合物进行complex-up分析，以研究复合物的化学计量比及其组成。图3a~3b分别显示的是完整cTn三聚体复合物，以及经CAD碎裂后的蛋白亚基谱图。但这里没有检测到cTnI单体，可能是因为cTnI和TnC在native状态下的亲和力很强，且cTnI单体带的电荷不多，导致其在高m/z区域出峰，所以不易被检测到.随后，作者又对解离出的亚基进行complex-down分析。图3c展示了检测到的cTnT的多种proteoforms：未磷酸化的 cTnT、单磷酸化的cTnT(p cTnT)和 C 端 Lys 截断的磷酸化cTnT(pcTnT [aa 1-286])，CAD碎裂谱图也发现cTnT的C端较N端更易暴露在外界溶剂中。图3e则是cTn(I-C)二聚体的谱图，共检测到6种具有不同数量Ca2+结合和磷酸化的proteoforms。二级谱图可将cTnI的两个磷酸化位点准确定位在Ser22和Ser23，同时发现cTnI序列两端都较内部区域更易暴露于溶剂中。但还无法通过nTDMS准确推断Ca2+结合和磷酸化是如何影响cTn复合物的稳定性。作者在此也没有优化FTICR-MS在非常高m/z范围的离子检测，所以也会遗漏带少量电荷的cTn复合物信息。　　图3.nTDMS表征人心脏来源的cTn复合物。(a~b)完整cTn复合物和经CAD碎裂后的亚基谱图 (c~d)cTnT单体及其代表性的CAD碎裂谱图 (e~f)cTn(I-C)二聚体及其代表性的CAD碎裂谱图。　　人TnC蛋白含有3个钙结合EF-hand基序(结构域 II~IV)。结构域 II与Ca2+结合的亲和力较低，是触发心肌收缩的调控域。结构域 III 和 IV则与Ca2+具有强的亲和力，在心肌舒张和收缩时均始终保持与Ca2+充分结合，但结构域 II只有在收缩时才被Ca2+占据。这里观察到了TnC分别与0、1、2和3个Ca2+结合的情况，通过CAD碎裂也进一步定位了TnC与Ca2+结合的具体氨基酸序列(图4)。研究发现结构域 II的骨架最容易发生碎裂，而结构域 III的骨架最难碎裂。目前结构域 II~IV的序列在UniprotKb中分别对应65DEDGSGTVDFDE76、105DKNADGYIDLDE116和141DKNNDGRIDY152。这里分别将与1、2和3个Ca2+结合的TnC隔离出来进行CAD碎裂(m/z分别为2312、2316和2321)，可以更准确地将结构域 III、II和IV的序列分别定位到113DLD115、141DKNND145和73DFDE76(图4c)，表明非变性纳米蛋白组学方法在定位非共价金属结合方面具有高分辨能力。　　图4.nTDMS定位 TnC与Ca2+结合的结构域。(a)FTICR-MS隔离与不同数量Ca2+结合的TnC单体 (b~c)与两个Ca2+结合的TnC的CAD碎裂谱图，蓝色、红色和黄色方框分别对应结构域 II 、III和IV。　　Ca2+与TnC的结合会对cTn复合物的功能和构象有着很大影响。cTn复合物的核心区维持着构象的稳定，但当Ca2+与TnC发生结合时，其柔性区会经历广泛的构象变化，复合物结构会从“closed”状态转变成“opened”状态，这会促进肌动蛋白和肌球蛋白间的相互作用，最终导致心肌收缩。然而，传统结构生物学技术很难捕获cTn复合物与Ca2+结合时的构象变化。因此，作者使用离子淌度质谱来分析cTn复合物的构象变化。TnC亚基和与Ca2+结合的cTn(I-C)二聚体的淌度分离谱图如图5所示。与0~3个Ca2+结合的TnC的碰撞截面(Collision Cross-Section，CCS)值分别为1853、1849、1829和1844 Å2(图5a~5b)，TnC构象比IMPACT预测的更为紧凑，但cTn(I-C)二聚体的CCS值与预测的非常接近(图5c~5d)。作者推测TnC与两个Ca2+结合会形成更致密的构象，是因为在静息舒张时Ca2+与结构域 III 和 IV充分结合。当第三个 Ca2+与结构域II结合时，TnC转变为“opened”构象，使其N端与cTnI的C端相结合，进而引发心肌收缩(图5e)。cTn(I-C)二聚体与Ca2+结合时的构象变化也是如此(图5f)。　　图5.TnC单体(a~b)和与Ca2+结合的cTn(I-C)二聚体(c~d)的离子淌度分离谱图 (e~f)TnC和cTn(I-C)二聚体与Ca2+结合时的构象变化。　　最后，作者通过添加EGTA来剥离cTn复合物中的Ca2+，以进一步研究Ca2+在维持复合物结构稳定性上的作用。图6b~6c是没有EGTA孵育时的cTn复合物的TIMS-MS谱图。cTn复合物的CCS值与理论预测值非常符合。随着EGTA孵育浓度的增加(25、50和100mM)，Ca2+逐渐被螯合，cTn复合物的结构也越来越舒展，体现在平均电荷态逐渐增加，以及逐渐在较低m/z范围内出峰，这表明cTn复合物构象的稳定性丢失与EGTA浓度的增加相关(图6d~6f)。虽然100mM EGTA孵育也不敢保证Ca2+的完全剥离，并且cTnI的存在又会增强TnC与Ca2+的结合，但TIMS-MS为我们研究cTn复合物与Ca2+结合时的构象变化提供了一种切实可行的分析手段。　　图6.cTn复合物与EGTA孵育时的构象变化。(a)cTn复合物的构象随EGTA孵育浓度的增加发生改变 (b~c)cTn复合物的TIMS-MS谱图 (d~f)cTn复合物与不同浓度EGTA(25、50和100mM)孵育的谱图和CCS分析。　　总的来说，本研究开发了一种可用于内源性蛋白复合物富集和结构表征的非变性纳米蛋白组学方法，以获取其组装、proteoforms异质性和动态非共价结合等方面的生物信息。本文采用的功能化NPs可被灵活设计成选择性结合特定的靶蛋白，在富集和洗脱过程中可以很好保持其近似生理条件下的存在状态。更为重要的是，功能化NPs与nTDMS的整合可以作为一种强有力的结构生物学工具，可以作为传统技术的补充，用于内源性蛋白复合物的表征。　　撰稿：陈昌明 编辑：李惠琳文章引用：Structure and dynamics of endogenous cardiac troponin complex in human heart tissue captured by native nanoproteomics　　参考文献　　Chapman EA, Roberts DS, Tiambeng TN, et al. Structure and dynamics of endogenous cardiac troponin complex in human heart tissue captured by native nanoproteomics. Nat Commun. 2023 14(1):8400. Published 2023 Dec 18. doi:10.1038/s41467-023-43321-z

近日，中疾控专家预测，全球新冠疫情还将持续高水平流行，冬季将会在高水平流行的基础上继续加重。因海外疫情呈现持续反复蔓延，防控压力依然存在，全国各地冷链持续检测出新冠病毒又带来新的挑战。专家预计需要 60%-70%的人群获得免疫能力，疫情才会得到控制。面对如此局势，接种疫苗成为最经济有效的办法。但是，个别人在接种疫苗以后，出现一些不良反应。对此，小编汇总了新冠疫苗接种禁忌症和注意事项，希望大家根据个人情况选择是否接种疫苗。疫苗接种禁忌症是什么含义？疫苗接种的禁忌症，是指机体由于存在禁止接种疫苗或菌苗等生物免疫制剂的某些状况，不能接种疫苗。国外称禁忌证和慎用证，我国习惯将疫苗禁忌分为一般禁忌和绝对禁忌。一般禁忌是指在某种情况下暂时不能接种，如发热、疾病恢复期（相当于慎用证），当疾病痊愈或平稳后再接种，即缓期接种。绝对禁忌是指接种疫苗后有可能发生接种不良反应的概率增加和不良反应加重或使原来基础疾病加重甚至生命危险，不能接种。如免疫力低下或缺陷的人群，不能接种减毒活疫苗。疫苗接种的禁忌症与个人体质、健康、遗传、免疫状况、疫苗性质和成分等有关。按照疫苗说明书禁忌症包括哪些？新冠病毒疫苗的接种禁忌按疫苗说明书要求包括以下几种情况：1.对疫苗或疫苗成分过敏者2.患急性疾病者3.处于慢性疾病的急性发作期者4.正在发热者5.妊娠期妇女特定人群接种新冠疫苗的禁忌症高血压1．暂缓接种：高血压患者通过生活方式调整和（或）药物治疗，但收缩压≥160mmHg和（或）舒张压≥100mmHg，建议暂缓接种；经调整高血压治疗方案，待血压控制在收缩压＜160mmHg且舒张压＜100mmHg时，再进行接种。2．不能接种：存在药物不能控制的高血压，不能接种。3．可以接种：高血压患者通过生活方式调整和（或）药物治疗，血压低于140/90mmHg，可以正常接种新冠疫苗。高血压患者通过生活方式调整和（或）药物治疗，收缩压≥140mmHg和（或）舒张压≥90mmHg，但当日血压值收缩压＜160mmHg且舒张压＜100mmHg，可予以接种，接种后，留观区医生需加强观察。糖尿病1．暂缓接种：目前有糖尿病急性并发症（酮症酸中毒、高渗状态、乳酸酸中毒）或患有上述急性并发症痊愈未满2周的糖尿病患者，建议暂缓接种。用于治疗糖尿病的各种药物（包括注射胰岛素），均不作为疫苗接种的禁忌，因此，糖尿病没有绝对禁忌症。2．可以接种：糖尿病患者通过生活方式调整和（或）药物治疗，空腹血糖≤13.9mmol/L，可以正常接种新冠疫苗。服用左甲状腺素（优甲乐）的甲状腺功能减退患者1．暂缓接种：甲状腺功能减退患者TSH＞10μIU/L，且T3、T4低于正常值时，建议暂缓接种；未控制的甲状腺功能亢进或甲亢性突眼患者，建议暂缓接种。正在服用治疗甲状腺功能减退的左甲状腺素（优甲乐）或抗甲状腺药物甲巯咪唑（赛治、他巴唑）、丙硫氧嘧啶，不作为疫苗接种的禁忌。2．可以接种：已经诊断并服用稳定剂量左甲状腺素（优甲乐）的甲状腺功能减退患者，可以进行接种。如何把握接种疫苗禁忌？1．在操作实施过程中，如果接种第一剂次疫苗出现严重过敏反应，且不能排除是疫苗引起的，则不建议接种第二剂次。要了解疫苗成分，对疫苗成分既往有过敏者不能给予接种。2．接种时，接种医生应仔细询问受种者的健康状况及既往过敏史。受种者要如实向接种医生报告身体健康状况及疾病史、过敏史等。要把疫苗禁忌列入知情同意书中。以下情况暂缓接种1．由于目前新冠疫苗是附条件上市的疫苗，在3个月内准备怀孕的妇女、哺乳期妇女不建议接种。2．有心脏病的患者，如果处于心脏病发作期，不能接种新冠疫苗，待病情痊愈稳定后2周再接种。3．被宠物猫狗咬伤抓伤后，正在接种狂犬疫苗期间，等完成狂犬疫苗接种后2周再接种新冠疫苗。

微流控芯片是指在一块纳米尺度的微小芯片上集成了生物、化学或医学实验室的各项基本操作单元，从而实现实验室全部功能。近日，美国俄勒冈大学研究人员日前报告说，利用微流控芯片对寄生蠕虫电生理信号的读取，可以进行潜在抗寄生蠕虫化合物筛查，这一成果为加快针对寄生蠕虫的新药研究带来希望。图片来源于网络　　俄勒冈大学这项研究主要是针对土源性蠕虫开展的。土源性蠕虫包括蛔虫、钩虫、鞭虫、蛲虫等，这类寄生蠕虫不需要中间宿主，其虫卵或幼虫直接在外界发育到感染期即可感染人类。许多人曾感染超过一种土源性蠕虫，它们在人体肠道内生活、产卵，可能导致贫血、营养不良等疾病，对人体健康、尤其是儿童发育造成严重损害。　　俄勒冈大学生物学家贾妮斯威克斯及其同事早先曾开发出一种微流控芯片，可用于研究微小生物的中枢神经系统。他们利用这种微流控芯片对秀丽隐杆线虫的研究表明，这种线虫咽喉部有节律收缩时会发出电生理信号。受此启发，研究人员认为这种微流控芯片有望用于抗寄生蠕虫药物研究。　　微流控芯片是指在一块纳米尺度的微小芯片上集成了生物、化学或医学实验室的各项基本操作单元，从而实现实验室全部功能。　　研究人员对置于微流控芯片上的寄生蠕虫进行喂食，让它们的咽部有节律收缩。微流控芯片可以捕获蠕虫神经元与肌肉之间的电生理信号，从而实现对蠕虫咽部运动的监测。研究人员再向上述装置中注入有可能破坏蠕虫咽部运动的化合物，观察哪些化合物真正能破坏蠕虫的咽部收缩，并最终使它们饿死。在这个微流控芯片上，研究人员一次可以对8个活体寄生蠕虫进行潜在抗寄生蠕虫化合物筛查。　　威克斯说，目前针对土源性蠕虫的治疗药物存在一些缺陷，比如寄生蠕虫耐药性越来越强、感染不同蠕虫需要不同治疗药物等。她认为，微流控芯片可以成为加快抗寄生蠕虫新药筛查和开发的有力工具。　　相关报告发表在新一期在线刊物《国际寄生虫学杂志：药物与耐药性》上。

砥志研思！江南大学-苏州纽迈联合研究所月度交流会圆满落幕2019年3月8日，初春气息渐浓，又是一年春好处，江南大学-苏州纽迈联合研究所月度交流会在江南大学食品学院如期举行。江南大学食品科学与工程学科教授、博士生导师，食品学院农产品加工与贮藏教研室主任张慜教授、苏州纽迈分析仪器股份有限公司董事长杨培强先生携同江南大学食品学院孙卿博士、吴晓菲博士、李琳琳博士、孙亚男博士、Bimal Chitrakar博士共同出席了本次交流会。并对联合研究所现今的研究进程、未来的发展方向展开了深入的交流与探讨。孙亚男博士、李琳琳博士、吴晓菲博士、张慜教授、杨培强董事长、Bimal Chitrakar博士、孙卿博士（从左到右）过去的一年里，在张慜教授的悉心指导下，与会的各食品学院博士使用纽迈公司生产的科学仪器，围绕低场核磁共振技术在食品干燥领域的研究与应用这一主题，砥志研思，不断突破，取得了丰硕的研究成果，共计发布了六篇学术性论文，其中两篇更是登上了国际干燥领域的权威SCI刊物《Drying Technology》，并获得两个专利授予书。会议中，各位博士分别以自己的研究方向为主题进行了成果汇报。各位博士分别以自己的研究方向为主题进行了成果汇报 孙卿博士以“基于低场核磁的智能检测干燥技术与设备研发”为主题，创建了食品干燥这一过程中各环节水分变化的神经网络优化模型，着眼于数据优化与设备创新，曲径通幽。吴晓菲博士以“低场核磁监测上海青茎秆在红外常压干燥过程中的水分状态及其收缩率的变化”为主题，通过干燥过程中的水分变化，剖析了这一过程中含水率、收缩率以及水分活度的变化与核磁参数的相关性，并基于低场核磁参数建立了PLSR模型以预测干燥过程中各项指标的变化节点，擘肌分理，不遗毫发。李琳琳博士以“基于低场核磁共振技术的山药介电特性智能检测方法的研究”为主题，通过分析食品干燥过程中物料的介电特性，发现相关关系，分析数据，并建立关系模型，由此及彼，遥相应和。孙亚男博士基于LF-NMR智能检测，展现了姜干燥过程中的风味变化，探究生活细微之处，严谨之余不乏妙语横生。Bimal Chitrakar博士则以“Annual Progress Report on Project from Niumag Company”为主题，基于LF-NMR数据中的T2弛豫时间分析展示了苹果、番茄等六种不同水果的水分活度状态，独出机杼，游刃有余。联合研究所共同创始人之一杨培强先生对各位博士精彩的成果展示给予了高度评价，并表示：“从各位的研究成果来看，我认为纽迈公司对于联合研究所的支持是值得的！将核磁技术在食品领域的影响不断扩大并创造不可估量的价值，是我，也是纽迈公司对此次项目创立的初心。未来，人工智能是大势所趋，将食品干燥产业链智能化，通过数据模型打造食品干燥全自动检测系统是我所期望的发展方向，大家大胆做，放心做，纽迈公司也会尽全力给在座各位的学术研究给予相应的支持，让我们一起开创食品干燥领域美好的明天！”张慜教授总结道：“对于食品干燥检测系统的创立，要结合低场核磁设备，微波烘干技术以及智能化软件这三方面来发酵整合，着眼于实际应用，实现食品干燥产业化，为未来人类生活提供便利与创新，实现可持续发展，是我们为之不懈努力，坚定不移的目标！”江南大学-纽迈公司联合研究所项目共计五年，现如今已是第二年。这五年很短，因为过去的一年已在眨眼之间转瞬即逝；这五年又很长，因为这五年是江南大学-纽迈公司联合研究所中每个人五年的汇聚，汇聚的不仅仅是时间，还有渗透在时光中的汗水与热情，那些看得见的成果与默默无闻的努力奉献，汇聚在与会人员的笑容里，矢志不移，砥志研思。相关论文： 1）Yanan Sun, Min Zhang*, Dongcui Fan，Effect of ultrasonic on deterioration of oil in microwave vacuum frying and prediction of frying oil quality based on low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR) ，Ultrasonics - Sonochemistry，Volume 51, March 2019, Pages 77-89【2017 IF6.012】 2）Qing Sun, Min Zhang*, 5th Food Drying Workshop (FDW 2018) &10th LF-NMR National Conference,Drying Technology, accepted，2019(2017 IF2.219)3）Qing Sun, Min Zhang*, Arun S. Mujumdar，Recent developments of artificial intelligence in drying of fresh food: A review，Critical Reviews in Food Science and Nutrition, accepted (2017 IF6.015)4）Xiao-fei Wu, Min Zhang*, Zhongqin Li，Dehydration modeling of Cordyceps militaris in mid-infrared-assisted convection drying system: Using low-field nuclear magnetic resonance with the aid of ELM and PLSR，Drying Technology，accepted5)Qing Sun, Min Zhang*, Arun S. Mujumdar, Peiqiang Yang，Combined LF-NMR and artificial intelligence for continuous real-time monitoring of carrot in microwave vacuum drying, Food and Bioprocess Technology，accepted6）Linlin Li, Min Zhang*, Peiqiang Yang，Suitability of LF-NMR to analysis water state and predict dielectric properties of Chinese yam during microwave vacuum drying，LWT - Food Science and Technology，accepted 7）Yanan Sun, Min Zhang*, Bhesh Bhandari, Peiqiang Yang，Intelligent detection of flavor changes in ginger during microwave vacuum drying based on LF-NMR，Food Research International, accepted推荐仪器： 中尺寸核磁共振成像分析仪NMI20-060V-I

美国加州时间2024年7月9日，SEMI今天在SEMICON West 2024上发布了《年中总半导体设备预测报告》（Mid-Year Total Semiconductor Equipment Forecast – OEM Perspective）。报告指出，原设备制造商的半导体制造设备全球总销售额预计将创下新的行业纪录，2024年将达到1090亿美元，同比增长3.4%。半导体制造设备预计将在2025年持续增长，在前后端细分市场的推动下，2025年的销售额预计将创下1280亿美元的新高。SEMI总裁兼首席执行官Ajit Manocha表示：“随着今年半导体制造设备总销售额的增长，预计2025年将实现约17%的强劲增长。全球半导体行业正在展示其强大的基本面和增长潜力，支持人工智能浪潮中出现的各种颠覆性应用。”半导体设备销售额（按细分市场划分）在去年创纪录的960亿美元销售额之后，包括晶圆加工、晶圆厂设施和掩模/掩模版设备在内的晶圆厂设备领域预计将在2024年增长2.8%，达到980亿美元。这标志着与SEMI在其先前《 2023年终设备预测报告》中预测的930亿美元相比有了显著增长。在人工智能计算的推动下，中国持续强劲的设备支出以及对DRAM和HBM的大量投资推动了预测上调。展望2025年，由于对先进逻辑和存储应用的需求增加，晶圆厂设备领域的销售额预计将增长14.7%，达到1130亿美元。在充满挑战的宏观经济条件和半导体需求疲软导致的两年收缩之后，后端设备领域预计将于2024年下半年开始复苏。具体来讲，2024年半导体测试设备的销售额预计将增长7.4%，达到67亿美元，而同年封装设备的销售额预测将增长10.0%，达到44亿美元。此外，后端细分市场的增长预计将在2025年加速，测试设备销售额将激增30.3%，封装设备销售额将激增34.9%。高性能计算用半导体器件的复杂性不断增加，以及汽车、工业和消费电子终端市场需求的预期复苏，支撑了这些细分市场的增长。此外，后端增长预计将随着时间的推移而增加，以满足新的前端晶圆厂不断增加的供应。 * Total equipment includes new wafer fab, test, and assembly and packaging. Total equipment excludes wafer manufacturing equipment. Totals may not add due to rounding.晶圆厂设备（WFE）销售额（按应用划分）由于对成熟节点的需求疲软，以及上一年先进节点的销售额高于预期，2024年，用于Foundry和Logic应用的晶圆厂设备销售额预计将同比适度收缩2.9%，至572亿美元。由于对前沿技术的需求增加、新设备架构的引入以及产能扩张采购的增加，预计2025年该细分市场将增长10.3%，达到630亿美元。与memory相关的资本支出预计将在2024年出现最显著的增长，并在2025年继续增长。随着供需正常化，NAND设备销售额预计在2024年将保持相对稳定，略增长1.5%至93.5亿美元，为2025年增长55.5%至146亿美元奠定了基础。与此同时，2024年和2025年，DRAM设备的销售额预计将分别以24.1%和12.3%的速度强劲增长，这得益于用于人工智能部署和持续技术迁移的高带宽存储器（HBM）需求的激增。 半导体设备销售额（按地区划分）预计到2025年，中国大陆、中国台湾和韩国仍将是设备支出的前三大目的地。随着中国大陆设备采购的持续增长，预计中国大陆将在预测期内保持领先地位。2024年，运往中国大陆的设备出货金额预计将超过创纪录的350亿美元。一些地区的设备支出预计将在2024年下降，2025年反弹。在过去三年的大量投资之后，中国大陆预计将在2025年出现收缩。

2011年8月3日消息 日前，岛津公司公布了其在2011年第二季度的医疗系统部门的收入情况。　　在报告中显示，在本季度(截至6月30日)，岛津公司医疗系统部门的收入增长了3.6%，尽管该公司在此期间有一些经营亏损纪录。据了解，岛津公司医疗系统部门的收入已高达103.77亿日元(合1.344亿美元)，然而，该季度却有4.63亿日元(合600万美元)的亏损记录。　　对此，岛津公司表示，由于中国政府在医疗保健方面的投资，岛津公司医疗系统产品在中国的销售增长十分强劲，同时，岛津放射成像系统产品在亚洲其他地区的销售也很抢眼；但另一方面，由于欧盟国家施行财政收缩措施，岛津公司在欧洲的销售业绩增长缓慢。

1月24日，光刻机巨头ASML（阿斯麦）公布了2023年Q4以及全年的财报。ASML第四季度营收达到72.37亿欧元，毛利率约为51.4%，净利润达20.48亿欧元。第四季度的新增订单金额为91.86亿欧元，其中56亿欧元的增长来自EUV光刻机订单。而从2023年全年来看，ASML营收达到275.59亿欧元，同比增长30.16%，毛利率约为51.3%；净利润为78.39亿欧元，同比增长39.38%，全年新增订单金额约为200.40亿欧元。尽管半导体行业在低谷徘徊，ASML仍交出了亮眼业绩。但是2024年将进入过渡调整阶段，对于今年的业绩展望，ASML预计2024年的营收将与2023年基本持平，其中，2024年第一季度的公司营收在50亿至55亿欧元，毛利率约为48%至49%。ASML总裁兼首席执行官Peter Wennink指出，2023年第四季度的营收与毛利率均超越了预期，ASML也在2023年末向客户交付了第一台高数值孔径极紫外光刻系统（High NA EUV）——EXE:5000的部分组件。谈及行业景气度，他表示：“半导体行业当前仍处于周期性底部，但一些积极信号已清晰可见——行业终端市场库存水平持续改善，光刻设备的利用率也始见提升。此外，我们在2023年第四季度的强劲订单增长也显示了未来的市场需求。”2024年调整、2025年增长ASML首席财务官Roger Dassen进一步谈道，尽管清晰地看到客户正在度过周期低谷，但不确定性依旧，市场复苏的态势和速度都还是未知数。不过终端市场库存水平的明显改善，以及2023年第四季度收到的近92亿欧元的新增订单，都是市场向好发展的积极信号。他也从多方面预测了2024年ASML的发展趋势。从市场分类来看，存储芯片市场将在2024迎来增长，这主要是由于制程节点的转变，以满足日益增长的先进存储需求；而逻辑芯片市场2024年将出现小幅下滑，因为将主要消化2023年的新增产能而非继续增加产能。从业务划分来看，2024年EUV业务将出现增长；而非EUV部分会小幅下滑，主要因为浸润式光刻机的销售预计将少于2023年，装机管理销售额预计与2023年持平。Roger Dassen表示，综合来看，现在改变对全年的预期还为时太早，因此公司仍预计2024年业绩将与2023年持平，并且ASML认为2024年会是一个调整年，这一年将努力扩充产能，为2025年的大幅增长打好基础。他也预期2024年的毛利率会略低于2023年的51.3%，因为浸润式光刻系统的销售会下降，同时ASML还将投资扩大产能。但2025年的毛利率预期为54%-56%，主要因为更高的EUV收入和2024年投资产能所获得的回报。2025年被认为是市场需求与业绩将共同增长的一个重要年份。SEMI发布的《年终总半导体设备预测报告》预计半导体制造设备将在2024年恢复增长，在前端和后端市场的推动下，2025年的销售额预计将达到1240亿美元的新高。Roger Dassen也指出，2025年将是强劲增长的一年，原因在于半导体行业的长期发展趋势，AI、电气化、能源转型等，都需要大量芯片的支持。其次2025年将是上行周期，处于景气阶段；再次诸多晶圆厂计划在2025年开工，将需要大量光刻设备。中国市场将如何变化根据SEMI的报告数据，原始设备制造商的半导体制造设备全球总销售额预计将在2023年达到1000亿美元，比2022年创下的1074亿美元的行业记录收缩6.1%。而ASML仍然逆势增长。2023年ASML的业绩增长有一部分来源于中国市场，Roger Dassen表示，2023年中国市场的业绩表现确实非常强劲，主要是因为交付给中国的大部分设备是基于2022年甚至更早之前的订单，中国地区的交付量增加但其他地区的在减少，因此份额明显上升；其次中国的客户订单主要是成熟制程设备，这部分的市场需求比较稳定。自2023年美国发布出口管制新规定，进一步收紧对中国的芯片制造设备出口后，ASML作为芯片核心设备制造商也受到一定影响，2024年1月1日，ASML对外公告称，荷兰撤销了部分光刻机出口许可证，将对在中国的个别客户产生影响。Roger Dassen也指出，可以预计2024年ASML将不会获得向中国发运NXT:2000i及以上浸润式设备的出口许可证，此外，个别中国先进芯片制造晶圆厂将无法获得发运NXT:1970i 和NXT:1980i 浸润式设备的许可证。此前在第三季度时，ASML就预计出口管制会影响中国市场10%-15%的销售额，如今ASML也维持原先的判断。“截至目前，出口管制规则生效后，我们依然认为2024年中国市场受到的影响为10%-15%（以2023在中国的销售额为基准），然而我们仍可以看到终端市场中成熟制程市场的需求依旧旺盛。”Roger Dassen表示。虽然遭遇了一定的出口限制，但中国仍是半导体设备的重要买家。SEMI预测数据也显示，预计2023年，运往中国大陆的设备出货金额将超过创纪录的300亿美元。对于整体半导体市场的走势，SEMI总裁兼首席执行官Ajit Manocha表示：“由于半导体市场的周期性，我们预计2023年会出现暂时的收缩，2024年将是过渡年。我们预计，在产能扩张、新晶圆厂项目以及前端和后端对先进技术和解决方案的高需求的推动下，2025年将出现强劲反弹。”

本文作者：Aileen Sammler 作为德国耐驰60周年纪念的宣传活动的一部分，本文将详细介绍膨胀计的不同应用领域。　　耐驰获得专利的最新技术　　德国耐驰拥有极佳的膨胀测量系统——测量单元的功能设置在许多国家获得专利，并具有许多优点，例如：　　初始样品长度不限范围以及在更高分辨率下的长度变化　　明确的低恒定接触力　　力控制调节，推杆无冲击且可重复移动　　初始样品长度的自动识别　　图：DIL 402 Expedis Supreme代表了顶尖的膨胀计技术：自动测定样品长度、在非常广的测量范围内保持恒定的分辨率、测量系统极好的温度稳定性以及双吊炉扩展的温度范围。除此之外，测量系统还可以进行力调制，从而连接热机械分析（TMA）。图：DIL 402 HT Expedis–2800°C高温版本：无论在航空航天、发电、石油和天然气行业还是要求极严的研究项目中，最高温度可达2400°C或2800°C的石墨炉都能为金属、合金、陶瓷和复合材料的热膨胀测定提供了恰到好处的配置。图：手套箱版本的DIL 402 ExpedisSupreme，适用于对氧气或水分敏感的材料，以及用户必须避免接触样品的情况。膨胀计的外壳完全由不锈钢制成。因此，不存在与样品或环境相互作用的塑料零件。膨胀计可以测量各种材料如今，膨胀计可用于测量各种材料——从塑料、陶瓷、玻璃到建筑材料。玻璃成分的变化也可以通过测量热膨胀系数或测定玻璃化转变温度快速而容易地确定。此外，相变会影响建筑材料（如混凝土）的膨胀和收缩行为。这些对使用它们的系统的统计可靠性和使用寿命有重大影响。通过膨胀计，可以研究膨胀和收缩等尺寸变化，以及体积变化。几十年来，这些方法已成功地在工业和研究中心应用了数十年，如瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心。耐驰期待着膨胀测量未来数十年依然可以“发光发热”。你知道吗？德国耐驰（NETZSCH-Gerätebau）不仅仅在高温领域表现极佳，在低温膨胀计领域也处于第一梯队，可以实现最低至-260°C的膨胀测量。例如，这些膨胀计用于磁悬浮列车的功能测试。图：DIL 402ED点击直达：热膨胀仪专场德国耐驰展位

利用ImageXpress Micro进行长时间活细胞成像和心肌细胞功能评价 活细胞成像技术是最近几年兴起的一项技术，能够在细胞接近生理的状态下观察细胞形态改变和蛋白的表达，该技术能够避免传统采用固定细胞或组织的研究方法中，固定细胞过程中造成的细胞形态的改变和结构改变，能够更加真实的反映出细胞的特性，因而广受推崇。MD ImageXpress Micro高内涵系统具有多种特性能够进行长达数天的活细胞的观察，同时，由于采用著名的MD软件产品MetaMorph为基础的MetaXpress高内涵分析软件，具有极高的灵活性和扩展能力，除活细胞成像之外还能够能够对某些细胞（如心肌细胞）的生理药理特性进行评价。 神经细胞长时间成像 神经细胞是公认的较为敏感和脆弱的细胞，对于外界环境较为敏感。对于活的神经细胞的长时间培养和观察具有较大困难。采用ImageXpress Micro系统能够实现神经细胞的长时间观察培养。方法：从新生大鼠大脑海马获得约1立方毫米大小组织块。移入含有0.25%胰酶的离心管中37℃，5%CO2 孵育箱内消化20～30 min。加入含胎牛血清的培养液终止消化，离心重悬细胞，按0.6× 105/ml 铺于96 孔板中。24 h 后换为NeurolbasalMedium/B27 无血清培养液，以后每2~3 d 半量换液1 次。7 d 后获得原代神经细胞。 图像获取： 将样品放入有环境控制功能的MD ImageXpress Micro高内涵系统内，采用激光自动聚焦进行样品聚焦，在10X物镜下每隔5分钟进行一次相差图像拍摄，结果如下： 小结： ImageXpress Micro采用的环境控制系统能够维持细胞所需的温度、湿度和CO2条件，其中温度为细胞的酶活性提供了温度保障，确保细胞的生理机能，湿度维持能够保证细胞外液不会蒸发，避免了胞外渗透压的升高造成的细胞脱水，CO2能够维持细胞外液的pH值。 除了维持细胞的生存环境外，在进行敏感、脆弱细胞（如神经细胞）的长时间观察过程中，最为重要的是减小对细胞的刺激，尽可能的保持细胞的活性。ImageXpress Micro采用激光自动聚焦技术，在聚焦的过程中，细胞无需受到光照，这样就避免了细胞内的光化学反应和光照升温，能够很好的维持细胞的活性状态。因此，在长时间活细胞的观察过程中，以上两点不可或缺。心肌干细胞细胞的功能评价 ImageXpress Micro采用的软件系统功能强大，具有无限的扩展功能。因此，除了能够实现活细胞的长时间观察和细胞的形态、蛋白表达等分析，ImageXpress Micro还能够实现细胞功能学的评价。 干细胞研究是目前生物学研究的热点，采用人类的干细胞（如心肌干细胞）能够加快研究的速度，同时还能够真实反映人体细胞的功能，还能加快药物进入临床的速度。iPS来源的心肌细胞因其表达的离子通道、自发节律特性、与原代心肌细胞特性相似的特性尤其引人注目，通过该细胞可以进行心肌细胞特性的研究，并能缩短药物筛选的时间与临床前实验的周期。 方法： 采用Cellular Dynamics公司的iPS来源的心肌细胞，将其铺于96孔板，并在培养液中孵育2-7天，以Calcein AM孵育10分钟，将培养液弃去后，加入不同浓度的激动剂和抑制剂。 图像获取和结果： 心肌细胞的成熟状况要通过细胞自发的节律性收缩来进行判定。细胞的节律性收缩可以通过电生理的方法进行检测。但是电生理的方法相对较复杂，因此我们采用荧光图像的自动分析来取代。 首先采用延时拍摄或实时拍摄的方法我们可以获得细胞节律性收缩的一组图像，MetaXpress对心肌细胞跳动进行自动分析 图3. 将获得的心肌细胞跳动的一组图像生成图像堆栈，采用Journal扩展获得的功能模块自动分析相邻两个时间点图像的差别，一次来判定心肌细胞的跳动频率和幅度，采用功能模块中的计数器自动计算心肌跳动的频率和幅度。在Journal扩展的功能模块中以上功能自动完成，并直接报告心肌细胞跳动频率和幅度信息。 心肌跳动模式检测我们采用经典阳性药物异丙肾上腺素、肾上腺素、咖啡因作为刺激剂，用已知的心肌细胞抑制剂乙酰胆碱来进行心肌跳动模式的检测和心肌跳动分析模块的功能。 图4：肾上腺素作用10分钟后，用ImageXpress Micro酶300ms拍摄一次，共拍摄15秒获得的一组图像分析获得的心肌细胞跳动的频率和幅度。 四种药物不同浓度作用下心肌细胞跳动频率的变化。细胞自发跳动节律各有不同，通常为20-40次/分钟。给药后的5-60分钟内，心肌跳动频率稳定，因此以上均为给药后10分钟检测结果。 小结：ImageXpress Micro采用的高度灵活的系统能够对心肌细胞进行自动成像，其采用的MetaXpress软件具有极高的灵活性，其具有的Journal功能能够根据图像和实验要求进行随意的扩展，除了进行心肌细胞生理学评价之外，还能进行超过1000个功能的扩展。

过渡金属(氧)氢氧化物是一种很有前途的析氧反应电催化剂。通过离子插入氧化还原反应，这些材料的性质随外加电压动态非均匀地变化，将开路条件下不活跃的材料转化为反应过程中的活性电催化剂。因此，催化状态始终就是非平衡态，这就使得直接观察催化剂的形貌变得异常复杂。析氧反应被认为是电解水制氢工艺的效率瓶颈，因为它需要相当大的应用过电位。因而提高OER的效率对于实现基于氢气生成和存储的闭环清洁能源基础设施至关重要。这将需要开发改进的过渡金属基电催化剂，直接确定材料性能的变化如何影响操作中的反应性。有鉴于此，斯坦福大学的J. Tyler Mefford和William C. Chueh教授等利用一套相关的扫描探针和X射线显微镜技术，建立了β-Co(OH)2单晶片状材料的化学物理性质、纳米级电子结构与析氧活性之间的联系。在预催化电压下，钴的氧化态为+2.5，氢氧根插层形成类似α-CoO2H1.50.5 H2O结构。在增加电压驱动氧进化，层间水和质子脱插形成收缩的β-CoOOH粒子，包含Co3+物种。虽然这些转变表现出非均匀的粒子的大部分，电化学电流主要限制在他们的边缘面位。观察到的Tafel行为与这些反应边缘位置的Co3+的局部浓度相关，表明了大块离子插入和表面催化活性之间的联系。原位电镜表征OER催化剂图1.β-Co(OH)2的质量负荷和扫描速率依赖的电化学研究作者发展了一套扫描探针和X射线显微镜联合技术，深入研究了β-Co(OH)2单晶片状材料与析氧活性之间的构效关系，单晶片的基面{0001}面约为1~2 μm宽，边缘{1010}面约为50~75 nm厚，图b~c展现了其形貌特征，这些粒子表现出两个典型的部分氧化还原特征—阳极电压的增加（E1=1.20 V，E2=1.55 V），分别对应于Co(OH)2 到CoOOH和CoOOH到CoO2的动态转化。在催化初始电压下，粒子膨胀形成α-CoO2H1.50.5 H2O状结构(通过氢氧根插层产生)，其中钴的氧化态为+2.5。在增加电压驱动氧的析出时，层间水和质子脱插，形成含有Co3+的收缩状β-CoOOH粒子。尽管这些转变在大部分粒子中均表现出不均匀性，但电化学电流主要受限于其边缘面。观察到的Tafel行为与这些反应性边缘位点处Co3+的局部浓度相关，这说明了大量离子插入与表面催化活性之间的联系。图2.扫描电化学电池显微镜表征β-Co(OH)2颗粒体氧化还原转化和OER活性研究者使用扫描电化学电池显微镜（SECCM）直接绘制了OER电流图，其空间分辨率由纳米移液器吸头的直径确定（dtip = 440 nm）。扫描模式下，在1.87 V下进行计时电流分析，同时对移液器进行线性连续扫描（横向平移速率= 30 nm s-1）。通过保持弯液面和表面之间的恒定接触，可以同时进行形貌（高度）和电化学活性（电流）测量。结果表明，颗粒边缘面主导着整个系统的电化学反应性。仅当移液器在粒子的边缘面时才观察到电流，而当移液器位于基面内时未观察到电流。跳跃模式下观察到的结果与扫描模式类似。在该催化体系中，不同面的催化活性可以通过离子(去)插层反应特性来合理化解释。可移动的电荷补偿离子被限制在CoO2层间的夹层通道中。在层状β-Co(OH)2的逐步氧化过程中，离子(去)插层反应在边缘平面处（与电解质接触的区域）变得容易。相反，在CoO2层中不存在扩展缺陷的情况下，离子在0001方向上的移动受到限制，这阻止了基面充当大量氧化还原转化反应的反应位点。这也解释了内部Co原子缺乏活性的原因。图3 原位电化学原子力显微镜表征β-Co(OH)2粒子使用电化学原子力显微镜（EC-AFM）在0.1 M KOH中在约10 nm的空间分辨率下测量了颗粒形态随电压的变化。并利用原位扫描透射X射线显微镜(STXM)在约50 nm分辨率下表征了β-Co(OH)2粒子Co的氧化态。研究表明，在催化初始电压下，粒子膨胀形成α-CoO2H1.50.5H2O状结构(通过氢氧根插层产生)，其中钴的氧化态为+2.5。在增加电压驱动氧的析出时，层间水和质子脱插，形成含有Co3+的收缩状β-CoOOH粒子。尽管这些转变在大部分粒子中均表现出不均匀性，但电化学电流主要受限于其边缘面。图4 原位扫描透射X射线显微镜表征β-Co(OH)2粒子原位扫描透射X射线显微镜实验结果表明，XAS反应的可逆电压, n1 = 0.54 ± 0.04 e−at E 1′ = 1.14 ± 0.03 V and n2 = 0.46 ± 0.04 e− at E′2= 1.58 ± 0.03 V。推导出的可逆电压与STXM电池中的氧化还原峰(图4d)、RDE实验(图1d)、EC-AFM和EQCM结果6(图3c)非常一致；此外，各反应过程中转移的电子数与我们的EQCM结果相吻合。研究发现了Tafel行为与这些反应性边缘位点处Co3+的局部浓度密切相关。综合上述表征结果，可以证实，Co3+（β-CoOOH）是OER的真正活性位点（或限速步骤的反应物状态）。研究意义1、原位电镜揭示催化剂构效关系：使用相关原位电镜来揭示了能量转换材料的局部物理化学特性和电子结构如何控制其电化学响应。2、揭示边缘位Co3+活性位点浓度的重要性：在CoOxHy系统中，氢氧根离子(去)插层反应通过控制OER过电位和反应边面上电压依赖的Co3+活性位点浓度之间的关系来影响表面催化活性。3、启示如何提高层状氧化物OER活性：调整离子插入的热力学的策略以及通过表面吸附能的方法。电化学原位实验电化学控制在EC-AFM, EQCM和操作STXM期间使用SP-300恒电位器(BioLogic)进行。旋转圆盘电化学(RDE)和紫外-可见光谱电化学使用VSP-300恒电位仪(Biologic)。使用如下所述的自制仪器进行SECCM电化学操作。所有电压都参考了可逆氢电极(RHE)，其中每个实验的参考电极的RHE电位在测试前在0.1 M KOH中与大块RHE电极(Hydroflex氢参考电极，eDAQ)进行了标准化。底物电极的制备是通过滴注3 ml的β-Co(OH)2油墨，其中含有2mg的β-Co(OH)2粒子在2ml四氢呋喃中，在新清洁的GC板上(HTWGermany)。让油墨在GC表面干燥后，用干净的PDMS块轻轻压印dropcast区域，以去除聚集的颗粒。然后，在制备的衬底上覆盖一层薄薄的十二烷。使用FE-SEM(GeminiSEM, ZEISS)进行表征。探针(针尖)具有~400 nm的扫描模和~440 nm的跳模，同时确保足够的空间分辨率，在如上所述制备微管后，两通道均充满0.1 M KOH，并配备准参比对电极(QRCE 例如，镀有AgCl的银线)。用于询问S5衬底工作电极的半月板(液滴)细胞在充满的微管探针的末端自然形成。将制备的微移液管和基板分别安装在z-压电定位器上，用于三维空间的纳米级移位。在整个扫描过程中，离子被持续监测(使用自制的电流放大器)，并作为反馈信号来精确地将半月板(液滴)电池定位到衬底电极上。参考文献：J. Tyler Mefford et al. Correlative operando microscopy ofoxygenevolution electrocatalysts. Nature, 2021, 593, 67-73DOI: 10.1038/s41586-021-03454-xhttps://doi.org/10.1038/s41586-021-03454-x

小李：“妈，最近感觉咋样啊？”母亲：“老样子，浑身没劲，最近还着凉感冒了。”小李：“按时吃药了吗？医生说您一定得按时吃药。”母亲：“吃了呀，每天都吃了。甲状腺切除手术都半年了，怎么还是好不了？”小李：“唉……明天带您去复查一下吧。”做了甲状腺切除手术，怎么会影响到全身？这个比鸡蛋还小的器官，对于我们的健康而言究竟有多重要？甲状腺示意图，图片来自mayoclinic.org你是否也有和小李的母亲一样的疑惑？半年前，小李的母亲因为甲状腺肿大的病情加重，不得不做甲状腺切除术。原本小李以为手术之后只要按时吃药就行，对母亲的身体不会有什么影响。但没想到，如今手术半年了，母亲依然感觉浑身不适、体力不支，且免疫力低下、经常感冒发烧。究竟是什么原因导致切除了甲状腺的患者免疫低下、浑身不适，甚至吃药也不能缓解？要寻求这些问题的答案，我们先来弄清楚甲状腺切除术是怎么回事。甲状腺切除术是个啥甲状腺是我们脖子上的一个小器官，形状像蝴蝶，大小如鸡蛋。甲状腺虽小，但它的功能可不容小觑，它分泌的激素叫做“甲状腺激素”，这个激素对我们身体的很多生理活动都有调节作用。然而，当甲状腺生病了，就有可能需要做切除手术。甲状腺切除术的手术方式，要根据具体情况来分析，可以根据“切多少”来进行分类。中国科学院院士赵玉沛医师在他主编的《内分泌外科学》对此做出了具体的介绍，他告诉大家，常用的手术方式有结节切除术（甲状腺部分切除）、腺叶切除术（或腺叶加峡部切除术）、甲状腺近全切除术、和甲状腺全切除术4种。最轻的一种是结节切除术，这种手术可以用于良性甲状腺结节，它最大的优点在于能够减少甲状旁腺受伤的概率。其次是腺叶切除术，当有些患者的结节较大，几乎占据了整个腺叶（腺叶可以理解为“蝴蝶状”甲状腺的一侧翅膀），此时可以考虑进行腺叶切除术。当然，如果结节已经发展成了分化型甲状腺癌，那最小的手术范围就是要切掉一侧翅膀了。第三种是甲状腺近全切除术。对于一些甲亢患者来说，他们通常需要进行甲状腺近全切除术，手术时切除几乎所有的甲状腺组织，只保留少量正常的甲状腺组织，这样既可以防止术后甲亢复发，也有利于保护甲状旁腺和喉返神经。最后就是甲状腺全切除术。顾名思义，这种方式就是切除所有甲状腺组织，这种方法往往适用甲状腺癌。是不是有点复杂了？实际上，除了这种分类方式，甲状腺手术还有一种相对简单的分类原则：（1）结节性甲状腺肿的患者一般仅进行甲状腺部分切除，如结节太大，可进行一侧腺叶切除术；（2）甲亢的患者一般进行甲状腺近全切除术；（3）分化型甲状腺癌一般进行单侧腺叶及峡部切除或甲状腺近全/全切除术。（4）甲状腺髓样癌的患者一般进行双侧甲状腺切除及双侧淋巴结清扫术。了解了甲状腺切除术之后，接下来我们要探索的问题是：为什么小李的母亲在切除甲状腺之后总是感觉浑身乏力，免疫力也大不如前？切除甲状腺对身体的影响 别看甲状腺只是一个鸡蛋大小的器官，它能“牵一发而动全身”。甲状腺所分泌的甲状腺激素和我们身体的健康调节息息相关，几乎对所有的器官和组织都有影响，关系到生长、发育、代谢、生殖和组织分化等各种生理功能。甲状腺激素的调节作用，图片来自网络1. 对身体产热的影响作为恒温动物，我们身体需要随时随地产热和散热。身体的产热包括“必然产热”（正常生命活动时所产生的热量）和“随意产热”（为了适应环境变化而进行产热，又叫适应性产热）两种。而甲状腺激素对这两种产热都有促进作用，因此，甲状腺不仅和正常的身体代谢有关，还关系到我们是否能适应环境温度的变化。2. 对物质代谢的影响物质代谢是我们人体吸收营养物质、在身体中分解利用、并最终将代谢产物排出的过程。如果不能进行物质代谢，那我们就无法正常摄入和排出，不就成机器人了吗？需要我们的甲状腺进行调控的代谢过程有糖代谢、脂代谢、蛋白代谢和水钠代谢四种。3. 对生长发育的影响大脑中枢神经系统正常发育的过程，离不开甲状腺激素。甲状腺激素是神经细胞分化、增殖、生长、发育的必要激素之一。骨骼的正常生长和发育也离不开甲状腺激素，它既能促进骨形成，又能促进骨吸收，总体效应是使骨转换增快。4. 对心血管系统的影响甲状腺激素可以增加心肌收缩强度和频率，使血管收缩时力度更大、舒张时压力更小，使心输出量增加。另外，它还能使血管舒张，降低血流阻力，增加血流量。因此，甲状腺激素对于心血管系统的健康同样十分重要。可以说，甲状腺是我们人体中一个小而美、小而精的重要器官，缺了它，身体许多功能就无法正常运行。因此，小李的妈妈在做甲状腺切除术之后，尽管每天都吃药，但吃药的时间点并不规律，导致免疫力和体力都大不如前了。那么，那些和小李妈妈有着同样困惑的患者应该怎么办？切除甲状腺后如何调养在日常生活中，切除甲状腺的患者除了需要遵医嘱按时吃药、定期复查外，还需要结合饮食和适当的运动，进行全方位的调养。在饮食方面，可以多吃高维生素食品、高蛋白食品，避免辛辣刺激性食物，根据自身情况和医生的建议，控制碘的摄入量。在生活方式方面，可以保持乐观向上的心态，适当地休息与运动。另外，如果是因为甲状腺癌而进行了甲状腺切除术，患者还需要定期复查甲状腺彩超、甲状腺功能和甲状腺肿瘤标记物等，以监测甲状腺癌是否复发。到这里，我们清楚了什么是甲状腺切除术，也了解了甲状腺是如何调节身体机能的，相信小李的妈妈也知道该怎么进行调养了。甲宝玉（西湖欧米） | 撰文参考资料1. 《实用甲状腺癌诊疗》江学庆/主编.人民卫生出版社2. 《甲状腺疾病临床诊断与治疗》王洁/主编.化学工业出版社3. 《甲状腺疾病怎么办？》魏华/主编. 广东科技出版社4. 《甲状腺疾病必读》黄仰模/主编. 中国中医药出版社5. 《内分泌外科学》赵玉沛/主编.人民卫生出版社

据外电报道，德国体育大学的一个科研小组，研发出了一种能够检测运动员是否服用了苯二氮卓类药物的新技术。苯二氮卓类物质能够改善生理机能，不久之后可能被当做兴奋剂使用。　　研究人员在刚刚出版的一份刊物《药物检测与分析》中解释了他们是如何研发出这种用于检测人尿样中是否存在一些目前只运用在动物身上的化学成分的新方法。　　这个由马里奥赛维斯带领的研究小组怀疑一些只能在动物体内检测出的成分可能正在被用来提高运动员的效率，并可以逃过兴奋剂检查。他们希望通过这项新技术使反兴奋剂检测抢在这些化学物质在黑市上大行其道之前有所突破。　　这项新技术能够检测出运动员是否服用了苯二氮卓类药物，这类化学成分能够防止肌肉细胞的蛋白沟槽的钙流失，而钙则是有效帮助肌肉收缩的物质，钙流失正是导致肌肉疲劳的原因之一。　　新方法能够检测出JTV-519和S-107这两种苯二氮卓类物质，这些物质目前还没有用在人类身上，只在治疗心脏异常病症的研究过程中有所使用，对于实验用鼠的生理机能有明显促进作用。　　赛维斯指出，这些物质一旦被运用在人类临床实验中，就很可能在体育界被滥用。　　研究人员认为，这两种苯二氮卓类物质的效用很容易促使兴奋剂贩卖者在黑市中进行交易。　　在了解了这两种物质的分子量和分子结构后，科学家通过一个分辨率很高的光谱测定仪就能在尿样中检测到这些物质。

生物、药物等许多的研究均需要通过观察细胞体积的变化或细胞数目增减的来判断和评估实验的效果。由于细胞所处环境的改变可促使其自身体积做出相应的变化，以便适应改变后的环境大致新的平衡。由于并不能清晰地知道该种细胞体积变化规律，因此必须检测其体积或细胞数目随条件、时间的变化。　　细胞的发育与细胞分裂周期级数递增均需要连续不断的细胞增殖。　　在培养液中正在增殖的细胞在其分裂前其体积将增大至原体积的两倍。然而对细胞发育与分裂的速度作如何调整才能保证细胞体积的不变并不明确。因此，测量细胞的体积的变化对了解与控制细胞的发育和周期非常重要。　　细胞的死亡　　细胞的增殖与细胞的死亡之间需要一个精细的平衡以保持足够的细胞数量。该种平衡容许细胞作最佳的状态调节以适应各样机能变化的需求。细胞死亡有两种清晰的机制，坏死与凋亡。坏死是一个病理生理的机制，包括细胞膨胀以及细胞膜破裂而释出内容物。凋亡则是一个程序式死亡的机制。凋亡的特征之一就是细胞收缩。细胞有缺陷的凋亡与过度凋亡，两者同样会导致严重疾病。　　渗透压的补偿　　任何种类的细胞都有可能因处于不利环境而死亡。细胞犹如多孔的网筛极易因渗入已溶解于周围环境的化学物而使渗透压受影响。细胞内外环境中该些溶解物颗粒数目的不平衡，将会导致水份透进细胞而使其体积涨大，或者是水份从细胞渗出使其体积收缩。　　当细胞或微生物遭遇环境的变化，它们都会尝试通过自身调节来适应新的环境。　　细胞平均体积(MCV)的变化　　当细胞或微生物遭受环境变化时，它们将通过自身调整以图适应新的环境。一些例子中细胞需要改变自身体积以便达到适合的目标。　　由贝克曼库尔特公司出品的Multisizer 3 库尔特细胞特性分析仪是目前最权威的细胞体积、细胞计数的分析仪器，应用文献多不胜数。无可逾越的领先技术更使Multisizer 3 成为分辨率最高的仪器。国外的用户统计表明，Multisizer 3 已成为细胞实验室必备的研究工具。　　自华莱士• 库尔特先生发明 库尔特原理 以来，该原理已广泛应用于材料、生物、医学、制药等众多的领域。目前生物领域的细胞计数标准就是库尔特原理。美国材料实验协会ASTM将库尔特原理定为生物细胞计数的标准(ASTM-F2194)。国际血液学标准化委员会亦指定库尔特原理为计算红细胞与白细胞的标准实验室方法 (Clin. lab. Haemat. 1988. 10, 203-212.)。　　作为库尔特原理及技术应用的鼻祖，美国贝克曼库尔特公司始终保持着技术领先的优势。† 库尔特计数仪(Coulter Counter)无论在研究还是在质量控制的应用均具有深远的影响力。在权威的研究机构及其发表的学术文献当中，库尔特计数仪均担当着不可或缺的角色。　　多年来贝克曼库尔特公司在市场上推出了一系列的库尔特计数仪(Coulter Counter)，如：ZM、TA II、Multisizer II等系列型号，为科研与产品控制的实验室颗粒/细胞的检测提供最可靠的分析手段。Multisizer 3 型库尔特颗粒/细胞计数及粒度分析仪为当今所有计数仪、粒度分析仪当中分辨率最高的仪器。　　库尔特原理(Coulter Principle)　　又称为电感应区技术。　　悬浮于弱电解液中的细胞被抽吸而经过一个小孔，因产生外加电压而形成“感应区”。细胞经过小孔时，细胞的体积替代了电解液的相应体积。因相应体积的电解液被替代，小孔感应区产生电压脉冲而导致电阻的改变。脉冲的强度与细胞的体积成比例的关系 。　　Multisizer 3 先进的DPP 数码脉冲处理器，使测量过程中的数以百万计的脉冲信号无须经压缩而保存。数据因无损失而能实现再分析功能。DPP的功能使得Multisizer 3 能够实时监测样品在分析过程中的原始变化。　　DPP同样可用于检测细胞体积的改变。在许多的生化过程中细胞体积是一个重要的参考因素。如细胞发育、细胞周期、细胞死亡、渗透压的补偿、致病机理和吞噬作用等。Multisizer 3 可以观测细胞粒径与体积从几秒到几小时内的变化。　　DPP技术在低温生物学中的应用　　这是在冷冻过程中受渗透压影响的细胞，其平均体积(MCV)的分布曲线和20秒内连续的脉冲峰值平均值的变化。　　择任意的脉冲群可以将一个粒度分布“分割”成多重的分布。因此，可获得在分析全程中的某一时段的粒度分布。如图示，可获得细胞的平均直径随时间的变化。　　使用Beckman Coulter 的Multisizer™ 3 库尔特体积粒度分析仪将能方便而精确地测量细胞平均体积(MCV)的各种变化。

大家好，本周为大家分享一篇发表在J. Proteome Res上的文章：Defining the Sarcomeric Proteoform Landscape in Ischemic Cardiomyopathy by Top-Down Proteomics[1]，文章的通讯作者是威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授。缺血性心肌病(Ischemic cardiomyopathy，ICM)是一种高度异质性的心血管疾病，大多数是由于左心室收缩功能障碍使得流向心脏的血液减少，从而导致氧气剥夺和心肌缺氧。ICM是心力衰竭的主要病因，是造成全球死亡率升高和疾病负担增加的主要因素之一，但其潜在的分子机制还有待深入研究。肌节作为心脏收缩的基本单位，由以肌动蛋白为基础的细肌丝和以肌球蛋白为基础的粗肌丝组成，它们附着在一个Z盘结构上。研究发现肌节蛋白质翻译后修饰(PTMs)和亚型的改变在心脏生理病理进程中扮演着重要角色。基于质谱的Top-down蛋白质组技术是以完整蛋白质为分析对象，可以提供不同表型心脏病蛋白质PTMs和亚型变化等生物信息，但目前还缺乏ICM肌节proteoforms图谱变化的相关报道。因此，作者利用Top-down蛋白质组学技术，在正常和ICM条件下构建了肌节proteoform图谱，并探究其变化对ICM发病机制的影响，从而为人类ICM的研究提供独到的见解。为了揭示ICM的分子变化情况，作者首先利用不同的pH条件，去除心脏功能正常的供体左心室(Left ventricular，LV)心肌组织(donor，n=16)和ICM患者LV心尖组织(ICM，n=16)的胞质蛋白质，对富集到的肌节蛋白质进行LC-MS/MS检测分析(图1)。心尖是在ICM患者进行左心室辅助装置植入手术期间获取的，实验已经证明LV和心尖组织具有相似的肌节proteoform图谱，两者可以进行相互比较。通过去卷积图谱上proteoform的峰强度与同一蛋白质所有proteoforms的总强度之比来进行蛋白质修饰水平的定量，而蛋白质表达的定量则依赖提取离子色谱图(EIC)峰下面积(AUC)的积分来计算。整个实验流程，从样品制备到LC-MS/MS分析，用时不到3h，表明该方法具有快速与高通量的优点。　　图1. 非标记Top-down蛋白质组学的实验流程：对无心脏病史的非衰竭供体(donor，n=16)和ICM患者(ICM，n=16)的LV组织进行肌节蛋白质的提取，然后进行LC-MS/MS分析。Top-down蛋白质组学策略提供了正常供体和ICM心脏组织中的proteoform图谱，如图2所示。作者检测到了许多肌丝蛋白，包括心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)、肌钙蛋白C(troponin C，TnC)、原肌球蛋白(tropomyosin，Tpm)亚型、α-肌动蛋白(α-肌动蛋白)亚型、心室型肌球蛋白轻链2(MLC-2v)、心室型肌球蛋白轻链1(MLC-1v)和心房型肌球蛋白轻链1(MLC-1a)，同时也检测到了多种Z盘蛋白，包括ENH2、肌肉LIM蛋白(muscle LIM protein，MLP)、富含半胱氨酸蛋白2(cysteine rich protein 2，CRIP2)、cypher-5、cypher-6、elfin、calsarcin-1(Ca1-1)和四个半LIM结构域蛋白2(four and a half LIM domains 2，FHL2)(图2)。随后，作者采用碰撞活化解离(CAD)模式对所有检测到的肌节蛋白质进行MS/MS分析，以进一步表征蛋白质。比如，实验结果显示MLC-2v上的磷酸化位点位于Ser19，并且实现了21%的序列覆盖率，这些数据表明Top-down的MS/MS分析可以对完整肌丝蛋白质进行测序，以用于蛋白质的鉴定和表征。　　图2. 正常供体和ICM患者心脏组织中的proteoform图谱。(a)代表性的基峰色谱图(BPC)表明肌节蛋白和Z盘蛋白呈高分辨分离(MLP、CRIP2、cTnT、ENH2、cypher-6、elfin、cypher-5、FHL2、calsarcin-1、cTnI、Tpm、MLC-1V、MLC-1a、MLC-2v、α-actin和TnC) (b)去卷积质谱图显示肌节蛋白和Z盘蛋白的多样性，红色p和pp分别表示单磷酸化和双磷酸化形式的proteoform。　　紧接着，作者对3个正常供体组织样本进行了LC-MS/MS检测，结果表明它们的BPC和总离子色谱图(TIC)，以及质谱信号强度的重现性非常好，证明了该分析方法稳健的重现性。为了比较两组样本间的蛋白质表达水平，作者对来自同一正常供体的组织样本，分别提取50、400、500、600、750、1000和1200 ng的总蛋白质进行LC-MS/MS检测以评估仪器响应线性，结果如图3a所示，它们表现出高度相似的proteoform图谱。图3b展示了代表性肌节蛋白(ENH2、cTnI、α-Tpm、MLC-1v、MLC-2v和TnC)的EIC，通过测定每个EIC的AUC丰度总和，建立了250~1200 ng的相互线性范围。如图3c所示，不同总蛋白量相关性结果的R2均大于0.99，表明该检测方法具有优异的重现性、灵敏度和线性，所以有信心将其用于样本间的蛋白质定量。　　图3. 关键肌节蛋白相互线性范围响应的测定。(a)50、400、500、600、750、1000和1200 ng总蛋白质的BPC，proteoform图谱高度相似 (b)ENH2、cTnI、α-Tpm、MLC-1v、MLC-2v和TnC的EIC(结合同一蛋白质所有proteoforms前3~5个最丰富电荷状态的离子) (c)每个肌节蛋白的AUC与250~1200 ng总蛋白(每个点重复3次)显示出相互线性相关(R20.99)。与正常供体样本相比，作者在ICM组中检测到了cTnI和ENH2的PTM和表达水平的显著变化。在供体和ICM组中，作者检测到了三种主要的cTnI proteoforms，包括未磷酸化的cTnI、单磷酸化的cTnI(pcTnI)和双磷酸化的cTnI(ppcTnI)同样也在两组中检测到了未磷酸化的ENH2和单磷酸化的ENH2(pENH2)(图4a)。与供体组相比，实验观察到ICM组LV组织中cTnI和ENH2表达水平的显著降低(图4b)，同时发现它们的总磷酸化水平在ICM组中也显著降低(图4c)，其中cTnI和ENH2的总磷酸化水平分别降低了35%和34%。此外，为了确定ICM组织中cTnI和ENH2磷酸化水平的降低是否相互依赖，作者对两者磷酸化水平进行了线性拟合，发现cTnI和ENH2磷酸化水平表现出很强的线性相关(r=0.8926，p0.00001)(图4d)。这些发现也与作者先前对肥厚型心肌病(Hypertrophic cardiomyopathy，HCM)患者心脏的研究结果相一致(Ying Ge, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2020 117(40):24691-24700)，表明可能是由异常的PKA信号通路介导了cTnI和ENH2磷酸化水平的协同降低。　　图4. ICM组中cTnI和ENH2磷酸化水平协同降低。(a)正常供体(蓝色)和ICM(红色)中代表性去卷积质谱图和EIC，红色p和pp分别表示单磷酸化和双磷酸化 (b)cTnI和ENH2表达水平的定量，两组在p0.05时被认为有统计学差异 (c)用mol pi/mol protein计算cTnI和ENH2总磷酸化，水平线代表组内中间值，两组在p0.001时被认为有统计学差异 (d)cTnI和ENH2磷酸化水平间的线性相关性(r=0.8926，p0.00001：线性相关性很强)。　　Tpm是一种细丝相关蛋白，共有几种可以与cTnT和α-actin相互作用以调控肌肉收缩的蛋白质亚型。作者在先前的研究中证实了人类心脏中存在α-Tpm、β-Tpm、和κ-Tpm，其中α-Tpm是表达最为丰富的亚型(Ying Ge, et al. J Muscle Res Cell Motil. 2013 34(3-4):199-210)。在本项研究中，未磷酸化的α-Tpm、单磷酸化的α-Tpm(pα-Tpm)和单磷酸化的κ-Tpm(pκ-Tpm)是主要检测到的TPM亚型(图5a)，而未磷酸化的κ-Tpm、γ-Tpm和skβ-Tpm丰度较低。与正常供体组相比，skβ-Tpm在ICM组中的表达显著降低，而α-Tpm和κ-Tpm在两组比较中无显著变化(图5c)。γ-Tpm的丰度太低，致使很难对其进行准确定量。尽管Tpm亚型的比例变化对心脏功能的影响还不得而知，但skβ-Tpm在ICM组中表达水平的显著降低同样也在先前HCM患者心脏中观察到(Ying Ge, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2020 117(40):24691-24700)，因此有理由推断skβ-Tpm表达水平的变化可能会改变心脏功能，并使得ICM患者心脏收缩功能受损。除此之外，在正常供体组和ICM组中也都检测到了α-actin的两种亚型：骨骼肌α激动蛋白(Skeletal α-actin，α-SKA)和心脏α肌动蛋白(Cardiac α-actin，α-CAA)，如图5b所示。它们在心肌中共表达，在肌节结构和完整性中具有重要作用。与正常供体组相比，实验观察到α-SKA在ICM组中的表达显著增加(图5d)。结合作者先前观察到α-SKA在非衰竭供体心脏中的表达显著增加(Ying Ge, et al. Anal Chem. 2015 87(16):8399-8406)，实验结果说明衰竭心脏中表达上调的α-SKA可以作为一种有前景的心脏病生物标志物。　　图5. Tpm和α-actin不同亚型的表达。(a)Tpm在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图，共鉴定到α-Tpm、β-Tpm、κ-Tpm和γ-Tpm四种亚型，红色p表示单磷酸化和双磷酸化 (b)α-CAA和α-SKA在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图 (c~d)依据AUC进行Tpm和α-actin亚型的定量，两组在p0.005时被认为有统计学差异。　　作者也对Z盘蛋白质进行了鉴定和定量，例如MLP和Cal-1。图6a和图6c分别对应两种蛋白质的去卷积质谱图，其中MLP为未磷酸化和单磷酸化形式(pMLP)，Cal-1则表现出多种磷酸化proteoforms，包括单磷酸化(pCal-1)、双磷酸化(ppCal-1)和三磷酸化(pppCal-1)。与正常供体组相比，实验观察到MLP和Cal-1的总磷酸化水平在ICM组中的表达显著增加，分别增加了27%和4%(图6b和图6d)。MLP和Cal-1都与心肌病的发病相关，但目前尚未清楚PTMs如何影响其中的分子机制。本项研究首次揭示了ICM患者中MLP和Cal-1的磷酸化水平增加，但两者的总磷酸化水平呈负线性相关，说明它们不太可能被相同的激酶磷酸化或是在Z盘上有着密切的相互作用。　　图6. MLP和Cal-1在ICM组中的磷酸化水平增加。(b)MLP在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图，红色p分别表示单磷酸化的MLP (b)MLP总磷酸化的计算，两组在p0.01时被认为有统计学差异 (c)Cal-1在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图，红色p、pp和ppp分别表示单磷酸化、双磷酸化和三磷酸化的Cal-1 (d)Cal-1总磷酸化的计算，两组在p0.05时被认为有统计学差异。基于质谱的Top-down蛋白质组学技术，本研究对供体和ICM心脏组织中的proteoform图谱进行了详细分析，观察到多个蛋白质在表达和修饰水平上发生了显著改变，总的结果在proteoform层面揭示了与晚期缺血性心力衰竭相关的分子变化。值得注意的是，作者发现cTnI和ENH2磷酸化水平在ICM组中协同降低，表明缺血性心力衰竭时PKA信号通路出现异常。此外，在ICM组中也观察到了MLP和Cal-1这两种Z盘蛋白磷酸化水平的显著增加，并且也检测到了ICM组中Tpm和α-actin不同蛋白亚型的表达变化。总的来说，本研究强调了在proteoform水平研究ICM的必要性，有助于揭示ICM的发病进程和开发可行的治疗方案。　　撰稿：陈昌明　　编辑：李惠琳　　原文：Defining the Sarcomeric Proteoform Landscape in Ischemic Cardiomyopathy by Top-Down Proteomics李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　1. Chapman EA, Aballo TJ, Melby JA, et al. Defining the Sarcomeric Proteoform Landscape in Ischemic Cardiomyopathy by Top-Down Proteomics. Journal of Proteome Research. 2023, 22 (3): 931-941.

大家好，本周为大家分享一篇预发表的文章，Top-down Proteomics of Myosin Light Chain Isoforms Define Chamber-Specific Expression in the Human Heart ，文章的通讯作者是威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授。　　肌球蛋白作为肌节的“分子马达”，产生心肌收缩所必需的收缩力。肌球蛋白轻链1和2 (MLC-1和-2)在调节六聚体肌蛋白分子结构中起着重要的功能作用。轻链中存在“心房”和“心室”亚型，在心脏中呈现出腔限表达。然而，近年来MLC亚型在人心脏的腔室特异性表达受到了质疑。在本文中，作者使用自上而下蛋白质组学质谱分析了成人非衰竭供体心脏的四个心脏腔室中MLC-1和-2心房和心室亚型的表达。　　MLC-1v和MLC-2a是在所有供体心脏中呈现出腔限表达模式的MLC异构体。重要的是，作者的结果明确地表明，MLC-1v，而不是MLC-2v，在成年人心脏中是心室特异性的。图1展示了LV(left ventricle)、RV(right ventricle)、LA(left atrium)和RA(right atrium)中MLC异构体的检测和定量。作者发现MLC-1v存在心室特异性表达，而MLC-2v没有特异性，并在心房组织中发现了与MLC-2v和pMLC-2v分子质量相匹配的峰。此外，在所有(n=17)无心脏疾病的捐赠者的每颗心脏的心房组织中都能检测到MLC-2v。MLC-2v占总MLC-2含量的百分比采用单因素方差分析(one-way ANOVA)进行定量分析，认为MLC-2v占总MLC-2含量的百分比具有统计学意义，心室和心房间差异显著，LA和RA间横向差异显著。　　图1. MLCs Top-down MS分析　　接下来作者使用串联质谱(MS/MS)鉴定了MLC-2v蛋白质序列。位于心房组织MLC-2v上的去酰胺化翻译后修饰(PTM)被定位到氨基酸N13。去酰胺化位点与调控磷酸化位点Ser14相邻。磷酸化位点附近的脱酰胺基团所带来的额外负电荷模拟了MLC-2a在Ser22/23位点的双磷酸化模式(图2C)。心房特异性的MLC-2v去酰胺化可能与心房内心力的产生有关。磷酸化诱导了MLC-2的构象变化，而第二负电荷的加入可能有助于提高钙敏感性并诱导蛋白质进一步的构象变化。　　图2. Top-down MS/MS 鉴定　　总的来说，自上而下蛋白质组学对整个人类心脏的MLC亚型表达进行了无偏差分析，揭示了之前意想不到的亚型表达模式和PTMs。　　撰稿：张颖　　编辑：李惠琳　　文章引用：Bayne EF, Rossler KJ, Gregorich ZR, Aballo TJ, Roberts DS, Chapman EA, Guo W, Ralphe JC, Kamp TJ, Ge Y. Top-down Proteomics of Myosin Light Chain Isoforms Define Chamber-Specific Expression in the Human Heart. bioRxiv [Preprint]. 2023 Feb 26:2023.01.26.525767. doi: 10.1101/2023.01.26.525767.　　李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　1. Bayne EF, Rossler KJ, Gregorich ZR, Aballo TJ, Roberts DS, Chapman EA, Guo W, Ralphe JC, Kamp TJ, Ge Y. Top-down Proteomics of Myosin Light Chain Isoforms Define Chamber-Specific Expression in the Human Heart. bioRxiv [Preprint]. 2023 Feb 26:2023.01.26.525767. doi: 10.1101/2023.01.26.525767.

大自然为人类社会的进步和发展提供了源源不断的灵感和动力。向自然学习，有所发现，有所发明，有所创造，有所进步，是科学发展的一条行之有效的途径。松塔的吸湿运动为人工驱动器的设计和制造提供了许多灵感。目前认为，松塔的开合是由鳞片外层的“肉”（石细胞，sclerids）比内层的“筋”（维管束，vascular bundle）的收缩膨胀更大引起的。但以往的研究只专注于研究松塔的弯曲机制，而忽略了弯曲过程和原本的功能特点。松塔为了让风和动物把种子传播到远离母树的地方繁衍，只有在长期干燥的环境下才会打开。对于松塔的超慢运动，目前的机理还无法给出相应的解释，并且这一机制也很难解释单独的维管束也具有湿度响应特征。因此，松塔的超慢湿度响应机制目前仍然是不清楚的。最近，中国科学院理化技术研究所王树涛研究员团队和北京航空航天大学刘欢教授团队合作，重新审视松塔的吸湿运动，揭示了松塔湿度响应的超慢运动的奥秘，并受此启发研发了具有类松塔湿度响应的超慢运动的人工驱动装置，其运动速度比现有的湿度响应驱动器低两个数量级，其整个运动过程难以察觉。相关工作以“Unperceivable motion mimicking hygroscopic geometric reshaping of pine cones”为题发表在Nature Materials杂志上。该工作得到了国家自然科学基金项目的大力支持。文章第一作者是张飞龙博士和杨曼博士，通讯作者为王树涛研究员和刘欢教授，徐雪涛和刘熹博士共同参与本研究，江雷院士为本研究提供了专业的指导。现象与发现1.松塔的吸湿变形是一个超慢的过程松塔完全打开需要相当长的时间，约24小时(图1a)。在具有吸湿变形能力的植物组织中，松塔鳞片的厚度归一化的形变速度是最小的（图1b），这与其长距离种子传播的功能是一致的。2.维管束本身也能够吸湿变形研究发现，维管束（VB）本身就可以吸湿变形，且具有比外层的“肉”（skin）更大的变形能力和运动速度(图1c, d)，表明VB在鳞片的湿度响应运动中起关键作用。而“肉”和整个鳞片的运动速度都远低于骨架（skeletons）和VBs。同样，与骨架和VBs相比，浸水的鳞片和“肉”的含水量更高，脱水速度更慢。因此，可以得出结论，VBs驱动鳞片的吸湿变形，而保水性好的“肉”减缓形变速度。图1. 松塔、鳞片及其各组成部分的吸湿运动。维管束（VB）的变形机制1.弹簧状微管和方形微管的异质结构为了探究VBs的弯曲机理，作者对VB的微观结构及各组成的吸湿膨胀行为进行了研究。从横断面扫描电镜图可以看出，VB具有典型的异质结构，包含两种管状的细胞壁，且两者边界清晰(图2a-d)。重构的微管三维结构图和纵向截面图进一步证实了，维管束是由平行排列的弹簧状微管和方形微管组成的典型的异质结构 (图2 e-g)。2.弹簧状微管和方形微管的吸湿膨胀行为不同通过机械剥离的方法，作者得到了弹簧状微管/方形微管对，并利用环境扫描电镜(ESEM)对其吸湿运动进行了原位观察(图2h)。随着相对湿度的增加，弹簧状微管伸长，微管对向方形微管侧弯曲(图3c)。相反，随着湿度的降低，微管对向弹簧状微管侧弯曲。根据上述结果，作者提出了一维弹簧状微管/方形微管异质结构的简化模型以解释VB的吸湿形变(图2i)。图2. 维管束的异质结构和弯曲机制仿松塔的超慢运动驱动器受此启发，研究人员利用双组份3D打印技术制备了由弹簧状管和方形管构成的异质结构的基本单元，在管中填充吸湿聚合物，以模拟鳞片中的“肉”增加吸湿路径，降低膨胀速度 (图3a, b)。打印出的弹簧状管/方形管展现出类似于松塔的吸湿变形性能(图3c)。利用简化模型与3d打印技术的可编辑性和兼容性，仅通过调节结构就可以实现各种精细的形状转变调控(图3d)。利用打印出的弹簧状管/方形管对，作者制作了一个可移动工作台，实现对上面的物体的超慢运输，不会周围的环境水造成干扰 (图3e-g)。利用打印出的弹簧状管/方形管对作为支架，探测器也可以在超慢运动的情况下增大监测范围(图3h)。图3. 仿松塔结构的超慢驱动装置该工作为理解松塔和其他植物组织的湿度响应形变提供了新的思路和结构基础，也为开发刺激响应驱动器提供了新的物理模型。该工作被新加坡国立大学（NUS）的Cecilia Laschi教授和意大利理工学院（IIT）的Barbara Mazzolai教授在《Nature Materials》杂志同期的News & Views专栏以“Move imperceptibly”为题，进行了专题报道。摩方精密简介摩方精密作为微纳3D打印的先行者和领导者，拥有全球领先的超高精度打印系统，其面投影微立体光刻（PμSL）技术可应用于精密电子器件、医疗器械、微流控、微机械等众多科研领域。在三维复杂结构微加工领域，摩方团队拥有超过二十年的科研及工程实践经验。针对客户在新产品开发中可能出现的工艺和材料难题，摩方将持续提供简易高效的技术支持方案。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-022-01391-2来源：材料科学前沿官网：https://www.bmftec.cn/links/7

大家好，本周为大家分享一篇发表在PNAS上的文章：High sensitivity top–down proteomics captures single muscle cell heterogeneity in large proteoforms [1]，文章的通讯作者是威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授。　　单细胞研究表明，即使是具有相同形态和遗传的细胞，其生理功能特性可能也存在较大差异。近年来，基于质谱的单细胞蛋白组学策略逐渐发展成研究细胞异质性的重要技术，但也面临着细胞的蛋白质含量有限和动态范围宽，以及存在proteoforms高度复杂等挑战。得益于肽段易分离、电离和碎裂的特性，目前几乎所有基于质谱的单细胞蛋白组学分析都采用“Bottom-up”的研究思路，但会丢失蛋白质序列变异和翻译后修饰(PTMs)等信息。“Top-down”的蛋白组学通过分析完整蛋白质来避免这些信息的丢失，尽管质谱信噪比会随着分子量的增加而呈指数衰减，其灵敏度也不如“Bottom-up”，但它非常适合用于proteoforms的鉴定，是解析细胞异质性层面的理想方法。因此，作者在此对单个肌细胞进行了高灵敏的Top-down蛋白质组学分析，探究单细胞层面的结构和功能异质性，以期建立细胞类型和proteoforms间的直接关联。　　在本工作中，作者分别以大鼠股外侧肌(VL)、足底肌(PLN)和比目鱼肌(SOL)的单个肌细胞(SMFs)为研究对象，使用优化过的裂解和冻融方法来保证蛋白的高提取率，最大程度减少吸附性蛋白质的损失，最后基于微流多通道纳电喷雾源(MnESI)对完整蛋白进行LC-MS/MS分析。其中，VL和SOL组织分别主要由快缩肌细胞和慢缩肌细胞构成，PLN组织则包含这两类肌细胞，平均最大收缩速度测定结果显示VL和PLN中的SMFs收缩速度存在更大的异质性，如图1B所示。Top-down结果也表明在VL和PLN中主要包含快缩型骨骼肌钙蛋白复合物(fsTnT、fsTnI和fsTnC)、α-原肌球蛋白(α-Tpm)和快缩型骨骼肌球蛋白轻链(MLC-1F、MLC-2F和MLC-3F)，而在SOL中则检测到慢缩型骨骼肌钙蛋白复合物(ssTnT、ssTnI和ssTnC)、β-原肌球蛋白(β-Tpm)和慢缩型骨骼肌球蛋白轻链(MLC-1S、MLC-1V和MLC-2S)，这表明不同类型SMFs独特的功能特征与其proteoform异质性相关(图1C-1D)。值得注意的是，这里能够准确鉴定到分子量30 kDa的proteoforms，比如α-sActin(42 kDa)和MyHC亚型(223 kDa)，说明Top-down方法可以实现对单个肌细胞水平的完整肌节proteoforms的检测。　　图1.(A)大鼠骨骼肌结构示意图 (B)3种肌肉组织(VL、PLN和SOL)中SMFs收缩速度的测量(n = 10) (C)VL、PLN和SOL组织SMFs中的主要肌节proteoforms(n=6) (D)代表性的去卷积质谱图，红色p表示单磷酸化，“△H3PO4”表示pfsTnT3丢失磷酸盐，“-k”表示ssTnT1或pssTnT1赖氨酸残基的丢失。　　肌球蛋白重链(Myosin heavy chain，MyHC)是一种为肌肉收缩和力产生提供能量的分子马达蛋白，具有多种分子量约为223 kDa的蛋白亚型。它们有超过80%的序列同源性，因而很难通过“Bottom-up”的策略去检测和定量。MyHC1、MyHC2、MyHC4和MyHC7是大鼠骨骼肌中主要存在的四种MyHC亚型，其中MyHC7和MyHC4分别是SOL和VL组织中的主要亚型，而PLN组织中主要含有MyHC1、MyHC2和MyHC4，此处检测结果与之相符，如图2所示。与SOL和VL相比，PLN来源的SMFs在最大收缩速度上存在更大差异也印证了一个事实，即多种MyHC亚型在PLN组织中表达，这有助于依据MyHC亚型的表达对SMFs类型进行区分。此外，MyHC亚型在各样本中的质量偏差不超过2 Da，表明该检测方法在单个肌细胞水平上具有高灵敏性。　　图2. MyHC亚型的检测(A-B)VL、PLN和SOL组织中MyHC的电荷肽分布和去卷积谱图 (C-E)VL、PLN和SOL组织中对应的MyHC亚型(n=6)。　　除了蛋白亚型的鉴定，作者也利用Top-down蛋白组学技术实现对蛋白质PTMs的鉴定，例如对fsTnT的检测，如图3所示。快缩型骨骼肌钙蛋白复合物(fsTnT)具有高度序列同源性，它的表达丰度较低，通过传统Bottom-up策略检测是非常具有挑战性的。如图3A所示，在VL和PLN组织中检测到了fsTnT3的几种高丰度proteoforms，包括单磷酸化的fsTnT3(pfsTnT3)、fsTnT3和丢失磷酸盐的pfsTnT3(△H3PO4)。fsTnT3在VL和PLN两组中的表达水平和总磷酸化水平都相似(图3C-图3D)。需要注意的是，进一步放大谱图时可以观察到几种低丰度和肌细胞特异性fsTnT的存在，比如在两组中都检测到的fsTnT4，其总磷酸化在PLN组织中具有更大的表达差异，如图3B所示。此外，Top-down方法也可对两种分子量相差26 Da的Tpm亚型(β-Tpm和β’-Tpm)进行区分。这些结果充分表明Top-down蛋白组学技术适合用于单个肌肉细胞亚型和PTMs的研究。　　图3.磷酸化fsTnT的检测(A)fsTnT3在VL(红色)和PLN(紫色)中的去卷积谱图，红色p表示单磷酸化，“△H3PO4”表示pfsTnT3丢失磷酸盐 (B)A图中29700-30200 Da区域的放大图 (C)fsTnT3和fsTnT4的总磷酸化表达(n=6) (D)fsTnT3的表达(n=3)，p0.05表示两组具有统计学差异，“n.s”表示两组无统计学差异。　　作者也发现一些蛋白亚型在不同类型SMFs中呈现出显著的proteoform异质性。例如，MLC-2亚型，它可以分为MLC-2F(快缩型)和MLC-2S(慢缩型)，两者序列相似，但具有不同的生理功能，可以通过在线LC-MS/MS将其分离(图4D)。其中，MLC-2F和pMLC-2F在VL和PLN中检测到，而MLC-2S和pMLC-2S在SOL中检测到(图4A-4C)，但MLC-2亚型在PLN和SOL组中的总磷酸化水平具有更大的表达差异(图4E)。这些表达差异在对全骨骼肌样品的Top-down组学分析中常被平均化，表明Top-down方法有助于SMFs水平上的肌节proteoforms异质性的研究。　　图4.磷酸化MLC-2亚型的检测(A-C)MLC-2F和MLC-2C在VL、PLN和SOL组中的EIC谱图 (D)MLC-2F在三组中的去卷积谱图 (E)MLC-2F和MLC-2C在三组中的总磷酸化表达(n=6)，p0.05表示两组具有统计学差异，“n.s”表示两组无统计学差异。　　最后，作者以MLC-1亚型序列比对为例，展示了Top-down蛋白组学技术在单细胞proteoform鉴定和表征上的分析能力。SOL组织来源的SMFs有两种MLC-1亚型：MLC-1S和MLC-1V，而PLN和VL来源的SMFs只有MLC-1F这一亚型，LC-MS/MS分析可将这三种具有高度同源性的亚型分离开(图5A-5B)。MLC-1亚型一级谱图具有高质量准确性和清晰的同位素分布，如图5C-5E所示，它们的二级碎裂产生一些特异性的b/y离子，可以很好地表征一些亚型和PTMs(如N末端修饰、乙酰化和二甲基化)。此外，作者也对一些重要的肌节蛋白进行了表征，例如TnT、TnI、Tpm和Z盘蛋白(30 kDa)。尽管它们的二级碎裂率不高(5.8%-25.2%)，但可以产生一些覆盖全长序列的b/y离子，进而实现较大proteoforms的鉴定，表明Top-down蛋白组学方法是表征SMFs蛋白的有利手段。　　图5.MLC-1亚型的表征(A)MLC-1F、MLC-1S和MLC-1V的序列比对，紫色表示亚型间至少共享一个残基，绿色表示亚型间没有共享残基，无颜色表示亚型间序列同源 (B)MLC-1亚型代表性的EIC谱图 (C-E)MLC-1亚型的CAD碎裂，“Ace”表示Nα-乙酰化，“(Me)2”表示Nα-二甲基化。　　总的来说，作者开发了一种Top-down的蛋白质组学策略，其结合了一锅法样品制备和高灵敏的毛细管LC-MS/MS分析，可用于在功能和蛋白质组上具有显著异质性的SMFs的proteoform分离和表征。不同类型SMFs的异质性在肌节proteoforms中得以反映，在其中鉴定到的MyHC亚型(220 kDa)可以用于单细胞水平上的肌细胞分类。更为重要的是，本研究表明Top-down组学方法对于复杂肌节体系PTMs和亚型表征方面的独特优势，强调了其在关联单细胞表型异质性和功能多样性间的应用潜力，希望可以将该方法拓展到其它有高灵敏需求的场景。　　撰稿：陈昌明编辑：李惠琳文章引用：High sensitivity top-down proteomics captures single muscle cell heterogeneity in large proteoforms　　李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　Melby, J. A., Brown, K. A., Gregorich, Z. R., et al. High sensitivity top-down proteomics captures single muscle cell heterogeneity in large proteoforms. PNAS., 2023, 120(19), e2222081120. DOI https://doi.org/10.1073/pnas.2222081120

墨水直写3D打印是一种应用广泛的增材制造技术，该方法依赖的墨水成分选择空间大并且制造成本相对低廉。然而，墨水直写方法受制于低打印分辨率，在打印高分辨率的三维结构方面十分困难。水凝胶是一个高度溶胀的高分子网络，失水时可以产生巨大的体积变化，利用三维水凝胶结构的体积收缩来制造微型结构是一个可选的方案。此外，墨水直写方法在打印具有复杂悬空结构时同样面临着挑战，常用的策略是后期将目标材料灌入打印的牺牲模板中来间接制造复杂三维结构。最近的研究工作集中在光固化牺牲模板上，但是去除这些模板一般需要高温处理或有毒溶剂，极大地限制了可灌注的目标材料种类。 　　近日，中国科大俞书宏院士团队报道了一种提升墨水直写3D打印技术分辨率的方法，该方法是基于一种可打印水凝胶(卡波姆凝胶)的可控收缩特性。研究人员通过引入分子链间的共价键交联赋予了水凝胶干燥后均匀收缩的特性，3D打印水凝胶结构的体积可收缩至原先的0.5%，提升了墨水直写3D打印技术的制造分辨率。此外，研究人员利用该水凝胶体系预先打印牺牲模板，而非将目标材料墨水直接纳入打印墨水体系，无需对目标墨水的流变性能进行重新设计，拓展了可制造材料的种类。该研究成果以“Controlled desiccationof preprinted hydrogel scaffolds toward complex 3D microarchitectures”为题发表在Advanced Materials上。我校博士生崔晨为论文的第一作者，俞书宏院士和高怀岭教授为通讯作者。 　　为了提高墨水直写3D打印技术的打印复杂度和打印分辨率，研究人员利用具有可控收缩特性的水凝胶微粒作为牺牲模板的墨水，打印的水凝胶牺牲模板在受控干燥后体积收缩了99.5%(图1g)，成功制造了具有亚毫米分辨率的复杂三维结构(以双螺旋结构为例)。研究表明，水凝胶中的分子间共价交联是实现水凝胶均匀收缩的关键因素之一。研究人员测试了多种交联方式的水凝胶，验证了该策略的普适性。图1 可控收缩水凝胶通过墨水直写3D打印制备牺牲模板，打印结构经过自然干燥，在保持原先结构的前提下体 积大大减小，由此提升了制造分辨率 　　为了进一步研究牺牲模板中孔道的几何各向异性对收缩均匀性的影响，研究人员分别打印了具有水平和竖直圆柱形孔道的支架。水平和竖直孔道截面的重叠系数分别为0.94和0.95，表明了孔道结构收缩前后的高形状保持率和水凝胶支架在三维空间的均匀收缩(图2a)。为了探索水凝胶的最大收缩倍数，使用氢氧化钠中和的卡波姆凝胶分别实现了在水平方向上5.95倍、在竖直方向上5.32倍的均匀收缩(图2b)。 　　研究人员进一步设计了一个具有三维导电通路的逻辑电路和磁性微型机器人作为概念验证。可控收缩的3D打印水凝胶在干燥后构成了微电路支架，注入的液态金属EGaIn构成了内部的导电通路。Micro LED被固定在立方体电路的五个表面上，通过连接底部不同的触点对，Micro LED会被依次点亮(图2g)。利用可控收缩的3D打印水凝胶作为牺牲模板还制造了特征尺寸为90微米的磁性微型机器人。在可控磁场的作用下，该微型机器人具有良好的旋转和运动功能。 图2 水凝胶牺牲支架中孔道的几何各向异性对均匀收缩的影响及制造的三维电路器件 　　研究人员利用可打印水凝胶的可控收缩特性提升了墨水直写3D打印技术的制造分辨率和结构复杂度。未来，水凝胶辅助3D打印方法将为解决三维微纳制造的经济性和灵活性问题提供新的思路。 　　该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省高校协同创新项目、中央高校基本科研专项资金等资助。

随着造影剂及心跳门控技术的发展，显微计算机断层扫描技术(Micro-CT)成为临床前活体动物心脏研究的有利手段之一。Micro-CT可以在相对短时间内获得心腔高分辨率的三维图像，时间短也就意味着麻醉时间短，对心脏的副作用小，同时也满足高通量的成像。许多研究人员已经证明了，Micro-CT可以对心脏的形态学和整体心室收缩指数进行量化，如心搏量体积、射血分数(EF)，心脏输出量等。但是，使用Micro-CT评价收缩期排空或舒张期充盈的其他功能参数未见报道。舒张和收缩功能的评估是至关重要的，因为收缩功能异常常见于心血管疾病中，尤其在早期临床表现中；而舒张功能的改善与生存时间的延长有关。如果Micro-CT这种简单的成像模式，即可测定舒张和收缩期双心室功能参数，将对心肺疾病的诊断、预后具有重要意义。大鼠肺动脉高压模型为了评价Micro-CT能否同时评估左心室(LV)和右心室(RV)的动态舒张充盈和收缩排空，文中使用了SU5416-低氧(SuHx)大鼠肺动脉高压模型(PAH)和健康大鼠进行实验。肺动脉高压是一种罕见但极具破坏性的疾病，由于肺动脉血管收缩和重构，引起肺动脉低压升高。与LV不同，RV对后负荷的增加很敏感，随着疾病的进展，额外的负荷会导致RV肥大、纤维化和衰竭。实验方法使用PAH及健康大鼠，尾静脉注射血池型碘化造影剂eXIA160XL(Binitio Biomedical, Inc, Ottawa, Ontario, Canada)，剂量5μL/g体重，调整自动注射泵至速率0.3ml/min。大鼠经过气体麻醉后，置于珀金埃尔默Quantum GX microCT成像系统中进行成像，管电压调整至90Kvp，电流80 μA，仅需4min即可完成扫描。重建的数据加载到Analyze 12.0软件中，在心内膜轮廓线进行图像重建，计算所有重建的LV和RV体积。*相关缩写：EDV：舒张末期容积；ESV：收缩末期容积；SV：心博量；LV：左心室；RV：右心室；EF：射血分数。实验证实SuHx大鼠右心室显著增大，肺动脉扩张（图1A-1C），以及扁平的室间隔朝LV偏移，形成压缩的d型LV（图1A和1B）。而健康的对照组大鼠，图像显示没有异常。图1. SU5416-hypoxia(SuHx)和健康对照大鼠的心脏功能评价。(A)冠状面， (B) 横断面，(C)三维图像。此外，与对照组相比，SuHx大鼠RV舒张末期和收缩末期体积显著增加（图2A-C），而RV心搏量体积和EF明显减少，该结果与临床一致（图2C和2D）。同时，SuHx大鼠LV舒张末期，收缩末和心搏量显著低于对照组（图2E–2G）。值得注意的是，SuHx大鼠的LV EF不受影响，这表明LV收缩功能还可以维持（图2H）。SV= EDV-ESVEF=SV/EDV×100图2. SuHx和对照大鼠心脏容积及功能参数对比。(A)右心室舒张末期容积， (B) 右心室收缩末期容积，(C)右心室心博量容积，(D)右心室射血分数，(E)左心室舒张末期容积，(F)左心室收缩末期容积，(G)左心室心博量，(H)左心室射血分数。心脏肥大小鼠造影成像几十年以来，一些心脏肥大和心力衰竭的转基因小鼠模型被学者们用于心肌肥厚和心衰这些致命疾病可能的分子机制研究。其中Gαq（G蛋白的一种）过表达小鼠就是很好的模型，Gαq蛋白过表达可引起心肌细胞的肥大和左心室功能减退。在此文章中使用珀金埃尔默Quantum GX microCT成像系统来评价，Gαq过表达对心脏的影响。实验方法使用Gαq-过表达及健康小鼠作为模型，尾静脉注射ExiTron nano6000，100μl/只，注射后立即扫描，使用analyze软件进行分析，用四种颜色代表心脏的不同分区。由图中可以看出，Gαq过表达对心脏的影响，使用自带软件可以清晰的看到冠状面断层图像，可以划分出心脏的四个腔室（图3.上排）。蓝色：右心房，黄色：右心室，粉色：左心房，绿色：左心室。相应横断面的图像显示出心房和心室肥大（图3A）。通过软件可以测定各个腔室的容积，从而比较Gαq40小鼠和对照小鼠的心脏容积的差别。通过比较容积发现，相对比照小鼠，Gαq40转基因小鼠四个心腔都显示肥大，心房肥大更加明显（图3B）。图3. 心脏造影图像及定量数据。(A)造影后，对照组和Gαq40小鼠心脏成像；(B)心室及心腔的容积计算。参考文献1. Baktybek Kojonazarov, Alexander Belenkov etc., Evaluating Systolic and Diastolic Cardiac Function in Rodents Using Microscopic Computed Tomography. Circ Cardiovasc Imaging. 2018 11:e007653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。