温度依赖性

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达24篇。 今天与大家分享的是中国科学院地理科学与资源研究所刘远团队在调查基质可用性（根系分泌物）的变化如何影响不同土壤剖面中土壤有机碳（SOC）矿化的温度响应（Q10）方面取得的进展，在该项研究中，研究团队利用PRI-8800对SOC矿化率进行高频测量，为研究结果提供了有力的数据支撑。 土壤有机碳（SOC）矿化是导致大量碳从土壤流失到大气中的一个主要过程，而温度会极大地影响这一过程。预计在下个世纪，底土和表土都将经历类似程度的变暖。气候变暖预计会产生土壤碳-气候正反馈，从而加速气候变化。这种正反馈的大小在很大程度上取决于不同深度SOC矿化的温度敏感性（Q10）。因此，更好地了解不同深度的Q10变化及其内在机制，对于准确预测气候变化情景下的土壤碳动态至关重要。尽管在理解全球变暖对底土碳动态影响方面取得了进展，但对于Q10在土壤剖面不同深度的变化方式仍未达成共识。 为了更好地理解气候变化背景下土壤碳动态，刘远团队从三个地点采集了土壤剖面的土壤样品，包括四个深度区间（0-10厘米，10-30厘米，30-50厘米和50-70厘米）：两个地点具有典型的矿物质土壤，一个地点是埋藏土壤。研究团队在实验室中使用这些土壤来探讨随着土壤深度的增加SOC矿化的Q10对底物可利用性变化的响应。葡萄糖是一种容易获得的底物，因为它是根分泌物的重要组成部分。土壤在10-25°C的温度下孵育，以0.75°C的温度间隔进行了24小时。然后，在孵育1天后，通过高频率连续测量SOC矿化速率，避免了底物限制和微生物群落的变化对结果的影响，估算Q10。 值得注意的是，针对SOC矿化速率的测量，研究团队使用的是由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI–8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，该系统允许在一定时间内逐步提高孵育温度并与SOC矿化速率的高频测量同步进行，为该项研究提供了更准确的Q10估计。图1：不同土壤深度和不同站点下，控制组（CK）和底物添加组（S+）的土壤有机碳（SOC）矿化的温度响应，使用指数拟合表示。站点：Liangshui（LS）、Huinan（HN）和Hongyuan（HY）。***代表P0.001的显著差异。图2 a：在控制组（CK）和底物添加组（S+）中，土壤有机碳（SOC）矿化速率（R22）在22°C下随深度增加的变化。b：不同站点下不同土壤深度的底物可利用性指数（CAI）；c：在CK和S+处理中，SOC矿化的温度敏感性（Q10）随深度增加的变化；d：不同站点下不同土壤深度中CK和S+处理之间Q10的差异（ΔQ10）。 研究结果表明，在典型的矿质土壤中，Q10随深度的增加而降低，但在埋藏土壤中，Q10则先降低后增加。不出所料，在不同的土壤深度，基质的添加会明显增加Q10；但是，增加的幅度（ΔQ10）随土壤深度和类型的不同而不同。出乎意料的是，在典型的矿质土壤中，表土中的ΔQ10比底土中的高，反之亦然。ΔQ10与土壤初始基质可用性（CAI）呈负相关，与土壤无机氮呈正相关。总体而言，气候变化情景下基质可用性的增加（即二氧化碳浓度升高导致根系渗出物增加）会进一步加强SOC矿化的温度响应，尤其是在无机氮含量高的土壤或氮沉积率高的地区。 相关研究成果以“Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles”为题在线发表于期刊《Journal Of Soils And Sediments》上（中科院三区Top，IF5 =3.8）。相关论文信息：Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.原文链接：https://doi.org/10.1007/s11368-023-03602-y 截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达24篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——数据来源：https://sci.justscience.cn/ 很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！ 自2018年上市以来，PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达23篇。 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶，25位样品盘；大气本底缓冲气或钢瓶气清洗气路；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.11.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.12.Yingqiu C, Zhen Z, Li X, et al. Temperature Affects new Carbon Input Utilization By Soil Microbes: Evidence Based on a Rapid δ13C Measurement Technology[J]. Journal of Resources and Ecology, 2019, 10(2): 202-212.13.Cao Y, Xu L, Zhang Z, et al. Soil microbial metabolic quotient in inner mongolian grasslands: Patterns and influence factors[J]. Chinese Geographical Science, 2019, 29: 1001-1010.14.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.15.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. 2018.Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.16.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.17.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.18.He N P, Liu Y, Xu L, Wen X F, Yu G R, Sun X M. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition:New insights into models of incubation and measurement. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(11): 4045-4051.19.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.20.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.21.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.22.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.23.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.24.Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.

去年“两会”期间，“大型科研设备共享难”成为代表委员热议的话题，今年记者追踪采访发现，与此相关的另一个问题，同样引人深思：我国每年上万亿元的科研固定资产投资中，有60%用于设备进口；部分高端仪器100%依赖进口。政协委员忧心——科研仪器过度依赖进口拖了创新后腿。　　“我们的TD—SCDMA技术发展得不错，但是技术上的制约也很多，其中一个重要方面就是测试的仪器仪表。没有先进的测试仪器，技术和质量就很难保证。”在今天的政协科技界联组会上，列席会议的工业和信息化部副部长娄勤俭以这个例子呼应朱星委员关于加强国内科学仪器研发的发言。　　北京大学物理学院教授朱星的发言源于他参与的一项关于国内科学仪器现状的调研。这份调研显示，我国每年上万亿元的科研固定资产投资中，有60%是用于进口设备，部分领域的高端仪器100%依赖进口，每年进口仪器总额几十亿美元，并以每年约30%的速度增加。　　“过去20年来，我国在关键先进仪器的创新方面逐步丧失了国际竞争力，在大部分重大先进装备领域的竞争上更处于劣势，关键科学仪器装备严重依赖国外技术。”朱星颇为忧虑，“我国在科学仪器的研究和制造方面与发达国家相比差距不是缩小，而是逐步拉大，对国外仪器依赖度逐年增高。”　　科技部原副部长刘燕华也曾指出，中国人购买科研仪器的热潮不知道救活了多少外国公司，由于科研仪器对外依存度过高，中国的科学研究存在严重的“空芯化”现象。　　“那是因为我们做的大部分研究是跟踪模仿别人，这些研究中使用的仪器都可以从国外买到，根本用不到高精尖、定制的仪器，所以也就没有人去做。”对于这一问题，有政协委员这样认为。　　而在朱星看来，“之所以出现这种现象，首先是目前的科技评估体系侧重快速跟踪国际发展前沿，潜心于系统仪器研发人员的贡献在科技论文、引用率和获得奖项方面没有得到充分认可”。朱星说，由于急功近利的学术环境，很少有人愿意坐冷板凳去从事显示度低的工作，因而很多单位原有的仪器研发人员、配套的辅助人员已经不复存在。　　此外，近年来迅速增长的科研经费使得研究人员有更多的经费购置以前不可想象的昂贵科研仪器，客观上影响了研究人员从事仪器研发的积极性。　　而对于我国学者参与国际大型研究装置合作项目，朱星认为其实也是把双刃剑，这虽然锻炼了国内的仪器研发队伍，但也导致了对国际大型装置项目的依赖性，不利于发展自主知识产权仪器。　　“我们必须意识到，现代科技的重大突破越来越依赖于先进的科学仪器，谁掌握最先进的科学仪器研发技术，就掌握了科技发展的主动权。”朱星说。　　“我从事的纳米光学研究工作和扫描隧道显微镜（STM）的发明有密切联系。”他以STM的开发开辟了纳米技术研究新领域为例说，1986年的诺贝尔物理学奖颁给了在瑞士IBM实验室工作的科学家，这一奖项的颁发震动了科学界：为什么这项仅仅依据量子力学最基本原理的实验观测技术能够在问世仅5年后就获得科学的桂冠？　　“因为，这项成果的核心部分关键仪器STM的发明，使得科学家用纳米尺度的探针在物体表面扫描时，可以直接‘看’到单个原子，使人们的眼界一下拓展到单个原子、单个分子的水平。20多年来，STM这项创新仪器打开了纳米技术研究新领域，成为纳米显微最关键的表征仪器。”朱星说，“实际上，诺贝尔奖已经数十次授予新技术、新方法和新仪器研发的科学家。”　　“所以，加强科学仪器的自主研发和产业化能力是提高我国自主创新能力、建设创新型国家的必然选择，特别是今年的政府工作报告对纳米技术研究等作为关键基础研究和前沿技术研究做前沿部署，而要在这些领域取得突破，必须研发出先进的科学仪器做支撑。”朱星说。　　他认为，为了提高我国在科学仪器资助研发能力，应当从不同部门、不同层次设立创新型仪器研发专项资助；并明确重点资助方向，针对某一时期的重点资助领域，从关键部件到关键技术再转向整机研制，直到进行集成创新，形成有特色和竞争力的科学仪器产业。“希望相关政策能在‘十二五’规划中予以落实。”　　此外，他还表示，应完善科技评估体系，建立良好的先进科学仪器研发氛围，支持和鼓励科研人员从事具有长远影响的创新型科学仪器装置，建立一支耐得住寂寞的研发队伍，以保证我国在某些关键领域仪器研制的创新地位。

2010年06月21日 15:00[中文]　　温度调制DSC技术(TMDSC)通常用于研究重叠的热效应，它不仅可以在大学或研究所中应用，而且可以用于工业研究。TMDSC方法可以将温度依赖性的过程和时间依赖性的过程进行分离。　　TOPEM的基本思路是在等温或动态的温度程序上叠加不同周期的随机温度脉冲。目前TMDSC技术通常所使用的方法为在等温或升温程序上叠加正弦的温度调制，与之对比，TOPEM是一种新的高级多频温度调制技术，它使用许多不同的频率(多频)。　　TOPEM的优点是：　　1. 一次测试-在比较宽的频率范围内同时测试样品的性质随时间或温度变化的函数。　　2. 从脉冲响应中测定cp-非常准确地测定准稳态比热容　　3. 同步高灵敏度和高分辨率-可以进行低能转变测试和/或重叠的温度依赖性效应测试。　　4. 分离可逆和不可逆过程-可以非常准确地测定热容，甚至在效应重叠的情况下。　　5. 简化曲线解析-可以非常容易地将频率依赖性效应(例如玻璃化转变)和非频率依赖性效应(例如失水)进行分离。　　6. 扩展PEM技术-消除仪器影响，扩大测试频率范围。　　得益于频率信息，您可以很容易地将随频率变化的效应与非频率依赖的效应进行分离。这大大简化了具有重叠热效应的样品的曲线解析。同时，TOPEM可以测试非频率依赖的准稳态比热容。　　网络研讨会(webinar)　　您注册参加网络研讨会后，您将获得有关这种创新性技术的必要信息。　　中文讲解之后，您可以与梅特勒托利多的热分析应用技术专家直接讨论您的问题。　　注册参加网络研讨会

中国在技术能力发展方面虽然有一定的体现，但是依然是有短板存在的，由于我们的起步时间较晚，所以在一些高精尖技术仪器领域的依赖性依然比较强，虽然说中国目前的技术能力发展以及运行优势都有多方面的体现，但是想要完成完全实力上的优势并没有这么简单，按照这种风景模式看下来，想要为后续发展创造有时候可能也必须要持续性的进展。其实大家都觉得中国现在已经突破了很多的限制，能够得到技术上的共同发展，但如果真正地看下来的话，我们的短板依然存在。毕竟实力上的发展就是一大限制，如果说在短期时间之内没有办法改变的话，其他领域就会更难调整，高精密的仪器需要的是更多技术上的共同支撑，因此也有了一定的运作可能性，但毕竟我们起步的时间相对较晚，所以想到完全突破并没有这么简单，再加上西方国家一直都不希望中国能够有好的运用呈现，所以一直都对我们进行着限制。尽管近几年来不论是在器械制造还是在一些医疗领域的研究，中国都有了呈现，但是我国在高精尖仪器上的短板其实远远地超乎大家的想象。因为不论是核磁共振还是一些冷冻电镜，关于这些技术的掌握，国家都会选择将他们的发展完全的保密，这些努力也是中国到目前为止，即使制造仿造的山寨机也没有办法达到的一种情况。这种情况也大家有了更多的好奇，毕竟在发展过程当中就有优势，才能够创造更多的可能，毕竟，中国在发展过程当中已经受到了其他国家的围追堵截。通过之前的数据就能够非常明显的看得出我国在一些高精尖仪器上一直都依赖的是进口来进行维持，这让大家都产生另一个好奇，中国难道真的制造不出来吗？其实在这些领域需要的是更多的技术推进以及优势上的共同呈现，按照这种发展模式下来受到的影响也会更多。如果在整体的运用以及发展当中也受到了相应的限制，首先中国虽然很想发展这一方面，但同时也有一个问题产生，那就是我们需要有一定的支撑技术领域发展，并没有这么容易，即使是小小的一个零件，都需要通过长期的时间突破。在这些情况之中都造成了中国发展上的一大缺陷，想要为后续带来更多的优势和发展，这些也是需要突破。除开这些之外，在精密仪器尤其是一些医疗器械的制造上我们的短板就更加明显，中国接触现代医学的时间相对较晚，我们的传统医学则是中医，而西医和中医之间有着比较大的差异，中医更需要的是身体健康的一些检查，而这种检查模式也就意味着需要器械来做共同的配合。在这种发展情形之下，也有了一些问题上的呈现，毕竟只有这些领域并没有这么好突破，再加上是医学领域的发展，要求更高也就更难突破。在多种限制条件之下，中国在这方面可以说受到了比较大的阻碍，但是想要完全的突破也并不是不可能，中国目前在一些高精尖技术仪器及发展上都在做推进，虽然取得了不错的成效，但是想要依靠自身来进行医学上的一些发展，依然存在着比较大大的问题。在制造发展方面，自然没有哪个国家希望完全地依赖其他国家来进行推进，但毕竟中国的发展情形以及形势都相对比较严峻，如果不持续推进的话，问题会更多。技术领域发展以及器械制造需要的是更多的优势，高精技术仪器最大的一个阻碍就是在技术发展上的要求，如果中国能够实现和突破这方面的差异，那么我们就不会再有限制存在了。就目前的数据看来，中国在精密仪器的发展上还在依靠着进口来解决，短期时间之内，中国想要摆脱也存在着比较大的限制，所以在后续发展过程当中，也需要有更多的关注。技术进展有一定的优势在，但同时还有一个问题就是我们必须有实力上的共同提升，不然的话很多东西都没有办法实现，虽然说中国也很想摆脱在发展领域上的一些限制，但技术呈现往往没有那么好实现。

TOPEM是新一代温度调制DSC（TMDSC），通过一次实验就能测定样品在不同频率下随时间或温度而变化的性能。这种新TMDSC的革命性发展使TOPEM，成为最先进的DSC技术的标志，能十分精确地测定比热值、分离可逆与不可逆过程、研究低能量转变和热性能的频率依赖性。特点与优势：一次测试就能在很宽频率范围内同时测试样品随温度或时间而变化的性能 由脉冲响应能非常准确地测定与频率无关的准稳态比热 同时以高灵敏度和高分辨率测量极小能量的效应和温度相邻很近的效应 通过分离可逆和不可逆过程能高质量测定比热，将重叠效应分开 提供判据从而简化解析，能非常容易地将非频率依赖效应(如吸附水失去)和频率依赖效应 (如玻璃化转变) 区分开来

土壤有机碳是指土壤中各种正价态的含碳有机化合物，是土壤极其重要的组成部分，对地球碳循环有巨大的影响，既是温室气体“源”，也是其重要的“汇”。由于土壤有机碳的组成成分和结构十分复杂，加之受到环境与测量技术的限制，目前对其分解特征和循环转化尚未得到充分的认识。 2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司与中国科学院地理科学与资源研究所联合研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展，相关文章发表已达17篇。 今天与大家分享的文章是罗忠奎课题组关于揭示剖面土壤有机碳分解对温度变化的响应特征及其控制因子的研究。 在该项研究中，针对土壤培养和Q10估算，采用PRI-8800作为关键设备之一，该成果发表于《Soil Biology and Biochemistry》，我们一起学习一下吧！ 在气候变暖的背景下，土壤有机碳分解温度敏感性（Q10）的研究主要集中在表层土壤，而深层土壤有机碳分解特征及其控制因子还未得到充分的认识，这将会明显增加陆地生态系统土壤碳库—气候反馈的强度和方向预测的不确定性。 针对上述问题，浙江大学环境与资源学院遥感所罗忠奎研究员课题组在中国西藏东南部，采集沿着海拔区间约2500米（约2100米至约4600米）的样带（从常绿阔叶林到高寒草甸）10个地点、5个连续土层深度（0-10、10-20、20-30、30-50和50-100 cm）土壤样品，结合13C-NMR和物理化学分组技术表征了有机碳的化学分子结构和物理化学稳定性，并对剖面土壤进行培养（128天），评估了土壤有机碳分解的温度敏感性及其主要影响因子。图1.不同海拔和土层间Q10值的分布，Q10-cum，基于128天累积培养呼吸计算；Q10-q，基于累积消耗碳组分0-0.1%、0.2-0.3%、0.4-0.5%计算；Q10-k基于模型模拟快库、慢库、惰库计算。表1.海拔和土层对不同Q10的影响 研究结果发现不同海拔和不同土层土壤有机碳的化学稳定性和物理化学稳定性都存在显著差异。高海拔地区（海拔3600米以上的冷杉林和高山草甸）土壤有机碳的化学抗性高于低海拔地区。土壤有机碳分解的Q10受土壤深度和海拔高度的显著影响。而深度对Q10的影响远小于海拔梯度对Q10的影响。高海拔地区土壤有机碳矿化的温度敏感性高于低海拔地区。图2.随机森林模型明确气候因素、土壤理化性质、化学组分和物理保护对Q10-q的影响 土壤有机碳的化学性质在土壤有机碳矿化温度敏感性的变异中起主要解释作用，其中有机碳疏水性、累积矿化碳组分和烷基碳/氧烷基碳比率为重要性前三的土壤有机碳化学性质；土壤有机碳物理保护作用次之。图3.气候、土壤理化性质、化学组分和物理保护对Q10的影响 有机碳的化学组成及其对分解的物理化学保护对Q10值的解释方差贡献了80%。路径分析表明，气候通过调控土壤有机碳的化学组成及其物理化学稳定性间接影响Q10。基于数据约束的碳模型进一步揭示，快速、缓慢和被动碳库的Q10表现出显著差异，这是由于其分解过程中化学组成参与和物理化学保护的不同造成。 研究成果以“Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile”为题，于2022年6月2日在线发表于土壤学科领域著名期刊Soil Biology and Biochemistry（5年影响因子8.312）。浙江大学环境与资源学院助理研究员毛霞丽为第一作者，博士研究生郑金阳成为共同第一作者，浙江大学环资与资源学院研究员罗忠奎为通讯作者。该项目得到国家自然科学基金项目（41930754、32171639），国家重点研发政府间国际科技创新合作项目（2021YFE0114500），中央高校基础研究基金（226-2022-00084）。相关论文信息：Mao X1, Zheng J1, Yu W, Guo X, Xu K, Zhao R, Xiao L, Wang M, Jiang Y, Zhang S, Luo L, Chang J, Shi Z, Luo Z* 2022. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile. Soil Biology and Biochemistry 172, 108743.全文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108743UPGRADED！为了更好地助力土壤研究服务国家“双碳”目标普瑞亿科从未停止创新的脚步历时一年的研究与探索2022年全新升级的PRI-8800重磅上线升级后的系统有哪些亮点？我们一起了解一下~ 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。01 主要特点可进行恒温或变温培养设定；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶适配25位样品盘；具有CO2预降低的双回路设计；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可以外接浓度和同位素分析仪等。02 PRI-8800 实验设计1）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点（大约相隔5-10℃）进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。PRI-8800全自动变温培养土壤CO2 H2O在线测量系统主要包含自动进样器、水槽、压缩机、CO2 H2O 分析仪、内部计算机、25位样品盘等，25个样品瓶。PRI-8800除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。2）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。3）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。4）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。03 PRI-8800相关文献信息1.Li, C., Xiao, C.W., Guenet, B., Li, M.X., Xu, L., He, N.P. 2022. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe. Soil Biology and Biochemistry 167, 108589. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108589.2.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.3.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.4.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.5.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.6.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.7.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.8.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.9.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.10.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.11.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.12.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.13.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.14.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.15.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.16.何念鹏, 刘远, 徐丽, 温学发, 于贵瑞, 孙晓敏. 2018. 土壤有机质分解温度敏感性研究：培养与测定模式. 生态学报, 38: 4045-4051.17.Mao X1, Zheng J1, Yu W, Guo X, Xu K, Zhao R, Xiao L, Wang M, Jiang Y, Zhang S, Luo L, Chang J, Shi Z, Luo Z* 2022. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile. Soil Biology and Biochemistry 172, 108743.

HDX-MS是一种基于蛋白质主链酰胺氢原子与氘水中氘原子交换而获取有关蛋白质高阶结构和动态信息的方法。该技术可以帮助研究蛋白质折叠机制、发现配体结合位点、突出变构效应，在生物医药行业中发挥重要作用。尽管HDX-MS在蛋白质分析中频繁使用，但它通常无法进行高通量分析，且受限于大于150 kDa蛋白的分析。此外，HDX-MS生成复杂的同位素峰型常伴有谱图重叠现象，导致氘代值被错误计算。随着样品复杂性的增加，这一问题会更加加剧。目前，数据处理的方法涉及到手动检查原始数据以筛选谱图，并丢弃有任何信号问题的肽段图谱。然而这种方法随着样品分子量和复杂程度的增加变得难以执行，且容易受到人为错误的干扰（图1）。因此迫切需要一种可以消除手动筛选数据的负担，同时能够兼容更复杂的谱图（来自复杂混合物或整个细胞裂解液样品的谱图）。本文作者使用了一种自动化HDX数据分析的方法，利用data independent acquisition（DIA）采集方法同时从MS1和MS2领域获取氘代数据，并开发了AutoHX软件来挖掘和分析HDX数据。图1.传统HDX-MS数据采集与分析流程和本文使用的数据采集和分析流程比较。针对使用HDX-MS时，碰撞诱导解离（CID）碎裂模式产生的肽段碎片会伴随着气相中的氘重组现象（即scrambling现象），会影响残基水平氘代值的准确测量这一问题，作者定量研究了HDX-MS2数据的特性。作者发现，scrambling与离子传输和碎裂能量有关，且在高传输效率的条件下scrambling较严重，因此首先使用较为温和的离子传输参数和碎裂能量能够降低scrambling程度。随后作者建立了可描述碎片氘代值与该肽段可碎裂位点数量之间的线性关系（图2）。随着碎片离子长度的增加，相应的碎片离子氘代值会线性增加，因此通过回归计算可以计算出整个肽段的氘代率。这种方法不仅利用了CID产生的碎片信息，同时更为准确的计算出肽段的氘代值，排除了肽段谱图重叠对计算氘代值的干扰。图2.在一条给定肽段中，HD scrambling中，氘代值与碎片长度的关系。接着作者提出使用DIA方法来获取HX-MS2实验中MS1和MS2域的氘化数据，以实现在不同质谱平台采集数据、采集复杂样品的信息、分析自动化数据，且使得通过CID产生的MS2中提取肽段氘代值成为可能。首先作者设置了尽可能小的DIA窗口，并使用了较大的窗口重叠区域，以最小化MS2谱图的复杂性并确保每条氘代肽段至少有一个窗口（图3）。同时，作者开发了一个名为AutoHX的软件（作为Mass Spec Studio中的插件），该软件自动选择理想的DIA窗口，并从MS1数据计算前体肽段的氘代值，以及从MS2数据计算所有碎片的氘代值。同时改进了HX-PIPE（为HDX-MS量身定制的搜索引擎），使其搜库结果直接应用于AutoHX的分析。随后AutoHX使用了一系列过滤器来从数据集中解析低质量信号，然后使用基于RANSAC的谱图分析器，为所有肽段及其碎片匹配最佳同位素集合，并绘制动力学曲线图。该方法显著提高了肽段序列覆盖的冗余度（图4），从而提高了测量质量。图3. DIA窗口设计示意。图4. 基于DIA采集模式得到的序列覆盖（糖原磷酸化酶B，phosphorylase B）与基于传统HDX-MS中MS1采集模式的结果比对。接着，软件会通过MS1和MS2数据收集到的肽段前体离子和肽段碎片离子的信息，计算出相应的氘代值，同时将所有重复组计算出的氘化值集合成一个分布（通常为正态分布）,并从该正态分布中，选择最接近平均值的组合，即为精确的氘代值，利用每个时间点的氘代值生成HDX动力学曲线（图5）。作者将手动筛选检查的数据与自动分析法获得的氘代数据进行了比对，结果具有一致性，验证了自动化方法的准确性和可靠性（图6）。同时在做同一样本不同状态HDX比较实验时，AutoHX可以生成氘代差异的显著性差异分析图（Woods plot）（图7），用于比较不同状态下的蛋白结构和构象差异。图5. 氘代曲线的组合方式。图6.手动MS1数据分析和AutoHX自动计算的氘代率对比。图7.氘代差异分析流程示意图。最后作者用两个蛋白体系验证了该方法的实用性和可靠性。第一个体系为DNA聚合酶ϴ （Pol ϴ ）与其抗生素药物novobiocin结合的结构变化。通过比较手动处理与自动化处理的数据，作者发现生成的氘代差异图结果相似，提示该方法具有较好的准确性，并能够定位结合带来的氘代上升和下降区域（图8）。第二个体系是DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PKcs）与选择性抑制剂AZD7648的结合。使用AutoHX软件处理了六个HDX-MS实验的数据，快速生成了Woods图，发现大部分可检测到的稳定性增加集中在FAT和激酶结构域（图9b），还包括药物结合位点的铰链环区域（图9c），揭示了药物结合位点及其引起的动态性变化。这部分研究结果展示了自动化数据分析在药物结合研究中的有效性，特别是在分析大型蛋白质复合物和难以纯化的蛋白质时，为药物开发和疾病治疗提供了有价值的信息。图8.手动处理与自动处理的Pol ϴ 与novobiocin-bound Pol ϴ 的HDX数据作差对比。图9. DNA-PKcs+AZD7648的自动化HDX分析流程结果。总的来说，该研究开发了AutoHX软件，通过自动化数据分析和基于DIA的HX-MS2工作流程，显著提高了氢/氘交换质谱技术在蛋白质结构和药物结合分析中的效率与应用范围，使得这一领域技术更加易于使用并可供更广泛的科研社区应用。该工作的亮点，从实验设计上：考虑到了目前HDX-MS流程——数据采集、数据分析——中存在的瓶颈与局限。从方法学考察层面：方法验证科学严谨、周到。从技术上：大大降低了人工处理HDX-MS数据的成本，提高了检测能力，有提高检测通量的潜力。从科学思维上：利用了scrambling的规律，将普遍的问题转化成了机遇。HX-DIA提供了一个概念上的转变，降低了该技术的使用门槛，使该技术“平民化”。本文发表在Nat. Commun.上，题目为“Automating data analysis for hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry using data-independent acquisition methodology”，作者是加拿大卡尔加里大学的David C. Schriemer。

镧系发光纳米温度探针及光学测温技术胡倩1 朱幸俊11上海科技大学物质科学与技术学院生物体温度监测在医学诊断和治疗方面有着重要意义。传统的生物体测温方式依赖于侵入式探头或者局限于体表检测的热成像设备。对于体内深层组织的无损温度探测仍然是一项挑战。光学测温技术基于温度敏感的发光材料和器件，以光信号作为输出实现温度检测。在发光材料中，镧系发光纳米材料（LLNs）具有光稳定性好、发射谱带丰富、低自发荧光干扰等独特优点，在体内成像检测和疾病诊断方面具有广泛应用。目前已报道了一系列LLNs的发光信号的强度、寿命等光学性质与温度相关，因此可以作为温度检测探针。与此同时，LLNs本身的纳米级尺寸有别于传统温度检测的宏观设备，因此可以胜任亚细胞级别的微观热效应检测以及热传递过程研究，提升测温的空间精度，借助LLNs的近红外发光，能进一步提高光信号在组织中穿透深度，更好的实现深组织、非侵入性温度检测。（一）LLNs温度探针的测温策略温度可以改变LLNs的发光强度比、带宽、光谱偏移、寿命等方式影响LLNs的发光特性[1]-[3]。其中，发光强度比和发光寿命这两种策略受生理环境的干扰更小，从而具有更高的测温准确性[4]-[5]。基于发光强度比率构建温度探针电子在两个相邻激发能级（能级差一般小于1000 cm-1）中的分布与温度有关，满足Boltzmann分布，因此具有热依赖性的两个能级发光强度比与温度之间的关系可描述为, [6]-[7]，其中I2/I1为两个能级的发射强度比；ΔE是两个能级能量差，C是由发光基质材料确定的常数,T为温度,kB为玻耳兹曼常数。因此，通过在不同温度下检测两条发射峰的比值，可得到温度以发射强度比值的关系，作为温度检测的校正曲线。基于发光寿命构建温度探针在LLNs体系中，温度敏感的能量转移也会导致激发态寿命的变化，从而可以测量在脉冲激发下特定能级跃迁的寿命与温度的依赖关系，通过发光衰减曲线推断温度信息[8]-[9]。（二）LLNs测温技术与设备基于发光强度比率的测温技术较为直观，相关设备的设置与光谱检测系统类似，主要特点是恒温控制系统的附加。其装置如图1所示，由半导体激光器、样品台、控温器、滤光片、光谱检测器和计算机组成，其中激光器、样品台、滤光片、光谱检测器用于发光材料的光信号激发与收集，控温器件用于样品的恒温与变温进而得到不同温度的光谱。类似的基于发光强度比率的成像检测设备的光谱检测器被替换为CCD相机，通过滤光片系统采集不同波段的发射带，通过光强度成像图的计算得到温度分布结果。光强比率测温技术的设备较为简单，但这项测温方法易受生物环境引起的光散射或吸收的干扰[4]，需在组织或模拟组织的假体中对温度曲线进行校正来减小误差[10]；基于发光比率的温度检测其优点是检测速度较快，对于快速变化的温度具有更好的实时跟踪能力。发光寿命作为荧光团固有特性，受环境干扰较小，因此可以提高测量准确性[11]-[12]，而且LLNs的发光寿命相对小分子荧光探针更长，对于基于成像的寿命检测系统的构建相对短寿命检测难度较低。具体的设备构建如图2所示，将常规的荧光成像代替为时间门控荧光成像系统，配合波形发生器、斩波器等，对相机的分辨率要求高，并且由于寿命衰减曲线的测试需要借助时间门控单元，对光信号进行多次采集，因此获取完整衰减曲线的图像时间较长，不利于检测快速变化的温度信号[8]。两种发光温度检测技术各有优势，目前研究工作中所报道的比率型温度检测技术较为成熟，寿命检测的测温技术仍然处于优化阶段，主要难点是长波长近红外发射的寿命检测技术尚不成熟。图1. 基于发光强度比率温度计的实验设备图2. 基于发光寿命温度计的实验设备[8]（三）LLNs温度探针的生物应用LLNs体内无创温度监测的特性促使了一些新兴的生物医学领域应用，尤其在疾病诊断和指导治疗方面[4],[13]-[16]。我们最近总结了基于镧系发光纳米复合材料的温度检测技术及其生物学应用的研究工作，并梳理了不同测温技术在生物应用上的特点（Chem. Eur. J., 2022, 28, e202104237），希望和大家一起探讨光学测温技术的应用空间以及相关设备的研制。基于LLNs的生物体温度检测，近年来我们开展了一系列的应用。例如我们曾经报道了一种以上转换发光材料为核心（NaLuF4:Yb,Er@NaLuF4)，以光热材料（碳）作为外壳的LLNs，其中上转换发光材料的Er3+发光中心特征的525与545 nm发射强度的比值与温度呈现相关性，因此可作为光学温度探针。通过检测光热过程中的微观温度变化，进一步发现光热效应下纳米颗粒的升温幅度和速率大于常规的外部加热方式。利用这一特性，可以实现温和宏观温度下的微观高温，进而在保证光热治疗剂标记的恶性细胞被有效杀伤的同时，减少不必要的热扩散而损伤病灶周边的正常组织，提升治疗的精度（如图3a）[17]。寿命检测技术上，复旦大学李富友课题组利用PAA-PEG包裹的NaNdF4:Yb@CaF2纳米颗粒，此种材料的Yb3+离子能够发射980 nm光信号，由于Nd3+与Yb3+在不同温度下的能量传递效率不同，Yb3+的980 nm发光寿命随着温度发生线性变化。在活体动物光学成像仪上进行了时间门控系统的附加，利用脉冲激光器对材料进行照射，然后采集材料的发光衰减，最终获得温度-寿命曲线，进一步在活体动物的血管部位进行光信号的采集，考察血管内血液温度与血流相关性，为心血管疾病的诊断和疗效评估提供了重要途径（如图3b）[8]。图3. (a)基于强度比率的Er3+掺杂上转换光热LLNs用于光热治疗过程微观温度监测[17]。(b) 基于寿命的Yb3+-Nd3+共掺杂的LLNs温度计用于心血管疾病[8]。（四）LLNs温度探针的展望合成可调控的LLNs温度探针的发展加速了其作为体内潜在温度传感工具的应用，但为了使其具有更准确的读数结果，还需进一步优化。其中，减少外部干扰和校准通过组织的发光衰减是亟待解决的重要问题。同时进一步探索波长更长的光谱区域，可实现更深层次的组织传感，促进LLNs在体内疾病诊断和治疗方面的生物应用。参考文献1. C. D. S. Brites, S. Balabhadra, L. D. Carlos, Adv. Opt. Mater., 2019, 7, 1801239. 2. A. Bednarkiewicz, J. Drabik, K. Trejgis, D. Jaque, E. Ximendes, L. Marciniak, Appl. Phys. Rev., 2021, 8, 011317.3. H. Suo, X. Zhao, Z. Zhang, Y. Wang, J. Sun, M. Jin, C. Guo, Laser Photon. Rev. 2021, 15, 2000319.4. N. Kong, Q. Hu, Y. Wu and X. Zhu, Chem. Eur. J., 2022, 28, e202104237.5. M. Jia, Z. Sun, M. Zhang, H. Xu, Z. Fu, Nanoscale., 2020, 12, 20776-20785.6. J. Zhou, B. Del Rosal, D. Jaque, S. Uchiyama, D. Jin, Nat. Methods., 2020, 17, 967-980.7. A. Bednarkiewicz, L. Marciniak, L. D. Carlos, D. Jaque, Nanoscale., 2020, 12, 14405-14421.8. M. Kong, Y. Gu, Y. Chai, J. Ke, Y. Liu, X. Xu, Z. Li, W. Feng, F. Li, Sci. China Chem. 2021, 64, 974-984.9. L. Marciniak, K. Trejgis, J. Mater. Chem. C., 2018, 6, 7092-7100. 10. L. Labrador-Páez, M. Pedroni, A. Speghini, J. Garcí a-Solé , P. Haro-Gonzá lez, D. Jaque, Nanoscale., 2018, 10, 22319-22328.11. M. Tan, F. Li, N. Cao, H. Li, X. Wang, C. Zhang, D. Jaque, G. Chen, Small., 2020, 16, 2004118. 12. K. Maciejewska, A. Bednarkiewicz, L. Marciniak, Nanoscale Adv., 2021, 3, 4918-4925.13. M. Quintanilla, M. Henriksen-Lacey, C. Renero-Lecuna and L. M. Liz-Marzán, Chem. Soc. Rev., 2022.14. Z. Yi, Z. Luo, X. Qin, Q. Chen, X. Liu, Acc. Chem. Res., 2020, 53, 2692-2704.15. B. del Rosal, E. Ximendes, U. Rocha, D. Jaque, Adv. Opt. Mater., 2017, 5, 1600508.16. M. Tan, F. Li, N. Cao, H. Li, X. Wang, C. Zhang, D. Jaque, G. Chen, Small., 2020, 16, 2004118.17. X. Zhu, W. Feng, J. Chang, Y. W. Tan, J. Li, M. Chen, Y. Sun, F. Li, Nat. Commun. 2016, 7, 10437.【作者简介】胡倩 博士研究生2020年毕业于湖南师范大学，获化学专业学士学位。目前是上海科技大学物质科学与技术学院博士研究生，师从朱幸俊教授，主要从事近红外发射镧系纳米复合材料的温度传感和生物成像应用的研究。朱幸俊 研究员上海科技大学物质科学与技术学院研究员、博士生导师。2017年博士毕业于复旦大学生物研究院（导师李富友教授），2017-2019年在美国斯坦福大学材料科学与工程系作为博士后学者从事生物医学成像以及神经调控材料与器件的研发工作。目前已在Nature Communications, Chemical Society Reviews, Nano Letters, ACS Nano, PNAS, Biomaterials等国际著名期刊上发表研究论文30余篇，他引3500余次（H因子26），并持有多项专利。多项研究成果入选科睿唯安ESI化学和材料领域前1%高被引论文(Highly Cited Paper)。研究项目获国家自然科学基金、上海市浦江人才计划资助。课题组致力于发展适用于生物医学的新型纳米材料和技术，通过构建纳米复合材料，利用其光、热、磁、声等性质，实现高选择性、低侵入性的生物成像、疾病治疗和生理功能调控。欢迎感兴趣的同学报考上海科技大学研究生，课题组长期招聘化学、材料学以及生物学相关专业博士后。具体可邮件沟通咨询，zhuxj1@shanghaitech.edu.cn（本文编辑：刘立东）专家约稿招募中若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎自荐或引荐投稿联系人：刘编辑邮箱：liuld@instrument.com.cn微信/电话：13683372576扫码关注【3i生仪社】，解锁生命科学行业资讯！

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达27篇。 今天与大家分享的是何念鹏、潘俊等研究人员在森林-农田长期转化对土壤微生物呼吸温度敏感性及空间变异的影响方面取得的进展。在该项研究中，研究团队利用PRI-8800测定土壤样品的Rs和Q10，为研究结果提供了有力的数据支撑。 土壤是陆地生态系统中最大的碳库，所含碳量相当于大气和植被的总和。土壤微生物呼吸（Rs）是重要的碳循环过程，控制着陆地生态系统向大气的碳释放。此外，全球变暖会加速土壤中碳的分解，增加大气二氧化碳（CO2）浓度，从而导致土壤碳循环与气候变暖之间的正反馈。这种反馈的方向和强度在很大程度上取决于Rs的温度敏感性（Temperature sensitivity, Q10）。 土地利用变化是当前生物圈碳循环的主要人为驱动因素之一（也是全球变化的重要组成要素），土地利用变化将促进/抑制土壤碳释放到大气中，被认为是仅次于化石燃烧的第二大人为碳源，累计约占人为二氧化碳排放量的12.5%。由于人口的增长和对农产品需求的增加，全球范围内大量森林生态系统已被转化为农业生态系统。这些与农业相关的森林砍伐，不仅会导致生物多样性丧失，改变土壤碳循环过程，还可能削弱生态系统应对气候变化的能力。由于土壤微生物呼吸对温度变化的响应异常敏感，土壤Q10对土地利用变化的潜在响应（提升或压制），可能会对未来气候产生重大影响。因此，为了提高人们关于土地利用变化对土壤碳循环的影响及其对气候变化反馈的认识，确定Q10对土地利用变化响应的生物地理格局及其调控因素至关重要（图1）。图1 不同区域森林转变为农田对土壤微生物呼吸温度敏感性（Q10）潜在影响 为了更好地阐明土地利用变化对土壤Q10的影响及其空间变异机制，研究人员收集了中国东部从热带到温带的19个“森林转变为农田”配对地块的土壤样品，采用由普瑞亿科研发的PRI-8800全自动变温土壤培养温室气体分析系统，在5~30 °C进行室内培养，并测量Rs和计算了Q10，此数据的获取为该项研究提供了有力的数据支撑。 图 2 中国东部土壤微生物呼吸Q10的空间变异模式 研究结果表明: 森林土壤Q10的纬度模式主要受到气候因素的驱动。类似的，农田土壤Q10随纬度而升高，气候因素、pH、粘粒和SOC共同调节了耕地土壤Q10的空间变化（图2）。总体而言，森林和耕地之间的Q10值随着纬度的增加趋于一致；DQ10从热带地区（9.23~3.58%）到亚热带地区（0.58~1.93%）和温带地区（–0.97~1.11%）显著下降。DQ10的空间变化受到气候因子、DpH、DMBC及其相互作用的影响。此外，研究还发现森林转变为农田土壤Q10呈现了明显的阈值现象（约1.5），受到pH和MBC的共同调控（图3）。图3 长期的森林转化为农田导致Q10出现不同方向的偏离（阈值约1.5） 预计全球气温升高2.0 °C的情景下，与生物地理可变的Q10相比，使用固定的Q10平均值将导致土壤CO2排放量估算产生偏差：森林为–0.93%~3.66%，农田为–0.71%~2.05%，森林-农田转换的偏差范围为–5.97~2.14%（表1）。表1 中国东部不同生物群落在2.0°C升温情景下表土（0-20 cm）CO2排放预测 总的来说，相关研究结果凸显了与长期土地利用变化相关的生物地理变化对土壤微生物呼吸温度响应的潜在影响，并强调了将长期土地利用对土壤温度敏感性的影响纳入陆地碳循环模型以改进未来碳-气候反馈预测的重要性。 研究论文近期在线发表于土壤学著名期刊《Soil Biology and Biochemistry》。第一作者为北京林业大学博士研究生潘俊、通讯作者为东北林业大学何念鹏教授和北京林业大学的孙建新教授；其他重要的合作作者还包括密歇根州立大学刘远博士、中央民族大学李超博士、中国科学院地理资源所李明旭博士和徐丽博士。该研究受到国家自然科学基金项目（32171544，42141004, 31988102）、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划（YSBR-037）等资助。原文链接：Pan J, He NP, Li C, Li MX, Xu L, Osbert Sun JX. 2024. The influence of forest-to-cropland conversion on temperature sensitivity of soil microbial respiration across tropical to temperate zones. Soil Biology and Biochemistry, doi:10.1016/j. soilbio.2024.109322. 截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达26篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——数据来源：https://sci.justscience.cn/ 很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。即日起，如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！ 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；307 mL样品瓶，25位样品盘；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.11.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.12.Yingqiu C, Zhen Z, Li X, et al. Temperature Affects new Carbon Input Utilization By Soil Microbes: Evidence Based on a Rapid δ13C Measurement Technology[J]. Journal of Resources and Ecology, 2019, 10(2): 202-212.13.Cao Y, Xu L, Zhang Z, et al. Soil microbial metabolic quotient in inner mongolian grasslands: Patterns and influence factors[J]. Chinese Geographical Science, 2019, 29: 1001-1010.14.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.15.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. 2018.Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.16.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.17.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.18.He N P, Liu Y, Xu L, Wen X F, Yu G R, Sun X M. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition:New insights into models of incubation and measurement. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(11): 4045-4051.19.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.20.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.21.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.22.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.23.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.24.Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.25.Liu YH,Xiong DC,Wu C,et al.Effects of exogenous carbon addition on soil carbon emission in a subtropical evergreen broad-leaf forest[J]. Journal of Forest & Environment, 2023, 43(5).26.Zheng, J., Mao, X., Jan van Groenigen, K., Zhang, S., Wang, M., Guo, X. et al. (2024). Decoupling of soil carbon mineralization and microbial community composition across a climate gradient on the Tibetan Plateau. 441, 116736.27.Pan J, He NP, Li C, Li MX, Xu L, Osbert Sun JX. 2024. The influence of forest-to-cropland conversion on temperature sensitivity of soil microbial respiration across tropical to temperate zones. Soil Biology and Biochemistry, doi:10.1016/j. soilbio.2024.109322.

高灵敏度VAHEAT显微温度控制器在生物医学领域的应用在处理生物样本时，大多数情况下需要研究温度这一变量对研究目标的影响，所以，选择精zhun、易操作的温度控制器十分重要，然而传统的加热仪器在对样品加热时热平衡的建立缓慢，容易产生温度梯度，并对成像分辨率造成影响，因而需要购买物镜加热器等多个设备以实现稳定的热平衡状态以及减小对成像分辨率的影响，为实验带来诸多不便。基于以上问题，Interherence公司推出了用于超分辨显微镜中精确控制样品温度的VAHEAT显微温度控制器，VAHEAT显微温度控制器可实现对温度的精zhun控制并对超分辨率成像不产生影响。除此之外，与传统的温度加热仪器相比，VAHEAT显微温度控制器具有结构紧凑、与各类显微镜兼容、多种加热模式的优良特性。VAHEAT显微温度控制器有两种智能基板，基底是玻璃制成的，带有储液器的凹槽是由与生物细胞具有相容性的硅树脂制成的，符合大多数细胞的培养。图 1：VAHEAT显微温度控制器无需进一步修改即可安装在显微镜上 图 2：a) VAHEAT 组件。该设备由智能基板 (1)显微镜适配器 (2)探头 (3) 控制单元 (4) 控制器b) 智能基板（具有透明的纳米制造的加热元件和直接位于视野中的温度探头）c) VAHEAT 设置为 60°C 时，Smart 基板的热图像显示整个区域均匀加热目前VAHEAT温度控制器以实现了在活细胞成像、DNA结合和解离行为、微流控、生物大分子相分离以及神经科学等生物医学领域的应用：(1)在活细胞成像的应用：VAHEAT实现了在生物成像过程中精确的温度控制，研究了细胞对温度响应的行为过程，例如多细胞肿瘤球体中的 Ca 2+活性或神经元的热刺激。(2)DNA结合和解离行为的研究：双链 DNA 的熔点在 60°C 到 90°C 之间，具体取决于序列和链长度。使用VAHEAT可实现传统加热台无法实现升至高于解离熔点的 DNA 动力学研究。(3)生物大分子相分离的应用：相分离与生物信号的传导、基因的表达、细胞物质运输等生命机制有重要关系。其中，在蛋白表达这一过程中，相分离的发生除了与蛋白本身的化学结构有关之外，还与蛋白分子的浓度、溶液PH、盐浓度以及温度有关。可靠的温度控制和精确的读数是定量研究的关键要素。VAHEAT温度控制器采用集成到智能基板中的温度探头不仅确保了可靠的测量条件，还能够感应薄层中的相变。(4)神经科学领域的研究：细胞功能以及细胞间通讯取决于温度。尤其是神经科学实验严重依赖于对环境条件的精确控制，例如对突触功能、其可塑性以及动作电位传播的研究。VAHEAT可以实现在设定的温度下进行荧光标记实验以及膜片钳实验，而无需复杂笨重的孵化室。图 3：使用 VAHEAT 对空间限制下 60°C 和 70°C 生长的嗜热细菌进行成像 图 4：使用 VAHEAT研究减数分裂过程中的染色体分离（酵母25- 37°C活细胞成像）图 5：VAHEAT 用于单分子 TIRF 测量中的精确温度控制（慕尼黑工业大学 Hendrik Dietz 的实验室用 DNA 折纸构建的大分子运输系统）图 6：使用 VAHEAT 表征金纳米粒子扩散常数的温度依赖性关于Interherence：德国Interherence公司拥有量子和生物光子学领域的专家团队，为高灵敏度光学显微镜的发展做出很大贡献。该团队采用了现代纳米制造和薄膜技术，推出了VAHEAT生物显微温度控制器，作为传统显微镜的附加产品，首次实现了在扩展温度范围内的精确温度控制，以确保生物物理光学研究可靠的测量条件。上海昊量光电作为德国Interherence公司在中国的代理商，可为您提供专业的技术服务，若您对Interherence公司提供的VAHEAT生物显微温度控制器有兴趣，欢迎通过邮箱、电话或微信进行沟通！关于昊量光电：昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！相关文献：1. Molinaro, C., et al., Are bacteria claustrophobic? The problem of micrometric spatial confinement for the culturing of micro-organisms. RSC Advances, 11, 12500–12506 (2021).2. Mengoli, V., et al., Deprotection of centromeric cohesin at meiosis II requires APC/C activity but not kinetochore tension. The EMBO Journal, 40, e106812 (2021).3. Stömmer, P., A synthetic tubular molecular transport system. Nature Communications, 12, 4393, (2021).

2008年12月23日，梅特勒托利多(中国)在南京大学成功举办了&ldquo 热分析技术交流会&rdquo ，来自南京高校、研究所和各公司的近90位专家和来宾参加了交流会。除了一般热分析技术外，与会者就温度调制DSC技术及其应用进行了深入的交流讨论。南京大学化学化工学院高分子系胡文兵教授作了主题报告《温度调制DSC的非Fourier数据处理方法》。报告首先讨论了标准DSC的稳态热流条件，热流速率对温度变化速率线性响应的问题。接着讨论了正弦温度调制DSC，由于对调制热流所进行的Fourier数学处理是关于离散Fourier转换的第一谐波的分析，所以会将高频信号的贡献过滤掉。然后，介绍了他在美国作访问学者期间的工作：锯齿形温度调制DSC的非Fourier数据处理方法。对于在满足线性和稳态条件下的加热段和冷却段的不可逆热流引入了一个描述它们热容不平衡的新物理量Cp,imbalance：以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为例，锯齿形温度调制DSC的非Fourier数据处理方法的实验结果表明，熔融曲线部分不存在任何再结晶的信号！从而纠正了正弦调制DSC对熔融温区可逆热容的过度扣除而产生的不正确测试结果。(参看下图)最后，胡文兵教授总结了锯齿形温度调制DSC的非Fourier数据处理方法的优点：不需要硬件驱动正弦波温度调制；标准DSC数据处理简单明白；反映快速热转变更加直观；避免了Fourier处理的信号过滤和变形；有效避免相滞后(phase lag)；等等。 梅特勒托利多(中国)热分析仪器部经理陆立明先生也在此次会议上作了《随机温度调制DSC技术TOPEM的应用》的报告，从热力学分析的角度，介绍和讨论了TOPEM实验的线性行为测试和稳态测试(一致性检查)，用TOPEM测试研究聚苯乙烯的玻璃化转变的频率依赖性、环氧树脂等温固化的瞬时玻璃化转变(Vitrification)、硝酸钠的固-固转变、PET的可逆熔融和不可逆熔融等。 对于PET的熔融，随机温度调制DSC技术TOPEM和锯齿形温度调制DSC的非Fourier数据处理方法得到的结果完全一致。 胡文兵教授及陆立明经理的报告引起了与会者的很大兴趣。专家表示对温度调制DSC的深入讨论将有助于同行们和其他热分析应用者充分了解和准确把握这方面的技术，正确应用热分析。 需进一步了解胡文兵教授介绍的《温度调制DSC的非Fourier数据处理方法》，请查阅 W. Hu and B. Wunderlich, J. Thermal Anal. & Calorimetry, 66 (2001) 677。

温度是自然科学领域中非常重要的一个物理量，在现代物理实验尤其是凝聚态物理实验中，改变温度测量研究材料的物理相变特性已经成为了非常常规和必要的一种手段。随着测量技术的不断发展，越来越多的低温测量设备和测量手段变得触手可及。在1K以下，不断接近于零度的过程中电子-声子散射作用逐渐被抑制，能够观察到更多被掩盖的量子态，对材料的本征物理特性的研究具有重大意义，同时也拓展了材料研究新的领域。例如非常规超导体重费米子材料、自旋液体材料等引发的对BCS超导理论、强关联电子电子复杂行为、量子阻挫行为的深入探讨。然而目前传统的mK温度下的测量手段仍然非常有限，在mK温度的测量对系统的稳定性要求较高，微弱的扰动都可能导致温度的剧烈波动，使得电学输运的研究手段成为了长久以来“”的选择。人们也似乎很难将常规需要在探测线圈中移动样品才能进行的磁学测量手段与mK限低温联系起来。近年来，Quantum Design公司在低温测量领域的开发仍在不断延伸，推出了基于MPMS3磁学测量系统的低温iHelium3氦三直流磁学测量组件和基于PPMS综合物性测量系统稀释制冷机的ACDR交流磁化率组件，成功实现了mK温度区间的直流磁学和交流磁学的测量功能，是继mK电学、热学测量功能后补全的又一块拼图。在此限低温下对磁性的研究将有助于科研工作者对超导材料的抗磁特性、临界电流、中间态能隙以及自旋玻璃材料自旋量子阻挫特性等进行深入的研究。 精选案例： 1. 低温下重费米子材料NdV2Al20的超导特性研究富山大学並木孝洋教授课题组在0.5-2.5K范围对重费米子材料NdV2Al20低温的超导特性进行了细致研究，除了采用常规的电学测量外，也使用MPMS系统的iHelium3选件对NdV2Al20材料在[001][101][111]三个方向的0.01T和0.1T背景场下的MT曲线进行了测试，并通过该数据对材料的Tc相变点进行了判定。MPMS3 iHelium3选件测量NdV2Al20材料在[001][101][111]三个方向的MT直流磁化率曲线@0.01T&0.1T 【参考】T. Namiki, Q. Lei, Y. Isikawa, K. Nishimura, Possible Heavy Fermion State of the Caged Cubic Compound NdV2Al20. Journal of the Physical Society of Japan 85, 073706 (2016).2016年日本 2. Kagome 金属 CsV3Sb5 的超导特性研究中科院物理所科研团队对笼目金属CsV3Sb5的磁化率测量同样利用了MPMS3的iHelium3选件，测量到了低至0.4K的直流磁化曲线，很好地符合了迈斯纳效应的超导抗磁性线性关系。 Cs3Sb5单晶的等温磁化强度和各向异性下临界场研究 【参考】S. Ni et al., Anisotropic Superconducting Properties of Kagome Metal CsV3Sb5. Chinese Physics Letters 38, 057403 (2021).3. 低温下Al6Re铝铼合金超导体相关性质研究2019年复旦大学封东来、李世燕教授课题组合作通过MPMS3的iHelium3组件和DynaCool的ACDR稀释制冷机交流磁化率组件对Al6Re铝铼合金一类超导体在超导转变温度附近的直、交流磁化率进行了测量。对该材料在不同稳态背景磁场下的抗磁特性进行了分析，并根据M-H曲线在磁场超过临界值Hc瞬间失超的特性进一步确认了其一类超导材料属性。随后又结合BCS理论对50mK-1K的交流磁化率数据的磁滞特性进行了细致分析。MPMS3 iHelium3测量到的Al6Re在mK温区的直流磁化率曲线MT、MH(@0.4KDynaCool系统ACDR选件测量的Al6Re在mK温区的交流磁化率曲线【参考】D. C. Peets et al., Type-I superconductivity in Al6Re. Physical Review B 99, 144519 (2019). 4. 低温下NaYbO2超导体相关性质研究加州大学圣巴巴拉分校Stephen D. Wilson研究团队在mK温区分别对NaYbO2量子有序态和无序态的交流磁化率进行了研究，并判定了有序和无序的临界条件，相关成果发表在Nature Physics期刊上。 DynaCool系统ACDR选件测量的NaYbO2在mK温区的交流磁化率曲线【参考】M. M. Bordelon et al., Field-tunable quantum disordered ground state in the triangular-lattice antiferromagnet NaYbO2. Nature Physics 15, 1058-1064 (2019).5. 低温下Yb2GaSbO7材料磁性相关研究同样是加州大学圣巴巴拉分校C. R. Wiebe研究团队在对Yb2GaSbO7材料磁基态的研究中观察到350mK的驰豫行为，并在随后的频率和交流磁化率依赖性无关的测量结果中推断出该材料不存在传统自旋玻璃态，并利用交流磁化率的高阶谐波功能对相变机理进行了更深入研究。 DynaCool系统ACDR选件测量的Yb2GaSbO7在mK温区的交流磁化率曲线【参考】P. M. Sarte et al., Dynamical ground state in the XY pyrochlore Yb2GaSbO7. npj Quantum Materials 6, 42 (2021). MPMS和PPMS的低温磁学测量组件了低温mK温区磁学测量的空白，结合主机系统的易用可靠的优势成功化解了诸多测量难题。截止2021年底，国内已安装MPMS系统He3选件14套，稀释制冷机交流磁化率组件6套，分布于北大、物理所、复旦、人大等多个科研团队，为超导、自旋液体、重费米子等关联电子材料研究提供了更多的实验手段，为具有阻挫磁性的笼目材料、二维van der Waals磁性材料和拓扑磁性材料等前沿热点领域的低温量子现象探究提供了更多的测量平台。

style type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylep　　微纳加工方法分为“自上而下”和“自下而上”两种基本类型。前者是目前广泛应用于微纳加工领域的主流技术，但其由于受到物理极限的制约，一般加工分辨率在几十纳米量级上。后者则可在更小的尺度（包括分子尺度）上实现加工，被认为是一种突破物理限制的有效途径。然而，“自下而上”的组装方法由于科学认知和实验技术的不足，导致其在低缺陷、大面积、组装过程、组装结构等四个方面存在持续的挑战。相对而言，组装结构面临的障碍最大。这其中最重要问题是如何实现组装对称性的可调控，组装对称性可调控对于组装结构多样性和组装体功能的丰富至关重要。一般而言，由于形状互补性，组装结构对称性受到组装单元的形貌限制，四方单元易于形成四方密排结构，而球型则形成六方密排对称结构。由于在组装动力学过程中组装单元间的复杂力平衡和热力学最小原理的要求，打破形状依赖的组装结构对称性或是难以实现的目标。/pp　　中国科学院国家纳米科学中心和中科院纳米科学卓越中心刘前课题组与吴晓春课题组、邓珂课题组，以及美国科罗拉多大学Ivan I. Smalyukh课题组合作，通过引入一种新概念的主导控制力，首次实现了纳米金棒的四方对称性组装，一举突破了一直以来八面体金棒只能是形状依赖的六方对称结构的实验结果。这一结果在八面体银和钯纳米棒上也得到了实现，展示了这种方法的普适性。多尺度模拟计算进一步揭示这种控制力主导了非形状依赖的组装过程，并解释了四方对称比六方对称具有更高的热力学稳定性的实验结果。这一方法开辟了打破形状依赖组装对称性的新途径，为组装结构的多样性和纳米材料组装结构的可设计、可控提供了有力工具，将为推动纳米组装技术的进步提供助力。/pp　　该项工作是刘前课题组前期研究的进一步拓展，相关研究结果在线发表在《自然· 通讯》上，研究工作获得了国家重点研发计划纳米科技重点专项、中科院战略性先导科技专项A、国家基金委和欧盟项目的支持。/ppbr//pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171116335815903956.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/363e43be-098e-40e6-9983-f0fef4b2e479.jpg" uploadpic="W020171116335815903956.jpg"//pp style="text-align: center "多尺度模拟计算揭示四方对称的主导控制力和更小的热力学势能/p

南方医科大学研究团队发表相关论文，英文题目：GinsenosideRg1 mitigates morphine dependence via regulation of gut microbiota,tryptophan metabolism, and serotonergic system function。中文题目：人参皂苷Rg1通过调节肠道菌群、色氨酸代谢和血清素能系统功能减轻吗啡依赖研究背景吗啡依赖是一种毁灭性的神经精神疾病，可能与肠道菌群失调密切相关。人参皂苷Rg1(Rg1)是从人参根中提取的活性成分，对神经系统具有潜在的保健作用。然而，它在物质使用障碍中的作用仍不清楚。该文探索了Rg1在对抗吗啡依赖中的潜在调节作用。研究结果1.人参皂甙 Rg1 抑制吗啡诱导的小鼠的条件位置偏好（CPP）调理训练后各组小鼠体重略有增加，但是未观察到显著差异（图1C）。使用Smart3.0软件在15分钟内跟踪小鼠头部并记录它们的轨迹和停留时间。对照组和其他组之间的轨迹或CPP分数没有显着差异。在吗啡注射后在白室中花费的时间与基线相比以及在盐水处理后在白室中花费的时间显着增加（图1C，D），表明吗啡成功诱导CPP在实验小鼠中。MRH和MRL组与模型组相比，MRL和MRH小鼠在药物配对隔室的停留时间和轨迹显着减少。然而，在单独用人参皂甙Rg1治疗的小鼠中，没有观察到CPP评分和活动途径的变化。2.人参皂甙Rg1改善CPP小鼠肠道菌群失调阿片类药物成瘾通常与肠道菌群失调有关。为了进一步探索Rg1介导的抗成瘾机制，对粪便进行了16S rRNA 基因扩增子测序，以评估有或没有Rg1处理的CPP小鼠肠道微生物群的组成。维恩图显示了对照组和其他组小鼠共有476个OTU（图2A）。然而，对照组有1108个OTU，M组有1304个，MM组有19个，MRL组有548个，MRH组有1702个，CR组有195个。这些数据暗示了吗啡治疗诱导的肠道微生物群紊乱和人参皂苷Rg1给药后的部分恢复。值得注意的是，使用Chao1指数进行的α多样性分析显示，Rg1阻止了吗啡引起的细菌丰富度下降（图2B）；然而，各组之间的香农指数没有差异（图2C）。通过Bray-Curtis主坐标分析(PCoA)研究肠道菌群的整体结构表明，吗啡组的细菌组成发生了变化，与对照组不同，表明肠道菌群失调吗啡处理诱导了微生物群（图2D）。然而，MRL、MRH、MM和CR组显示了四种不同的细菌组成簇。值得注意的是，MRL中的微生物群与MRH组中的微生物群更紧密地聚集在一起。我们在门水平上进一步分析了每组的肠道细菌组成。人参皂甙Rg1显着增加吗啡诱导的拟杆菌门和厚壁菌门相对丰度的降低（图2E），并显着降低吗啡诱导的蓝藻和变形杆菌的相对丰度增加。在家族水平上的进一步分析显示，吗啡处理导致随着叶绿体和线粒体的增加，拟杆菌属、Sutterellaceae和Tannerellaceae的相对丰度急剧下降。在MRL和MRH组中，吗啡诱导的丰度变化不同程度地逆转（图2F，G）。此外，Kruskal-WallisH检验用于评估指定组之间在物种水平上的差异的显着性，并观察到15个优势物种（图2H）。考虑到报告显示吗啡依赖模型中拟杆菌属的丰度低于对照，我们专注于拟杆菌属物种B.vulgatus、B.xylanisolvens和B.acidifaciens。吗啡显着降低了B.acidifaciens、B.vulgatus和B.xylanisolvens 的丰度。值得注意的是，B.vulgatus的相对丰度在Rg1给药后显着增加（图2I）。除了16SrRNA 测序外，我们还用B.vulgatus特异性引物进行了定量PCR，证实吗啡显着降低了丰度，人参皂苷Rg1处理后丰度显着增加（图2J）。图片图片图23.人参皂甙 Rg1抑制肠道微生物群衍生的水平和CPP小鼠血清色氨酸代谢物在药物依赖期间，肠道代谢谱发生变化，宿主代谢途径可能发生改变。我们假设人参皂苷Rg1可能通过肠道微生物发酵过程中产生的代谢物影响CPP。基于这一理论，我们使用非靶向代谢组学来识别可能在小鼠血清和肠道中改变的关键代谢物和代谢途径。MRL组和MRH组对吗啡诱导的CPP的疗效没有观察到统计学差异；然而，行为分析数据显示，MRH组的疗效优于MRL组。因此，我们选择MRH组作为非靶向代谢组学分析的代表性药物干预组。在血清和粪便中分别鉴定出1955和559种代谢物。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型分别在血清和粪便中的CONTROL、MODEL和MRH组中显示出显着的聚类分离(图3A、G)。热图分析显示，CPP导致代谢物发生显着变化，小鼠粪便和血清中共有177种代谢物（96种上调和81种下调）和69种代谢物（44种上调和25种下调）分别显着改变（图3D和J)。此外，对代谢物途径的分析表明，与对照组相比，CPP小鼠的以下途径发生了显着变化：色氨酸、α-亚麻酸、甘油磷脂、精氨酸和脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢。值得注意的是，色氨酸代谢受到粪便和血清中吗啡的显着影响（图3B和H）。将MRH与MODEL组进行比较，在人参皂苷Rg1处理后，粪便和血清中的195种代谢物（94种上调和101种下调）和115种代谢物（60种上调和55种下调）分别显着改变（图3E和K）。代谢组学图显示色氨酸代谢受到Rg1补充的显着影响（图3C和I）。色氨酸代谢在微生物组-肠-脑轴中起关键作用。在这种情况下，我们专注于色氨酸代谢相关的代谢物。具体而言，色氨酸代谢相关代谢物的热图分析表明，参与色氨酸代谢的四种主要中间代谢物L-色氨酸、吲哚、N' -甲酰基犬尿氨酸和血清素是对吗啡的反应最显着增加的代谢物，它们的水平在Rg1处理后，粪便或血清中的含量降低。具体来说，我们发现与模型组相比，Rg1处理的肠道色氨酸和血浆血清素水平下调（图3F和L）。4.人参皂甙 Rg1 改善 CPP 小鼠海马 5-羟色胺能系统的变化血清色氨酸浓度会影响大脑的血清素系统。我们推测宿主色氨酸代谢物的变化可能与CPP小鼠的海马血清素能系统和其他神经递质有关。为了验证这一假设，使用酶联免疫吸附法检测海马和外周血清中谷氨酸、多巴胺、γ-GABA和5-HT的表达水平。在海马中，相对于对照组，CPP小鼠表现出显着升高的多巴胺水平和降低的γ-GABA水平（图4C）。然而，组间谷氨酸和血清素的浓度没有差异（图4A）。与M组相比，MRH组海马中GABA含量增加。此外，在MRL和MRH小鼠中观察到多巴胺水平显着下降。注射吗啡后血清中血清素和多巴胺水平升高，γ-GABA水平降低。所有CPP诱导的变化都被Rg1处理逆转（图4B、D、S2B）。为了进一步探索Rg1介导的抗成瘾机制，我们使用qPCR检测了小鼠海马中奖赏相关基因mRNA的相对转录水平，包括脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养酪氨酸激酶受体2型(TrkB)和血清素受体。与Rg1治疗组的转录水平相比，吗啡组中5-羟色胺受体（5-HTR1B和5-HTR2A）、BDNF和TrkB的转录水平因人参皂苷Rg1给药而下调（图4E、F）。这些数据表明人参皂甙Rg1可能通过抑制血清素系统来改善吗啡依赖。5.肠道微生物组的调控影响人参皂甙 Rg1 对吗啡诱导的小鼠 CPP 的抑制作用为了研究肠道菌群失调对吗啡诱导的小鼠行为的影响，我们在进行吗啡依赖性CPP训练之前，给BALB/cSPF 小鼠施用了不可吸收的抗菌剂或无菌水的混合物7天，然后进行CPP测试（图5A）。ATM治疗后各组小鼠体重下降，调理训练后略有增加；然而，各组之间没有观察到差异（图5B）。ABX与对照组相比，同时给予多种抗生素后，所有抗生素治疗小鼠在药箱中的停留时间均增加。此外，与ABX组相比，AM组在药物配对隔室中的停留时间明显增加。令人惊讶的是，小鼠在AMRL、AMRH和AMM组的药物配对隔室中的停留时间与AM组没有显着差异（图5D）。我们在鼠标头部轨迹中观察到相同的现象（图5C）。为了评估抗生素暴露后小鼠肠道微生物群发生的变化，通过16SrRNA 基因测序测定了粪便细菌组成。抗生素治疗极大地改变了微生物组并减少了细菌负荷（图5E）。为了研究肠道菌群失调对吗啡诱导的小鼠行为的影响，我们使用了维恩图显示了对照组和其他抗生素治疗小鼠共享的476个OTU；然而，1606个OTU是对照组独有的，48-68个OTU是其他六个抗生素治疗组独有的。随后用抗生素混合物治疗导致肠道微生物群显着消耗，细菌多样性显着降低。PCoA显示抗生素治疗的小鼠与对照小鼠相比具有显着不同的微生物群落（图5F）。但ABX、AM、AMRL、AMRH、AMM和AR组的细菌多样性没有显着变化，说明抗生素治疗根除大部分共生菌，吗啡和人参皂苷Rg1治疗后没有显着变化.我们在ABX小鼠的粪便中发现了几种细菌门，这些细菌门相对于对照组的粪便发生了改变（图5G）。优势门不同，伴随着Proteobacteria的丰度显着增加，而Verrucomicrobiota、Cyanobacteria、Firmicutes和Deferribacterota的丰度在抗生素处理后下降。然而，用抗生素治疗小鼠并没有改变拟杆菌的相对丰度，尽管抗生素治疗耗尽了肠道微生物组成。最后，我们用B.vulgatus特异性引物进行了定量PCR，并证实与对照组相比，抗生素治疗组的细菌显着减少了数百至数千倍（图5H）。此外，吗啡和人参皂甙Rg1并没有改变B.vulgatus对抗生素的反应。6.肠道微生物组的消耗影响色氨酸代谢并抑制 Rg1 诱导的基因表达接下来检测了抗生素混合物治疗对吗啡诱导的CPP小鼠代谢物和代谢途径的影响。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型显示，在粪便中的代谢物方面，对照组和ABX组之间的簇显着分离（图6A）。值得注意的是，抗生素治疗后ABX、AM和AMRH组之间没有明显的代谢物聚集。我们专注于色氨酸代谢途径，并观察到参与色氨酸代谢的代谢物被ATM显着改变。然而，在ABX、AM和AMRH中未观察到显着变化。因此，这些数据表明抗生素治疗强烈降低了粪便中色氨酸代谢物的水平（图6C），并且由吗啡和Rg1引起的代谢改变被消除。此外，在血清中，PLS-DA结果显示四组（对照组、ABX、AM和AMRH）的代谢物谱不同（图6B）。ATM显着改变了色氨酸代谢物。值得注意的是，与 ABX小鼠相比，注射吗啡的小鼠的代谢物发生了相当大的变化。具体而言，与 AM组相比，色氨酸代谢物在Rg1处理后没有显示出显着变化（图6D）。我们发现 Rg1治疗组和模型组在ABX治疗后肠道色氨酸和血浆血清素水平没有差异（图6E和F）。随后，我们发现微生物组消耗抵消了 Rg1在CPP小鼠海马体中诱导的变化（图6G-L）。Rg1治疗未能逆转5-HT、多巴胺、5-HTR1B/5-HTR2A 和BDNF-TrkB信号通路。7.B.vulgatus 协同增强人参皂苷 Rg1 抑制吗啡诱导的小鼠 CPP因为肠道B.vulgatus 减少和增加与吗啡诱导的CPP增加和Rg1降低CPP一致，并且在抗生素处理的小鼠中消除了人参皂苷Rg1对CPP的改善，我们探讨了B.vulgatus 是否在吗啡中起作用依赖。作为典型的拟杆菌属物种，普通拟杆菌是小鼠肠道中的主要细菌物种，我们试图确定普通拟杆菌是否会影响CPP进展。我们首先使用抗生素治疗来消耗肠道微生物群，然后再用B.vulgatus 定植。在吗啡诱导的CPP小鼠模型中检查B.vulgatus 对吗啡成瘾的影响（图7A）。抗生素治疗或B.vulgatus 移植没有显着改变体重（图7B）。单独使用B.vulgatus (AMBV) 进行灌胃显着降低了白框中的停留时间和轨迹百分比，而吗啡则增加了该百分比（图7C、7D）。值得注意的是，与B.vulgatus 和人参皂苷Rg1(AMBVR)共同治疗的小鼠在药物配对隔室中的停留时间和轨迹百分比显着降低。这些数据清楚地表明AMBVR在抑制CPP方面比AMBV取得了更好的功效。值得注意的是，在我们的研究中，用“吗啡”微生物组(AMF)进行肠道再定殖并没有诱导CPP行为。8.B.vulgatus 可以改变肠道微生物组成小鼠粪便样本的16SrRNA 基因测序揭示了用活的B.vulgatus灌胃肠道微生物群组成的变化。拟杆菌门的相对丰度从AM组的不到20%增加到AMBV组的40%和AMBVR组的60%（图7E）。定量PCR证实，与对照组相比，AMBV和AMBVR组灌胃后肠道中的细菌显着过度生长数百至数万倍（图7F）。这些数据表明，人参皂甙Rg1提高了CPP小鼠中普通双歧杆菌的丰度。9.B.vulgatus 改变了肠道微生物群衍生和宿主色氨酸代谢物对小鼠的粪便和血清进行了代谢组学分析。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)显示AM、AMBV和AMBVR组之间完全分离（图8A和D）。热图分析显示，仅用B.vulgatus灌胃导致CPP小鼠代谢物发生显着变化，粪便中有332种代谢物（211种上调和121种下调），血清中有82种代谢物（58种上调和24种下调）。我们对具有已知KEGGID 的332和82种显着不同的代谢物进行了KEGG途径富集分析，并分别鉴定了14和11种富含色氨酸代谢的代谢物。同时，将AMBVR与AM组进行比较，粪便中的313种代谢物（237种上调和76种下调）和血清中的82种代谢物（44种上调和38种下调）在与普通芽孢杆菌和人参皂甙Rg1共同处理后显着改变。在粪便中发现了13种代谢物，血清中发现了11种代谢物富集到色氨酸代谢，AMBV和AMBVR都改变了肠道微生物群衍生和宿主色氨酸代谢。我们随后检查了粪便和血清中由AMBV和AMBVR改变的色氨酸代谢物的相对丰度（图8B，C）。用B.vulgatus 灌胃下调色氨酸和血清素水平（图8E-I和9B）。10.B.vulgatus 协同增强人参皂甙-Rg1 诱导的吗啡诱导的海马 5-羟色胺能变化的抑制作用最后，为了证实人参皂甙Rg1通过影响肠道微生物群衍生的色氨酸代谢-血清素途径来减轻吗啡依赖，我们测定了海马和血清中5-HT、多巴胺和GABA的水平。CPP小鼠中血清素和多巴胺的血浆浓度较低，而GABA的血浆浓度高于单独用普通双歧杆菌灌胃或与Rg1共同治疗的小鼠（图9A-D）。值得注意的是，AMBVR小鼠的海马5-HT浓度显着低于AM小鼠。qPCR进一步证实了血清素受体和BDNF-TrkB的mRNA水平升高。我们观察到5-HTR1B、5-HTR2A和BDNF-TrkB的表达被B.vulgatus 定植和Rg1处理有效抑制（图9E、F）。研究结论该研究表明人参皂苷Rg1对吗啡依赖的改善作用与肠道微生物群有关。此外，我们发现微生物组的消耗和拟杆菌的补充可以影响吗啡依赖性并影响Rg1的功效，伴随着色氨酸代谢和5-羟色胺的变化。该研究结果提供了一个新的框架来理解中药通过肠道微生物群-色氨酸代谢和血清素能系统拮抗吗啡成瘾的机制，可能会带来新的诊断和治疗策略。

线粒体是细胞内重要的代谢中心，其质量控制是维持正常的细胞功能所必需的。受损的线粒体主要通过线粒体自噬（mitophagy）清除[1]。近来，非自噬依赖的线粒体质量控制途径也渐渐被人们认识，其在线粒体的清除和疾病中扮演着重要角色，主要包括：线粒体蛋白及DNA降解、线粒体来源囊泡（MDVs）、线粒体来源区室（MDCs）、隧道纳米管（TNT）传递线粒体和两种最新发表的线粒溶酶体（mitolysosome）外排和线粒体胞吐（ mitocytosis）。近日，中科院广州生物医药与健康研究院刘兴国课题组在MedComm-Future Medicine上发表长篇综述“Autophagy-independent mitochondrial quality control: Mechanisms and disease associations”[2]，总结了非自噬依赖的线粒体质量控制机制及其相关疾病，旨在全面了解非自噬依赖的线粒体质量控制途径，为线粒体内稳态提供新见解，并为非自噬依赖性的线粒体质量控制异常引发的疾病研究提供新思路。这一工作被期刊选为Editor’s Choice。作者首先描述了线粒体蛋白的降解途径 （图1）。线粒体蛋白的降解系统构成了线粒体质量控制的重要部分。胞质内合成的线粒体前体蛋白通过线粒体外膜上的蛋白质转运体（translocator of the outer mitochondrial membrane, TOM）进入线粒体，这一过程中形成的错误折叠蛋白可以被泛素化标记后由CDC48转运至蛋白酶体进行降解。线粒体外膜的错误折叠蛋白同样通过泛素化降解，这一过程需要包括MITOL、MAPL在内的多个蛋白共同参与。线粒体内的错误折叠蛋白通过一套蛋白酶系统降解，包括i-AAA，m-AAA，LON及CLPXP。i-AAA和m-AAA存在于线粒体内膜，负责降解累积于线粒体膜间及基质的异常折叠蛋白，LON及CLPXP则降解线粒体基质中的异常折叠蛋白。图 1 线粒体蛋白质量控制接着作者总结了MDVs和MDCs途径，线粒体中过度氧化的蛋白及脂质会通过MDVs或MDCs清除 （图2）。MDVs是一种线粒体来源的囊泡，通常携带过度氧化蛋白或脂肪，在过氧化物酶体或溶酶体中降解。MDCs从线粒体网络分离的过程需要线粒体分裂蛋白DRP1参与，通过Gem1/MIRO1转运，最终在过氧化物酶体或溶酶体中降解。作者还总结了细胞分泌参与的线粒体质量控制。除了直接通过胞外囊泡的形式排出线粒体外，细胞间还可以形成隧道纳米管（TNT），直接传递线粒体。图 2 MDVs和MDCs参与的线粒体质量控制另外，作者着重介绍了刘兴国组和田梅组近期发表的药物诱发的帕金森症中全新的线粒溶酶体外排的线粒体质量控制模式 [3]。在药物氟桂利嗪的诱导下，线粒体会通过一种全新的机制直接进入溶酶体，形成线粒溶酶体，接着通过VAMP2和STX4依赖囊泡形式的胞吐作用分泌转运到胞外，从而导致细胞中的线粒体总量下降。俞立组则报道了另一种新的分泌性线粒体质量控制方式——线粒体胞吐，其主要出现在细胞发生迁移后，参与受损线粒体的清除[4]。这两种方式是由国内科学家发现的新型控制机制，丰富了对线粒体质量控制过程的认识。（图3）图 3 线粒溶酶体和线粒体胞吐参与的线粒体质量控制最后作者总结了非自噬依赖的线粒体质量控制异常所导致的疾病，包括癌症、炎症、缺血性中风和帕金森综合征等，指出了帕金森综合征可能是这些异常的共同表现形式，其中的相关机制仍待深入研究。总之，本文系统且清晰地回顾了非自噬依赖的线粒体质量控制机制，阐述了其与疾病的可能关联，有助于更好地了解线粒体质量控制体系的稳态，并为研究相关疾病的机制提供了新思路。这一综述入选了Editor’s Choice, 下图形象的用孙悟空取出定海神针引发东海动荡的故事描述了刘兴国组发现的帕金森症中线粒体质量控制新途径：线粒溶酶体胞吐。定海神针代表线粒体，孙悟空代表溶酶体，东海代表人体。线粒体（定海神针）直接被溶酶体（孙悟空）排出细胞外，引发人体（东海）颤抖的运动障碍的帕金森症表型。图4 Editor’s Choice Article参考文献1. Narendra DP, Jin SM, Tanaka A, et al. PINK1 is selectively stabilized on impaired mitochondria to activate Parkin. PLoS Biol. 2010 8(1):e1000298.2. Bao F, Xiao J, Zhou L, et al. Autophagy-independent mitochondrial quality control: Mechanisms and disease associations. MedComm - Future Medicine 2022 1:e225. doi: 10.1002/mef2.253. Bao F, Zhou L, Zhou R, et al. Mitolysosome exocytosis, a mitophagy-independent mitochondrial quality control in flunarizine-induced parkinsonism-like symptoms. Sci Adv. 2022 8(15):eabk2376.4. Jiao H, Jiang D, Hu X, et al. Mitocytosis, a migrasome-mediated mitochondrial quality-control process. Cell. 2021 184(11):2896-2910.e13.通讯作者简介

聚丙烯（PP）是一种廉价的结晶聚合物，易于被塑造成不同的形状，并且非常坚固，具有耐化学腐蚀和防水性能。因此，它是生产最广泛的塑料之一，可用于包装，可作为混凝土结构的添加剂、电缆的绝缘层，还可用作医用防护设备（如口罩）的原材料。差示扫描量热法用于评估聚丙烯的热性能通过加热塑料直至熔融而使聚丙烯部件塑造成型。由于随后的冷却会影响材料的结晶度，因此必须进行控制以确保获得合适的材料性能，如脆性。差示扫描量热法（DSC）可用于评估聚丙烯的温度依赖性以及冷却曲线和添加剂对材料结晶度的影响。日立测试了几件聚丙烯样品，以演示如何使用差示扫描量热法测试聚丙烯在不同加工条件下的性能变化情况。实验装置我们使用商用聚丙烯片材作为样品，并使用日立推出的DSC7020仪器评估其热性能。第一项测试旨在评估晶体结构的温度依赖性。为此，我们评估了分别经历4种不同热处理过程的4件聚丙烯样品： 样品1：未处理样品2：加热至110ºC，随后淬火样品3：加热至115ºC，随后淬火样品4：加热至120ºC，随后淬火。随后在差示扫描量热仪中依次对每件样品进行评估。将它们在氮气气氛下以10ºC/ min的速度从室温加热至200ºC。差示扫描量热法的测试结果如下图所示：从结果可看出，所有样品均在160ºC左右出现吸热峰，这与聚丙烯的熔融状态相对应。如果查看右边显示放大部分的曲线图，则可看出4条曲线之间的差异。未处理的样品所对应的曲线是平滑的，而经热处理的样品所对应的曲线则显示出非常小的吸热峰，非常接近其相应的热处理温度。这表明每种热处理会产生不同的晶体结构。通过优化注塑成型线温度，可控制最终产品的机械性能以及与其相关的加工成本。接下来，我们将使用差示扫描量热法评估聚丙烯不同冷却曲线的结晶时间。相同的聚丙烯样品在氮气气氛下被加热至200ºC熔化。随后将它们淬火至不同温度，并在该温度下保持15至50分钟。下图显示了在不同淬火温度下的差示扫描量热法测量结果。该图表明聚丙烯结晶会在每个保持温度下有一个放热峰。保持温度越低，则峰越尖，结晶时间越短。相反，如若在淬火过程中保持温度越高，则峰越宽，结晶时间越长。这是因为较高的温度使结晶更加困难，从而增加了结晶时间。由于结晶时间的增加会减慢生产速度并可能影响最终产品的性能（例如脆性），因此对其进行优化至关重要。最后，我们将演示如何使用差示扫描量热法评估添加剂对结晶性能的影响。使用A和B两件不同的聚丙烯样品，其中样品B含有添加剂。将两件样品加热至200ºC，随后在125ºC的保持温度下淬火。下图显示了差示扫描量热法的输出信息：可看出这两件样品完成结晶所需的时间有明显差异。含有添加剂的样品（B）在2分钟内完成结晶，而样品A则需要更长的时间。采用此方法可实现按照所用添加剂对结晶效果进行评估。由于添加剂很昂贵，因此需确保所使用的是正确的添加剂，并且用量准确，从而为最终的产品提供所需的性能。经上述实验证实，差示扫描量热法在优化聚丙烯成型过程中的处理时间和温度方面的作用至关重要。了解更多关于日立差示扫描量热仪系列的信息此次分析所使用的仪器是DSC7020，这是一种高灵敏度、多功能的分析仪，可用于多种应用领域，包括聚合物表征。差示扫描量热仪系列包含一项独特的熔炉设计，能提供顶*级的基线平整度，以及一个RealView摄像系统，可在屏幕上实时显示材料性能。

p style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(153, 153, 153) "img alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/uepic/82c9aaba-ed82-497a-975e-02a6c6f477b0.jpg"/br//span/strong/pp　　TGF-β超家族信号通路参与了广泛的生物学过程，对调控早期胚胎发育、细胞的生长、干细胞的自我更新、肿瘤的发生发展等具有十分重要的调控作用。作为TGF-β超家族信号通路中抑制性的SMADs(Inhibitory SMADs， I-SMADs)，Smad7过去一直被认为是TGF-β信号通路重要的负反馈调节因子，然而对于Smad7是否有不依赖于TGF-β信号通路的重要功能并不十分清楚。/pp　　9月5日，浙江大学生命科学研究员冯新华教授课题组在PNAS杂志在线发表了题为“Smad7 enables STAT3 activation and promotes pluripotency independent of TGF-β signaling”的研究论文，揭示了Smad7能够通过TGF-β非依赖的方式与STAT3信号相互作用来调控干细胞的自我更新与分化，有力的拓展了Smad7全新的功能，并且暗示了这一全新的分子机制极有可能在炎症反应以及肿瘤中有更为广泛的影响。/ppstrongspan style="color: rgb(204, 0, 0) "/span/strong/pp　　strong论文解读：/strong/pp　　人基因组编码了33个转化生长因子-β(TGF-β)超家族成员，包括TGF-β/Activin/Nodal以及BMP，它们对于维持干细胞的全能性以及在发育过程中决定细胞命运都至关重要【1，2】。TGF-β超家族需要依靠细胞内的R-Smads蛋白传递信号，比如TGF-β/Activin/Nodal能够激活Smad2和Smad3，BMP能够激活Smad1、Smad5和Smad8( SMAD 家族蛋白共有 8 个，细分为三类：受体激活型 SMAD，R-SMADs 通用伴侣型 SMAD，Co-SMAD) 抑制型 SMAD， I-SMADs)。Smad7能够被TGF-β超家族的所有成员诱导表达，并且在多个水平上抑制TGF-β信号通路，所以它被认为是TGF-β信号通路重要的负反馈调节因子【3】(图1)。/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(153, 153, 153) "img width="464" height="400" title="" style="width: 464px height: 400px " alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/uepic/c753e3d5-d435-40c6-9623-3900456424f0.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"/br//span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(153, 153, 153) "图1 Smad7反馈抑制TGF-β信号通路 /span/pp　　Smad7最主要的作用机制是通过招募E3连接酶Smurf1/2或者Nedd4-2到 TGF-β受体，导致受体的泛素化降解。另外，Smad7可以被其它细胞因子(如EGF、IFN-γ、IL-1以及TNF-α)诱导表达，从而抑制TGF-β/BMP信号，它也可以调控TNF-α/NF-κB、JNK/p38以及Wnt等其他重要的信号通路【4】。不过Smad7对其他信号通路的调控基本都是通过抑制TGF-β/BMP信号间接实现的。另外，有关Smad7在胚胎干细胞(ESC)中的功能也有报道。比如，Smad7可以控制人ESC向端脑方向分化【5】，促进小鼠造血干细胞的自我更新【6】。但是，Smad7是否能够通过TGF-β非依赖的方式来调控干细胞的自我更新与分化，这个问题目前并不清楚。/pp　　早前的研究表明，白血病抑制因子(LIF)对于维持小鼠ESC的全能性至关重要。LIF属于IL-6细胞因子家族，能够通过共同受体gp130以及STAT3传递信号【7】。当LIF与异源二聚受体复合物(gp130和LIFR)结合后，偶联在受体胞内段的酪氨酸激酶JAK被激活，并且磷酸化gp130胞内段的酪氨酸残基，从而为STAT3蛋白的SH2结构域提供了锚定位点。当STAT3结合到受体之后，被JAK磷酸化从而二聚化，进而转运入核，激活靶基因的转录。磷酸酶SHP2可以通过去磷酸化gp130【8】，E3连接酶SOCS3可以通过负反馈机制抑制 STAT3激活【9】，从而终止 STAT3信号通路。LIF激活的STAT3可以和转录因子Oct4、Sox2、Nanog以及Smad1/5/8协同作用，共同维持小鼠ESC的全能性【10】。另外，STAT3可以促进TGF-β1【11】以及Smad7【12】的表达，并且与Smad3相互作用抑制TGF-β信号通路。虽然STAT3和TGF-β都可以诱导Smad7的表达，但是Smad7是否与STAT3信号通路存在直接的crosstalk，从而影响ESC的全能性，还有待阐明。/pp　　在冯新华课题组的这项研究中，研究人员首先发现Smad7在未分化的小鼠ESC中高表达，随着细胞的分化，其表达水平逐渐下降。在拟胚体(EB)分化实验中，过表达Smad7能够有效遏制干性基因的下降，从而维持细胞的全能性。而敲减Smad7会显著抑制小鼠ESC的自我更新，并且促进ESC向外胚层和中胚层分化。更重要的是，Smad7还会影响小鼠体细胞向iPSC重编程的过程。研究人员发现，在重编程的过程中，伴随着全能性基因的表达，Smad7的表达水平也会上升。如果敲减掉Smad7会明显减少iPSC克隆的形成。所以，不管是维持小鼠ESC的自我更新，还是提高体细胞的重编程效率，Smad7都起到了关键的调控作用。/pp　　考虑到Smad7最经典的功能就是TGF-β/BMP信号的抑制因子，所以一开始研究人员很自然地想到，Smad7很有可能是通过抑制TGF-β信号从而促进ESC的自我更新的。然而实验结果却很意外。通过使用TGF-β/BMP特异性的抑制剂，以及Smad7丧失其抑制TGF-β/BMP能力的点突变，都证明Smad7对ESC全能性的调控是不依赖于TGF-β/BMP信号通路的，这表明很有可能存在着一种全新的分子机制。/pp　　研究人员通过质谱方法分析了Smad7在小鼠ESC中潜在的相互作用蛋白，发现Smad7可能和gp130-STAT3信号通路存在直接的crosstalk。实验发现，Smad7果然能够在ESC中增强LIF激活的STAT3信号，并且同样也不依赖于TGF-β/BMP。那么，Smad7究竟是通过什么机制促进LIF-STAT3的呢?研究人员接下来又利用免疫共沉淀(Co-IP)的方法对gp130-STAT3信号通路中重要的蛋白进行了筛选，确认Smad7与共受体gp130存在直接相互作用。并且，Smad7在gp130上的结合区域恰好与gp130-STAT3的负调控因子SHP2/SOCS3的结合位点(Y759)重合。进一步的体外体内实验也都表明Smad7确实能够抑制SHP2/SOCS3与gp130的结合。最后还通过一系列实验证明了Smad7通过拮抗SHP2/SOCS3对LIF-STAT3信号通路的抑制作用，从而增强STAT3信号，维持ESC的自我更新(图2)。/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(153, 153, 153) "img alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/uepic/788a24ab-41dd-434d-a720-fd0f26c21ef1.jpg"/br//span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(153, 153, 153) "图2 Smad7增强gp130-STAT3信号的分子机制/span/pp　　综上所述，该研究揭示了Smad7与STAT3信号的相互作用对于维持小鼠胚胎干细胞全能性的关键作用。我们知道，除了影响干细胞的全能性，TGF-β-Smad与gp130-STAT3信号通路的相互作用还存在于许多重要的生理病理过程。所以我们相信，这一全新的分子机制极有可能在炎症反应以及肿瘤中有更为广泛的影响。/ppstrong冯新华教授简介/strong/pp style="text-align: center "strongimg alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/uepic/554e2711-ac5f-4eae-b779-3648256593f2.jpg"/br//strong/pp　　冯新华，博士，国家特聘专家，现任浙江大学生命科学研究院教授 、首席研究员、院长 。1983年毕业于武汉大学生物系，1986年在中国科学院遗传研究所获得遗传学硕士学位，1992年在美国马里兰大学(University of Maryland-College Park)获得植物学博士学位。1993至1999年在美国加州大学旧金山分校(UCSF)先后从事博士后训练和担任研究助理教授，1999年底起在美国贝勒医学院(BCM)外科学系、分子与细胞生物学系担任助理教授 ，2003年获任为副教授(tenured)，2007年升为教授(tenured)，并兼任Duncan 癌症中心、STaR干细胞与再生医学中心、炎症生物学中心研究员。2009年底起回到浙江大学组建生命科学研究院，同年入选中组部“千人计划”。冯新华长期从事信号转导网络和蛋白质翻译后修饰在正常组织器官发育、干细胞维持和分化以及癌症发生和转移中的功能与机制研究，在国际上享有极高的学术声誉，尤其在TGF-β信号领域的研究处于国际领先地位。先后获得过Keck Distinguished Young Scholar、American Cancer Society Research Scholar、Leukemia & Lymphoma Society Scholar、Michael E. DeBakey Excellence in Research、AAAS Fellow、长江学者讲座教授以及浙江省有突出贡献中青年专家等重要学术奖项。先后担任国际主流学术杂志JBC 等6个学术杂志编委或副主编。回国后受到国家自然科学基金重大项目和科技部重大研究计划等资助。/p

聚丙烯（PP）是一种廉价的结晶聚合物，易于被塑造成不同的形状，并且非常坚固，具有耐化学腐蚀和防水性能。因此，它是生产最广泛的塑料之一，可用于包装，可作为混凝土结构的添加剂、电缆的绝缘层，还可用作医用防护设备（如口罩）的原材料。差示扫描量热法用于评估聚丙烯的热性能通过加热塑料直至熔融而使聚丙烯部件塑造成型。由于随后的冷却会影响材料的结晶度，因此必须进行控制以确保获得合适的材料性能，如脆性。差示扫描量热法（DSC）可用于评估聚丙烯的温度依赖性以及冷却曲线和添加剂对材料结晶度的影响。日立测试了几件聚丙烯样品，以演示如何使用差示扫描量热法测试聚丙烯在不同加工条件下的性能变化情况。实验装置我们使用商用聚丙烯片材作为样品，并使用日立推出的DSC7020仪器评估其热性能。第一项测试旨在评估晶体结构的温度依赖性。为此，我们评估了分别经历4种不同热处理过程的4件聚丙烯样品： 样品1：未处理样品2：加热至110oC，随后淬火样品3：加热至115oC，随后淬火样品4：加热至120oC，随后淬火。随后在差示扫描量热仪中依次对每件样品进行评估。将它们在氮气气氛下以10oC/ min的速度从室温加热至200oC。差示扫描量热法的测试结果如下图所示：从结果可看出，所有样品均在160oC左右出现吸热峰，这与聚丙烯的熔融状态相对应。如果查看右边显示放大部分的曲线图，则可看出4条曲线之间的差异。未处理的样品所对应的曲线是平滑的，而经热处理的样品所对应的曲线则显示出非常小的吸热峰，非常接近其相应的热处理温度。这表明每种热处理会产生不同的晶体结构。通过优化注塑成型线温度，可控制最终产品的机械性能以及与其相关的加工成本。接下来，我们将使用差示扫描量热法评估聚丙烯不同冷却曲线的结晶时间。相同的聚丙烯样品在氮气气氛下被加热至200oC熔化。随后将它们淬火至不同温度，并在该温度下保持15至50分钟。下图显示了在不同淬火温度下的差示扫描量热法测量结果。该图表明聚丙烯结晶会在每个保持温度下有一个放热峰。保持温度越低，则峰越尖，结晶时间越短。相反，如若在淬火过程中保持温度越高，则峰越宽，结晶时间越长。这是因为较高的温度使结晶更加困难，从而增加了结晶时间。由于结晶时间的增加会减慢生产速度并可能影响最终产品的性能（例如脆性），因此对其进行优化至关重要。最后，我们将演示如何使用差示扫描量热法评估添加剂对结晶性能的影响。使用A和B两件不同的聚丙烯样品，其中样品B含有添加剂。将两件样品加热至200oC，随后在125oC的保持温度下淬火。下图显示了差示扫描量热法的输出信息：可看出这两件样品完成结晶所需的时间有明显差异。含有添加剂的样品（B）在2分钟内完成结晶，而样品A则需要更长的时间。采用此方法可实现按照所用添加剂对结晶效果进行评估。由于添加剂很昂贵，因此需确保所使用的是正确的添加剂，并且用量准确，从而为最终的产品提供所需的性能。经上述实验证实，差示扫描量热法在优化聚丙烯成型过程中的处理时间和温度方面的作用至关重要。了解更多关于日立差示扫描量热仪系列的信息此次分析所使用的仪器是DSC7020，这是一种高灵敏度、多功能的分析仪，可用于多种应用领域，包括聚合物表征。差示扫描量热仪系列包含一项独特的熔炉设计，能提供顶*级的基线平整度，以及一个RealView摄像系统，可在屏幕上实时显示材料性能。预知更多关于差示扫描量热法测试聚合物材料表征的信息，请参加7月28日下午14:00-15:00关于“热分析的基本原理及案例分析”的网络讲堂。详情请关注”日立分析仪器“官方微信公众号。

p style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "相对于数据依赖质谱（Data-dependent acquisition，DDA）技术，在数据非依赖质谱（Data-independent acquisition，DIA）采集中，预先设定好的离子采集范围将被切分为若干小窗口，质谱仪可匀速、高频地对每个窗口中的的母、子离子进行选择、碎裂和记录，从而无遗漏、无差异地获得样本中所有离子的全部碎片信息。这样，在前端色谱分离度良好的情况下，便无需使用理化性质相同的同位素标记物作为内标进行定量（Label-free），极大的拓宽了定量灵活度，可以节约成本、减少定量环节，理论上也可以减少结果的不确定度。比较形象的描述是：DIA就像地毯式轰炸，无遗漏地打击全部目标。2015年，《Nature Method》将DIA技术评为未来几年中最值得期待的方法之一[1]。/pp style="text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 588px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/7e2121df-7505-45b8-9462-425f5998dce0.jpg" title="图片1.png" alt="图片1.png" width="600" height="588" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em text-indent: 0em "图1 DDA与DIA技术的应用对比示意图[2]/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "B型利钠肽（B-type natriuretic peptide，BNP）是心衰临床检测和治疗过程中极为重要的多肽分子，其含量水平将直接作为心衰患者心肌功能的分级依据。因此，建立高准确度定量分析方法，研制量值准确可靠的标准物质，为临床检测进行量值传递和校准，不但符合ISO17511的要求，也是目前临床化学界的共识。尽管化学合成多肽已经广泛用于临床诊断、药物研发、化学检测等领域，但其中所含结构类似肽的分离、分析，一直是行业内关注的焦点。因为杂质肽往往与主成分的活性不一致，其他理化性质也存在一定差异。尤其在药物和临床诊断研究中，各国药典、诊疗指南、专家共识等，对结构类似杂质肽的含量及检出能力均有明确要求。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "中国计量科学研究院李红梅团队采用DIA技术，建立了内标肽辅助的MS2-High3定量策略，对化学合成B型利钠肽中的杂质肽进行了定量分析。由于作者在待测BNP样本中加入了已知量的内标肽，且该内标肽的量值可溯源至氨基酸国家标准物质，因此，后续的杂质肽定量结果同样具备计量学溯源性。该方法的最大特点是分析高效与准确，在2小时内，可对合成BNP中的10种含量较高的杂质肽进行平行定量，非常适合对BNP药物（奈西利肽）、标准物质、校准品等开展质量控制与分析。目前，该研究已被“欧洲临床化学与检验医学联合会”的官方期刊《Clinical Chemistry and Laboratory Medicine》接收并先期在线发表（图2）。/pp style="text-align: center text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em " /pp style="text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 195px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/e325ef64-df1b-4118-8d4a-7c778606669c.jpg" title="图片2.png" alt="图片2.png" width="600" height="195" border="0" vspace="0"//pp style="margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em text-indent: 0em text-align: center "图2 基于Label-free DIA质谱技术分析BNP中杂质肽/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em " /pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "参考文献/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "[1] Allison Doerr, DIA mass spectrometry. Nature Methods, 2015 (12): 35./pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "[2] Jarrett D Egertson, Brendan MacLean, Richard Johnson, Yue Xuan, Michael J MacCoss, Multiplexed peptide analysis using data-independent acquisition and Skyline. Nature Protocols, 2015 (10): 887-903./pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em " /pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "2020年11月10-12日，中国计量科学研究院和国际计量局拟联合举办span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong第三届 “药物及诊断试剂研发与质控——测量与标准，质量与安全（TD-MSQS 2020）”/strong/span 国际研讨会，以期进一步促进该领域的学术交流和技术发展，提升企业的研发水平和产品质量。本次会议将在南京市政府的支持下，在江苏省南京市举行。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "本次会议可通过官方网站http://tdmsqs.ncrm.org.cn注册或扫描二维码注册，注册成功后请填写参会回执发送至会议邮箱pptd@nim.ac.cn。span style="text-align: center text-indent: 0em " /span/pp style="text-align: center text-indent: 0em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/ccf4bd70-dddd-45f4-ba22-f780937c770b.jpg" title="图片3.png" alt="图片3.png"//pp style="text-align: center text-indent: 0em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "strong欢迎各位专家、同仁报名参会！/strong/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "更多信息请关注会议官方网站：a href="http://tdmsqs.ncrm.org.cn。" _src="http://tdmsqs.ncrm.org.cn。"http://tdmsqs.ncrm.org.cn。/a /pp style="text-indent: 2em text-align: right margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "供稿：中国计量科学研究院化学所/pp style="text-indent: 2em text-align: right margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em "肖鹏 宋德伟 李红梅/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.75em " /p

摘要：科研仪器是科研所必需的物质资源，是实现科技自立自强的先行基础和必要前提。我国每年花费大量经费购买国外科学仪器设备，先进精密仪器几乎都是进口。本文探讨了科研仪器进口依赖对科研事业的影响，从环境视角分析了我国科研仪器进口依赖的主要原因，并基于此提出了相应的对策建议。研究发现，当前我国科研仪器存在一定的进口依赖，其原因主要在于国产化环境的缺失，主要包括人才环境、政策环境、市场环境和文化环境四个方面。对此，应加快布局科研仪器研制人才战略，构建鼓励科研仪器自主研制的基础制度体系，搭建全国科研仪器供需对接平台，着力营造科研仪器“研制用”国产化文化环境。关键词：科研仪器进口依赖；风险；环境缺失科研仪器是科学研究的前提，其自主创新关系到科技自立自强的实现。早在20世纪80年代就有学者提出，先进的实验条件是在短时间内实现科学技术现代化的必要条件之一。科研仪器的发展进程一定程度上代表了科学研究的探索方向，如天文望远镜、透射电镜和扫描电镜的研制都促成了相关学科研究的革命。没有前沿高精度的科研仪器，科学实验也难以获得高质量的原始数据，更难以产出高质量的科研成果。据不完全据统计，诺贝尔奖自然科学获奖项目中有70%以上奖项的科研成果都依托高端科研仪器实现。习近平总书记在2021年两院院士大会上提出，要在科学试验用仪器设备等方面关键核心技术上全力攻坚。但是目前来看，我国科研仪器长期依赖进口，每年花费大量经费购买国外科学仪器设备，各类科研仪器尤其是高精度仪器已经由美国、德国和日本等国家的企业垄断。新时期，在美国封锁打压背景下，科研仪器存在断供风险，国内科研事业将受到较大影响。研究显示，截至2020年12月，美国出台的针对中国的《商业管制清单》（The Commerce Control List，CCL）全部条款为4510条，其中涉及科学仪器管制的占比超过42%，约为2000条。对此，我们应该把科研仪器国产化提到新的历史高度，重塑科研仪器国产化制度环境，实现自主创新。本文从科研仪器进口依赖对科研事业的影响出发，提出了推动科研仪器国产化的重要意义，然后从人才环境、制度环境、市场环境和文化环境四个方面分析了我国科研仪器进口依赖的主要原因，并基于此提出了相应的对策建议。1 我国科研仪器进口依赖的现状与问题1.1 我国重视科研仪器自主研制工作但并未改变进口依赖纵观西方发达国家，普遍重视对科研仪器研制工作的部署。如美国国家科学基金会（National Science Foundation, NSF）和英国科学技术办公室（Office of Science and Technology，OST）均将“研究设施”作为重要战略目标，以推进基础研究发展；澳大利亚研究理事会专门设立的“基础设备和仪器专项计划”得到政府的长期资助；日本从国家战略层面专门制定了“高精密科学仪器振兴计划”。我国也十分重视科研仪器研制，早在1998年，我国国家自然科学基金委就设立了“科学仪器基础研究专项”，但是并没有改变之后国内“研不如买”的倾向；“十二五”开始，科技部和基金委分别部署了“重大科学仪器设备开发重点专项”和“重大科研仪器设备研制专项”（2014年后与“科学仪器基础研究专款”合并为“国家重大科研仪器研制项目”），鼓励和支持高端科学仪器设备研发。“十二五”和“十三五”期间，国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目共资助部门推荐项目60项，自由申请项目687项，资助总金额接近90亿元。“十四五”期间，科技部将通过部署国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发重点专项”，支持科学仪器国产化研制，同时强化了基础科研核心部件的研发。我国政府在仪器自主研制、进口便利化、开放共享和服务支撑等方面出台了包括《国家重大科学仪器设备开发专项资金管理办法(试行)》《关于“十四五”期间支持科技创新进口税收政策的通知》《国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》等一系列政策，这反映出我国对科研仪器发展的重视，也在一定程度上推动了我国科研仪器规模快速增长。截至2019年，全国50万以上大型科学仪器的保有量已经超过10万台套，2019年国内仅分析仪器的行业规模就已达到350亿元。但由于历史观念倾向、仪器研发能力落后、科研管理体制等多方面的原因，我国科研仪器依然依赖进口。有数据显示，中国每年花在购买国外科学仪器设备的钱达到400亿元人民币以上，仅基因测序仪一项的进口额就超过8亿元。根据最新（2018年）的国家科技基础条件资源调查工作报告数据，我国单价超过50万元的大型仪器中，国产品占有率不足15%。各类科研仪器尤其是高精度仪器已经由美国、德国和日本等国家的企业垄断，2020年全球科学仪器行业排名前20的企业全部集中在美欧日国家，中国企业一家都没有上榜。其中，美国占了11家，赛默飞世尔和丹纳赫一直保持在前两位，资产均已超过1000亿美元。在建设世界科技强国的征程中，科研仪器特别是高端科研仪器如何尽快实现国产化，已成为当前实现科技自立自强面临的重要问题，不容回避。1.2 科研仪器长期依赖进口容易导致科研事业受制于人科学研究需要依托科研仪器来完成，科研仪器的水平一定程度上决定了知识产出的水平。如果大量的科研仪器长期从国外购买，科学研究肯定会受制于人，而且国外出售的仪器设备是早就商品化了的，其正在研制和试用的尖端仪器可能出口受限。如果科研仪器大量依赖进口，一旦国外厂家停止供给，技术研究就会因此停滞，严重不利于我国科研事业发展。有学者发现“八五”至“十一五”期间我国科学仪器研制比例一直在3%以下，“十五”期间只有2.3%。在生物仪器领域，目前市场上的国产实验仪器基本局限在水浴锅、振荡器等低端层面，高速离心机、RT-PCR仪等高精度仪器基本看不到国产品牌的身影，像高效液相色谱仪等仪器国内产品占有率只有20%，其余80%都要依赖进口，核磁波谱仪、液质联用仪、X射线衍射仪等仪器的国内供货量占比只有1%左右。2021年，我国进口科研仪器中仅液相色谱仪一项的进口金额就超过了50亿元，较2020年同比增长11.54%。其中44.34%都来自德国，占据市场份额的42.44%。长此以往，一旦被国外企业断供，我国科研事业将会遭受重创。尤其是中美贸易摩擦后，以美国为代表的西方国家反复“变脸”，我们不得不关注科研仪器禁售风险。此外，购买国外仪器还可能面临维修难、维修贵的问题。还有部分国外厂商利用专用技术门槛、设置“只换不修”条款或收取高额维修费等方式获取高额利润，极大地增加了我国科研仪器的成本。2 我国科研仪器进口依赖的主要原因：环境缺失2.1 人才环境：科学仪器研制人才体系建设滞后1998年，仪器仪表类11个专业统一归并为测控技术及仪器这一个大专业，使得许多高校关于仪器相关的人才培养目标变得越来越模糊，报考相关学科的学生也越来越少。目前关于仪器研制的专业主要分散于物理、化学、机械等领域，未形成专业领域的培养体系。同时，科研仪器研制项目具有较强的规模性、风险性和复合性，涉及科学研究、工程建设、项目管理等多方面工作，整体组织实施管理难度大，需要各类复合型人才参与进来。但目前来看，国内懂仪器备研制开发并掌握仪器设备应用的复合型人才十分缺乏，职业项目经理人或项目总监、条件保障部门人员和相关咨询专家组或顾问等相关人才队伍也相对缺失，不利于科研仪器设备的研制。此外，设施维护人员、实验工程师等仪器技术支撑人员承担了设施建设、维护及开放等大量工作，是不可或缺的技术骨干，但这些人员普遍被看作是科研辅助人员，很多直接由仪器所属单位的普通科研人员甚至研究生兼任，相关培训体系未建立。即使仪器研制成功，也难以实现设备与人的契合。这也是导致我国科研仪器长期依赖进口的主要原因。2.2 制度环境：鼓励设备研制的基础性制度亟待完善1）面向科研仪器研制人员和技术支撑人员的职称评审制度尚未建立目前，科研人员普遍不愿意从事技术支撑或科研仪器研制工作，这与科研仪器研制人员和技术支撑人员的地位不高、待遇不好、职称晋升困难有关。一方面，面向科研仪器研制人员的职称考核依然参照一般科研人员申报项目、发表文章、申请专利、奖励成果等传统考核指标体系进行，一般的科研人员写一篇论文可以在半年内完成，而科研仪器研制人员研究三年也不一定能有阶段性成果，在年度考核要求和职称评审晋升双重压力下，难以激发仪器研制人员的积极性。同时，研制过程中面临各种不确定性，即使仪器研制出来，还要推向市场进行转化应用，需要面临仪器无法正常运转、稳定性差、获取的数据质量不过关等各类问题，需要承担的风险远比发论文、写专利多得多。另一方面，仪器技术支撑人员还未建立单独的职称评定制度，其服务用户的成果不能纳入考核晋升条件，相应的培训体系也没有建立起来。其工资福利主要来自科研经费，水平有限，一定程度上打击了技术支撑人员的积极性。2）当前的科研仪器管理制度不利于自主研发当前，我国支持科研仪器设备采购的经费已经相对充裕，而用于研制开发经费却很少，在管理上存在“重购置、轻开发”的倾向。如，我们于2021年调研期间发现，某研究所每年安排功能开发类项目1~2个，每个项目只有30万元，而仪器设备购置类支出则平均每年1000万元。据不完全统计，我国科研固定资产投资当中仪器设备采购费用约占60%，科研经费投入当中仪器采购费用约占25%。在这种体制下，一些课题组为了将大额经费按计划支出而购买自己不需要的设备，造成了财政资金的大量浪费。同时，目前科研经费普遍设置了设备购置费，但是没有设置后续的运行维修费，导致大型仪器设备一定程度上存在“买得起、修不起”的现象，维修费用无法在项目经费中列支，需要科研人员自己承担或者课题组所在单位补贴，有时只能带“病”工作，直接影响了大型仪器设备的正常运转，有的科研人员甚至练就了自行焊接零件的本领。比如，我们于2021年调研期间发现，湖北省某研究机构拥有19台套大型仪器设备，维修费只能靠实验室负担，造成实验室常年负债，严重影响了科研效率。此外，当前我国科技研发创新主要依托各类项目展开，每个项目普遍要求在5年内完成结题，这不符合仪器研制的特点，也不符合当前我国科研仪器研制所处阶段的现实情况。而且，鼓励科研仪器协同研制的科研组织模式还有待完善。科研仪器尤其是高端仪器的研制环节要经历理论探索、技术建模、技术集成、形成样机、小试中试、产业化等多个环节，需要综合产学研等多方力量。尽管我国科研仪器研制项目从科研组织形式上涵盖了产、学、研、政多重力量，团队齐全。但是，在实际操作中，产、学、研、政在理念与利益诉求上存在巨大差异，合作大多限于形式，各个子系统处于分散状态，没有形成实质性的联合，亟需形成新的科研组织模式。3）鼓励科研仪器自主研制的制度落实机制和政策体系亟待完善一方面，目前我国针对科研仪器国产首购制度的落实机制还未形成，不利于国产科研仪器市场的形成。虽然我国已经出台了相关政策，比如2014年8月修订的《中华人民共和国政府采购法》第十条规定，政府采购应当采购本国货物、工程和服务；2020年3月，国家税务总局发布《研发机构采购国产设备增值税退税管理办法》，对符合条件的研发机构采购国产设备全额退还增值税；北京等地区针对支持国产仪器优先采购也出台了相关政策。但是依然需要从国家层面进一步细化落实国产科研仪器装备同等条件下优先采购机制。另一方面，鼓励企业开展科研仪器研制的风险投资政策体系有待完善。企业和资本的本质是逐利性，而当前我国国产仪器很多还处于空白期，需要进行高额长期的投入，利润收入具有较强的不确定性，很少有企业和风险投资机构愿意专门从事科研仪器研发和生产，亟需政府出台相关的支持政策。4）科研仪器设备进口优惠政策一定程度上抑制了国产化长期以来，我国对高校院所进口大型科学仪器实施关税和增值税的减免政策，同时在通关便利、采购程序简化等方面颁布了大量优惠措施，为科研人员提供了便利服务，广受科研人员欢迎，一定程度上推动了科研事业发展。但另一方面，国产科研仪器本就处于竞争弱势，这些面向仪器进口便利化的优惠措施具有选择性，并不利于国产科学仪器的自主创新。由于仪器购买经费均由国家财政拨款，且国家层面对科研人员购买仪器设备方面的科研经费管理近年来一直在松绑放权，科研人员不会因为价格低而选择国内产品，这使得本就处于弱势的国产仪器实现突围变得更难。相对地，日本对购买本国科研仪器的给予免税，美国设置了完备的国产仪器政府采购制度。2.3 市场环境：国内科学仪器产业还没有形成完善的供需链1）国产科研仪器供需对接机制亟待建立相对于美德等国家，我国国产仪器起步晚，市场已经被掌握先发优势的国际企业牢牢把住，仅凭价格优势很难立足。接不到订单，产品无法获得反馈和改进，导致企业经营雪上加霜。近年来，随着国内对科研仪器研制的鼓励和支持力度不断加大，国内一些仪器研制企业已经开始崭露头角，部分设备目前已经达到应用标准，而且售后服务相对于国外设备更有保障。但是，当前国内科研仪器市场供需双方信息不对称，难以实现有效对接。市场想要的东西在国内无法迅速对接，企业的产品也缺乏有效的技术验证和综合评价，难以获得市场认可。2）相关配套产业发展滞后近年来，我国相继开展了高端科学仪器研发专项工作，但相关研究大都停留在前沿领域，实用性、性价比等因素没有考虑进去，离工程化生产还很远，更没有达到产业化的程度。即使已经有了很好的仪器研发想法和模型，一些零部件尤其是CPU、光电倍增管、各种探测器和传感器等关键零部件依然需要依赖国外厂商，直接导致我国科研仪器的空心化。例如，仅占五分之一市场份额的国产色谱仪器的核心部件色谱柱和色谱“芯”主要来自国外，尤其后者几乎全依赖进口。关键部件作为仪器设备的‘心脏’，其自主研发能力不足，国内厂商即使具备整机生产制造能力，其利润水平也会因此受到限制。虽然目前有些仪器已经实现了自主研发生产，但是仪器的可靠性、稳定性以及精度水平依然普遍弱于国外仪器，再加上仪器的软硬件结合不够，与仪器配套的其他仪器产业也普遍滞后，导致整体产业链难以打通。2.4 文化环境：科研仪器进口依赖的思想依然存在目前，国内科研团队已经习惯于使用进口科研仪器，并已经形成一种惯例。即使国内科研仪器生产厂商提供的设备也已达到国际标准，他们依然倾向于购买国外仪器，产生了同样的设备“国外买不到、国内没人要”的尴尬局面，先进仪器国产化难以进入良性发展状态。比如，南京某高校生产的高端光学测量仪器干涉仪，各项技术指标都不比国外仪器差，价格只有国外仪器的1/4，要便宜七八十万元，但很多科研机构还是要购买国外的仪器。同时，一些科研人员为了在国际期刊上发表文章，或者为了保持与已有文献相一致的数据来源，往往也会和其他科研人员一样选择国外品牌型号的仪器。各大实验室对于国产科学仪器重视程度不够，并存在一定的短视性思维，大都倾向于花大价钱购置国外仪器。此外，一台高端设备动辄上千万，不少采购人员在购买设备的过程中存在吃回扣的行为，甚至为了吃回扣而“不买对的，只买贵的”。有相关案件曾披露，有采购员采购一次仪器就收受国外厂商近万美元的回扣。这种现象让本就处于落后追赶的国产仪器行业陷入了恶性循环，落到更尴尬的境地。3 推进我国科研仪器发展的对策建议3.1 加快布局科研仪器研制人才战略国家层面，学科规划和布局上要科学合理设置本科生、研究生和职业教育关于科研仪器研制的专业内容，构建专业人才培养体系，鼓励研制项目提供本科生和研究生参与研究的机会和对外交流培训机会。建立国家、省级和市级国产仪器研制与使用人才队伍培训机制，鼓励开展各类大型仪器展览、相关技术培训交流会议，尽可能多地引进国际顶尖技术人才。进一步加大科研仪器技术支撑人员引培力度，探索建立科研仪器支撑服务工程师职级体系，加强仪器研制项目管理人才队伍建设，优化科研队伍结构。分层级、分领域、分地域建立科研仪器研制人才储备库，对入库的人才在科研配套和福利晋升等方面给予倾斜。行业层面，激发行业主管部门的主动性，加大对高校院所仪器研制人员的经费支持，强化仪器研制综合管理人才的吸引和培养。基层单位层面，发挥好高校院所人才培养作用，加大对物理、化学、材料、机械设计、自动控制、软件等相关交叉学科专业人才的培养，建立可持续的传帮带体系。3.2 构建鼓励科研仪器自主研制的基础制度体系国家层面，一是加快制定科研仪器自主研制战略规划。在面向未来15年的科技发展规划中设计科研仪器自主研制的相关内容。二是推动建立专门的科研仪器研制和技术支撑人员职称评价体系。对仪器研制人员，实行中长期考核机制，以仪器设备的技术指标和科研人员的使用结果作为主要考核指标，避免以论文产出为主。对技术支撑人员，侧重于对仪器设备的实践操作水平、科研人员的服务评价、仪器设备附加功能的挖掘、辅助工具使用水平、服务的科研成果质量等方面的考核评价，增设相关系列职称体系，提高高级职称比例，激发其工作热情。提高研制和支撑人员的福利待遇水平，建立有效的激励措施。三是建立更加紧密集成的政产学研合作机制和创新容错机制。对愿意主动担责的团队和单位给予稳定支持，实行首席科学家决策制，鼓励自行搭建产学研团队攻关，政府做好服务协调工作。四是加快建立科研仪器研制多元化投入体系。加大科研仪器研制财政稳定支持力度，建立相关专项经费稳步增长机制。对科研仪器自主研制和生产的企业实行减税政策，要求减免资金用于后续仪器设备研发与改进。对购买国产科研仪器的单位或课题组免税，对使用国产设备产出国际认可的科研成果的给予后补助。制定国产科研仪器政府采购政策和实施方案。积极引入企业等创新主体主动投入，根据仪器研发投入比例适当给予补贴。对从事科研仪器研制风险投资的机构给予税收优惠，鼓励各地成立科研仪器研制风险投资资金池，引入社会资本，建立多元化投入体系。行业层面，发挥好行业协会作用，建议有关管理部门委托行业协会或者第三方机构全面调研科研仪器设备行业的发展情况与全产业链现状，借鉴国外成功经验，辅助和推动政府部门进行行业战略规划和支持政策制定。基层单位层面，在国家和行业主管部门出台的政策基础上，根据自身情况制定符合仪器研制特点、能够激发仪器研制人员积极性的制度体系，主要包括经费保障制度、人事制度、绩效评价制度等。3.3 搭建科研仪器供需对接与研制服务平台国家层面，综合利用大数据、物联网等新一代信息技术，面向全国科研仪器制备单位和科研单位，建设全国性科研仪器供需对接平台，设立专业管理团队，定期搜集并发布供需信息，促成供需双方交易。加快发展科研仪器中介服务和经理人制度。设立专项经费，依托中国科学仪器自主创新应用示范基地，搭建一个全国联通且集设备中试评价、开发改进于一体的综合验证与评价平台。鼓励各地建立科研仪器供需平台并开展供需对接会，提高供需双方信息透明度。行业层面，建立科研仪器细分领域表，分领域建设科研仪器共性技术研发公共服务平台、科学仪器产业链创新服务平台和科学仪器培训及在线学习平台。基层单位层面，鼓励高校院所在原有仪器查重系统的基础上，增设重点仪器产学研协同研发服务平台，有序推动我国科研仪器研制国产化进程。鼓励高校院所仪器研制团队将企业人员纳入研发团队，并教授相关技术，项目交接后派团队去企业当中进行后续跟进，帮助企业解决问题。3.4 着力营造科研仪器“研制用”国产化文化环境在科技自立自强发展需求和关键核心技术卡脖子问题长期难解的双重背景下，全体科研人员必须团结起来，共同营造科研仪器“研产用”国产化文化环境。首先，要加强科研仪器自主研发科学家典型和科学家精神宣传，设立科研仪器自主研发奖励基金，强化知识产权保护，引导科研人员主动参与科研仪器自主研发。其次，加强创新服务，提供创业沃土，加快培养一批科研仪器生产厂商，树立一批优秀典型。最后，加大优秀国产仪器的宣传力度，鼓励举办国产仪器论坛和展演活动，针对性地对高校院所和相关企业单位宣传普及，引导科研团队使用国产化仪器。本文作者：韩凤芹 陈亚平（中国财政科学研究院）

科学仪器一般具有专业性高、使用周期长、应用方法复杂等特点，对售后服务的依赖性非常高，仪器的品质与服务可谓同等重要。天美（中国）经过20余年的经营，形成了完善的售后服务体系。目前260人的团队中，有安装维修工程师及应用工程师100余人，分布在 全国各地，为用户提供周全的技术服务和应用支持，得到了广大用户的普遍认可。　　开始于2000年的天美（中国）质量千里行“行千里路，送天美情”服务活动，到今年已经走过15个年头。每年3.15期间展开为全国各地、边远的客户进行免费维护保养，已成为天美在科学仪器行业的一个售后服务品牌。 　　2014年的千里行活动主题是：超越期待，坚持信赖B.E.S.T- Beyond Expect Stay Trust！　　超越期待，相信很多老用户都对天美的千里行活动非常熟悉，每年3.15期间等天美工程师来维护仪器已经成为习惯。这一直都是我们举办这项活动的初衷。相信今年的千里行必能给您带去不一样的全新体验，超越您的期待。　　坚持信赖，信赖这个词在商业活动中真的难能可贵，全体天美人都希望能通过质量千里行活动与每一位第一线用户成为朋友、达成信赖。最新应用知识，日常仪器维护，时下行业热点，都希望能够第一时间传达到您的手中。　　BEST是英文中最好的意思，让用户觉得天美是最好的，可以信赖的，我们需要做到的还有很多。我们将坚持对用户的承诺，坚持服务用户的决心，最终超越您的期待。更多质量千里行内容请关注活动专题页面：http://c.instrument.com.cn/custom/SH100322/ 公司介绍： 　　天美(中国)科学仪器有限公司(“天美(中国)”)是天美(控股)有限公司(“天美(控股)”)的全资子公司，从事表面科学、分析仪器、生命科学设备及实验室仪器的设计、开发和制造及分销 为科研、教育、检测及生产提供完整可靠的解决方案。天美(中国)在北京、上海、等全国15个城市均设立办事处，为各地的客户提供便捷优质的服务。 　　天美(控股)是一家从事设计、研发、生产和分销的科学仪器综合解决方案的供应商。继2004年於新加坡SGX主板上市后，2011年12月21日天美(控股)又在香港联交所主板上市(香港股票代码1298)，成为中国分析仪器行业第一家在国际主要市场主板上市的公司。近年来天美(控股)积极拓展国际市场，先后在新加坡、印度、澳门、印尼、泰国、越南、美国、英国、法国、德国、瑞士等多个国家设立分支机构。公司亦先后收购了法国Froilabo公司、瑞士Precisa公司、美国IXRF公司和英国Edinburgh等多家海外知名生产企业，加强了公司产品的多样化。 更多详情欢迎访问天美(中国)官方网站：http://www.techcomp.cn

2015年6月3日，上海——科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）近日全新升级数据非依赖采集(DIA)解决方案，通过有效结合传统蛋白质组学“鸟枪法”(Shotgun)和质谱定量“金标准”选择反应监测/ 多反应监测(SRM/MRM)的优势和特点，为用户呈现全新的质谱分析体验，还有强大的蛋白质组学定量策略。随着生命科学的快速发展，蛋白质组学的关注焦点和研究趋势已经逐渐从定性转向定量。定量蛋白质组学是对细胞、组织蛋白质组学乃至完整生物体的蛋白质表达量及差异进行分析，对于生物过程机理的探索和临床诊断标志物的发现与验证具有重要意义。基于静电场轨道阱Orbitrap的数据非依赖采集(Data Independent Acquisition, DIA)是赛默飞为用户带来的一项全新的、全息式的质谱技术。DIA将质谱整个全扫描范围分为若干个窗口，高速、循环地对每个窗口中的所有离子进行选择、碎裂、检测，从而无遗漏、无差异地获得样本中所有离子的全部碎片信息。DIA就像地毯式轰炸，无遗漏地打击全部目标。赛默飞建立的专门针对基于Orbitrap的数据非依赖采集(DIA)解决方案，工作流程统一、方法成熟、简单易用，适用于任何复杂生物学样本和临床样本的高通量蛋白质组学定量分析。整套解决方案包括了方法设置与数据采集、数据分析、应用实例、文献资料以及更多DIA相关信息资源和产品信息。对于临床研究中的数量庞大的高度、高度复杂的、不稳定的样本，DIA提供条件统一、无差别的质谱采集方法，能够在样本信息“完全未知”的情况下，对样本进行高通量、高速度采集，获得数据之后再进行深入解析和挖掘，是临床蛋白质组学实验的利器。对于生物学研究中的分析重点——多个时间点或多种条件下蛋白表达量的变化趋势，DIA的灵敏度、精确度和重现性为获得准确、可靠的定量结果提供了有力保障。产品链接：Q Exactive系列Orbitrap超高分辨质谱仪（Q Exactive, Q Exactive Plus, Q Exactive HF）http://www.thermoscientific.cn/products/orbitrap-lc-ms.htmlOrbitrap Fusion“三合一”系列Orbitrap超高分辨质谱仪http://www.thermoscientific.cn/product/orbitrap-fusion-tribrid-mass-spectrometer.htmlEasy-nLC纳升超高效液相色谱仪http://www.thermoscientific.cn/product/easy-nlc-1000-liquid-chromatograph.htmlUltiMate? 3000 RSLCnano纳升超高效液相色谱仪http://www.thermoscientific.cn/product/dionex-ultimate-3000-rslcnano-system.htmlProteome Discoverer蛋白质组学分析软件（http://portal.thermo-brims.com/）Pierce? Peptide Retention Time Calibration Mixture标准肽段混合物（Catalog No. 88320 & 88321）http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/88320?CID=search-product 解决方案下载链接：http://www.thermoscientific.cn/content/dam/tfs/Country%20Specific%20Assets/zh-ch/CMD/MS/LCMS/documents/DIA-solution.pdf-------------------------------------------关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美元，在50个国家拥有约50,000名员工。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。借助于首要品牌Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com 赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉等地设立了分公司，员工人数约3700名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有8家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了6个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队，在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站www.thermofisher.cn

德国INTERHERENCE公司开发的超精准可调节温度控制模块VAHEAT是一款用于光学显微镜的精密温度控制模块，技术来源于德国著名的马克斯-普朗克研究所（MPI），兼容市面上绝大多数的商用显微镜和物镜，可在高清成像的同时快速和精确地调节温度，加热速率可达100℃/s，最高温度可达200℃，稳定性0.01℃，是材料研究领域必备工具。该模块自2021年问世以来，已在《Journal of the American Chemical Society 》、《Small 》、《EMBO Journal 》、《Nature Communications 》、《Nature Methods 》、《Nature Nanotechnology 》等高水平期刊发表数篇文献。图1 VAHEAT实物图 图2 A: VAHEAT各部件名称B: VAHEAT配有容纳液体样品的智能基板，可安装在显微镜上C: VEAHEAT智能基板含有氧化铟锡（ITO）加热元件和温度探头 VAHEAT主要特点：☛ 温度稳定性高：0.01℃☛ 温控范围广：RT-200℃☛ 优越的成像质量☛ 快速且可靠，用于油浸物镜☛ 四种加热模式可根据用户需求进行不同的实验☛ 机械稳定性和设备兼容性☛ 便于携带和安装 VAHEAT兼容多种成像技术：☛ 全内反射显微镜 Total internal reflection microscopy (TIRM)☛ 原子力显微镜 Atomic force microscopy (AFM)☛ 共聚焦显微镜 Confocal microscopy☛ 超分辨显微镜 Super resolution methods (SIM, STORM, PALM, PAINT, STED)☛ 干涉散射显微镜 Interferometric scattering microscopy (iSCAT)☛ 宽场显微镜 Widefield microscopyVAHEAT样机体验：为了更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了VAHEAT超精准可调节温度控制模块，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！ VAHEAT典型案例： ■ 2D材料的光致发光动态相变 犹他大学的Connor Bischak实验室使用超精准可调节温度控制模块VAHEAT获得了从40°C升高到110°C再降低到40°C，速度为0.2°C/s的光致发光(PL)数据。 参考文献：Rand L. Kingsford …& Connor G. Bischakd. (2023) Controlling Phase Transitions in Two-Dimensional Perovskites through Organic Cation Alloying. Journal of the American Chemical Society, 145, 11773&minus 11780. ■ 纳米颗粒的iSCAT成像 马克斯普朗克光科学研究所的Vahid Sandoghdar实验室致力于研究干涉散射（iSCAT）显微技术，他们使用超精准可调节温度控制模块VAHEAT调整30 nm的金纳米颗粒的温度并检测扩散系数，所得测量结果与使用金纳米颗粒的流体力学直径（实线）计算出的扩散系数基本一致。 参考文献：Anna D. Kashkanova …& Vahid Sandoghdar. (2022) Precision size and refractive index analysis of weakly scattering nanoparticles in polydispersions. Nature Methods, 19, 586–593. ■ AlGaN温感发光研究 华东师范大学武鄂教授使用超精准可调节温度控制模块VAHEAT对单光子发射源（SPE）在AlGaN微柱中的温度依赖性进行了研究。文章针对SPE在不同温度下的PL光谱、PL强度、辐射寿命等参数，探究了AlGaN SPE在高温下线宽加宽的可能机制，有助于深入研究如何实现此材料在高温下工作的芯片集成应用。 参考文献：Yingxian Xue …& E Wu. Temperature-dependent photoluminescence properties of single defects in AlGaN micropillars. Nanotechnology, 34, 225201. ■ 高温条件下黑金薄膜的拉曼光谱 德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）的Yan Lu教授和波茨坦大学的Sergio Kogikoski教授使用超精准可调节温度控制模块VAHEAT测量了从室温到122°C不同温度下黑金薄膜的拉曼光谱。本实验用低强度激光入射（100 μW）测量拉曼光谱，以通过温度而不是光照射来诱导反应。 参考文献：Radwan M. Sarhan …& Yan Lu. (2023) Colloidal Black Gold with Broadband Absorption for Plasmon-Induced Dimerization of 4-Nitrothiophenol and Cross-Linking of Thiolated Diazonium Compound. Journal of Physical Chemistry C, https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c00067. VAHEAT部分客户: VAHEAT部分发表文献：1. Rand L. Kingsford …& Connor G. Bischakd. (2023) Controlling Phase Transitions in Two-Dimensional Perovskites through Organic Cation Alloying. Journal of the American Chemical Society, 145, 11773&minus 11780.2. Fan Hong …& Peng Yin. (2023) Thermal-plex: fluidic-free, rapid sequential multiplexed imaging with DNA-encoded thermal channels. Nature Methods, Mai P. Tran …& Kerstin Gö pfrich. (2023) A DNA Segregation Module for Synthetic Cells. Small, 19, 2202711.3. Anna D. Kashkanova …& Vahid Sandoghdar. (2022) Precision size and refractive index analysis of weakly scattering nanoparticles in polydispersions. Nature Methods, 19, 586–593.4. Pierre Stö mmer …& Hendrik Dietz. (2021) A synthetic tubular molecular transport system. NATURE COMMUNICATIONS, 12, 4393.5. Bas W. A. Bö gels …& Tom F. A. de Greef. (2023) DNA storage in thermoresponsive microcapsules for repeated random multiplexed data access. Nature Nanotechnology, 18, 912–921.6. Tugce Oz …& Wolfgang Zachariae. (2022) The Spo13/Meikin pathway confines the onset of gamete differentiation to meiosis II in yeast. EMBO Journal, https://doi.org/10.15252/embj.2021109446.7. Valentina Mengoli …& Wolfgang Zachariae. (2021) Deprotection of centromeric cohesin at meiosis II requires APC/C activity but not kinetochore tension. EMBO Journal, https://doi.org/10.15252/embj.2020106812.8. Mariska Brüls …& Ilja K. Voets. (2023) Investigating the impact of exopolysaccharides on yogurt network mechanics and syneresis through quantitative microstructural analysis. Food Hydrocolloids, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109629.9. Yingxian Xue …& E Wu. Temperature-dependent photoluminescence properties of single defects in AlGaN micropillars. Nanotechnology, 34, 225201.10. https://doi.org/10.1038/s41592-023-02115-3.11. Radwan M. Sarhan …& Yan Lu. (2023) Colloidal Black Gold with Broadband Absorption for Plasmon-Induced Dimerization of 4-Nitrothiophenol and Cross-Linking of Thiolated Diazonium Compound. Journal of Physical Chemistry C, https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c00067.12. Maë lle Bénéfice …& Guillaume Baffou. (2023) Dry mass photometry of single bacteria using quantitative wavefront microscopy. Biophysical Journal, https://doi.org/10.1016/j.bpj.2023.06.02013. Jaroslav Icha, Daniel Bö ning, and Pierre Türschmann. (2022) Precise and Dynamic Temperature Control in High-Resolution Microscopy with VAHEAT. Microscopy Today, 30(1), 34–41.14. L. Birchall …& C.J. Tuck. (2022) An inkjet-printable fluorescent thermal sensor based on CdSe/ZnS quantum dots immobilised in a silicone matrix. Sensors and Actuators: A. Physical, 347, 113977.15. Rajyalakshmi Meduri …& David S. Gross. (2022) Phase-separation antagonists potently inhibit transcription and broadly increase nucleosome density. JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 298(10), 102365.16. Marleen van Wolferen …& Sonja-Verena Albers. (2022) Progress and Challenges in Archaeal Cell Biology. Archaea. Methods in Molecular Biology, 2522, 365–371.17. Wei Liu …& Andreas Walther. (2022) Mechanistic Insights into the Phase Separation Behavior and Pathway-Directed Information Exchange in all-DNA Droplets. Angewandte Chemie, 134, e202208951.18. Céline Molinaro …& Guillaume Baffou. (2021) Are bacteria claustrophobic? 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SCIEX TripleTOF 系统搭配 SWATH 采集技术提供的强大功能实现了工业化蛋白质组学，这一模式现在有望在其他应用领域掀起类似变革马萨诸塞州弗雷明翰（2017 年 6 月1 日）行业领先的生命科学分析技术公司 SCIEX 今日宣布面向各应用领域的分析科学家发布革命性的 SWATH 非数据依赖型采集 (DIA) 技术。SWATH 采集技术是一项突破性技术，它让分析人员只需一次分析，就能同时对样品中几乎所有可检测的化合物进行全面鉴定和定量分析 (MS/MSALL)。SWATH 采集技术具有独一无二的定量分析准确性，可在具有宽动态范围的多个样品之间提供极高的重现性。重要的是，这项技术还可为整个样品创建永久的数字化定量 MS/MS 数据记录。随着 SWATH 成功用于蛋白质组学研究，这项技术如今已广泛用于蛋白质组学研究的工业化，现在还可以为法医学、食品检测、环境分析和生物药等其他领域的分析科学家提供极大优势。从传统蛋白质组学工作流程到 SCIEX 获得专利的 SWATH 采集技术的过渡已为蛋白质组学试验带来变革，让研究人员能够在超大型样品组之间稳定高效地采集所有数据，实现工业化蛋白质组学和精准医疗方法。SCIEX TripleTOF 系统技术能够以高采集率采集高分辨率 MS/MS 谱图，这使其成为唯一一款可利用 SWATH 采集技术执行常规任务的质谱仪。现在，结合具有类似采集率的新型 X500 系列质谱仪和日常使用的系统，SWATH 采集技术已做好为其他领域带来变革的准备。例如，食品检测实验室可利用该技术调查食品成分和产品是否符合质量和安全要求。根据要求，某些食品（例如婴儿食品）中的农药残留不得超过 10 μg/kg，而水果或蔬菜等食品通常含有大量活性成分，可能很难进行分析。使用传统的 LC-MS/MS 方法分析食品等复杂基质时，鉴定中可能会漏掉重要的微量残留物。SWATH 采集技术可以解决这一问题，让科学家能够完整调查样品中存在的每一种可检测化学污染物，同时还能确保迅速、可靠地检测通常被样品中的主要化合物掩盖的微量化合物。水质调查实验室通过执行严格的处理和检测程序来鉴定各种有害化学物质。水质分析的难点在于物质浓度可能极低（在每升几纳克的范围内），而且单个样品可能包含数百种污染物。SWATH 技术可收集所有可检测峰的超高质量 MS 和 MS/MS，从而对样品中的化合物进行迅速、可靠的鉴定和定量分析。在开发生物治疗药物的过程中，宿主细胞蛋白质的表征和定量是一个重要阶段。即使经过严格的净化过程，最终产品中也可能出现少量宿主细胞蛋白质。传统的分析方法（如 ELISA）无法全面检测事先未知的 HCP（宿主细胞蛋白质）污染物，而依赖标准信息的 LC-MS 方法不具备以可重现方式检测微量肽的足够灵敏度。相比之下，SWATH 采集技术是一种全面的检测方法，可检测样品中极微量的肽，从而让研究人员能够生成对药物开发研究至关重要的可重现数据。常规法医检测涉及对大量生物基质（如血液）中的药物进行筛查和定量。这项检测要求可靠的硬件、可重现的结果和高度灵敏的分析技术。SWATH 技术可通过一次进样收集全面的 MS 数据和 MS/MS 数据，从而建立法医样品的数字档案。这样可以实现样品的重复解析，而且不需要重复进行物理分析，也不需要花费大量资金和精力储存样品，还能节省时间。这种全面的解决方案还可以提供作为“呈堂证供”的高质量结果。“X500R QTOF 系统最重要的一项特点是能够与 SWATH 采集技术搭配使用，尤其是在分析具有复杂基质的食物样品时。” 欧盟水果与蔬菜参考实验室主任兼阿尔梅里亚大学分析化学教授 Amadeo R Ferna?ndez-Alba 博士说，“它还可以在不降低灵敏度的情况下实现快速定量，这使它成为高通量应用的理想之选。”“作为环境化学家，我们始终在努力发现具有重要意义的新化合物，不论是在饮用水和雨水中，还是在生物群内。” 科罗拉多矿业学院土木与环境工程系副教授 Christopher Higgins 博士说，“SWATH 为我们提供了收集和归档数据的机会，因此我们能够重新检验旧数据，而不需要重新采集。对于样品通常有限的环境监测工作而言，这是一种重要优势。”“SWATH 的美妙之处在于它可以收集一切对象的数据。” Alphalyse 首席执行官 Thomas Kofoed 博士说，“我们能够用它可靠地鉴定和定量分析药品批次中的每一种宿主细胞蛋白质，并为客户提供值得信赖的服务。”“在使用 SCIEX QTOF 系统进行广泛基础药物筛选时，SWATH 是我们的首选技术，因为 SWATH 可以生成准确的 MS/MS 谱图匹配结果库，从而降低假阴性鉴定的可能性。” The Center for Forensic Science Research Education 执行董事 Barry Logan 博士说，“本质上，借助自身提供的完整 MS/MS 覆盖范围，SWATH 可以为在毒理学上与法医调查相关的分析物提供可靠结果。”SCIEX 将在 6 月 4 日至 8 日于印第安纳波利斯举行的 ASMS 2017 上重点介绍其日益壮大的质谱法解决方案产品线的新晋成员。SCIEX 将在其展位（编号 500）和位于 JW Marriott – White River Ballroom ABE 的接待室中围绕所有市场展示以客户为中心的技术创新和进步。详细了解为何只有 SCIEX 可以支持 SWATH 技术SCIEX 简介SCIEX 帮助科学家和实验室分析人员寻找解决方案来战胜他们面临的复杂分析挑战，从而改善我们生存的世界。凭借在毛细管电泳色谱和液相色谱-质谱行业的领先地位和专业的服务与支持，公司成为全球数以万计的科学家和实验室分析人员值得信赖的合作伙伴，这些人员主要从事基础研究、药物发现和开发、食品和环境检测、法医学及临床研究工作。SCIEX 拥有 40 多年的创新历史，擅长通过倾听客户心声和理解客户不断变化的需求，开发可靠、灵敏且直观的解决方案，不断重新定义常规和复杂分析可以实现的成果。有关详细信息，请访问 sciex.com。SCIEX 社交帐号：Twitter：@SCIEXnews、LinkedIn 和 Facebook。仅限研究使用，不可用于诊断程序。RUO-MKT-12-5418-AAB Sciex 以 SCIEX 的名义开展业务。© 2017 AB Sciex.本文涉及的商标均归 AB Sciex Pte.Ltd. 或其各自的所有者所有。AB Sciex™ 的使用已获得许可。联系信息 SCIEX 全球公关和品牌经理 Stacey Sicurella Stacey.sicurella@sciex.com 508-688-7958编辑跟进 Kate Whelan (Notch Communications) Kate.Whelan@notchcommunications.co.uk +46 702381149

全国政协委员、北京食品科学研究院高级工程师冯平日前在提案中建议：1. 修改《食品安全法》，&ldquo 食品检验方法与规程&rdquo 不再作为强制性标准。2. 检测方法应适合我国经济发展水平，不应强制过度依赖高端仪器。3. 明确国家标准及行业标准中一种最科学、准确的检验方法为相关食品安全限量的仲裁方法和复检方法。4. 相关检测机构可依据国家及行业标准选用适合范围的检测方法。　　《食品安全法》颁布实施后，从法律层面上加强了食品安全的监管，食品安全总体形势稳中向好，但法律条款的有效执行尚需在实践中检验和完善。　　食品检验方法与规程　　列为强制标准不利于公平竞争　　依据《食品安全法》中第十九条和第二十条，食品检验方法与规程标准由推荐性标准成为强制标准。但全国政协委员、北京食品科学研究院高级工程师冯平指出，食品检验方法与规程总体数量庞大，即便对同一检测对象，也会因检测适用范围不同和检测手段各异而确有必要同时存在。检测方法的进步、更新、淘汰较快，新的方法层出不穷。将&ldquo 食品检验方法与规程&rdquo 列为强制性国家标准，既影响标准的创新，不利于检测行业的公平竞争，不利于降低检测成本，也影响了《食品安全法》的严肃性。　　以检测方法作为强制标准　　具有很大局限性　　在提案中，冯平分析认为，在我国原有食品标准体系中，检测方法标准一直以推荐标准的形式存在。新修订的标准，检测方法被列入食品安全国家标准，要求强制执行。但以检测方法作为强制标准具有很大的局限性。　　判断食品安全与否的基本依据是食品中是否存在危害人体健康的物质以及该物质是否超过限量。检验方法与规程只是手段，首先应该强调方法的准确度。其次，从国情出发还要考虑经济性和先进程度。应该根据实际需要和条件在国标(或行标)规定的范围内选用适宜的检测方法。且国际上也没有把检测方法作为强制性标准的。　　冯平在提案中举例说明，如：苯并(a)芘的测定，在《食品安全国家标准 食品中污染物限量GB2762-2012》中仅规定了《GB/T 5009.27》为检测苯并(a)芘的方法，即纸色谱的荧光光度计和比色测定的方法。但现在采用液相色谱法(HPLC)的国家标准、行业标准早已面世。如：《NY/T1666-2008肉制品中苯并(a)芘的测定高效液相色谱法》、《SC/T3041-2008水产品中苯并(a)芘的测定高效液相色谱法》、《GB/T22509-2008动植物油脂苯并(a)芘的测定反相高效液相色谱法》等。现在大部分食品与农产品的污染物限量均按照GB2762-2012标准执行，检测时对照GB2762-2012中苯并芘的限量标准对产品中进行判定，方法必须依照GB/T 5009.27，其他检测方法无效。尽管新的标准方法准确度高、出结果快，但检测机构不能合法使用，影响了检测效率和社会效果，并且造成社会公共资源的极大浪费。　　又如：GB 2762-2012中规定镉(Cd)的检测方法为GB/T 5009.15，此方法为原子吸收法，而随着检测技术发展，新的检测手段&ldquo 电感耦合等离子体质谱法&rdquo (ICP-MS)法也已经出台，如《SN/T0448-2011进出口食品中砷、汞、铅、镉的检测方法》采取了(ICP-MS)法，但因GB 2762-2012只准许使用GB/T 5009.15规定的方法，限制了新技术在检测工作中的使用。　　有新检测方法　　不应限制使用原有检测方法　　冯平介绍，新的检测方法出现后，原有的成熟检测方法也不应限制使用。如：&ldquo 植物源性食品中稀土含量的检测&rdquo GB5009.94-2012代替GB/T 5009.94-2003时，新标准中只规定了(ICP-MS)法，取消了电感耦合等离子体(ICP)法。而(ICP)法测定稀土含量是准确的，取消此法，很多检测机构的ICP设备将会闲置。同时ICP-MS属于发达国家限制向中国出口的仪器(半军品)，进口受限多、周期长，使检测工作的开展极大地受制于人。同时，国外高端仪器在我国检测市场处于垄断地位，新的检测方法过分依赖高端进口仪器，用作食品安全的强制标准使国外仪器商大大受益。由于机构重复建设，为了适应检测方法的要求，检测设备不得不大量进口，检测领域成了国外高端仪器公司的试验场和最大消费市场。　　检验方法与规程作为强制标准在产品限量标准中规定的初衷是为了规范检测市场，但由于检验方法标准研究的分散性和多样化，制定国家食品安全标准时受到领域、信息等方面的局限，往往不可能做到全覆盖，且又很难及时增补，造成了大量检验方法研究成果的闲置。　　检测方法应适合我国国情　　不应强制过度依赖高端仪器　　为此，冯平在提案中建议：　　1. 修改《食品安全法》，&ldquo 食品检验方法与规程&rdquo 不再作为强制性标准。　　2. 检测方法应适合我国经济发展水平，不应强制过度依赖高端仪器。　　3. 明确国家标准及行业标准中一种最科学、准确的检验方法为相关食品安全限量的仲裁方法和复检方法。　　4. 相关检测机构可依据国家及行业标准选用适合范围的检测方法。

北京市经济和信息化委员会日前表示，尽管我国仪器仪表业的中低档产品已具有一定的国际市场竞争力，但高端分析仪器严重依赖进口，几乎达到100%。　　据了解，我国仪器仪表业的中小企业数量较多，在面对强大的市场竞争时，中小企业往往会通过缩减利润来获得市场，但仪器仪表业在技术研发上需要大量的资金投入，这就使得产品在研发过程中缺少资金支持，投入有限，导致我国仪器仪表业创新能力薄弱，缺少关键核心技术，高端产品严重依赖进口。根据数据统计，我国分析仪器从2012年初逐渐增加进口，并于去年12月首次突破2500万台，压力检测表也从2010年的几十万台增加到8000多万台，除此以外，流量仪表、液位仪表、电子测量仪器等产品近年进口量也明显增加。　　随着经济和科技的发展，以往活跃在冶金、火电等行业的仪器仪表业如今在食品、医药等方面也有较大的市场需求，给该行业提供了更多的发展机会。业内人士表示，虽然我国仪器仪表出口量较大，但不能忽视日趋增加的高端产品进口量。国内仪器仪表企业若一直使用他人的技术，长久后必然会引起国内与国际间的脱轨，致使国外产品垄断市场，对此，中国企业必须要加大创新，重视技术和产品的研发。

首先请大家回答个问题：石油、煤、天然气… … 除了做燃料，还有什么用？答案：从石油和天然气中提取的数千种化学物质，影响着你的生活。它们组成了柏油马路、汽车的轮胎、塑料制品、衣物纤维、甚至是你使用的牙膏和护肤品… … 可以说，这些来自化石能源的化学品给人类生活带来了巨大的便利，但传统石油化工行业也一直戴着“高耗能、高排放”的帽子，在各国纷纷提出碳中和路线图的今天，这个行业需要更多新的技术探索。在2月21日Nature Biotechnology发表的一项工作中，来自美国西北大学和朗泽公司的生物工程师们开发了一个新的依赖微生物的负碳化学品生产过程：他们以工业废气CO2、CO和H2为原料，一种细菌为“工人”来生产重要化学品，甚至能实现负碳生产（生产过程反而会吸收碳，而不是排放碳）。（论文题为：Carbon-negative production of acetone and isopropanol by gas fermentation at industrial pilot scale ）微生物如何生产石油化工产品？也许你很难想像，石油化工产品，怎么能让微生物去生产呢？发酵出来一堆粘乎乎的大肠杆菌？但其实有一个非常常见的例子，那就是乙醇（也就是俗称的酒精）。用石油化工生产的乙醇也叫工业酒精，乙醇含量一般为95%和99％。工业乙醇的生产常见原料是乙烯（来源于石油裂解后的产品），成本低，产量大，但是不能饮用。其中乙烯直接水化法过程，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应，生产乙醇。而我们的老祖宗几千年前就学会了酿酒，粮食放一段时间后，就会发酵产生酒精。本质上，这是微生物代谢活动的产物。在微生物作用下，淀粉降解为小分子的糖类，然后在酵母体内经过一步步的反应（每一步的反应是经过特定酶的催化），最终生产出乙醇。目前，全世界每年的二氧化碳排放量大概是400亿吨，其中包含石油、煤碳及天然气在内的化石资源的利用贡献了排放量的86%，而化石资源的利用主要分为两类，一类是作为燃料，一类是作为化工原料。化石燃料使用和化工行业共同的特点是过程都会释放大量二氧化碳，而短期之内还没办法将它们固定，为了从源头解决这样的问题，生物燃料和生物化工的研究领域应运而生：通过构建一些能够糖原料转化成能源和化工产品的微生物细胞工厂，之后将再将这些细胞工厂的培养放大到工业规模，也就是一个个巨大的发酵罐组成的“钢铁森林”里，让它们持续稳定的运行。目前商业化运行的微生物细胞工厂大部分是依赖于糖原料，由于原料是可再生的，所以整个过程是一种近乎碳中性的生产过程。不过，需要指出的是，对于大气中已经过多的温室气体，这些过程是无能为力的。给微生物换口粮：用废气替代玉米当前生物化工行业糖原料主要来源于一些粮食作物，比如玉米。让微生物吃这个类型的原料会存在一些潜在的问题，比如可能会遭遇到与人争粮的隐忧；另外从过程经济的角度看，如果糖原料在原料成本中占主导地位，也会拉高过程的成本，从而阻碍生产方式的推广。C1废气是指包含CO2和CO的工业废气，这些废气中往往也包含H2。C1废气对细胞工厂的一个优点是便宜，甚至使用这些原料的过程就是降低生产成本和减排的过程。更便宜、更“低碳”的原料有了，那怎么用它们呢？一种是像利用CO2合成淀粉那样，人工从头设计出一条从CO2到终端产品淀粉的合成线路。另一种是寻找能“吃”它们的微生物，然后以这些微生物为出发点进行再创造，赋予这些微生物新的能力，确保它们能“吐”出来好东西。上面提到的美国工程师选的是后一种。比较幸运的是，一些自养的梭菌可以利用C1废气，废气中的CO和H2可以作为能源物质，CO和CO2也可以作为这些梭菌的碳源物质。之前生物工程师们已经赋予了这些微生物生产能力了，能够生产超过50多种人类所需的化学品、但是大部分都因为生产性能不好，难堪重用，只有一个产乙醇的梭菌细胞工厂能在工业化规模运行，每年能够利用废气产生超过90000吨的乙醇，可谓是微生物界的“劳模”了。这次，工程师们想让“劳模”更进一步。“劳模”的再就业之路一种技术或过程要想实质性的助力碳中和，必须要能大规模部署和发光发热。尽管产乙醇梭菌细胞工厂现在每年已经能将数万吨废气的C1气体再利用了，但考虑到社会对特定化学品的需求是一定的，如果想让产乙醇梭菌发挥更大的能量，就必须再给它开拓一些新的天地。丙酮（acetone）和异丙醇(IPA)是两种非常重要的化工产品，前者是工业溶剂和丙烯酸玻璃和双酚A的前体。后者广泛用于制药、化妆品和个人护理产品，并可以作为溶剂和清洁剂。目前都只能由高耗能和排放的石油化工过程所产生，两者每年的全球市场超过600亿人民币。能不能用之前的梭菌“劳模”来生产的呢？产乙醇梭菌这个“劳模”并不是一个很好改造的微生物，但是生物工程师通过一系列高级的合成生物学技术和工具大大的缩减了要进行改造的次数，整个过程经历了三个阶段。从0到1：为了建立从C1气体到丙酮和异丙醇的生产线，他们首先在“明星菌株”大肠杆菌中测试了超过250种设计方案，最终经过筛选把最优的改造方案在产乙醇梭菌“劳模”身上进行了实施，成功赋予它们产丙酮和异丙醇的能力，与之前基于其它梭菌构建的最好的菌株相比产率提高了20多倍。从1到10：一些组学手段和动力学模型的运用使得生物工程师们能对产乙醇梭菌“吃”进去的碳的去向有相对较为直观的了解，从而找到了一些可能会进一步提高生产丙酮和异丙醇能力的潜在改造靶点。而基于无细胞体系的“巨星修炼场”可以快速对这些潜在改造靶点进行初步的评估。最终根据这些认知进行的改造，又将“劳模”产丙酮和异丙醇的产率提高了大约27倍，同时还大幅提高了生产不同产物的选择性。从10到… … ：将之前的改造在基因组层面稳定下来，工程师们又进一步提高了两个产物的产率和生产的选择性。最终在中试规模，120L的反应器中对最终版“劳模：的测试结果显示：产乙醇梭菌产丙酮和异丙醇的产率能达到大概3g/L/h，产不同产品的选择性达到90%。而整个生产过程稳定运行的时间也能达到三周，整个过程估算的产能达到每年4万多吨。 作者也对传统生产过程和这项工作所创造的新生产过程的碳足迹进行了估算。估算结果显示，传统的生产方式产丙酮和异丙醇的碳足迹分别为2.55和1.85 kgCO2e/kg（CO2-equivalent in 100-year global warming potential per kilogram of product），而新创造的生产过程的两个数字分别为-1.78kgCO2e/kg acetone和-1.17kgCO2e/kg IPA。根据估算的结果，这个利用梭菌生产丙酮和异丙醇的新过程确实是一个实至名归的负碳生产过程，最终生成的化学品和菌体生物质则是负碳的体现形式。梭菌的负碳生产潜力有多大？面对新技术，所有人都会提出这样的问题：这种负碳生产过程能为碳中和贡献多大的力量？这些工程师将产一种化学品的细胞工厂重构成产其它化工产品的细胞工厂，仅从这种改造过程来看，这项工作是可以被视作一个典范的。但是这项工作最后的落脚点只是在中试规模进行了测试，只能说是为了负碳生产化学品开了个好头，最终能不能真正被大规模应用、能在多大规模被应用，其实还要经历很多考验。

传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。随着科技的发展，人类对各种测量的精度要求越来越高，要测量的数据也越来越多，于是各种各样的测量工具和传感器应运而生。　　随着科技水平不断提高，传感器应用领域逐渐广泛，目前在汽车业、自动化工厂、物联网等方面都有应用。　　80年代初中国进入测力传感器的研发和生产阶段，已经完全可以自主研发并生产了。由一开始的单点式称重传感器、S型拉压力传感器、轮辐式测力传感器、柱式称重传感器等到现在可以非标定制一些特别外形测力传感器。但无论是从传感器的精度还是寿命等来讲，都落后于欧美等国家，就连我们的邻国日本，他们测力传感器的技术起码也是领先我们15年左右。特别是最近几年，欧美一些老牌测力厂家研发出了一批微型压力传感器、小型称重传感器、小尺寸测力传感器等微型/小型/小尺寸/小体积/小量程的高精度测力传感器。这使得我国传感器在技术水平上进一步被抛在了后面。　　据分析，我国传感器行业发展落后，国内传感器需求尤其是高端需求严重依赖进口，国产化缺口巨大，目前传感器进口占比80%，传感器芯片进口占比达90%.国产化需求迫切。　　目前民营或合资企业的产品占据了中低端市场，传统技术和装备手段可以满足绝大多数产品的制造要求，市场发展状态良好。除个别厂家在个别品种方面将国外生产的芯片拿到国内封装出相关产品、占据市场较大份额外，其他高端产品均是国外厂商在垄断。　　随着物联网等新兴产业的兴起，产业成为世界各国在高新技术发展中争夺的一个重要领域。近年来我国传感器产业快速增长，应用模式也日渐成熟。但由于产业档次偏低、技术创新能力较差，国内传感器产业呈现低端过剩、中高端被国外垄断的市场格局。传感器技术发展滞后已掣肘国内战略性新兴产业的顺利推进。　　国有企业发展处于平稳增长状态，总体上跟不上国外最新技术发展的步伐，除少数厂家外，总体差距有扩大的趋势。这是因为传感器技术发展快，工艺和制造设备更新快，许多新设备国内厂商无法制造等原因造成的。并且设备的单台价格少则几十万美元，多则数百万美元，绝大多数厂家靠自身积累很难购买新型设备，致使在许多新技术、新工艺方面无法跟上国外企业飞速发展的步伐。

过度依赖国外仪器会不会受牵制?　　专家提醒大量使用PM2.5监测进口设备当谨慎　　PM2.5监测对我国目前的环境监测能力是一个挑战。　　北京、天津、上海、山西等地相继发布了PM2.5监测数据，百姓只要轻点鼠标，就可以了解相关监测数据。将PM2.5监测纳入环境空气质量常规监测指标撬动了一个市场，那么，监测PM2.5，对我国环境监测能力的挑战有多大?面对鱼龙混杂的市场格局，如何因地制宜地选择设备?目前，我国PM2.5监测设备的核心部件完全依赖进口，国内监测设备企业有无机会?大量引用进口监测设备有没有可能带来其他一些问题?带着这些问题，记者采访了相关专家。　　■能完全依赖进口设备吗?　　在今后的设备维护、零部件更换、人员培训等方面持续受国外设备制造商牵制　　采访中，一些专家表示，把PM2.5监测纳入到空气质量常规监测指标，对我国目前的监测能力是一个挑战。首先是监测技术，目前国内的颗粒物监测设备除个别采样器外，均依赖国外产品或国外专利，在一定程度上形成了国外设备制造商垄断的局面，但国外监测仪器主要针对较低污染浓度设计，在我国较高污染条件下和特殊地区监测条件下的适用性还需要进行系统验证 其次是基础能力建设方面，PM2.5监测纳入常规监测指标后，将带动配套站房、天平室、观测平台等一系列基础建设 第三是人员和培训方面，PM2.5监测设备的维护工作相对繁琐，将耗费大量人力，此外这类监测设备的技术要求较高，需要对操作人员进行定期培训。　　由于我国大气PM2.5及大气污染监测装备技术研究起步较晚，大部分监测设备几乎完全依赖进口，部分自主开发的仪器设备尚未开展工程化、标准化、工艺以及网络化等关键技术研究，国产监测装备难以满足国家大规模联网布设的需求。　　从全国各地PM2.5监测仪器采购情况来看，从技术要求和区位分布分析，国外厂商的优势很大。根据记者调查的情况，国外厂商基本占据了今年60%以上的市场份额，现阶段国内厂商将主要处于跟随地位。　　对此，中国环境科学院副院长柴发合表示，国外设备纷纷向国内倾销，若全部(或大部分)采用国外进口设备，将面临一定的风险。因此，开展大气PM2.5 及大气污染监测预警装备关键技术研究，加强大气PM2.5及大气污染监测预警装备技术保障体系能力建设，对于提升空气质量、保护民众健康和国家大气安全，具有十分重要的现实意义。　　此外，在PM2.5监测体系建设初期，过度依赖进口仪器设备，将在今后的设备维护、零部件更换、人员培训等方面持续受国外设备制造商牵制，对我国形成有自主知识产权的、受控的监测体系造成不利影响。　　■监测设备选择如何因地制宜?　　需要在保证准确性的条件下，根据不同监测目的和自然条件进行选择　　目前，PM2.5的监测方法包括称重法、射线法及光谱法。据柴发合介绍，称重法是目前被公认为最准确的颗粒物测量方法，其基本原理是在恒温恒湿条件下使用天平称量采样膜上的样品重量，结合采样流量计算空气中的颗粒物浓度。称重法是目前欧美国家以及我国颗粒物浓度测量中规定的标准方法，虽然仍有一定的不确定性和较低的时间分辨率，但可以保留颗粒物样品，用来进行化学成分分析。　　在颗粒物质量浓度在线分析仪中，目前应用最为广泛的两种测量方法是β射线方法和振荡天平法。β射线法主要依靠β射线的衰减作用计算颗粒物质量浓度，而振荡天平法主要依靠颗粒物在滤膜上的集聚对天平振荡系数的改变来计算颗粒物质量浓度。　　对此，中国环境科学研究院大气所高健博士介绍说，从仪器原理上来讲，振荡天平法方法相对更能客观反映颗粒物的真实浓度，但在较高湿度环境下容易出现噪音值，其加热管也易使颗粒物中的挥发性物质损失从而降低测量浓度。由于构造复杂，振荡天平法仪器维护起来相对麻烦。　　相比之下，β射线法操作简单，维护方便，但测量值往往高出振荡天平法的测量值，而且随颗粒物浓度高低、成分以及环境湿度变化有较大差异。总之，在线测量方法相对于称重法有操作简单、时间分辨率高的优点，但在准确性上还存在较大争议。　　目前应用的PM2.5测量技术还包括光散射颗粒物测量方法(光谱法)。其运行原理是通过测量颗粒物进入仪器后对测量光线的散射特征测量颗粒物的大小及数量，并以此计算颗粒物的质量浓度。　　这一方法的优点包括反应迅速、设备占地小、安装操作简便、可同时测量多个粒径的颗粒物数量等。但光的散射与颗粒物浓度之间的关系受到诸多因素影响，如颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布等。这意味着光散射和颗粒物浓度之间的换算公式随时随地都可能在变，需要仪器使用者不断用标准方法进行校正。　　对此，柴发合指出，在选择颗粒物监测方法时需要在保证准确性的条件下，根据不同的监测目的和自然条件进行选择。比如，在基本监测中可选择在线监测方法和光谱法，有人员和实验室条件的监测站鼓励使用称重法，而应急监测、特殊条件监测(医疗卫生部门、地铁交通等)可以选择光谱法。　　目前，考虑到产品技术成熟度等因素，国内首批采购的PM2.5监测仪器以进口产品为主，比较有代表性的是美国赛默飞世尔的产品，其技术原理基于振荡天平法，优点是能够实现每分钟实时精确测量。但要使振荡天平法仪器所测值更准确，需要加装膜动态测量系统(FDMS)。早在2009年2月，美国环保署即要求赛默飞世尔的PM2.5检测仪加装FDMS。　　目前，振荡天平法仪器的核心技术由赛默飞世尔垄断，单台仪器价格为28万元，加装FDMS后，更是高达38万元之多，β射线法监测仪仅需不到15万元。　　目前，国内已有部分厂商推出采用β射线法的PM2.5监测仪样机，单台售价在15万元左右。对于经费不够充裕、数据实时性要求较低的二、三线城市环境监测站，这一类产品的竞争优势十分明显。　　■国内企业能否后来赶上?　　加强自身研发能力建设，与科研院所合作进行产品研发、升级、评估及检验　　柴发合说，从目前国内PM2.5设备使用情况来看，国外进口仪器设备占据主导地位，但国内PM2.5监测及采样技术在近几年也有不小的发展，几家设备制造商均有自己的专利产品，并逐渐在国内市场上占据一定地位。　　总体而言，国外厂商具有多年的研究积累和产品开发、推广经验，其产品在欧美也经历了多年的使用检验，因此在初期能够占据大部分市场。国内厂商对 PM2.5监测及采样设备的大规模研发在近几年才有所起色，且基本按照国外产品仿照制作，产品还不具备大规模量产的能力，也未经过长期使用检验。　　因此，虽然国内厂商在目前巨大的市场中可以分得一杯羹，但面对强大的国际竞争对手，还需要大力加强自身研发能力建设，与科研院所合作进行产品研发、升级、评估及检验，还需要得到国家和政府的扶持。　　值得注意的是，虽然目前PM2.5自动监测设备正大行其道，但在欧美国家大气环境监测工作中，PM2.5手工监测方法的地位依然不可撼动。　　由于手工监测PM2.5是基于颗粒物膜采样方法，其样品可以长期保存并用于PM2.5中各种污染成分的分析，以此确定污染来源，进而帮助政府制定科学有效的控制对策。因此，在鼓励开发PM2.5自动监测设备的同时，应同时鼓励针对PM2.5采样器的设计和开发，并发展PM2.5化学成分自动监测设备 (如无机离子、碳成分、重金属等)的研发，以满足我国中长期大气环境保护工作中对仪器设备的需求。　　据了解，我国现有大气污染源数据调查已开始从酸性气溶胶(酸雨)生成的角度对前体物二氧化硫和氮氧化物进行统计和控制。一些专家表示，大气污染源研究还应从二次微粒转化的角度对前体物二氧化硫、氮氧化物和氨进行调查分析，以进一步完善现有的污染源统计模式。在重视单项污染物指标，如二氧化硫的浓度指标与总量控制指标的基础上，应同时关注一次污染物转化为二次污染物、一次污染物与二次污染物之间产生的对能见度和人体健康的累积效应等综合性指标。　　PM2.5研究是我国城市大气污染研究中的薄弱环节。公众在要求常规大气污染物浓度达标的同时，会期望城市的天空更蓝。因此，今后的研究应对PM2.5的基本组成与累积途径等进行系统、细致的分析，为研究控制PM2.5的有效途径打下坚实基础。

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室丁洪研究组与日本东北大学高桥隆教授小组合作，在铁基高温超导体超导能隙对称性和轨道相关性研究的中取得新进展。　　高温超导电性一直是一个热门的研究课题。最近发现的铁砷化合物超导体的超导转变温度达到55K，从而结束了铜氧化合物在高温超导领域内的统治地位，更是将这一课题的研究推向了一个新的高潮。和铜氧化合物超导体的情况一样，揭示出这种新型超导体的物理性质，特别是超导能隙对称性和轨道相关性成为理解这种高温超导机理和相关物理特性的最关键的问题。　　丁洪及其合作者利用高分辨角分辨光电子能谱仪，对新发现的超导体Ba0.6K0.4Fe2As2 (Tc = 37 K)进行了研究。他们观察该材料具有两不同值的超导能隙：较大的能隙(Δ~12meV)处在两个小的类空穴和类电子费米面上 较小的能隙(~6meV)处在一个大的类空穴费米面上。两个能隙都在体转变温度(Tc)处同时闭合，在其各自的费米面附近无节点且几乎各项同性。随着在不同能带上耦合系数2Δ/KBTc从弱耦合变化到强耦合，各向同性的配对相互作用表现出强烈的轨道依赖性。这种相同且相当大的超导能隙归因于两个小费米面上的强配对作用，而这两费米面通过母系统(parent compound)中反铁磁自旋密度波矢量联系。这就表明配对机制源于两个相互嵌套费米面的带间相互作用(inter-band interactions)。　　该项工作以发表在 Europhys. Lett 83 (2008) 47001。美国阿贡国家实验室的Michael Norman最近为美国物理学会今年创刊的Physics杂志中“trends”栏目撰写了关于铁基超导体物理研究的短评文章，重点介绍了此项工作。同时 EuroPhysics News以 Pairing symmetry of iron-based superconductors为题目选作研究亮点进行报道。2008年8月1号日本《科学新闻》以“铁系高温超导体的超导电子对对称性的成功确定对于物质结构的解析带来很大进步 ”为标题对这项工作进行了报道。　　此外，他们还对多种铁基超导体进行了一系列深入的研究，其中包括母体材料、空穴型和电子型掺杂材料、欠掺杂和过掺杂材料。主要成果包括：观察到了一种可能是电子配对媒介的反铁磁性玻色子模式，同时对电子结构进行了完整描述，并发现了超导能隙和费米面随掺杂浓度变化的演变。这些成果已被写成6篇论文，即将发表在Physical Review Letters等刊物上。　　以上研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金委和科技部相关项目的资助。