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敏感性相关的资讯

  • “化学+AI”检测,快速鉴别耐药菌及其抗生素敏感性
    一张试纸、一个App,即可快速检测耐药菌及其抗生素敏感性。日前,南京工业大学柔性电子(未来技术)学院李林教授、吴琼副教授指导,博士研究生姬文辉等同学负责的项目“荧光纸基智能检测系统:包‘知’百菌”在第三届江苏省大学生生物医学工程创新设计竞赛中荣获一等奖。 在使用抗生素之前,如何经济、快速、有效地鉴别耐药菌及其抗生素敏感性,对合理使用抗生素、控制耐药菌程度、缩短治疗时间、提高病人生存率都起着至关重要的作用。 “我们在前期的研究过程中发现随着β-内酰胺类抗生素的滥用,细菌耐药性变得越来越强。”吴琼介绍说,细菌产生耐药性的重要原因是β-内酰胺酶的过表达,这种酶可在抗生素与细菌作用之前,水解抗生素的β-内酰胺四元环,破坏抗生素原有结构从而导致其失去药物活性。 一张试纸、一个App,即可快速检测耐药菌及其抗生素敏感性。日前,南京工业大学柔性电子(未来技术)学院李林教授、吴琼副教授指导,博士研究生姬文辉等同学负责的项目“荧光纸基智能检测系统:包‘知’百菌”在第三届江苏省大学生生物医学工程创新设计竞赛中荣获一等奖。 在使用抗生素之前,如何经济、快速、有效地鉴别耐药菌及其抗生素敏感性,对合理使用抗生素、控制耐药菌程度、缩短治疗时间、提高病人生存率都起着至关重要的作用。 “我们在前期的研究过程中发现随着β-内酰胺类抗生素的滥用,细菌耐药性变得越来越强。”吴琼介绍说,细菌产生耐药性的重要原因是β-内酰胺酶的过表达,这种酶可在抗生素与细菌作用之前,水解抗生素的β-内酰胺四元环,破坏抗生素原有结构从而导致其失去药物活性。
  • Nature:科学家研究急性髓性白血病药物敏感性
    《自然》在线发表的一篇论文报道了一个数据集,揭示了急性髓性白血病(AML)患者的特定突变与药物敏感性之间的关联。这些发现有望增进对急性髓性白血病的生物学和临床方面的理解。 急性髓性白血病是一种非常多样化的疾病,发病快,数周或数月,主要表现贫血,出血,骨痛 , 疲劳、发热、肝脾大。一组在形态、遗传学、临床表现、治疗和愈后等方面均不同的异质性肿瘤。 WHO将髓系肿瘤分为四类,即AML以不成熟髓细胞在骨髓里聚集,以及骨髓造血抑制为特征。目前已在患者中观察到至少11种遗传类别和近2000种不同的突变基因。这些复杂的突变模式使得开发有效的药物疗法变得颇具挑战性,尽管目前存在少数可用的疗法,但是它们在过去三四十年间基本没有发生变化。 美国俄勒冈健康与科学大学的Brian Druker及其同事报告了Beat AML项目的初步结果,Beat AML是包含了562名AML患者的672例肿瘤活检的数据集。研究人员综合采用外显子组测序(测序编码蛋白质的基因)、RNA测序和药物敏感性分析,研究肿瘤样本的差异。他们发现了以前未在AML中观察到的新突变,以及突变和药物治疗反应之间的关联。例如,观察到FLT3、NPM1和DNMT3A基因突变与依鲁替尼药物敏感性之间存在显着关联,这表明携带这些基因的突变版本(特别是FLT3)的患者可能对该特定疗法更敏感。 以上这些结果,加之未来基于该数据集的其他发现可能带来治疗AML的临床新方法。
  • 腐蚀敏感性试验系统“出世”,助力提升航空发动机的“酸肚量”
    p style="text-align: justify text-indent: 2em "近日,中国航天科技集团公司第一研究院702所及所属天津航天瑞莱科技有限公司成功研制出我国首套腐蚀敏感性试验系统,填补了国内腐蚀敏感性试验领域的空白。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/7dade405-b6f8-4b6c-9324-8d19a12d9d24.jpg" title="摄图网_500180856.jpg" alt="摄图网_500180856.jpg" width="450" height="300" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em " 航空发动机是重要的精密军用装备,其运行环境比较复杂,外界腐蚀因素的作用会影响其使用安全性和可靠性。航空发动机腐蚀是飞机发动机压气机和涡轮转子及静子叶片主要的表面失效形式。表面腐蚀的发生会使叶片的形状尺寸产生变化,如出现蚀点、蚀沟、掉块等,从而降低发动机性能和使用寿命。而通过腐蚀试验,可以掌握发动机材料与环境所构成的腐蚀体系的特性,了解腐蚀机制,对发动机的腐蚀过程进行控制。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "此前,由于国内缺乏腐蚀敏感性试验系统,导致航空发动机整机抗腐蚀性试验及考核无法进行,只能使用现有盐雾试验箱开展零部件的相关试验。中国航天科技集团公司第一研究院702所用一年时间相继攻克了微量盐雾气溶胶的动态发生、动态微量盐雾含量检测、短距大流量加湿等关键技术难题,成功研制出我国首套腐蚀敏感性试验系统,以满足我国航空装备环境适应性及可靠性不断提高的要求。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/f2c2cd94-4227-44e5-ac6d-2e2570fc3587.jpg" title="919f43c0-36ea-488f-b06c-127f0f8e6233.jpg!w300x300.jpg" alt="919f43c0-36ea-488f-b06c-127f0f8e6233.jpg!w300x300.jpg"//pp style="text-indent: 0em text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/zc/616.html?SampleId=&IMShowBigMode=&IMCityID=&IMShowBCharacter=&SidStr=" target="_self"span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong盐雾试验箱/strong/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "我国幅员辽阔,地形和气候条件复杂,既有西部边陲号称“世界屋脊”的高原低压、低温气候,也有长江流域和南部沿海有“火炉”之称的高温、高湿气候。为了适应不同的飞行作战环境,发动机需要在高原、平原、海上等不同气象条件下进行考核试验。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "因此,航空发动机在正式定型之前,除腐蚀试验以外,还要通过不同的环境试验设备,经历其他大大小小、种类繁多的环境试验(如高低温起动和加速试验、环境结冰试验、噪声试验、排气污染试验、外物损伤试验等),以考核发动机在恶劣环境条件下的适应能力,看看其对不同程度“酸甜苦辣”的“肚量”如何。只有在经历了各种磨砺之后,一型发动机才能作为一颗强劲而可靠的“心”推动飞机翱翔蓝天。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/list/sort/45.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "更多环境设备详情,可点击环境试验箱专场查看。/span/strong/a/pp /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(127, 127, 127) "strong附:/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong中国航天科技集团公司第一研究院702所/strong,始建于1956年,承担了中国航天各种型号运载火箭、卫星及其地面设备的强度、环境与可靠性研究、计算、分析和试验,取得了大量的研究成果,获得数百项国家级和部级科技成果奖。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong天津航天瑞莱科技有限公司/strong,成立于2009年07月,是由中国运载火箭技术研究院及北京强度环境研究所共同出资成立专业从事环境、可靠性、结构动力学试验与检测服务及相关设备开发的第三方检测机构。/p
  • ASD丨黑化型如何影响蜥蜴对气候变化的敏感性
    蜥蜴,俗称“四脚蛇”又称“蛇舅母”,栖息环境广布世界各地。蜥蜴是爬行动物纲中最庞大的家族,其种类繁多,我国已知的有150余种,大多分布在热带和亚热带,其生活环境多种多样,生活于水中、栖息于沙漠、潜藏于地下、攀爬于树林、甚至是飞翔在空中,而且会为了环境的差异而演化出各种不同形态。蜥蜴是变温动物,在温带及寒带生活的蜥蜴于冬季进入休眠状态,表现出季节活动的变化。在热带生活的蜥蜴,由于气候温暖,可终年进行活动。但在特别炎热和干燥的地方,也有夏眠的现象,以度过高温干燥和食物缺乏的恶劣环境。因为蜥蜴是变温动物,没有体内调温系统,大部分蜥蜴通过晒太阳来提高体温,需要一定温度才能活化身体,在身体晒暖之后才易于活动和进食。因此“晒太阳”吸收太阳光的能量这件事,对蜥蜴来说也尤为重要。种类繁多的蜥蜴,有各种各样的体表颜色,甚至有部分蜥蜴在不同环境下还可以通过改变肤色来保护自己。那么蜥蜴的体表颜色在气候变化时对其影响怎样呢?今天给大家推荐了解论文是“黑化型如何影响蜥蜴对气候变化的敏感性”。气候变化对全球生物多样性的影响已确立,但气候变化对同一物种内种群的不同影响很少考虑。在变温动物中,黑化型(即由于黑色素沉积较重,皮肤颜色较深)会显著影响体温调节,因此,深色变温动物可能更容易受到气候变化的影响。基于此,在本研究中,研究者们于2018年12月至2019年4月期间,以来自南非五个地点的56个健康成年多色蜥蜴 Karusasaurus polyzonus(有鳞目: 环尾蜥科)为研究对象,研究了气候变化对其种群活动模式的影响。作者假设在未来的气候预测下,由于对预测的更温暖的气候条件的不适性增强,所有种群的活动时间都会下降。此外,由于它们目前分布在南非的最南端,因此迁移到寒冷环境的机会有限,作者预测,由于深色皮肤可能产生更强的加热效应,深色个体将比非黑色化个体受到更严重的影响。为了考虑体型对体温调节的影响,作者对蜥蜴进行了称重测量。然后利用波长范围为350-2500 nm的ASD FieldSpec3光谱仪测量了蜥蜴背部14个斑点(头部3个,躯干9个,尾部2个)的反射率并计算其吸收率(假设没有透射,1-反射率)。同时测量了岩石样品的反射率。五个采样点Karusasaurus polyzonus蜥蜴的颜色非遗传多型性显示出不同程度的皮肤黑色素含量。【结果】与预期相反,所有种群都会增加活动时间,具体而言,深色种群将比明亮种群相对更活跃。这表明深色K. polyzonus 种群可能受益于全球变暖。南非 K. polyzonus 种群的预计活动模式和皮肤吸收率(a)个体吸收率与总活动时间的关系(b)与吸收率相关的相对于目前气候条件下活动的活动变化幅度偏秩相关系数(PRCC)测试三个时间段(当前、2040-2059年和2080-2099年)模型输出(即活动时间)和输入参数(吸收率、降雨量、微温度和体重)之间的线性关系【结论】作者提出了一种新方法以研究不断变化的气候条件下热黑化对蜥蜴生存能力的影响。与热黑色素假说(TMH)相一致,作者发现皮肤吸收率会影响体温,并最终影响变温动物的活动时间。而且,预测较暗个体的活动受升温影响比较亮个体更大。结果表明,有鳞类动物,仅次于昆虫,可能会因其有色皮肤而受到影响。研究强调了在研究对气候变化的响应时,考虑种群间差异的重要性,因为必须考虑这些差异来制定有效和具体的保护策略。未来的研究应该将这些发现延伸到其他变温物种,并可能确定有色皮肤的表型可塑性,以了解物种将如何应对快速变化的环境。请点击下方链接,阅读原文:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650311980&idx=2&sn=45606049d85b1de792c1b3c6bbe6652f&chksm=bee1a1d3899628c5bb53bd6efe72b5f5e1558f4847a0ab1a7caeecc6a5ee8f723c44eaa228f7#rd
  • 科研人员成功测试新艾滋病毒检测术 敏感性高10倍
    中国网5月31日讯 据科技部消息,由欧盟资助的一个多学科研究小组成功地测试了一项开拓性的艾滋病毒检测技术,它比目前使用的艾滋病毒检测识别方法的敏感性高10倍。这一新方法更为价廉,更易于用裸眼观察读取结果,其未来商业化潜在价值巨大。  同时,这一方法可以应用于对于不同类型癌症的早期检测。  该方法原理是借助人体自然的生物矿化过程(矿物质的产生),提取体液中微小浓度的与疾病相关的分子。通过重建骨矿化条件,产生磷酸钙晶体,形成可通过电极进行检测的超灵敏传感器。通过增加抗体,传感器可以清楚地识别疾病的生物标志物,提示病变细胞发展迹象。研究人员将电极上出现的晶体作为生物检测的信号,以研究和判断细胞变化情况。研究人员决定利用金属纳米晶体替代传统的磷酸钙晶体来生成信号。这些晶体具有较强的光学性能,并可提供清晰可读的,由标准实验室仪器甚至肉眼可见的信号。这样,复杂病变就可用易于操作的步骤进行检测。
  • 专家共识!可通过类器官药物敏感性检测与分析,为难治性肺癌患者用药提供参考
    肺癌在我国的发病率及病死率均居恶性肿瘤之首,严重危害人民的生命健康。难治性肺癌指对标准治疗反应低,或尚无标准治疗,缺乏高效低毒治疗方案的肺癌。目前对于难治性肺癌尚缺乏明确定义及治疗相关共识。 为了更好地指导临床合理、安全、有效地治疗难治性肺癌,中华医学会呼吸病学分会肺癌学组的专家,针对我国肺癌实际诊疗情况,参考了国内外新研究数据、相关指南共识及专家临床实践经验,制定了本共识。 共识围绕难治性SCLC、难治性驱动基因阳性NSCLC、难治性驱动基因阴性NSCLC、精准诊疗新技术方案等四个方面分别给出推荐意见,为我国医师提供难治性肺癌的用药建议和参考。 难治性肺癌精准诊疗新技术方案难治性肺癌患者会面临多重耐药等复杂情况,临床医师可在取得患者知情同意前提下,利用类器官芯片技术、人源肿瘤异体移植瘤模型(patient-derived tumor xenograft,PDX)及MiniPDX技术开展药物敏感性检测,结合基因测序,综合判断,制定个体化用药方案,推荐如表6。 其中,多数专家(64%)推荐,难治性肺癌患者可通过类器官药物敏感性检测与高通量药物筛选,为后续用药提供参考(证据水平:Ⅱ级)。患者来源的类器官(patient-derived organoid,PDO)在新药靶点发现和验证、肿瘤药物筛选、个体化治疗和转化医学等临床癌症研究中有重要价值。 在临床实践中,医师可在征得患者知情同意情况下,选择性建议其进行类器官药物敏感性检测,为后续用药选择提供参考。一项合并17项肿瘤类器官药物性敏感检测的临床疗效预测结果显示,类器官技术在精准医学的临床应用价值(总体敏感度为84%,特异度为81%)。 此外,利用胸腔恶性积液构建肺癌类器官、进行个体化药敏检测取得了积极进展,可用于记录肿瘤类器官对化疗药物敏感性以预测体内药物反应。因此,利用肺癌类器官进行化疗药物和靶向药物高通量药物筛选是可行的。 艾玮得类器官药物敏感性分析服务肿瘤患者的是试药替身艾玮得生物专注于人体器官芯片及配套生命科学设备的创新研发。艾玮得药敏分析方案以器官芯片为核心,类器官+微环境实现人体高仿真模拟,构建出临床治疗有效性评估理想的预测模型,为医生与患者的治疗提高效率和有效性。 艾玮得药敏分析服务通过仿真的体外模型模拟肿瘤微环境,更准确呈现药敏反应。利用摇摆灌注仪提供动力系统,实现自动化、高通量样本动态培养。类器官/器官芯片智能成像分析系统配备智能实时拍摄、智能定位、智能AI图像处理及分析功能,数据结果更客观,节约人力的同时提升效率。所有实验操作均在智能类器官培养工作站中进行,减少污染风险,降低人员操作的批次间差异。
  • 美研制寨卡病毒快速检测工具 成本极低敏感性堪比PCR
    p  《科学· 转化医学》杂志近日载文称,美国科学家研制出一种快速、高灵敏且便宜的新型检测工具,不仅能直接检测到蚊子体内和人体体液中的寨卡病毒,还能区分寨卡病毒的非洲株和亚洲株,可更有效地追踪寨卡病毒的传播。/pp  寨卡病毒是一种虫媒传播病毒,与登革热、黄热病和西尼罗河病毒同属。寨卡病毒属于单链RNA病毒,分为亚洲系和非洲系两大谱系。感染后常见症状包括发烧、疹子、关节疼痛、肌肉疼痛、头痛和结膜炎等。孕妇感染可导致婴儿小头症等严重出生缺陷。/pp  科罗拉多州立大学的纽恩雅· 朝迪万等研究人员设计的新工具,基于一种叫做“环介导等温扩增”技术(LAMP),能直接从蚊子体内以及人的血液、唾液和精液中检测到寨卡病毒,其敏感性堪比目前的标准PCR(聚合酶链反应)检测技术。但PCR仪器的价格从1.5万美元至2.5万美元不等,仅在实验室内使用 而新工具初步估计成本为250美元左右,能在野外使用。/pp  研究人员利用人为掺入病毒的健康人样本及寨卡病毒感染者身上采集的临床样本,验证了LAMP的有效性。LAMP还足够灵敏,能从50只蚊虫中找出唯一受到感染的蚊子。此外,LAMP对样本处理的要求很低,而检测时间却缩短很多,这有利于对寨卡病毒的监控。更重要的是,它不会把登革病毒和基孔肯雅病毒等与寨卡病毒相似的病原体误检测成寨卡病毒。/pp  不过,研究人员表示,尽管这种新工具对监控寨卡疫情很有价值,但要通过审批进而大范围使用,估计还要很长时间。/pp/p
  • 浙大白瑞良团队发明新型分子磁共振成像技术,有望无创预测胶质瘤治疗敏感性
    2022年11月14日,浙江大学医学院系统神经与认知科学研究所、教育部脑与脑机融合前沿科学中心白瑞良团队联合山东省立医院刘英超团队,在Nature Biomedical Engineering杂志发表了题为“Transmembrane water-efflux rate measured by magnetic resonance imaging as a biomarker of the expression of aquaporin-4 in gliomas” (DOI: 10.1038/s41551-022-00960-9)的研究论文。该文首次报道了一种水通道蛋白4(AQP4)的在体可视化技术,在胶质瘤治疗敏感性预测方面展现出初步效果。该技术可在临床环境中轻松实现,有望为未来胶质瘤精准诊断和治疗管理提供一种有效的影像学工具。胶质瘤是中枢神经系统最为常见的原发肿瘤,展现出高度异质性和难治性,是临床治疗中最棘手的难点之一。水通道蛋白4(AQP4)是中枢神经系统的主要水通道蛋白之一,在胶质瘤细胞命运决定中发挥重要作用,是胶质瘤精准诊疗的理想生物标记物。然而,AQP4的活体检测十分困难,尚缺乏有效手段。面对该重大临床问题,浙江大学白瑞良团队及山东省立医院刘英超团队,通过医工交叉的技术手段,在该领域取得重大突破,发明了一种快速、无创的全肿瘤AQP4高分辨磁共振成像技术,弥补了该领域的技术空白,并首次发现AQP4表达水平与胶质瘤治疗抵抗存在直接相关,能够有效预测胶质瘤放化疗治疗的敏感性。该工作为胶质瘤的精准诊断提供了一种有效的影像学工具技术,可为胶质瘤的预后评估发挥关键作用。AQP4是一种大分子膜蛋白,在常规MRS等磁共振成像技术中不可见。作者参考广泛应用于生命科学的荧光标记方法,利用AQP4能够介导水分子的跨膜运输活动这一现象,且单个AQP4分子能够每秒介导大量(~2.4pL)水分子通过细胞膜(胶质瘤细胞体积约为10pL),巧妙的提出了AQP4磁共振成像的新原理–即通过测量AQP4介导的水分子跨膜流出速率kio,从而实现对体内AQP4分子的特异性标记和信号放大。研究团队利用临床常规使用磁共振造影剂(例如Gd-DTPA)的胞外分布特性,通过进一步改造动态对比增强磁共振成像技术(dynamic-contrast-enhanced MRI, DCE MRI),极大提高了DCE-MRI对水分子跨膜运输测量的敏感度,在不增加患者经济和时间成本的情况下实现了对AQP4的精准测量。图1.新型AQP4磁共振成像原理和方法图解。通过测量AQP4介导的水分子跨膜流出速率(kio),特异性标记和放大AQP4在体磁共振信号,进而通过提升动态对比增强磁共振成像技术在kio测量方面的敏感度和特异性,最终实现在体AQP4高分辨成像。为了验证跨膜运输动态对比增强磁共振成像技术(water-exchange DCE-MRI)在检测AQP4方面的灵敏度和临床转化可行性,团队首先通过构建胶质瘤动物模型,将water-exchange DCE-MRI得到的水分子跨膜流出速率kio结果与AQP4免疫组化结果做空间分布对比,发现两者存在高度线性相关性;进而利用kio图谱引导立体定向活检,在胶质瘤病人中实现了磁共振图像与胶质瘤活检病理的空间点对点比较分析,发现新技术检测的AQP4表达依然与免疫组化结果存在高度线性相关性。最为重要的是,新技术不仅成功检测到肿瘤间AQP4表达差异,也准确检测出胶质瘤内AQP4分布的异质性以及替莫唑胺(TMZ)治疗下AQP4的动态变化。在检测特异性方面,研究团队发现通过AQP4敲除或特异性抑制均能有效减慢水分子跨膜流出速率,充分证明了新方法检测AQP4的特异性。图2.临床胶质瘤患者,Water-exchange DCE-MRI得到的kio参数图可以精准表征AQP4表达及其瘤内和瘤间异质性。为了进一步推动该技术的临床转化,研究团队利用新AQP4成像技术发现胶质瘤瘤间及瘤内均存在较强AQP4表达异质性。通过进一步的细胞实验及相关技术发现,低AQP4表达的胶质瘤组织(像素),以具有胶质瘤干细胞特性的慢增殖细胞为主,对替莫挫胺等放化疗治疗不敏感,耐药生物标志物(ZEB1)高表达;而高AQP4的胶质瘤组织(像素),以快增殖细胞为主,对替莫挫胺治疗敏感,ZEB1低表达。前期研究结果提示,AQP4成像有望揭示胶质瘤对放化疗治疗的敏感性。图3.AQP4表达水平提示胶质瘤对放化疗治疗的敏感性。低AQP4的胶质瘤组织以胶质瘤干细胞特征的慢增殖细胞为主(SCC),在替莫挫胺(TMZ)治疗下存活,并且表达更多的治疗抵抗标志蛋白ZEB1。综上所述,研究团队巧妙地设计了一种标记AQP4的磁共振成像新技术,实现了胶质瘤内AQP4的无创、高分辨、定量成像,成功揭示了胶质瘤内AQP4表达的空间异质性,并初步发现新技术能够提示胶质瘤对放化疗治疗的敏感性。该技术在常规3T及多种场强下均可实现,且可以在临床常规造影剂的配合下、无需额外增加扫描时间及成本的条件下完成,具有很强的普适性,有望为胶质瘤的个体化精准诊疗提供有效的影像学工具。浙江大学博士生贾银行为第一作者、山东第一医科大学附属省立医院神经外科主任医师许尚臣和浙江大学博士生韩广旭为共同第一作者,浙江大学医学院、教育部脑与脑机融合前沿科学中心白瑞良研究员为通讯作者,山东第一医科大学附属省立医院神经外科主任医师刘英超为共同通讯作者,研究得到了浙江大学段树民院士、刘冲教授,浙江大学附属第二医院神经外科张建民主任、美国国立卫生研究院Peter J. Basser教授、哈佛医学院和麻省总医院的Jonathan Polimeni教授、山东大学陈增敬教授等专家的指导。该研究得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、浙江省自然科学基金以及浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心等的资助。原文链接:https://www.nature.com/articles/s41551-022-00960-9
  • 何念鹏、潘俊等研究人员揭示森林-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
    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.
  • 简单血液测试可检测肺癌 敏感性和特异性均较高
    简单的血液测试可检测肺癌,敏感性和特异性均较高&mdash &mdash 大型临床验证研究结果已刊发在《临床肿瘤学杂志》上鉴于高清影像诊断肺癌的效果迫切需要改善,GENSIGNIA 计划推出微创诊断性测试  2014年1月14日,总部位于伦敦的私营分子诊断公司 GENSIGNIA Ltd (在加州圣迭戈设有实验室)携手意大利米兰国家癌症研究中心 Istituto Nazionale dei Tumori (INT)(国立肿瘤研究所)的 IRCCS 基金会 (Fondazione IRCCS) 宣布,微 RNA 特征分类器 (MSC) 的肺癌测定法(简称 MSC 肺癌测定法)取得了积极的临床验证结果,该结果已经发表在《临床肿瘤学杂志》(Journal of Clinical Oncology) 上。该结果首次证明,血液检测可以显著降低高清影像诊断中较高的假阳性率,尤其是目前推荐用于扫描重度吸烟者是否患有癌症的低剂量电脑断层扫描(LDCT 或螺旋 CT)方法。上述测定法灵敏度较高,在确诊时间上较 LDCT 最多早两年。INT 癌症基因组学博士、教授、主任 Gabriella Sozzi 将于1月8日在圣迭戈 AACR-IASLC 肺癌分子起源 (AACR-IASLC Molecular Origins of Lung Cancer) 大会的全体会议上公布该研究结果的细节。GENSIGNIA 打算2014年首先在美国推出肺癌诊断性测试。  在对比 LDCT 和观察疗法的随机肺癌筛查试验(意大利多中心肺癌检测 [MILD] 试验 INT)中,该机构提前收集了939名重度吸烟者的血液样本,这些样本用于验证24微 RNA 表达特征测定方法 -- MSC 肺癌测定法的诊断性能,并证明该方法的临床效用。来自 MILD 试验的重度吸烟者并未罹患癌症(n=870),也并未确诊罹患肺癌(n=69),在此次相关性研究进行了检查。MSC 肺癌测定法证明,确定肺癌存在的总敏感度为87%。在所有受试者中,MSC 肺癌测定法在肺癌确诊率和致死率上的阴性预测值 (NPV) 分别为99%和99.86%,表明该测试在准确识别无肺癌受试者方面具有高特异性。正因如此,MSC 肺癌测定法将 LDCT 确定未罹患肺癌的重度吸烟者存在疑似肺部肿瘤的假阳性率降低了五倍。  意大利米兰 Istituto Nazionale dei Tumori 胸外科主管、外科手术主任 Ugo Pastorino 博士表示:&ldquo MSC 肺癌测定法结合 LDCT 扫描结果将假阳性率降低了五倍,这具有重要的临床意义,因为这降低了重复 LDCT 扫描或其他不必要的侵入性诊断复查的假阳性率和潜在的副作用。&rdquo   该肺癌相关性研究开创了此类研究的先河,利用提前从大型随机肺癌筛查试验中收集的血液样本对生物标志物进行临床验证。除了显著降低假阳性率之外,MSC 肺癌测定法的表现与肺癌阶段和距离利用 LDCT 检测癌症的时间(至多两年)无关。这表明 MSC 肺癌测定法可以提高诊断和早期检测的潜在效用。  INT 癌症基因组学博士、教授、主任 Gabriella Sozzi 表示:&ldquo 我们已经开发出一种微创分子诊断测定法,量化了可在血液中自由循环并可显示肺癌存在的特效微 RNA 的表达。总的来说,我们的研究结果支持使用这种测定法作为改善提早发现肺癌的工具。&rdquo   全球大概有11亿烟民,美国则拥有大约1900万重度吸烟者,他们每天至少吸一包烟。LDCT 被推荐用于筛查高危人群中的肺癌患者,主要是重度吸烟者。具有里程碑意义的由 NCI 资助的全国肺癌筛查试验 (National Lung Screening Trial, NLST) 2011年6月发布在《新英格兰医学杂志》(New England Journal of Medicine) 上,该试验结果显示,与每年进行一次胸部 X 光检查相比,LDCT 筛查将有大于或等于30年烟龄(pack-year=表示20支烟/天/年)以及戒烟后时间小于等于15年的高危人群的死亡率相对降低20%,在 NLST 中,24.2%的被筛查受试者被视为肺癌阳性,大多数阳性受试者接受了额外的测试。当发现阳性筛查结果时,96.4%的 LDCT 结果被视为&ldquo 假&rdquo 阳性。因此,考虑到筛查大量高危人群的成本、LDCT 筛查相关的潜在危害以及 LDCT 出现的较高的假阳性率,这些因素突显出需要利用其它生物标记来提高诊断效率。  GENSIGNIA 创始人兼执行主席 Gabriele Cerrone 表示:&ldquo 利用螺旋 CT 扫描筛查重度吸烟者可以挽救许多人的生命,但是由于假阳性率很高,这种方法的成本效益受到了质疑。MSC 肺癌测定法结合螺旋 CT 扫描显著降低了假阳性率,这避免了为确定诊断而进行的更多检查和扫描,大大节省了全球医疗体系的开支。&rdquo   肺癌简介  国际世界癌症研究基金会 (World Cancer Research Fund International) 指出,肺癌是全球最常见的癌症,据估计本世纪将有多达十亿人因吸烟而死。在美国,肺癌是第二大癌症,但是美国癌症协会表示,迄今为止肺癌在癌症死因中居于首位。美国死于肺癌的人数多于死于结肠癌、乳腺癌和前列腺癌的总人数。肺癌的症状通常不会显现,除非已经进入不可治愈的晚期。即使真的出现了肺癌的症状,患者往往误以为是其他病症,例如感染或吸烟导致的慢性病,这常常会延误诊断。因此,80%以上的肺癌患者在确诊后两年内死亡。  微 RNA 和 MSC 肺癌测定法简介  微 RNA (miRNA) 是小的非编码核糖核酸 (RNA),可以调节基因活性,在癌症中有异常表达。他们是肿瘤细胞及其微环境向血液循环主动释放的特定组织和疾病分子,包于外来体内或与核糖核蛋白复合物有关,以防止其降解。凭借尺寸小、稳定性强等优点,微 RNA 可以在生物体液中被测定,例如血浆和血清,可用作循环生物标记。Sozzi 和 Pastorino 博士报告了两个独立的 LDCT 筛查研究中的受试者的基于血浆的微 RNA 特征的开发和验证过程。这证明,24个循环的微 RNA 的实时 RT-PCR 的定量测定在肺癌上具有诊断和预后意义(Boeri 等,2011年)。这种生物标记测定旨在为早期发现肺癌创造可能,从而在 LDCT 或胸部 X 光检查做出假阳性诊断后避免不必要的检验的费用和并发症。
  • 新型高敏感度成像技术研发成功
    英国《自然》杂志28日公开的一篇论文,描述了一种集磁共振成像和伽马射线成像优点于一身的新型光谱成像技术,有望为开发新型医学诊断工具打下基础。  磁共振成像是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。这是医学领域非常重要的诊断工具,因为它具有卓越的空间分辨率,能够分辨图像中的个体特征。而伽马射线探测器则具有高度敏感性,可用于探测微量放射性示踪剂。这些示踪剂能够定位特定的目标,因此这种图像可用于诊断癌细胞的分布和数量以及脑和心血管畸形。一直以来,这两种技术各有千秋,但双方的优点却很难兼得。  此次,美国弗吉尼亚大学研究人员高登盖茨、威尔逊米勒及其团队成员,发明了一种全新的成像技术,先利用磁共振收集空间信息,再利用伽马射线收集图像信息。研究人员通过在玻璃槽中进行放射性原子成像操作,证明了该技术的可行性。而传统的磁共振成像方法需要几十亿甚至更多的原子才能生成图像。  在目前阶段,如使用该技术获取示例图像的数据,大约需要60个小时,这对于临床应用而言并不理想。不过论文作者提出,虽然该技术手段在某些方面仍需改进,譬如说处理速度,但提高探测器的规模或者放射性示踪剂的数量或有助于克服这些问题。  在论文随附的新闻与观点文章中,英国诺丁汉大学科学家认为,该技术将有助于生物学和非生物学系统的研究。
  • 核酸检测新冠肺炎敏感性只有30%-50% 是什么影响了检测准确率
    p  2月13日,湖北省卫健委官网发布的最新疫情情况,将临床诊断病例数纳入确诊病例数进行公布。通报显示,湖北省新增新冠肺炎病例14840例(含临床诊断病例13332例)。/pp  何为临床诊断病例?又为什么会有临床确诊病例?据中国医学科学院院长王辰分析,现在对于病毒核酸的检测能力在不断提升,但不同的试剂之间精准程度有差别,并不是所有患者都能检测出核酸阳性,所以有大量看着流行病学史上、接触史上像是,临床症状也像是,但是核酸未能得到确证的病人,现在被列为疑似病例,建议在武汉出现这样的病人,应当可以列为临床诊断病例,因为核酸对于已确诊的病人阳性率也只在30%~50%之间,因此设出临床诊断这个档级是非常有必要的。/pp  为什么核酸检测结果会出现假阴性?不同企业的试剂检测产品有何异同?今天的科技日报也发表文章:《新冠病毒核酸检测出现假阴性到底是什么影响了准确率》,详细分析了为什么核酸检测结果会出现假阴性?不同企业的试剂检测产品有何异同?/ppstrong  扩增让新冠病毒现形/strong/pp  大多数生物体的遗传物质是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA,例如这次的新冠病毒。为了知道人体内是否含有新冠病毒,需要采集人体样本进行检测。根据《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》,在鼻咽拭子、痰、下呼吸道分泌物、血液、粪便等标本中可检测出新冠病毒的RNA。/pp  但实际上,样本中病毒的遗传物质极其微量。而且与DNA相比,RNA极易降解。问题来了,样本中的RNA病毒量少又不稳定,怎样才能逼这只妖怪“现形”呢?/pp  逆转录-聚合酶链反应技术(RT-PCR技术)就是“照妖镜”。该技术能将病毒的RNA合成为DNA,然后对合成DNA进行扩增,再通过荧光探针检测这些扩增产物。荧光探针就像雷达一样,一旦锁定目标就会发出信号。/pp  扩增产物越多,累积的荧光信号就越强。核酸检测就是通过检测荧光信号的累积来确定样本中是否有病毒核酸。目前,获批的新冠病毒核酸检测试剂使用的均是RT-PCR技术。/pp  中国工程院院士、清华大学生物医学工程系讲席教授程京接受采访时表示,除RT-PCR这一热循环扩增技术之外,等温核酸序列扩增技术(NASBA技术)和环介导等温扩增技术(LAMP技术)等恒温扩增技术也在分子诊断领域中扮演着重要角色。/pp  “目前,获批的核酸检测试剂产品都是单一指标的,即只能用于检测新冠病毒这一种病毒。”程京坦言,对于大量疑似病人来说,这类检测试剂作用有限,临床上急需能一次性检测多个病原体的检测试剂产品。/ppstrong  为何核酸检测结果会出现假阴性?/strong/pp  程京在采访中表示,这可能由多种因素导致。“首先,试剂盒研发需要十几种关键化学原材料,比如酶、合成DNA等。不同企业选择的原材料供货方不同,酶的活性、DNA的纯度就会有差别,这都会影响到核酸检测试剂的准确度。”程京说。/pp  “而在试剂盒产品研发过程中,原材料制备、生产工艺选择、研发人员能力、技术手段使用,每一个环节都有可能产生偏差,误差累计起来也会导致试剂盒产品灵敏度出现差别。”程京说。/pp  再者,取样过程不规范也会影响后续的分离和测定结果。以使用最普遍、操作简单的咽拭子采集为例,由于咽部的新冠病毒含量少,所以有可能造成漏检。“虽然只是在咽部拿棉签划几下,但如果没有良好的专业实操技能,样本的采集部位和手法可能不符合规范,就可能直接影响检测结果。”程京表示,此外,刚被感染的病人因体内带毒数量有限,也可能出现检测结果为阴性。/pp  送样本时必须采取冷链运输,如果在运送过程中样本受损,也会影响检测结果。/pp  核酸检测出现假阴性的问题,一度引发用CT影像代替核酸检测试剂确诊新冠肺炎的呼声。近日发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》中,在“疑似病例”和“确诊病例”之外新增了一个“临床诊断病例”,并将“疑似病例具备肺炎影像特征者”作为其诊断标准(只限于湖北省之内),这也意味着CT影像结果成了“临床诊断病例”的判定依据。/pp  浙江大学附属第二医院放射科主任医师、中国医师协会放射医师分会呼吸专委会主任委员张敏鸣教授曾指出,CT影像结果阳性也存在误诊可能。他还提到,如果都去做CT检查而忽略防护,容易造成交叉感染。专家表示,无论是CT检查还是核酸检测,都不能保证绝对的准确性。/pp  “尽管核酸检测存在假阴性问题,但核酸检测是病原诊断的一个依据,也是目前确诊的最重要依据。”国家医疗专家组成员、北京大学第一医院感染疾病科主任王贵强表示。/p
  • 新型高敏感成像技术研发成功 集磁共振和伽马射线优点于一身
    英国《自然》杂志28日公开的一篇论文,描述了一种集磁共振成像和伽马射线成像优点于一身的新型光谱成像技术,有望为开发新型医学诊断工具打下基础。  磁共振成像是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。这是医学领域非常重要的诊断工具,因为它具有卓越的空间分辨率,能够分辨图像中的个体特征。而伽马射线探测器则具有高度敏感性,可用于探测微量放射性示踪剂。这些示踪剂能够定位特定的目标,因此这种图像可用于诊断癌细胞的分布和数量以及脑和心血管畸形。一直以来,这两种技术各有千秋,但双方的优点却很难兼得。  此次,美国弗吉尼亚大学研究人员高登盖茨、威尔逊米勒及其团队成员,发明了一种全新的成像技术,先利用磁共振收集空间信息,再利用伽马射线收集图像信息。研究人员通过在玻璃槽中进行放射性原子成像操作,证明了该技术的可行性。而传统的磁共振成像方法需要几十亿甚至更多的原子才能生成图像。  在目前阶段,如使用该技术获取示例图像的数据,大约需要60个小时,这对于临床应用而言并不理想。不过论文作者提出,虽然该技术手段在某些方面仍需改进,譬如说处理速度,但提高探测器的规模或者放射性示踪剂的数量或有助于克服这些问题。  在论文随附的新闻与观点文章中,英国诺丁汉大学科学家认为,该技术将有助于生物学和非生物学系统的研究。
  • 智慧农业团队在多尺度稻叶瘟敏感光谱指数构建及遥感监测方面取得重要进展
    近日,农学院智慧农业团队在国际顶级遥感期刊《Remote Sensing of Environment》发表了题为“A disease-specific spectral index tracks Magnaporthe oryzaeinfection in paddy rice from ground to space”的研究论文,报道了他们在多尺度稻叶瘟敏感光谱指数构建,以及小农户田块稻叶瘟发生时空动态遥感监测方面的重要进展。稻瘟病(Magnaporthe oryzae)是威胁全球水稻生产的最具破坏性的真菌病害。现有的稻叶瘟发病信息主要通过田间调查来获取,这种方法不仅费时费力,而且存在代表性差等弊端,难以满足大范围稻瘟病高时效高精度监测的需求。构建适用于叶片和冠层尺度的稻叶瘟敏感光谱指数,对于遏制病害蔓延、病害定损评估、早期病害预测预警至关重要。现有研究多集中在基于机器学习或统计模型的单一尺度稻叶瘟识别和病情指数估算,缺乏对稻叶瘟高度敏感、可适用于叶片(个体)和冠层尺度(群体)的光谱指数。该研究综合分析了从单叶到冠层尺度稻叶瘟侵染引起的光谱响应(图1),基于单波段可分性和特异性光谱响应规律创建了一对稻叶瘟敏感植被指数(RIce Blast Indices, RIBIs),进一步通过光谱指数波段优化方法确定了三波段具体位置(R665, R753和R1102)。利用叶片、近地面冠层和卫星平台获取的多年多试验点实测数据,系统评价了RIBIs在不同尺度对稻叶瘟病害严重程度的估算能力。结果表明,在叶片尺度RIBIred对感染和健康样本的识别表现出最高的分类精度(图2),而在冠层尺度RIBInir则表现出与病情指数最高的相关性(图3)。图1. 稻叶瘟侵染下不同病害严重程度的水稻光谱反射率。A. 单叶尺度不同接种后天数(Days after inoculation, DAI);B. 近地面冠层尺度不同病情指数(Disease index, DI)。图2. RIBIs与传统光谱植被指数在温室(2018和2019)和自然条件下(2020)对健康与感病叶片分类精度的比较。RBVI:前人研究中对稻叶瘟较敏感的植被指数,SVI:类似RIBI的植被指数,TBVI:传统三波段植被指数,OD:其他类型病害指数,CW:叶绿素及水分敏感植被指数。图3. RIBInir和传统指数NDVI在近地面(A和C)及卫星尺度(B和D)与稻叶瘟病情指数DI的相关性。不同颜色散点代表在不同时期和试验点获取的样本。该研究进一步对Sentinel-2卫星影像提取的RIBInir进行时间序列分析和热点分析发现,在时间维度上,基于RIBInir的时间序列能准确追踪小农户田块中稻叶瘟的爆发与恢复态势,而传统植被指数NDVI对自然条件下稻瘟病发生过程的敏感性更差(图4)。空间维度上,RIBInir对稻叶瘟发生区域的刻画更加准确,稻叶瘟时空动态传播规律的与实地调查一致性更好(图5),卫星影像分析结果中表征病害恢复的绿色像素与呈现恢复趋势的黑色调查点吻合度更高。该研究构建了适用于叶片和冠层尺度的稻叶瘟敏感光谱指数,显著提高了对多尺度稻叶瘟发生的识别精度和对病情指数的估算能力;首次提出了基于光谱指数图的小农户田块稻叶瘟爆发热点识别思路,为基于卫星遥感的稻叶瘟传播概率等级划分和病害流行风险评估奠定基础。图4.试验区(以江苏省淮安市唐曹村为例)Sentinel-2影像植被指数的时间序列结果比较(A. RIBInir B. NDVI)。红色星号表示不同水平下的显著性差异。图5.两个典型研究区卫星影像RIBInir和NDVI的热点分析结果(左:江苏省淮安市唐曹村;右:江苏省淮安市太平村)。黑色点代表实地调查点。该研究由南京农业大学国家信息农业工程技术中心完成,农学院博士研究生田龙为论文第一作者,程涛教授为通讯作者。据了解,智慧农业团队在国家自然科学基金等项目,以及现代作物生产省部共建协同创新中心等平台的资助下,瞄准作物病虫害高时效高精度监测预警难题,持续开展了多年温室与田间试验,近两年连续在Remote Sensing of Environment上发表稻叶瘟光谱监测机理与方法方面的创新成果,对于作物病虫害天空地一体化监测预警和作物绿色智慧生产具有重要价值。
  • 微结构敏感的增材合金超高周疲劳裂纹萌生/扩展新理论
    增材制造金属作为新一代“高设计自由度”材料,虽具有传统铸轧工艺无法比拟的优势,但其长期服役疲劳性能仍有不足。航空发动机、燃气轮机和高铁等关键零件,在服役过程中承受107~1010及以上的循环载荷,材料微结构敏感性显著增强,实验寿命分散性大,传统基于疲劳极限(107)的疲劳强度与寿命设计理论不再适用。因此研究增材制造金属材料的超高周疲劳(VHCF)失效机理,建立量化内部缺陷和微结构的超高周疲劳裂纹萌生/扩展理论框架具有重要的科学意义和工程应用价值。增材制造金属超高周疲劳裂纹通常萌生于内部缺陷,裂纹萌生阶段通常占总寿命的95%以上。对于内部裂纹尚无合适的原位观测手段捕捉纳米级的裂纹长度变化,同时由于缺陷尺寸与晶粒在同一数量级,材料的各向同性假设不再适用。在理论层面,现有循环内聚区模型难以处理低于应力强度因子阈值的损伤演化,同时塑性变形和损伤是历史相关的内变量,现有数值模拟方法无法处理超高周次的循环载荷数。本研究旨在发展考虑材料微结构的超高周裂纹萌生/扩展机理的力学模型及超高周次循环载荷下的数值加速等效方法。本研究建立了耦合的晶体塑性/循环内聚区模型,引入单元通信机制,建立裂纹萌生演化准则,提出适用于超高周疲劳载荷的加速算法,对增材制造铝合金疲劳裂纹萌生和扩展过程进行预测,并通过实验验证了该方法的有效性。主要成果如下:(1)捕捉到了超高周疲劳早期的裂纹萌生/扩展过程。揭示了增材制造铝合金的VHCF裂纹萌生/扩展机理,建立了1:1还原实验的缺陷、晶粒织构和载荷条件的有限元模型。图1 (a)早期裂纹捕捉,(b)由内部缺陷诱发的次生裂纹,(c)早期裂纹形貌,对应载荷循环数3.63×108,(d)有限元模型及边界条件,(e)内聚区单元网络,(f)缺陷附近的内聚区单元(2)构建了超高周疲劳裂纹萌生及扩展的理论框架。首次将裂纹萌生过程中实体单元计算得到的晶体滑移内变量作为损伤参量引入内聚区模型,建立裂纹萌生和扩展准则,提出了基于向前欧拉法和频率等效的加速算法,实现超高周疲劳裂纹萌生和扩展的全过程模拟,很好地模拟了裂纹萌生早期缺陷附近最大激活滑移系的演化。图2 裂纹萌生早期缺陷附近最大激活滑移系的演化(a) N=1×104, (b) N=5×105, (c) N=2.5×106, (d) N=4.5×106, (e) N=6.5×106, (f) N=8.5×106(3)验证了模型在超高周疲劳载荷下的有效性。计算结果表明由于裂纹表面的相互挤压,裂纹面附近产生大量高局部累积塑性区,有力地支撑了大数往复挤压模型(NCP)所预测的FGA细晶区形成机理。同时模型可以有效地计算裂纹闭合效应,预测的裂纹扩展速率与实验结果吻合很好。图3 模型验证:(a)KAM图, (b)计算结果, (c)裂纹扩展速率该研究成果近期以“A framework to simulate the crack initiation and propagation in very-high-cycle fatigue of an additively manufactured AlSi10Mg alloy”为题,发表在固体力学旗舰期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids 2023,175, 105293上(https://doi.org/10.1016/j.jmps.2023.105293),论文作者为中国科学院力学研究所孙经雨、钱桂安、洪友士等人。该项研究工作得到了国家自然科学基金(12002185,12272377,12072345,11932020)的资助。
  • 自动化拉曼病原药敏快检新系统研发问世
    多重耐药菌(MDR)和其耐药性的传播已成为全球公共卫生问题,MDR引起的血流感染往往病情较重,快速完成药敏检测并采取有针对性的治疗措施,对于降低患者的死亡率至关重要。但是,目前病原药敏试验耗时很长,导致临床医生主要依赖经验进行治疗。开发一种简单、快速、准确,而且临床广谱适用的药敏表型试验方法一直是临床上的迫切任务。针对这一难题,中科院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心与北京协和医院、青岛大学附属医院和青岛星赛生物等单位合作,以替加环素治疗败血症为模型,利用重水标记单细胞拉曼光谱技术(D2O-SCRS),建立了自动化版本的拉曼病原体药敏快检系统(CAST-R),将常见病原体(血液感染阳性培养瓶内)的药物敏感性实验(AST)的时长缩短至3小时,实现了十倍加速,可在培养瓶报阳当天得出药敏结果。该研究成果于近日发表在《微生物》杂志。该工作由北京协和医院检验科教授杨启文和该所单细胞中心研究员徐健共同主持完成。败血症是指病原菌侵入血液循环而引发的急性全身性感染。在引起血流感染的病原体中,鲍曼不动杆菌是最常见的病原体之一。目前,针对多重耐药或泛耐药病原体感染,比如鲍曼不动杆菌或碳青酶烯类耐药肠杆菌目等细菌感染,替加环素往往是针对抗感染治疗的最后一道防线。然而,临床检测病原体对替加环素的药敏性面临诸多难点。首先,替加环素理化性质不稳定,易氧化分解,而且培养基的类型、配制时间、检测方法、不同的菌种以及折点的选择等因素,都对替加环素的体外药敏结果有影响。其次,目前的药敏方法存在较多的难点和操作误区,也不易标准化。在中科院青岛能源所单细胞中心,记者看到,以年轻党员为骨干的“薛鸣球单细胞药敏快检技术攻关突击队”攻坚克难,展开了数轮技术攻关。由生物能源第一党支部单细胞中心的朱鹏飞、任立辉、戴靖以及北京协和医院朱盈等带领的攻关小组,联合青岛星赛生物公司和青岛大学附属医院的研究人员,从血培养阳性培养瓶中样本开始,使用CAST-R中自动化液体处理工作站(PLS)一站式完成样品D2O孵育、自动清洗和芯片定位;然后,利用仪器内置的软件(自主研发的算法)实现细胞精准定位与高通量拉曼光谱采集;最后,结合机器学习实现了光谱采集过程的自动化和智能化以及光谱的质量控制,得出准确药敏结果。CAST-R可针对血培养阳性培养瓶中的病原体直接进行自动化的药敏试验,速度提高了10倍。此前,单细胞中心科研团队提出了“最小代谢活性抑制浓度(MIC-MA)”这一测量药物敏感性的新概念,在此基础上,新的科研工作引入了“eMIC-MA”概念,以有效排除菌株起始状态和仪器改变对检测结果的影响。通过CAST-R测试了100株鲍曼不动杆菌临床分离株对替加环素药敏性,与临床金标准(微量肉汤稀释法;BMD)相比较的基本一致率和分类一致率分别为99%和93%,从而验证了CAST-R的准确性和可靠性。进而,针对26例患者血培养阳性培养瓶,测定了常见血流感染菌对替加环素、美罗培南、头孢他啶和氨苄西林/舒巴坦等8种抗生素的药物敏感性,并与BMD结果相比,分类一致率达到93%,验证了CAST-R在血流感染用药上的广谱适用性。这些结果验证了CAST-R自动化系统的快速、准确和可靠性以及临床适用性,加速了其临床应用。此外,利用单细胞中心前期发明的拉曼分选和测序技术(RACS-Seq)技术(Xu, et al., Small, 2020),CAST-R有望在单细胞精度建立耐药表型和基因型的联系,从而跟踪超级细菌的出现与耐药性的传播。该工作得到了北京协和医院检验科教授徐英春、青岛大学附属医院检验科教授朱元祺和单细胞中心研究员马波等的支持。获得了中科院先导专项、基金委国家重大科学仪器研制项目、中科院STS区域重点项目、广州生物岛实验室等的资助。
  • 单细胞拉曼光谱技术:自动化拉曼病原药敏快检系统
    多重耐药菌(MDR)和其耐药性的传播已成为全球公共卫生问题。MDR引起的血流感染往往病情较重,快速完成药敏检测并采取有针对性的治疗措施,对降低患者的死亡率至关重要。目前,病原药敏试验耗时很长,导致临床医生主要依赖经验进行治疗。开发一种简单、快速、准确,而且临床广谱适用的药敏表型试验方法一直是临床上的迫切任务。近期,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心与北京协和医院、青岛大学附属医院和青岛星赛生物等合作,以替加环素治疗败血症为模型,利用重水标记单细胞拉曼光谱技术(D2O-SCRS),建立自动化版本的拉曼病原体药敏快检系统(CAST-R),将常见病原体(血液感染阳性培养瓶内)的药物敏感性实验(AST)的时长缩短至3小时,实现10倍加速,可在培养瓶报阳当天得出药敏结果。  该研究从血培养阳性培养瓶中样本开始,使用CAST-R中自动化液体处理工作站(PLS),一站式完成样品D2O孵育、自动清洗和芯片定位。然后,利用仪器内置的软件(自主研发的算法)实现细胞精准定位与高通量拉曼光谱采集。最后,结合机器学习实现光谱采集过程的自动化和智能化以及光谱的质量控制,得出准确药敏结果。CAST-R可针对血培养阳性培养瓶中的病原体直接进行自动化的药敏试验,速度提高了10倍。青岛能源所单细胞中心前期提出“最小代谢活性抑制浓度(MIC-MA)”这一测量药物敏感性的新概念。在此基础上,该研究引入了“eMIC-MA”概念,以有效排除菌株起始状态和仪器改变对检测结果的影响。通过CAST-R测试100株鲍曼不动杆菌临床分离株对替加环素药敏性,与临床金标准(微量肉汤稀释法;BMD)相比较的基本一致率和分类一致率分别为99%和93%,从而验证CAST-R的准确性和可靠性。进而,针对26例患者血培养阳性培养瓶,测定了常见血流感染菌对替加环素、美罗培南、头孢他啶和氨苄西林/舒巴坦等8种抗生素的药物敏感性,并与BMD结果相比,分类一致率达到93%,验证了CAST-R在血流感染用药上的广谱适用性。相关成果发表在mLife上。研究得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金委国家重大科学仪器研制项目、中科院科技服务网络计划区域重点项目、广州生物岛实验室等资助。
  • 褚君浩:传感器,让我们的敏感神经更敏感
    褚君浩,中国科学院院士,红外物理学家、半导体物理和器件专家,中国科学院上海技术物理研究所研究员,东华大学理学院院长。他是我国培养的第一个红外物理博士,从20世纪70年代末开始,他就专注于红外探测器的研究,并与汤定元、徐世秋两位科学家研究了一种全新的半导体材料,创造性地提出了测算这种材料特性的公式,该公式最终以三位中国科学家的名字命名,被称为CXT公式,成为判断红外探测器新材料、新结构的参照标准。他的专著《窄禁带半导体物理学》,被国外20多个研究机构作为相关材料和器件研究的理论依据。  智能时代,传感器无处不在。传感器与计算机、通信被称为信息系统的三大支柱,成为衡量一个国家科技水平以及是否处在国际战略竞争制高点的一个重要标志。各种机器设备中的传感器就相当于人类的五官和神经系统,它们让机器能听、能闻、能看,从而更好地感知、学习和进化,为我们提供高精度、智能化的服务。传感器家族有哪些成员?它们能为我们提供怎样的服务?高性能传感器的市场长期被美国、日本、德国的企业占据,我国科学家如何才能在这一领域拼出一席之地?  简单来说,传感器就是用材料经过一定的设计,做成的一个器件,取代耳朵、鼻子、舌头、眼睛、皮肤的功能。它能够看得见、听得见,能够闻得出味道,能够感知到。它可以比人类的功能更强大,所以传感器要具有高性能。传感器具有的高性能,一般要超过人类的五官,能够听得到很远的声音,能够看得见红外光。  日常生活当中传感器非常多,最敏感的一个传感器大家可能没注意:你把手机靠近耳朵的时候,手机的屏幕就暗了,所以随便怎么碰耳朵,照样可以打电话,这就是手机传感器在起作用。手机里面传感器最多,而且都很小、很灵敏。现在传感器的发展趋势就是高精度、高灵敏、高速响应、高稳定性、高可靠性、微型化、柔性化、多功能集成化、数字化、智能化、无线通信化,另外还要绿色环保。  没有传感器就无法数字化  2019年,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面。嫦娥四号搭载了多种科学探测仪器,可以探测月球表面的地形地貌、月表物质的成分和月球表层的结构。嫦娥四号的着陆器上还安装了4个与月壤直接接触的温度计,可每900秒测量一次月壤的温度,这也是人类首次实现在月球背面对月壤温度进行原位测量。我们进入了一个智能化的时代,上至宇宙探索,下至日常生活,数字技术已经渗透到方方面面,农业测产、荒野探矿、太空探月都离不开传感器,传感器信息采集功能的重要性也因此越来越凸显。物联天下,传感先行,无论是“大数据”“人工智能”,还是“物联网”,其最重要的“基石”就是传感器技术。那么,传感器技术怎样进行数据的采集、存储、计算?  智能时代的最大特点就是智能化系统的运用。智能化系统有三大支柱:动态感知、智慧识别、自动反应控制。比如机器人能够把乒乓球打到,首先是动态感知,看到这个球怎么过来;其次要分析这个球会从哪里进来,这是智慧分析;然后它采取措施,打到这个球。智能化系统最后的出路就是推动人工智能、智慧地球、数字城市的建设。这个系统最大的核心就是数字化,因为只有数字化才能定量化、精准化、规律化、智慧化,最后促进数字经济的发展。  数字经济的“数字”从哪里来?就是靠传感器来的,所以传感器是大数据的源头。数据有两类:一类是文本大数据,另一类是物理大数据。物理大数据是靠传感器实时获得的,这类数据好多都是声、光等类型的,它们属于一个波动世界。这个波动世界里面的数据量特别大,一个波有振幅、有位相、有频率,还有偏振等等,再加上时间、空间等海量的大数据,就可以告诉我们好多信息,然后对这些信息进行分析。  传感器和物联网是智慧地球、智慧城市两个核心技术。智慧分析就是从大数据分析出一些我们所需要的信息。现在浙江省义乌市有一座大桥里面安装了好多传感器,通过传感器看它里面振动的应力波形,不同的车辆开过去波形都会有变化。如果有一天发现应力情况异常,就会报警。  传感器是支撑智能化最重要的“一条腿”。无线通信接收信号要靠传感器,通信卫星主要就是发射和接收,接收需要传感器,没有传感器,通信就中断了,后面的智能化更无法实现。可以说没有传感器,就没有智能时代;没有传感器,也没有信息化时代。  我国传感器技术与国外的差距及优势  一部智能手机中有20多个传感器,一部汽车更是有多达上百个各类传感器。无处不在的传感器,已经成为全世界最具发展潜力的高新技术产业。但是,目前全球2万多种传感器产品中,我国能生产的只有大约6000种,远远不能满足国内市场的需求。智能手机中,传感器几乎均为国外产品,每年我国各种中高端传感器进口占比高达80%,传感器芯片进口的占比甚至要达90%。我国传感器技术与国外的差距究竟在哪里?如何才能打开自己的一片天地?  传感器国内一般来说都能制造,在一般的应用上面也都适用,但是在高端应用、精细应用方面和国外有差距,这就要发扬工匠精神赶超世界一流。  我们也有自己的优势领域,有一本最有名的科学手册叫《LandoldtBoerstein》,这本科学手册,到现在已经有140年历史了,它每隔10年到15年要修订一次,我就是负责碲镉汞材料修订的作者负责人,因为在这个领域,我国科学家做的工作国际上认可,所以我们有这个资格来承担这项工作。  发展传感器,我国过去有一个弊端,就是买得到自己就不做了,但是红外探测器高端的买不到,就只能自己做,我们反而做出来了。其实在有些核心的关键领域还是要自立自强。我们现在好多企业,在红外传感器方面,水平不断地在提升。另外,要发展智能化,把芯片技术感受到的传感信息,智能化地分析处理,这就是当前传感器发展的趋势。  智能时代的“桥梁”  2019年4月15日,法国巴黎圣母院起火,考虑到空中投水可能造成建筑及文物损毁,法方派遣无人机捕获实时图像,为消防员实现精确定点扑救提供了重要支持。这其实得益于物联网技术的普及。互联网、物联网,一字之差,但两者截然不同。如果说,互联网是人们用来进行信息传播和共享的平台,那么,物联网就是“物物相连的互联网”,所不同的是,物联网是通过传感器、红外等各种感知设备,将信息传送到接收器,再通过互联网实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护。如今,物联网已经广泛应用在智慧城市、智慧医疗、智慧农业等众多领域,而传感器作为智能时代的“桥梁”,在各个领域智慧建设中已不可或缺。未来,传感器在智慧城市、智慧医疗、智慧农业等领域还能起到怎样的作用?  江苏无锡有一家公司,在公司每个区域里所有的转动部分都安装了传感器,这样在办公室里可以监控所有的电梯、马达是否正常。如果哪个地方不正常,控制室就亮黄灯了,马上就可以派人去修理。这就是智慧城市管理的一方面。  现在抑郁症很多,还有一些小孩患抑郁症,抑郁症当然有多种识别方法,也可以做成一个小的设备,定量分析患者的抑郁程度,这都是传感器信息获取分析的可能应用。如果我们人体里面都有传感器,比如口袋里放个心脏传感器,心电图随时可以拿到,如果一个人心脏有点不舒服了,跟医生打个电话,说我现在心脏不舒服,或者发条微信给他,这个是互联网技术的应用;但如果这个传感器的信号直接送到分析中心,分析中心就能够根据GPS定位知道人在什么位置,马上通知相关机构采取措施,这就是物联网技术应用。物联网技术在人类健康上面大有用处。  人类现在要进入智能时代,智能时代的最大特点就是智能化系统的运用,智能化系统非常重要的核心就是传感器,传感器就是我们的敏感神经。在智能时代的背景下,我们要努力打造敏感神经,通过科技创新手段不断提升信息传感水平,不断提升智慧分析水平,从而发展物联网、人工智能、智慧地球的事业,促进数字经济的发展和城市数字化转型,最终提升人们的生活水平。
  • 基于3D打印的浓度梯度微流控芯片用于微生物的快速药敏检测
    内容简介本研究论文聚焦微生物的快速药敏检测研究。抗生素耐药是目前全球公共卫生安全面临的一项严峻挑战。病原菌的耐药性加速进化增加了临床治疗多重耐药感染的用药难度与病人死亡率。及时得到微生物的抗生素药物敏感性结果对于临床多重耐药感染的精准诊断与用药治疗具有重要意义。这项研究中设计了基于流阻的微液滴芯片,结合应用刃天青生物指示剂可在5 h内指示微生物在不同浓度抗生素下的生长。该芯片有若干独立的截留腔室,可自动产生抗生素浓度梯度并形成独立的微液滴用于检测细菌药敏性。该芯片简化了控制操作和设备集成,相较于传统方法缩短了药敏检测时间,具有良好的应用前景。引用本文Zhang H, Yao Y, Hui Y, et al., 2022. A 3D-printed microfluidic gradient concentration chip for rapid antibiotic-susceptibility testing. Bio-des Manuf 5(1):210–219. 文章导读图1 用于细菌抗生素药物敏感性检测的浓度梯度微流控芯片的设计与应用示意图:(a)芯片的制造流程;(b)芯片内产生梯度浓度的过程。其中芯片模具是用摩方精密nanoArch S140制备。图2 不同浓度刃天青的显色荧光显色效果:(a)除去阴性对照后的相对荧光强度;(b)阳性对照和阴性对照的荧光显色图图3 三种不同浓度抗生素对大肠杆菌生长的影响查看更多:PuSL高精密3D打印 官网:https://www.bmftec.cn/links/7
  • 艾玮得器官芯片药敏检测,精准医疗新路径
    随着近代医学的诞生,在近100年里,肿瘤的治疗经历了从经验医学到循证医学,进而到转化医学和精准医学的变革,基于组学的肿瘤分子分型检测指导临床精准用药取得显著成效。然而,肿瘤的异质性会造成基因 - 药物关联性的不确定,无法辅助临床精准用药,且并非所有患者都具有明确的驱动基因,仅 10%~15%的患者有机会匹配精准药物治疗[1]。这也是为什么有些患者可以使用这类药物,而另一些患者却不行,尽管他们都患有相同的肿瘤。肿瘤类器官与器官芯片技术的发展,为精准医疗打开了新路径。通过对患者来源的肿瘤组织类器官构建“器官芯片”微环境,可以很好地保留体内肿瘤的关键特征,并精准模拟出人体真实的生理环境,让“替身试药”成为可能,为医生提供更加精准的个性化治疗方案,并预测患者对治疗的反应。 类器官是临床治疗有效性评估理想的预测模型 Science研究:类器官对患者靶向药物或化疗的反应阳性预测率达88%。[2]Cell中国真实世界研究:类器官预测药物敏感性与临床反应一致性达 83.33%。[3] 器官芯片+类器官模拟高仿真的人体微环境高仿真模拟类器官无法复制发育器官的复杂和动态微环境,在仿生度、可重复性与可控性上具有一定的局限性。因此,为类器官搭载合适的器官芯片,通过共培养技术实现复杂模型构建,克服类器官培养局限性,更精确模拟细胞间复杂互作关系的生理环境,实现更高仿生,从而更精准的呈现药敏反应。以肝肿瘤类器官+器官芯片的构建为例,艾玮得以高通量药敏芯片为核心,对患者的肝肿瘤组织进行类器官与其他细胞的共培养,实现细胞组分、细胞外基质组分、物理化学环境三个方面的高仿真构建,使它满足高通量肝肿瘤药物筛选需求。分别加入索拉非尼、瑞戈非尼等药物,观察不同药物作用下的肿瘤抑制反应。在本案例中,我们通过肝肿瘤微环境的构建,促进肝肿瘤类器官微血管的形成,瑞戈非尼作为一种抗血管生成的药物,表现出明显的抑制效果。肿瘤精准治疗新路径作为肿瘤精准治疗新路径,艾玮得器官芯片药敏检测一站式解决方案具有高度模拟肿瘤微环境,促进肿瘤细胞微血管的形成,实现无介入、无破坏性、动态可持续地监测类器官对药物反应等优势特性。艾玮得器官芯片药敏检测全程严格质控,从取下肿瘤组织到出具报告仅需2-3周。器官芯片药敏检测服务流程癌症患者生存质量差、生存周期短,盲目试药会增加患者的生存负担和耽误宝贵的治疗时机,所以需要临床前药物敏感性的功能性测试。器官芯片药敏检测技术的出现,让医生在肿瘤用药筛选的时候,有更多精准高效的选择方法。 文献参考:[1] S CA. et al. c u r r o p i n g a s t r o e n t e r o l , 2020, 36(5):428-436.[2] GV. et al. science. 2018 FEB 23 359(6378): 920–926[3] WU YI-L, et al. cell rep med. 2023 FEB 21 4(2):100911.
  • “一闹就停”、“迁址复出”,环境敏感项目靠什么脱敏?
    “一闹就停”、“迁址复出”,成为一些地方政府面对公众反对惯用模式如今,反对立项、反对投产,已经成为群体过敏反应的本能姿态。公众担心重化工、垃圾焚烧等项目的环境风险,地方政府和企业则力证其安全。上马还是暂停,成了一个谁也说服不了谁的问题。反思诸多因环境敏感项目上马而引发的群体性事件,从源头上看,很大程度上归因于我国当前环境敏感项目决策机制的不完善。当前,我国环境敏感项目决策机制存在哪些问题?如何杜绝一起起类似事件的一再重复?在日前召开的环境健康风险交流科普会上,专家、企业代表及公众代表在同一平台上,围绕环境敏感项目上马的决策机制问题,进行了充分的对话和交流。问题一公众为何患上过敏症?与现代科技相伴而生的环境污染、生态破坏等风险不断加大,公众关注度日益提升,在诸多风险中,应对环境风险的紧迫性日益凸显。近年来,因环境敏感项目引发的群体性事件大约以年约29%的速度递增,而且对抗程度明显高于其他群体性事件。环境类群体性事件凸显了公共危机管理和风险评估与控制决策的重要性。中国科学院大学教授胡志强向记者介绍说,目前中国乃至全球都面临着风险治理的危机,这种危机表现为在面对一项公共风险决策的时候,公众与政府、专家之间存在着观点和态度上的分歧。不久前,福建省漳州市古雷腾龙芳烃PX项目开工不到两年再次发生爆炸事件,引起了社会各界对PX等环境敏感项目决策机制问题的强烈关注。从漳州古雷PX项目的来龙去脉可以看到,其先后经历了厦门阶段和漳州阶段。不难发现,在厦门阶段,这一项目采用了相对民主的决策模式,进行了比较充分的风险沟通和公众参与,经过一系列的专家提案、网络投票和座谈会,决策方最终放弃了在厦门兴建PX项目。但在漳州阶段,对于专家和公众观点充分听取和考量则存在不足。《环境保护法》和《环境影响评价法》明确规定,未依法进行环境影响评价的开发利用规划和建设项目,不得组织实施和开工建设。漳州古雷PX项目在环境影响评价尚未经过批准时,即擅自开工建设,因此受到了环境保护部的行政处罚。虽然之后这一项目也得到了国家发改委的“发展规划批复”,但因其环评未通过环保部门的审查,再次擅自开工建设的行为违反了《环境保护法》等法律的相关规定。记者在采访时了解到,在一些地方,环境问题引发群体性事体的一个重要诱因就是地方政府片面强调GDP,为了经济增长而不惜上马公众反对的项目,甚至以破坏生态环境为代价而换取经济增长。而这种现象并非个案。按照人类趋利避害的本能,综观世界各地的经验,环境敏感项目上马引发公众反对在所难免。公众对诸如PX、垃圾焚烧等环境敏感项目风声鹤唳、草木皆兵,其“罪魁祸首”缘于一些地方政府相关部门的职能缺位。“这无疑对目前我国社会治理提出了一系列的挑战。”胡志强说。风险沟通是风险管理者以及其他相关各方为了更好地理解风险及相关问题并进行决策,就风险及相关评估相互交流以期达成共识的过程。漳州古雷PX项目从选址、论证到投入生产,未见到其进行充分的风险沟通,自始至终仅有2013年3月进行了短暂的环评公示。在采访中,一些业内专家表示,公众反对PX项目,目前还很难说是“无条件拒绝”,问题的根源还是一些地方政府将公众视为环境决策的局外人。不知情反而加重了人们对自身环境权益不保的担忧。如果政府严格进行环评,环评报告真正公开,民众充分知情,即使民众心存疑虑,政府也可以一方面答疑解惑,另一方面持续完善环保设计。在浙江省宁波市民对镇海炼化一体化项目不知情的情况下,当地政府已经“累计投入资金64亿元”。当人们提出质疑,政府又未能与公众平等对话,局面终至不可收拾。只有政府信息充分透明、征求民意,谣言才能止于公开。公众对PX、垃圾焚烧等项目敏感,既是由于知情权未得到充分保障,也是对政府信息公开历史欠账的裂变反应。网民的抵制情绪与信息神秘化有关,同样,有些网友的认知也在偏向理性,“请依法公布所有的信息,不要担心我看不懂。”如今,伴随着环境权利意识普遍觉醒,人们担心重化工、垃圾焚烧等一些项目引发环境问题。地方政府事先不对项目环评进行全面公示,公众被蒙在鼓里,而项目“前期工作”却开展得如火如荼。正是这种做法引起公众心中的愤怒,并引发猛烈的情绪暴发。在采访中,一位长期从事环评工作的业内专家向记者介绍说,风险沟通至少需要风险评估者、风险管理者和普通公众三大群体进行充分的信息交流和讨论,不同的观点应当得到充分的表达。然而一些项目的决策过程,专家和公众的观点被忽略,专家、公众和政府之间缺乏有效的沟通。事实上,政府即使搞了环评,企业环保规划周详,也仍有可能陷入纸上谈兵的困局。企业环保投入越大,后期运行成本越高,建而闲置的可能性就会越大。大连PX项目搞了环评,却相继发生相邻中石化输油管线爆炸和厂区溃堤,充分暴露出单方环评的漏洞。所以,公众参与环保博弈至关重要。公众参与环保可以对企业与地方政府形成监督与制衡,有利于环境风险控制。公众参与一方面为风险项目的决策提供了合法性的来源,另一方面也最大限度地消除了公众对风险项目的疑虑。环境影响评价听证会是环评公众参与的重要形式之一,通过不同利益相关者面对面博弈,既提高了公众参与的广泛性,又提高了环境影响评价的科学性。在风险项目决策中,公众参与的方式还有许多,包括咨询会、公众调查、网络投票等。据了解,漳州古雷PX项目未进行充分的公众参与。这一重要环节的缺失,对风险沟通、风险管理都造成了不良影响,从某种角度来说,也是引发事故的一个因素。问题二如何让各方理性沟通与交流?透过漳州古雷PX等环境敏感项目,我们从中可以看到我国当前环境敏感项目决策机制普遍存在的问题:公共决策过程有法不依,执法不严;信息交流不充分;缺乏公众参与。正如一位业内专家所言,我国当前的环境风险决策机制没有有效地区分科学事实与民主价值,没有充分结合专家模式和民主模式,没有发挥出专家和公众应有的功效,只是片面地由行政机关单方面做出决策。从厦门、大连的PX项目到什邡的钼铜项目,事态发展最终都以官方向民意妥协而缓和。看起来民意似乎是取得了一个又一个的胜利,但严格说来没有赢家。一起起类似事件的一再重复,无疑是对社会的一次次割裂。我们应该找到一种机制,让决策能够最大限度实现民主化,让博弈不以公众与地方政府对抗的方式进行,让妥协和理解不是在撕裂之后再出现。尽管我国目前尚未有环境风险决策领域的专门法律,但涉及环境风险预防的法律却已形成了庞大的体系。据统计,我国当前至少有《环境保护法》、《环境影响评价法》、《安全生产法》、《消防法》等22部法律将日常管理工作中的风险预防作为其规范的主要内容之一。另外,还有多部法律虽然不以风险预防为主要内容,但也涉及了日常风险规制的内容。对于已有的法律规定,各方主体必须严格遵守,做到有法必依、违法必究。胡志强认为,环境敏感项目的决策过程必须依照法定程序,政府和企业违反法定程序进行审批和投产的,应当依法追究法律责任,对知法犯法、执法犯法的人员应当加大处罚力度。完善的风险沟通机制至少应当做到4点:信息充分公开、过程充分开放、进行充分辩论和反思、对自身行为负责。与漳州PX项目当初的情形相似,许多环境敏感项目决策中面临的难题是公众担心项目的环境风险,地方政府和企业则极力想证其安全,此时专家的意见就显得格外重要。由于专家掌握有大量的知识,在沟通中往往会表现出一种科学“自负”,但沟通的过程不是一个简单“科普”的过程,而是一个专家、公众和政府三方多向交流、倾听和学习的过程。“通过风险沟通可以弥补公众知识不足,有利于利益相关方在协商过程达成理性共识。”胡志强说。一方面,要恰当发挥专家的优势,既不能过度依赖专家的意见,也不能忽略专家完全由公众说了算。另一方面,要保障公众的知情权,因为知情是公众参与风险沟通的基础,相对于政府和专家,公众在风险信息的获取方面处于十分弱势的地位。在日前召开的环境健康风险交流科普会上,与会者认为,公众参与应当融入风险评估、风险沟通和风险决策的全过程。风险评估虽然科技性强,主要由风险评估专家主导,但是评估阶段如果公众能够适当参与,将极大地消除公众对项目环境风险的忧虑,有利于风险沟通和决策。在风险沟通阶段,公众应是主要的沟通对象。公众充分参与可以平衡专家的观点,可以监督地方政府的决策行为,可以支持或改进风险项目的规划,同时也有利于分担日后可能出现的环境责任。我国现阶段的环境敏感项目决策多由地方政府单方面做出,公众意见往往得不到采纳。因此,我国当前更应当特别强调公众参与,由政府引导公众积极参与环境敏感项目的决策,丰富和完善公众参与的形式,使公众参与成为环境敏感项目决策的新常态。令人欣喜的是,一些地方政府认识到上马环境敏感项目公众参与的重要性。公众环境研究中心和自然资源保护协会联合发布的120城市污染源环境公开指数(PITI)评价报告显示,29个城市在近3年内召开过环境影响评价听证会,占总评价城市24.17%,盐城、贵州、北京在召开听证会前通过媒体等广泛告知公众,尤其今年4月北京市在昌平区环保局召开的阿苏卫循环经济园项目环评审批听证会还邀请了环保组织自然大学等参与,突破了目前我国公众参与主体的局限性。来源:中国环境报
  • 【瑞士步琦】收集氧气敏感及水分敏感的粉末样品解决方案
    收集氧气敏感及水分敏感的粉末样品解决方案喷干应用”喷雾干燥技术常用于制备电池材料、多孔材料及粉末剂量药物和易挥发的香精香料物质。对于这类样品如何保证喷干后的粉末颗粒在收集时免于环境中氧气及水分的交互影响,是作为工艺开发流程中最后一个关键步骤。 研究者通常会考虑充满惰性气体的箱体作为收集这类粉末产品的实验场地,例如手套箱;同时选用惰性气体作为雾化气源,在操作过程中保证氧气及水分处于极低状态;然而,即便是小型实验级喷雾干燥仪器的体积也初具规模(步琦小型喷雾干燥仪 S-300 的高度超过1m),定制大尺寸的手套箱会增加额外费用且仪器配件的操作和拆卸极其不便。针对这种情况,步琦最新推出喷雾干燥突破性的解决方案——环境守护者(Enviro Guard),站在防御存在于外界环境中氧气和水分干扰的顶峰。1从需求、想法到解决方案Enviro Guard 具有特殊设计的玻璃组件,配有旋塞和气体入口,可以采用氩气形成强大的氧气和水分屏障,保持材料的性质。在惰性气体条件下使用实验室型喷雾干燥仪 S-300 制备粉体颗粒后,通过气体入口引入氩气可以保护您的材料,使其免受潜在的损害。粉体制备完成后,将整个旋风分离器及收集瓶迅速移到小尺寸手套箱内,是样品处于受控的环境中。严格的实验室试验证实了该系统的有效性,可将氧气和湿度水平保持在 2% 以下,持续时间可达 5 分钟。这证明了它在实际操作中的可行性,为研究员提供了处理、转移和加工材料的灵活性,而不会受到环境干扰。无论是追求创新还是保存精致的配方,Enviro Guard 都能确保您的材料不受污染。与环保守护者一起体验未来的材料保护,创新与保护相结合!环境守护者 Enviro Guard (11080767) 由以下部分组成:11080595Enviro 玻璃件11068575旋塞046357螺旋盖033577盖帽040023硅胶垫022352软管夹11080766灰色橡胶塞2气体要求由于氩气的密度明显高于空气,因此 Enviro Guard 与氩气具有良好的兼容性。在大约 130°C 时,氩气的密度为 1.21 Kg/m³ ,与 17.5°C 时的空气密度非常相似。这种密度上的相似性使得氩气能够在粉末上形成稳定的保护层,在这个温度下有效地取代周围的空气并保持其位置。值得注意的是,对于这种特定的应用,我们只建议使用氩气,因为它具有创建和维护保护气层的理想特性。小型喷雾干燥仪 B-290/S-300瑞士步琦公司是全球旋转蒸发技术的市场领先者,并且在中压分离纯化制备色谱,平行反应,喷雾干燥仪和冷冻干燥仪,熔点仪,凯氏定氮仪和萃取仪以及实验室/在线近红外等方面是全球市场主要的供货商。我们相信通过提供高质量的产品和优质的服务,我们能给广大的客户在研究开发创新和生产上提供强有力的支持。我们的所有产品均符合“Quality in your hands” (质量在您手中) 理念。我们始终致力于开发坚固耐用、设计巧妙、便于使用的产品与解决方案,以便满足客户的最高需求。凭借小型喷雾干燥仪 B-290 和 S-300,瑞士步琦巩固了其 40 多年来作为全球市场领导者的地位。实验室喷雾干燥仪融合卓越的产品设计与独特的仪器功能,可为用户提供极佳的使用体验。使用实验室喷雾干燥仪可安全处理有机溶剂;S-300 配备的自动模式可节省大量时间,让整个实验过程调节和可重现性更高;远程控制可以带来极致的灵活性,同时方法编程让操作变得对用户更友好。
  • 日大学开发出用于检测氢泄露的氢敏开关器件
    日本富山大学最近开发出一项钯钴合金氢敏开关器件技术,能够检测出低浓度的氢泄露并断开开关电路报警。该技术有望在燃料电池(包括燃料电池汽车)的普及中创造出良好的商业价值。  此次富山大学开发制作的钯钴合金氢敏开关器件,是利用钯钴合金常态磁性及吸收氢气后磁性降低的特性制作的。在没有氢气泄漏的正常状态时,载有钯钴合金的铜版被永磁铁的吸引而呈弯曲状,接通测试电路 当有氢气泄露时,该弯曲铜版上的钯钴合金磁性降低,铜版展平而切断测试电路,发出报警信号。与以往通过催化剂遇氢反应发热转导给半导体传感器的做法不同,该钯钴合金氢敏开关器件检测信号的传递更加直接,成本更低。  接下来,该大学将与有关企业合作,解决“缩短钯钴合金与氢气反应时间”、“降低(器件)对甲烷等其他气体的敏感性”等技术难题,进一步推动技术的实用化。
  • 西安光机所成功研制出“敏感器光学系统测试设备”
    近日,中科院西安光学精密机械研究所研制成功“敏感器光学系统测试设备”并已正式投入使用。“敏感器光学系统测试设备”系高精度、多功能、全自动化的专用测试设备,可以对各类恒星敏感器、地球敏感器、月球敏感器光学系统及其它小型光学系统的弥散斑、色偏差、畸变、焦距、入瞳、工作距进行测试,测试光谱范围0.3μm~1.5μm,弥散斑测试精度优于0.5μm,色偏差测试精度优于0.2μm,畸变测试精度可达到0.01%。该设备的成功研制,在提高测试精度的同时大大提高了测试效率,原来测试一套常规的敏感器光学系统需要三天左右时间,现在只用一天即可完成测试。  该测试设备的成功研制,填补了国内敏感器光学系统测试设备的空白,必将极大地促进所内创新事业的发展。
  • 无标记超高灵敏度 中科院新型光纤生物传感器研究获进展
    p  近日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室研究员吴一辉课题组,基于光纤模式耦合特性,提出一种基于光纤耦合器的无标超高灵敏度生物传感器,该研究对心肌梗塞、癌症等生物标志物的检测具有重要意义。/pp  急性心肌梗塞(Acute myocardial infarction, AMI) 是临床常见的急性多发病,严重威胁人们的生命健康,AMI早期诊断和危险分层对于降低急性病死率具有重要的临床意义。心肌肌钙蛋白I(Cardiac troponin I, cTnI) 是一种仅存在于心肌细胞中的结构蛋白亚型,由于其显着的特异性和敏感性被认为是AMI检测的“黄金标准”。当发生心肌损伤时,cTnI释放并进入血液循环系统中数小时候后达到峰值并维持6至8天,但作为生物标志物在AMI发病前后血液中的cTnI浓度极低,这对临床诊断提出了非常苛刻的要求。/pp  课题组在前期无标光纤生物传感器研究工作的基础上,提出一种基于光纤耦合器结构的生物传感器,该传感器基于光纤耦合器中奇模和偶模的干涉效应,两个相干模式的群有效折射率相等时,出现转折点,即零色散,此时的灵敏度理论为无穷大。实验中,通过检测近转折点的光谱曲线得到的折射率灵敏度为91777.9nm/RIU,实现了对cTnI的检出限为2fg/mL,为目前国际相关领域取得的最高灵敏度,光纤耦合器传感器具有良好的特异性和重复性,对后期生物传感器的实用化具有重要意义。/pp  相关研究成果发表在Biosensors and Bioelectronics上。研究工作得到中国-以色列国家国际科技合作专项项目、国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、国家自然科学青年基金等的支持。/p
  • 德国政府资助研发新型高敏感快速光学测量技术
    现代日常生活已离不开技术复杂的产品,高技术产品的生产工艺也在不断改变,关注产品质量之外也致力于采用高效、的生产方式,通过改善程序循环来尽可能避免产品污染或是毒性负载。尤其在产品销量大的工业领域,制造方式的修正对经济与环境有显著影响。 优化生产工艺的基本条件是拥有合适的、尽可能普遍适用的高水准传感测量仪器,而目前市场上提供的设备多数不适用,或速度太慢,或对必要的检测限度不够敏感。 为解决这个现实问题,德国联邦教研部近日斥资40,4万欧元,支持联合研发项目&ldquo 基于中红外激光源的光学直列流体分析仪(OIFA)&rdquo 。该项目于今年6月正式启动,为期三年,目标是研发新型高敏感快速光学测量仪器,成品将是模块化的、坚固的光学传感器现场设备,可以普遍用于测量各种不同的流体&mdash &mdash 气体或液体,可测量出最少量的毒素污染。应用这项技术,原先复杂的样本制备与提取、用于运行实验室分析仪器的基础设施等均可放弃。 新测量技术的设计全靠新红外激光器,这种不过大头针针头般大小的激光器在中红外波段发光,非常适宜测量多种在这个范围内吸收光的物质,既便是十亿分率范围内(parts-per-billion)的浓度也可检测出来,通过测量装置上的信号变化,显示出尽管含量极低却对工业程序、对环境与人体具有很大影响的物质。 极其出色的敏感度及快速是这项技术的独到之处。结合针对工业用户与未来潜在用户方面的必要知识,新的光学传感器可为填补市场空缺作出贡献。为评估其适用性,该项目在进程中将先生产出样机,试验应用的领域是测量高压、高温下可燃气体中的一氧化碳,之后还将投入实际生产场地经受检验。 以上信息有HASUC整理摘录,HASUC主营:真空干燥箱、烘箱、电子防潮箱、鼓风干燥箱、培养箱、生化培养箱、霉菌培养箱、干燥柜、电炉、马弗炉、电阻炉、二氧化碳培养箱、霉菌培养箱、隔水式培养箱、低温培养箱、BOD培养箱、恒温恒湿培养箱、光照培养箱、恒温恒湿培养箱、人工气候箱、 恒温干燥箱、防潮箱、高温烤箱、低温培养箱、恒温培养箱、高低温箱、高低温试验箱、高低温交变试验箱、高低温冲击试验箱、恒温恒湿箱、高低温湿热试验箱、培养箱、氮气柜、干燥箱、恒温箱等设备。
  • 看中30亿市场?圣湘生物试水快速药敏检测赛道
    “目前,我们还是以战略投资的方式而不是以财务投资的形式去做的,新成立的公司并不纳入公司的报表范围。”针对投资湖南圣微速敏生物科技有限公司(下称“湖南圣微速敏”)一事,圣湘生物(688289.SH)企业人员向《科创板日报》记者说道。为了切入快速药敏检测领域,圣湘生物计划通过自有资金投资的方式,与湖南湘江圣湘生物产业基金合伙企业(有限合伙)(下称“产业基金”)共同投资湖南圣微速敏,投资完成后,圣湘生物将持有39.9985%的股权,对应投资金额为5333万元,产业基金将持有剩余的60.0015%股权。湖南圣微速敏成立于2024年3月26日,由于处于运营初期,一季度营收及净利润均为0。在投资之前,湖南圣微速敏由长沙圣维荣泉100%持有,而湖南圣微速敏和长沙圣维荣泉均系圣湘生物董事长戴立忠实际控制的企业,且圣湘生物持有长沙圣维荣泉30%股权,圣湘生物董事赵汇又是长沙圣维荣泉的法定代表人、执行董事兼总经理,持有18%的股权。同时,圣湘生物还持有产业基金50%的财产份额。因而,此次交易构成关联交易。此外,在投资湖南圣微速敏的同时,圣湘生物还计划将所持参股公司First Light的21.69%股权转让至湖南圣微速敏旗下全资子公司,转让对价为221.58万美元。圣湘生物表示,后续将依托湖南圣微速敏作为整体运营,进一步聚焦于快速药敏检测领域。资料显示,First Light成立于2006年,专注于抗生素药物敏感性的快速检测产品开发,其开发的MultiPath平台是一款兼具单分子免疫检测、微生物鉴定以及快速抗生素药敏测试三种功能的POCT检测仪。现阶段,First Light仍处于亏损状态。2023年,Fitst Light实现营收166.99万美元,净亏损667.44万美元。截至当年年底,First Light总资产为683.86万美元,净资产为-400.51万美元。也就是说,圣湘生物在投资了新成立的湖南圣微速敏后,又将原先参股企业全部股权转至湖南圣微速敏,借此试水快速药敏检测业务。由于湖南圣微速敏不纳入报表范围,试水的结果将不影响圣湘生物的业绩情况。《科创板日报》记者询问圣湘生物企业人员,湖南圣微速敏是否已有意向合作订单,对方以公司成立不久不方便过多陈述为由,拒绝了回答。不过,对方也表示,若湖南圣微速敏后续业务更趋成熟,不排除圣湘生物会采取战略投资以外的更多动作。据圣湘生物介绍,目前,我国每年临床微生物实验室抗生素药敏检查高达2000万人次,存量市场以试剂和仪器为统计口径预计约为20-30亿元,且在此基础上仍有大量的基层、农村细菌感染抗生素药敏检测需求未得到满足。圣湘生物认为,国内市场份额多为碧迪(BD)、生物梅里埃等跨国巨头企业占据垄断,急需本土可及性更高的解决方案,国产创新和替代的空间广阔。值得一提的是,圣湘生物凭借早期战略规划与投入布局,包括发布超声直扩滴管技术和产品,引领常规核酸检测1小时内出报告,以及携手美团、京东打造“3小时呼吸道核酸检测圈”,开启核酸检测居家服务等方式,在疫情高峰过后,IVD企业业绩普遍滑坡的背景下,率先恢复增长。2024年一季度,圣湘生物实现营收3.91亿元,同比增长100.31%,归母净利润8102.47万元,同比增长35.01%。
  • 迪安诊断推出微生物分子药敏检测管理系统,扩大宏基因检测项目支持范围
    近日,迪安诊断(300244)研发中心与数智中心数字化交付平台团队共同开发了微生物分子药敏检测管理系统。该系统简化数据传输和管理,规范结果解读,保障数据安全,可辅助实验室独立开展检测并快速报告。系统的发布扩大了宏基因检测平台的项目支持范围,使宏基因组高通量测序(mNGS)技术惠及更多的病患。  微生物分子药敏检测是一种利用分子生物学技术,如PCR、质谱、基因组测序等,来检测病原体对抗菌剂的敏感性的方法。相比于传统的培养法,微生物分子药敏检测具有速度快、灵敏度高、特异性强、覆盖范围广等优点,可以在短时间内提供更准确和全面的结果,帮助临床医生选择合适的抗菌剂治疗患者,降低耐药性发生的风险,提高治愈率和预后。  近年来,病原微生物的基因测序技术与行业发展迅速,已形成数十亿产值的检测服务市场。微生物分子药敏检测也面临着一些问题和挑战,如实验流程复杂繁琐、数据传输和管理不便捷、结果解读和报告缺乏标准化和规范化、数据安全性不高等。  对此,迪安诊断快速搭建自身的病原微生物基因测序服务体系,为各科研中心、医疗机构提供数智化整体解决方案,以更好地服务于临床客户。  微生物分子药敏检测管理系统  迪安诊断宏基因检测平台  迪安诊断宏基因检测平台是“测序+分析+报告”一体的完整病原微生物检测解决方案。依托迪安诊断自主研发的算法、知识库、规则引擎,平台实现了病原微生物基因检测的全流程检测线上化,提供可视化的数据分析和结果比对功能,更好的助力临床精准诊疗。  公司持续秉持扎实做好自身产品迭代,严格执行质量管理体系的要求,不断提升与稳固病原检测能力和质量管理水平的原则。此外,迪安诊断还致力于推动mNGS行业的标准化和规范化应用,以期为临床感染精准诊断贡献专业力量。
  • 中科院光电所研制星敏感器助力新一代北斗卫星
    p style="line-height: 1.75em " 近日,由中国科学院光电技术研究所研制的星敏感器,协助我国第五颗新一代北斗导航卫星精确调整姿态,顺利进入既定轨道。/pp style="line-height: 1.75em " 光电所光电传感技术研究室赵汝进博士介绍,星敏感器安装于卫星平台,隶属于卫星姿轨控分系统,承担了卫星姿态测量任务,通过对多颗恒星成像、识别、跟踪、解算等流程实现卫星全自主姿态测量。相对于姿轨控中其他姿态测量设备,星敏感器作为测姿精度最高的单机,测姿精度可达到角秒级甚至亚角秒级,是卫星平台不可或缺的测量设备,也代表了现代先进卫星姿轨控技术发展方向。/pp style="line-height: 1.75em " 据了解,光电所从上世纪90年代起在国家“863”计划支持下开展星敏感器技术攻关。先后研制成功我国首台接入卫星姿轨控系统的国产星敏感器和我国首台在轨应用的国产高轨星敏感器。目前该所在研星敏感器达十余种型号,超过100台(套)。/ppbr//p
  • 首个大样本临床验证,京闽粤联合研制成功新冠病毒试剂盒
    p  面对新冠肺炎疫情,厦门大学国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心科研团队与深圳市第三人民医院、北京万泰生物药业股份有限公司联手成功研制了多个新冠病毒抗体诊断试剂盒,包括总抗体、IgM抗体、IgG抗体。2月14日,新冠病毒抗体检测试剂盒(双抗原夹心酶联免疫法)经临床验证,173名新冠肺炎确诊患者中93.1%抗体检测阳性,而33名健康人中无一阳性,显示出良好的敏感性和特异性。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/888091e9-3bce-4623-84e7-4c36f8609112.jpg" title="news 0225 1.jpg" alt="news 0225 1.jpg"//pp style="text-align: center "strong确诊病例不同发病时间的RNA及抗体阳性率/strong/pp  临床效果分析显示,该试剂盒在患者发病7天内抗体的检出率为30%-40%,第8-10天快速上升到约70%,在发病12天后的检出率近100%。而核酸检测在发病7天以内的检测阳性率为60%-70%,随后逐渐降低到40%-50%。值得注意的是,在发病极早期(3天内)核酸阴性的4例患者中有2例抗体阳性,在发病早期(4-7天)核酸阴性的10例患者中有6例抗体阳性,提示总抗体检测能很好地弥补核酸检测的“假阴性”。/pp  这是国内外首个经大样本临床验证的新冠病毒总抗体检测试剂盒,具有三个突出特点:一是准确。该试剂能同时检出包括IgM和IgG在内的全部新冠特异性抗体,具有更高的灵敏度,所采用的双抗原夹心法能够更好地保障特异性。二是快速。抗体检测试剂的另一大突出优点是检测速度快,两名检测人员12小时即可完成1500份标本的检出。三是便捷。绝大多数二级以上医院和疾控中心都已配备有相应检测设施和检测人员,随时可以投入实际应用。因此,该总抗体检测试剂的临床应用,可明显改善当前新冠疫情防控工作中疑似患者核酸检测速度慢、采样复杂、敏感性不高、需要高等级生物安全措施等“痛点”,成为疫情防控的又一“利器”。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/dd80ed8a-bc31-4513-a31f-e4aae9cab78e.jpg" title="news 0225 2.jpg" alt="news 0225 2.jpg"//pp  万泰生物药业股份有限公司隶属于养生堂有限公司,是从事生物诊断试剂与疫苗研发及生产的高新技术企业。公司成立于1991年,目前下设五家子公司,产品涵盖本科联免疫(ELISA)、Dot ELISA、胶体金、化学发光、核酸、生化等诊断试剂、疫苗以及质控品等多个领域。/p
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