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等离子体催化及其在电力多元转换的应用研究进展

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电工技术学报 2024年第17期39卷 5461-5481页

作者：李天宇孙静高钰婷屈仲平周仁武西安交通大学等离子体生物医学研究中心西安710049 电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049

随着新能源技术的不断发展,电力多元转换(Power-to-X)已逐渐成为低碳转型领域的重要研究方向。大气压低温等离子体技术能够很好地兼容风、光等可再生能源供电系统的间歇性和波动性,已成为一种备受关注的解决方案。通过在温和条件下利用... 详细信息

随着新能源技术的不断发展,电力多元转换(Power-to-X)已逐渐成为低碳转型领域的重要研究方向。大气压低温等离子体技术能够很好地兼容风、光等可再生能源供电系统的间歇性和波动性,已成为一种备受关注的解决方案。通过在温和条件下利用可再生电力产生等离子体直接驱动高值化产品的生产和减排,为实现“双碳”目标提供了有力保障。该文首先介绍了常见的等离子体放电类型,并结合实例阐述了等离子体与催化剂之间可能存在的复杂协同效应;其次,对国内外在等离子体催化CO_(2)转化、等离子体催化固氮及等离子体催化CH_(4)重整三种典型研究实例的进展进行了概述;最后,基于目前的研究现状,分析了等离子体催化应用在Power-to-X技术中所面临的问题与挑战,并对等离子体催化的实验室研究与商业化实现提出了展望。总之,进一步研究等离子体催化技术及其在可持续发展和低碳经济方面的重要应用,对于推动清洁能源的使用和减少碳排放具有积极的意义。

关键词：大气压低温等离子体等离子体催化电力多元转换(Power-to-X) 协同效应能量效率

基于光场幅度动态变化的OCT功能成像原理和应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 248-263页

作者：杨建龙张浩然刘畅谷成富上海交通大学生物医学工程学院上海200240

光学相干层析成像(OCT)能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息,在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息,如眼底视网膜的分层结构,但对组织特异性、血流、力... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息,在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息,如眼底视网膜的分层结构,但对组织特异性、血流、力学特性等功能信息的作用有限。基于相位、偏振态、波长等光场参量的OCT功能成像技术应运而生,如多普勒OCT、OCT弹性成像、偏振敏感OCT、可见光OCT等。其中,基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术具有显著的鲁棒性和系统复杂度优势,已经在临床无标记血管造影中获得成功。此外,应用于三维血流流速测量的动态光散射OCT、具有无标记组织/细胞特异性显示能力的动态OCT、能够监控热物理治疗温度场的OCT温度层析成像等,已经成为了OCT功能成像的技术前沿。综述基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术的原理、实现和应用,分析了所面临的技术挑战,并展望了未来发展方向。

关键词：光学相干层析成像功能成像光场幅度动态变化动态光散射

超透镜在显微成像中的进展:设计、加工及应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 402-414页

作者：闫超胡思怡顾波波上海交通大学生物医学工程学院Med-X研究院上海200030 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

超透镜作为一种二维超表面结构最近十多年来得到了广泛的关注。与传统光学透镜相比,超透镜具有超薄和超轻的结构特性以及高度灵活的设计和调控能力,因此,其在推动光学系统向小型化发展中扮演着不可或缺的角色。在显微成像技术中,超透镜... 详细信息

超透镜作为一种二维超表面结构最近十多年来得到了广泛的关注。与传统光学透镜相比,超透镜具有超薄和超轻的结构特性以及高度灵活的设计和调控能力,因此,其在推动光学系统向小型化发展中扮演着不可或缺的角色。在显微成像技术中,超透镜又提供了多维度的探索视角,展示了其巨大的发展空间。本文全面回顾了超透镜在显微成像技术的最新进展。首先,详细解释了超透镜的波前调控原理,并总结了超透镜主流的设计方法;其次,介绍了超透镜的加工技术;最后,深入探讨了超透镜在光片荧光显微镜、双光子荧光显微镜和内窥镜等显微成像技术中的应用和研究进展。

关键词：超透镜超表面显微成像相位调制

单细胞RNA测序技术在肺癌肿瘤微环境研究中的进展

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中国肺癌杂志 2024年第6期27卷 441-450页

作者：王衍鸿罗斌王卓阙祖俊蒋雷田建辉上海中医药大学附属市中医医院肿瘤临床医学中心上海200071 上海中医药大学附属市中医医院肿瘤研究所上海200071 复旦大学生物医学研究院上海200032 同济大学附属上海市肺科医院上海200433

免疫微环境对肿瘤的发生发展起着关键作用。近年来,随着高通量测序技术的飞速发展,研究人员对肿瘤微环境中的免疫细胞组成及其功能有了更深入的了解。然而,传统的群体测序技术难以解析单个细胞层面的异质性,限制了对肿瘤微环境复杂性的... 详细信息

免疫微环境对肿瘤的发生发展起着关键作用。近年来,随着高通量测序技术的飞速发展,研究人员对肿瘤微环境中的免疫细胞组成及其功能有了更深入的了解。然而,传统的群体测序技术难以解析单个细胞层面的异质性,限制了对肿瘤微环境复杂性的全面理解。单细胞RNA测序技术的兴起,为揭示肺癌免疫微环境的异质性带来了新的机遇。当前以T细胞为中心的免疫治疗在临床中容易出现免疫原性耐药或者免疫相关性肺炎等影响预后的副作用,其关键因素是肿瘤微环境中免疫细胞与肿瘤细胞的相互作用发生了变化。而单细胞RNA测序技术可以从细胞间互作、拟时序分析等角度揭示肿瘤微环境中不同亚群间的起源与作用,进而发现新的细胞亚群或新生生物标志物,为揭示免疫治疗的耐药及疗效监测等提供新的途径。该综述系统回顾了单细胞RNA测序技术在揭示肺癌特别是免疫治疗后肺癌微环境异质性方面的最新研究进展,为促进肺癌免疫治疗的精准化与个体化提供参考。

关键词：单细胞RNA测序肺肿瘤免疫治疗肿瘤异质性肿瘤微环境

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双层含骨基质骨器官芯片的构建

中华创伤杂志 2024年第1期40卷 20-28页

作者：张浩周晨阳胡衍陈晓王晓林苏佳灿上海交通大学医学院附属新华医院骨科上海200092 上海大学转化医学研究院上海200444 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

目的构建双层含骨基质骨器官芯片并用于体外模拟成骨细胞和破骨细胞分化,为抗骨质疏松药物开发提供新平台。方法使用WorkSoild软件制作双层双通道骨器官芯片设计图,利用光刻技术制备浇注母版。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,通过模具浇... 详细信息

目的构建双层含骨基质骨器官芯片并用于体外模拟成骨细胞和破骨细胞分化,为抗骨质疏松药物开发提供新平台。方法使用WorkSoild软件制作双层双通道骨器官芯片设计图,利用光刻技术制备浇注母版。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,通过模具浇注制备芯片主体。以牛皮质骨片为间隔,分隔培养室4个通道进出口采用储液柱封闭。芯片验证实验分为成骨、破骨诱导组和成骨、破骨对照组,成骨、破骨诱导组将小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1和小鼠巨噬细胞RAW264.7分别接种于芯片上,成骨诱导14 d,破骨诱导7 d。成骨、破骨对照组为不进行诱导的MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞。观察指标包括:(1)芯片外观及密封性:芯片制备完成后拍照观察外观并通过密封实验观察密封性能。(2)生物相容性:MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞接种于芯片培养3 d及培养1、3、5 d后,分别采用钙黄绿素乙酰氧基甲酯/碘化丙啶(AM/PI)染色和细胞增殖及毒性检测试剂盒(CCK-8)实验观察细胞存活情况。(3)成骨分化情况:对成骨诱导组细胞进行碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红染色观察成骨细胞诱导情况。收集成骨诱导组和成骨对照组细胞RNA,qPCR检测成骨细胞标志基因Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨钙素(OCN)、Ⅰ型胶原(COL1A1)表达情况,观察成骨细胞分化程度和成骨能力。(4)破骨分化情况:对破骨诱导组细胞进行抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色观察破骨细胞分化情况。提取破骨诱导组和破骨对照组细胞RNA进行破骨分化基因qPCR,检测破骨细胞标志基因TRAP、组织蛋白酶K(CTSK)和树突状细胞特异性跨膜蛋白(DC-STAMP)表达水平。结果双层含骨基质骨器官芯片大小为3 cm×3 cm,整体透光,芯片系统结构对接紧凑,无渗液。钙黄绿素AM/PI染色结果显示,MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞培养3 d后,呈红色荧光死细胞极少。CCK-8实验结果显示,MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞培养5 d内,细胞活力均在90%以上,表明芯片生物相容性好,细胞可以正常存活并增殖。ALP染色和茜素红染色结果显示,成骨诱导14 d,成骨诱导组MC3T3-E1细胞成功分化为成骨细胞并产生钙化结节。qPCR结果显示,成骨诱导组MC3T3-E1细胞的RUNX2相对表达量为4.98±0.74,显著高于对照组的0.99±0.03(P生物相容性好,可进行成骨和破骨细胞分化诱导,有望为骨质疏松机制探究和药物筛选提供新的研究平台。

关键词：骨质疏松类器官骨重建成骨细胞破骨细胞器官芯片

治疗超声系统中换能器声学性能的声全息法评估

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声学技术 2024年第1期43卷 43-54页

作者：李珊珊白景峰吉翔上海交通大学生物医学工程学院生物医学仪器研究所上海200030 上海Med-X工程技术中心上海200030

换能器的聚焦特性等声学性能是治疗超声系统的重要参数之一,在出厂前和日常维护中须精确测量。目前常用的水听器测量法结果准确,但受声压幅度及测量效率的限制,高功率量程的声功率计造价较高;而基于声全息的表面振动模式测量法可作为高... 详细信息

换能器的聚焦特性等声学性能是治疗超声系统的重要参数之一,在出厂前和日常维护中须精确测量。目前常用的水听器测量法结果准确,但受声压幅度及测量效率的限制,高功率量程的声功率计造价较高;而基于声全息的表面振动模式测量法可作为高声压下水听器和声功率计测量法的补充,测量小声压平面并对高幅度声压焦域进行重建。为评估声全息法的准确性,文章研究了在小声压下使用基于声全息的表面振动模式测量法对声场进行测量和重建,分析该方法与水听器测量结果之间的功率和声压误差,以及影响误差的重要参数。结果表明,基于声全息的表面振动模式测量法可重建得到与水听器直接测量相近的结果,有望对高声压下工作的换能器的声场特性进行评估。

关键词：治疗超声换能器水听器表面振动模式声全息法

间接法探索早产儿和足月儿先天性肾上腺皮质增生症的筛查临界值

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中华实用儿科临床杂志 2024年第3期39卷 182-186页

作者：郭静田国力朱之星周卓纪伟张潇分王燕敏上海市儿童医院上海交通大学医学院附属儿童医院新生儿筛查中心上海200040 上海市儿童医院上海交通大学医学院附属儿童医院生物医学信息研究中心上海200040

目的分析间接法建立的先天性肾上腺皮质增生症(CAH)筛查指标血17-羟基孕酮(17-OHP)在早产儿与足月儿临界值的差异及可靠性。方法横断面研究。回顾性分析2019年1月至2022年12月在上海市儿童医院新生儿筛查中心接受CAH筛查的210285例新生... 详细信息

目的分析间接法建立的先天性肾上腺皮质增生症(CAH)筛查指标血17-羟基孕酮(17-OHP)在早产儿与足月儿临界值的差异及可靠性。方法横断面研究。回顾性分析2019年1月至2022年12月在上海市儿童医院新生儿筛查中心接受CAH筛查的210285例新生儿的资料,其中早产儿14312例,足月儿195973例。采用全自动荧光分析仪测定滤纸干血片上的17-OHP水平。分析早产儿和足月儿血17-OHP水平的分布情况及统计学指标。采用Kolmogorov-Smirnov检验进行正态性分布检验。通过Box-Cox将偏态分布数据转换为近似正态分布。用四分位间距(Turkey)法剔除离群值。采用R语言编程绘制累计频率分布图,并以单边第99.5百分位数值作为筛查临界值。将筛查临界值分别与厂商说明书给定的临界值和实验室临界值进行相对偏差比较。并与参考变化值(RCV)进行比较。结果据实验室现有临界值得出早产儿初筛阳性率为26.76‰,确诊4例,患病率为1∶3578;足月儿初筛阳性率为0.79‰,确诊11例,患病率为1∶17816。采用间接法建立CAH筛查临界值:早产儿为20.35 nmol/L,足月儿为10.78 nmol/L。该临界值与厂商说明书给定的临界值和实验室临界值的相对偏差均高于RCV。依据该筛查临界值,美国疾病预防控制中心室间质量评价计划的13批65份样本的阴性、阳性符合率均达100%;回顾性分析210285例新生儿,确诊CAH阳性患儿17-OHP水平均高于此筛查临界值。应用此筛查临界值早产儿假阳性率降低59.79%。结论采用间接法分别建立早产儿、足月儿CAH筛查临界值,具有可行性,可提高筛查的工作效率,为临床提供更好的诊断依据。

关键词：肾上腺皮质增生症先天性间接法临界值新生儿疾病筛查早产儿

基于单细胞转录组测序对牙周炎小鼠脑膜生物学改变与认知障碍相关性的研究初探

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中华口腔医学杂志 2024年第6期59卷 595-603页

作者：江旖婷徐丽娜赵旭日沈慧邱澈何智妍周薇宋忠臣上海交通大学医学院附属第九人民医院牙周病科上海交通大学口腔医学院国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心上海市口腔医学重点实验室上海市口腔医学研究所上海200011 上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔微生态与系统性疾病实验室上海交通大学口腔医学院国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心上海市口腔医学重点实验室上海市口腔医学研究所上海200011

目的运用单细胞转录组测序分析牙周炎小鼠脑膜的生物学改变,探讨牙周炎小鼠脑膜生物学改变与认知障碍的相关性。方法将30只C57BL/6小鼠按随机数字表法随机分为2组(每组15只),在对照组小鼠上颌双颊侧局部涂抹不含牙龈卟啉单胞菌(Pg)的2%... 详细信息

目的运用单细胞转录组测序分析牙周炎小鼠脑膜的生物学改变,探讨牙周炎小鼠脑膜生物学改变与认知障碍的相关性。方法将30只C57BL/6小鼠按随机数字表法随机分为2组(每组15只),在对照组小鼠上颌双颊侧局部涂抹不含牙龈卟啉单胞菌(Pg)的2%羧甲基纤维素(CMC),在实验组小鼠上颌双颊侧局部涂抹Pg W83和2%CMC的混合物,3次/周,持续16周。观察对照组和实验组小鼠上颌牙槽骨吸收情况、自主活动能力与认知功能的变化、大脑皮层中小胶质细胞和星形胶质细胞激活情况、检测小鼠脑膜和大脑内紧密连接蛋白Occludin mRNA表达情况。然后使用统一流形逼近与投影(UMAP)算法对单细胞转录组各细胞亚群数据进行降维整合处理。对内皮细胞差异基因进行基因本体(GO)和京都基因和基因组数据库(KEGG)富集分析,进一步采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证差异基因转录激活因子3(Atf3)、含载脂蛋白L域1(Apold1)的表达情况。结果亚甲蓝染色实验显示,实验组小鼠上颌颊、腭侧釉质牙骨质界到牙槽嵴顶的距离[分别为(185.60±17.60)、(206.90±13.37)μm]均显著大于对照组[分别为(135.33±9.57)、(163.05±14.98)μm](t=5.02,P=0.002;t=4.37,P=0.005)。旷场实验显示实验组小鼠的总路程和平均速度[(971.88±164.57)cm和(3.25±0.55)cm/s]与对照组[(914.24±278.81)cm和(3.05±0.93)cm/s]相比差异均无统计学意义(t=0.65,P=0.525;t=0.65,P=0.520)。新物体识别实验中实验组小鼠相对辨别指数[(48.02±16.92)%]显著低于对照组[(66.27±17.90)%](t=2.40,P=0.027)。Y迷宫实验显示,实验组小鼠的自发交替率[(50.99±14.17)%]显著低于对照组[(63.56±11.88)%](t=2.33,P=0.030)。免疫组化染色结果显示,实验组小鼠脑内小胶质细胞和星形胶质细胞被激活。RT-qPCR结果显示,实验组小鼠脑膜和大脑中紧密连接蛋白Occludin mRNA的表达(分别为0.61±0.10、0.64±0.20)均显著低于对照组(分别为1.02±0.25、1.04±0.31)(t=3.47,P=0.010;t=2.66,P=0.024)。单细胞转录组测序显示,脑膜存在11种细胞类型,包括内皮细胞、成纤维细胞、免疫细胞等,其中内皮细胞占比最大[对照组为26.47%(1589/6004),实验组为26.26%(807/3073)],是脑膜中最主要的细胞类型;实验组小鼠脑膜组织中粒细胞比例[11.65%(358/3073)]较对照组[5.56%(334/6004)]增加。进一步聚类分析内皮细胞,GO富集分析显示差异基因与血管生成、细胞黏附、细胞凋亡等有关;KEGG分析显示差异基因与白细胞介素-17信号通路、松弛素信号通路等相关。RT-qPCR显示,实验组小鼠脑膜组织中Atf3和Apold1 mRNA表达(分别为0.42±0.24、0.54±0.27)均显著低于对照组(分别为1.03±0.26、1.02±0.23)(t=3.88,P=0.005;t=3.02,P=0.017)。结论Pg W83慢性感染的牙周炎小鼠认知能力下降,存在神经炎症,屏障功能改变;单细胞转录组测序发现脑膜组织存在免疫细胞浸润,Atf3和Apold1基因表达下调,提示脑膜免疫和屏障功能的改变在牙周炎导致的认知障碍中发挥作用。

关键词：牙周炎紫单胞菌,龈认知障碍神经炎症单细胞转录组测序脑膜

机器视觉图像处理技术及其在口腔种植外科中的应用

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中华口腔医学杂志 2024年第6期59卷 640-645页

作者：富晓娇史俊宇赖红昌上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔种植科上海交通大学口腔医学院国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心上海市口腔医学重点实验室上海市口腔医学研究所上海200011

机器视觉图像处理技术在医学领域广.泛应用,在口腔种植领域主要应用于动态导航和种植机器人。机器视觉可辅助临床医师精准地植入种植体,提高种植修复的可预期性。口腔种植动态导航和机器人系统所应用的机器视觉图像处理技术,其核心原理... 详细信息

机器视觉图像处理技术在医学领域广.泛应用,在口腔种植领域主要应用于动态导航和种植机器人。机器视觉可辅助临床医师精准地植入种植体,提高种植修复的可预期性。口腔种植动态导航和机器人系统所应用的机器视觉图像处理技术,其核心原理主要包括空间定位和空间配准,不同系统在技术原理上存在差异性,操作流程和使用要点也各具特色。因此,本文从机器视觉图像处理技术的空间定位和空间配准原理出发,探讨其在口腔种植动态导航和机器人领域的应用现状,以期为临床应用机器视觉辅助种植技术提供有益参考。

关键词：牙种植机器视觉动态导航种植机器人