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高效稀土上转换纳米晶体合成

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 981-989页

作者：王睿梁高林东南大学数字医学工程全国重点实验室南京211189 东南大学生物科学与医学工程学院南京211189 邯郸诺曼科技有限公司邯郸057750

详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法... 详细信息

详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法能够获得粒径均一的纳米晶体,但需要使用预先制备的金属前驱体.晶种介导的高温生长法和阳离子交换法均可优化晶体的形貌与功能,易获得尺寸分布均一、光学性能优异的上转换纳米晶体.通过主体材料优化、纳米晶体结构设计和仿真设计指导等方法,可以有效提高纳米晶体的发光效率,优化后合成的纳米晶体在生物成像和疾病诊断中展示出良好的应用前景.

关键词：上转换纳米晶体发光性能优化纳米晶体合成水热法阳离子交换法

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高通量蛋白质结构生物信息学进展

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：祝云篪陆祖宏东南大学生物科学与医学工程学院数字医学工程全国重点实验室

本文总结了高通量蛋白质结构生物信息学的最新进展，包括结构数据管理、工具软件开发和结构数据挖掘三个主要方面。结构数据管理方面，得益于类AlphaFold系统的发展，蛋白质结构数据量实现爆发式增长，直接促进了压缩技术的升级，也吸... 详细信息

本文总结了高通量蛋白质结构生物信息学的最新进展，包括结构数据管理、工具软件开发和结构数据挖掘三个主要方面。结构数据管理方面，得益于类AlphaFold系统的发展，蛋白质结构数据量实现爆发式增长，直接促进了压缩技术的升级，也吸引了研究者对结构数据管理的关注。工具软件开发方面，以Foldseek为代表的新算法实现了高速的结构比对，突破了结构分析的通量瓶颈，此外深度学习模型的大量应用从多个方面改进了基于结构的蛋白质功能注释。结构数据挖掘方面，研究者以组学思维处理结构大数据，在持续的探索中提炼分析要素、优化方法，并在新工具的帮助下推动着结构数据挖掘的进阶。随着高通量方法的发展，结构生物信息学有望在生命科学中发挥更重要的作用。

关键词：蛋白质结构生物信息学高通量类AlphaFold系统结构蛋白质组学

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线粒体的力学生物学研究进展

医用生物力学 2024年第3期39卷 545-551页

作者：纳静郑丽沙樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

线粒体是高度动态的细胞器,不仅为细胞提供能量和物质基础,同时参与调控细胞的增殖、迁移、分化和凋亡等。细胞命运受来自微环境的力学信号调节。近年来的研究表明,力学因素对细胞的能量代谢具有调控作用。线粒体作为一个力学感受器和枢... 详细信息

线粒体是高度动态的细胞器,不仅为细胞提供能量和物质基础,同时参与调控细胞的增殖、迁移、分化和凋亡等。细胞命运受来自微环境的力学信号调节。近年来的研究表明,力学因素对细胞的能量代谢具有调控作用。线粒体作为一个力学感受器和枢纽,连接力学和代谢来调控细胞的命运。深入理解力学微环境和线粒体代谢的关系,为促进组织再生和疾病治疗提供有力的指导。本文主要介绍线粒体力学生物学研究进展,并探讨其在组织再生和疾病治疗中的潜在应用。

关键词：线粒体力学微环境力学转导组织再生癌症

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衰老引发的糖萼损伤与血管功能障碍

医用生物力学 2024年第2期39卷 368-374页

作者：张梓航高朵岚戴鑫源刘添李明翰邓小燕康红艳北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

血管内皮糖萼(endothelial glycocalyx,EG)是位于血管内表面的一层多糖蛋白复合结构,其损伤与动脉粥样硬化、中风、脓毒症、糖尿病、肾脏疾病、高血压、肺水肿等诸多疾病存在关联。基于此,糖萼的健康程度已被列为评估血管健康的重要指... 详细信息

血管内皮糖萼(endothelial glycocalyx,EG)是位于血管内表面的一层多糖蛋白复合结构,其损伤与动脉粥样硬化、中风、脓毒症、糖尿病、肾脏疾病、高血压、肺水肿等诸多疾病存在关联。基于此,糖萼的健康程度已被列为评估血管健康的重要指标。研究表明,衰老会伴随糖萼发生退行性改变,体现在其厚度变薄、合成及降解相关酶基因水平的失调等方面。作为血管的天然保护性屏障,衰老引发的糖萼损伤与血管舒缩功能受损、通透性增大、炎症及免疫反应失调、凝血/抗凝功能失衡等存在关联。从“结构决定功能”角度出发,开展衰老过程中糖萼厚度、成分、微观结构、力学特性等变化规律及其与血管功能障碍的相关性研究,对于预防、诊断、治疗动脉粥样硬化等年龄相关性心血管疾病具有重要意义。

关键词：糖萼衰老血管功能障碍动脉粥样硬化

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空间微重力下细胞力学感知-传导的研究进展

医用生物力学 2024年第3期39卷 387-392页

作者：田然吴欣童孙联文北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100191

在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。本文总结了微重力下“... 详细信息

在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。本文总结了微重力下“细胞骨架-LINC复合物-核纤层”这一细胞力学感知-传导途径变化及作用机制的研究进展,并对未来的研究工作进行展望。

关键词：空间微重力细胞骨架力学感知力学传导

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二维半导体的相干声学声子研究进展

发光学报 2024年第8期45卷 1232-1246页

作者：许文雄张何崔乾楠徐春祥东南大学生物科学与医学工程学院数字医学工程全国重点实验室江苏南京210096 东南大学电子科学与工程学院江苏南京210096

飞秒脉冲激光激发固体薄膜材料产生的相干声学声子可以快速无损获取发光材料与器件结构特性,对于光电器件功能界面的无损检测及成像具有重要意义。相较于热弹性机制的传统金属薄膜光声换能器,二维半导体材料具备宽谱吸收、表面原子级平... 详细信息

飞秒脉冲激光激发固体薄膜材料产生的相干声学声子可以快速无损获取发光材料与器件结构特性,对于光电器件功能界面的无损检测及成像具有重要意义。相较于热弹性机制的传统金属薄膜光声换能器,二维半导体材料具备宽谱吸收、表面原子级平整、层数易控等优良特性。飞秒激光激发二维半导体能原位产生相干声学声子振荡,为进一步发射超快声波脉冲获取界面信息创造了条件,广泛适用于无损评测发光器件的缺陷分布、力学性能和界面品质。本文主要介绍二维半导体中相干声学声子的研究进展,并讨论利用超快光声转换的高穿透深度、高时空分辨测量技术重大的科学意义与社会价值。

关键词：二维半导体异质界面相干声学声子

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色差刺激对大脑激活模式的影响

燕山大学学报 2024年

作者：俞宙许卫东薛莉贾其李浩东南大学生物科学与医学工程学院陆军工程大学野战工程学院

色差在伪装目标探测中起着至关重要的作用。为探究色差大小对人类大脑激活模式的影响,本研究使用32通道脑电设备采集了30名被试受不同程度色差刺激时产生的脑电信号并进行分析。结果显示,大色差组的P1和N1成分的振幅高于小色差组。大色... 详细信息

色差在伪装目标探测中起着至关重要的作用。为探究色差大小对人类大脑激活模式的影响,本研究使用32通道脑电设备采集了30名被试受不同程度色差刺激时产生的脑电信号并进行分析。结果显示,大色差组的P1和N1成分的振幅高于小色差组。大色差刺激会导致脑电信号在θ和α频带中具有更加持久的能量。对各频段脑电脑功能网络拓扑参数的分析表明,大色差刺激会提升脑网络的信息传递能力,低频段的脑电信号对色差刺激更加敏感。将各频段脑网络拓扑参数输入Tree分类器可获得86.67%的分类准确率。本文的研究结果可为智能化目标搜索提供新的视角。

关键词：脑电色差视觉刺激机器学习

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重症哮喘的代谢及细胞特征研究

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：江晨蓉陈智鸿刘宏德东南大学生物科学与医学工程学院数字医学工程全国重点实验室复旦大学附属中山医院呼吸与危重医学科

目的哮喘是常见的慢性气道炎性疾病，重症哮喘是哮喘诊治中关注的重点。哮喘发病中，免疫细胞参与并发生改变；几种脂类代谢物可作为其诊断标志物。本研究在代谢和细胞层面，探讨了重症哮喘的特征。方法鉴定了重症哮喘(41例)和对照(18... 详细信息

目的哮喘是常见的慢性气道炎性疾病，重症哮喘是哮喘诊治中关注的重点。哮喘发病中，免疫细胞参与并发生改变；几种脂类代谢物可作为其诊断标志物。本研究在代谢和细胞层面，探讨了重症哮喘的特征。方法鉴定了重症哮喘(41例)和对照(18例)血液样本中差异的代谢物和通路；识别了血液中免疫细胞的种类和比例(5例重症和3例对照)；研究了差异代谢通路在单细胞中的特征。结果相比于对照(健康)，28种代谢物的丰度在重症哮喘患者血液中增加，13种代谢物丰度降低(P ≤ 0.05)；差异代谢物富集于4条通路：鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、烟酸和烟酰胺代谢、组氨酸代谢。其中，有13种差异代谢物可以作为重症哮喘诊断的标志物，如L-谷氨酸(AUC=0.809)、烟酰胺(AUC=0.886)、植物鞘氨醇(AUC=0.882)、鞘氨醇(AUC=0.893)等。在单细胞分析中，鉴定出了5种主要细胞类型(CD4+T细胞、CD8+T细胞、NK细胞、B细胞和单核细胞)，NK细胞的数量在重症哮喘患者中增加；重症哮喘具有更加频繁的细胞通讯，其CD8+T细胞与其他细胞通讯密集，而在健康样本中，密集通讯的细胞主要为单核细胞。单样本基因富集分析(ssGSEA)表明，重症样本中，4条富集了差异代谢物的通路，在CD4+T和CD8+T细胞中具有更低的得分(P ≤ 0.01)，推测这些通路相关的基因表达在这两种细胞中被抑制，被抑制的基因包括DGKA、NT5C3A等，这些基因与免疫过程相关。我们观察到这些基因在调节T细胞信号传导、活化、分化及免疫应答中发挥关键作用。结论 L-谷氨酸、烟酰胺、植物鞘氨醇、鞘氨醇可以作为重症哮喘诊断的生物标志物；重症哮喘相关通路的基因，在CD4+T和CD8+T细胞中被抑制表达。

关键词：重症哮喘代谢组单细胞转录组生物标志物细胞类型

不同运动状态下胰岛素对2型糖尿病大鼠骨髓间充质干细胞分化的影响

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医用生物力学 2024年第4期39卷 615-622页

作者：武晓丹宫赫史佩佩胡小容北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

目的研究正常活动和剧烈运动下胰岛素治疗对2型糖尿病大鼠股骨远端松质骨中固体受力和流体流动特性、骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)分化的影响。方法基于Micro-CT扫描图像构建正常活动和剧烈运动下4周和8周胰岛素... 详细信息

目的研究正常活动和剧烈运动下胰岛素治疗对2型糖尿病大鼠股骨远端松质骨中固体受力和流体流动特性、骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)分化的影响。方法基于Micro-CT扫描图像构建正常活动和剧烈运动下4周和8周胰岛素治疗实验的对照组、糖尿病组、治疗组和安慰剂组大鼠股骨远端松质骨和流体的有限元模型,并利用流固耦合数值模拟方法,分析各组模型的力学参数和细胞分化参数;并对力学参数、细胞分化参数与形态学参数进行相关性分析。结果正常活动和剧烈运动下,胰岛素治疗改善了2型糖尿病大鼠的固体和流体力学参数、BMSCs分化参数。对于4周实验,正常活动与剧烈运动下胰岛素治疗分别使2型糖尿病大鼠的骨分化面积从64.024%增加至69.372%,以及从73.225%增加至75.336%;对于8周实验,正常活动与剧烈运动下胰岛素治疗分别使2型糖尿病大鼠的骨分化面积从67.239%增加至72.910%,以及从76.147%增加至78.291%。形态学参数中的BV/TV、Tb.N、***、***、SMI与骨、软骨分化面积均具有显著相关性(P<0.05)。结论剧烈运动下8周胰岛素治疗组松质骨表面的BMSCs更容易分化形成骨组织。研究结果对进一步理解正常活动和剧烈运动下胰岛素对骨的影响具有重要意义,并为临床上治疗2型糖尿病时胰岛素治疗周期和运动方式的选择提供理论指导。

关键词： 2型糖尿病胰岛素松质骨流固耦合流体剪应力