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生物分子传感中的抗体探针：由碳基计算走向硅基计算

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合成生物学 2025年

作者：谭骁天李睿涵杨慧中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所医学成像科学与技术系统重点实验室

蛋白质等生物大分子在疾病诊断与治疗、基础科学研究中占据核心地位，而抗体探针作为免疫分析的关键工具，其重要性日益凸显。近年来，抗体探针的设计、预测与生成正经历从传统的基于动物免疫的“碳基计算”向人工智能驱动的“硅基计算... 详细信息

蛋白质等生物大分子在疾病诊断与治疗、基础科学研究中占据核心地位，而抗体探针作为免疫分析的关键工具，其重要性日益凸显。近年来，抗体探针的设计、预测与生成正经历从传统的基于动物免疫的“碳基计算”向人工智能驱动的“硅基计算”的革命性转型。传统的抗体生成技术依赖动物免疫，不仅效率低下，且难以精准控制。人工智能的引入为抗体设计带来了突破，实现了高特异性、高亲和力抗体探针的快速生成及抗原表位的精准预测。这一转变不仅能提高抗体类蛋白探针的性能，也缩短了研发周期。本文介绍并评论了抗体生成技术的演进历程，分析了人工智能在抗体设计中的应用优势与挑战，并展望了抗体类蛋白探针与新一代生物传感器的协同发展前景。蛋白质从头设计随着蛋白结合蛋白（PBP）预测技术的成熟，研究人员有望通过“硅基计算”与“硅基性能表征”，快速生成满足特定需求的探针分子，同时实现抗原表位及分子功能的精确预测。结合新一代高灵敏生物传感技术，人工智能辅助设计的非天然蛋白探针将显著提升免疫分析灵敏度，拓展可分析的分子信息类型，推动免疫分析向多维化方向发展。这一创新不仅为合成生物学研究开辟了新的研究路径，也将为精准医学诊断方法的开发提供有力支撑。

关键词：免疫分析抗体设计碳基计算人工智能生物传感

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基于四链DNA构建纳米结构的研究进展

科学通报 2019年第10期64卷 1037-1052页

作者：曹艳伟裴仁军中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米生物医学研究部苏州215123

除DNA双螺旋结构外,DNA分子还可以形成三链和四链等其他二级结构.近些年来人们更加关注四链DNA的研究,包括G-四链体和I-motif结构.一方面由于富G和富C序列存在于基因的重要区域并发挥重要作用;另一方面由于四链结构组装的特殊性和结构柔... 详细信息

除DNA双螺旋结构外,DNA分子还可以形成三链和四链等其他二级结构.近些年来人们更加关注四链DNA的研究,包括G-四链体和I-motif结构.一方面由于富G和富C序列存在于基因的重要区域并发挥重要作用;另一方面由于四链结构组装的特殊性和结构柔性,其也常用于构建DNA纳米结构.此前基于双链DNA已经构建出许多纳米结构和材料,并发展出模块组装和DNA折纸等成熟的DNA纳米结构组装方法.本文将重点介绍近些年来富G和富C长链形成的四链DNA纳米结构和以四链结构为基本组装单元构建DNA纳米结构的相关研究进展,并简要介绍四链DNA纳米结构的功能性应用及展望其未来发展方向.

关键词： G-四链体 I-motif 分子组装 DNA纳米结构结构应用

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近红外有机光电探测器研究进展

激光与光电子学进展 2025年

作者：王浩然胡均义成明王云鹏王飞中国科学院长春光学精密机械与物理研究所特种发光科学与技术重点实验室中国科学院大学

近红外有机光电探测器(NIR-OPDs)在柔性可穿戴设备、环境检测、医疗健康监测、生物医学成像等领域有广阔的应用前景。近年来，高性能的近红外有机光探测器受到了极大的关注，国内外学者在推动近红外有机材料和光电器件结构创新方面做出... 详细信息

近红外有机光电探测器(NIR-OPDs)在柔性可穿戴设备、环境检测、医疗健康监测、生物医学成像等领域有广阔的应用前景。近年来，高性能的近红外有机光探测器受到了极大的关注，国内外学者在推动近红外有机材料和光电器件结构创新方面做出了巨大贡献。本文在阐述了有机光电探测器的光导型、晶体管型、二极管型的器件结构和光谱响应范围、响应度、外量子效率、探测率等性能参数的基础上，总结了窄带隙聚合物、小分子受体、非富勒烯受体材料在器件中的应用并介绍结构优化、表面钝化处理、界面工程等优化器件性能的各种策略，以及窄带、全色、颜色选择NIR-O PDs研究现状并展望了未来发展面临的挑战和应用前景。

关键词：近红外有机光探测器有机光电二极管有机半导体材料

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微针给药系统在感染性伤口的应用研究进展

药学学报 2025年

作者：武超雄于庆雨黄晨露张琳华朱敦皖中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所天津市生物医学材料重点实验室

皮肤创伤和慢性疾病引起的伤口，往往因感染而使得愈合过程变得复杂和困难。在此种情况下，伤口的愈合不仅是一个漫长持续的过程，而且易产生疤痕性修复。常规的敷料及抗生素治疗存在药物递送效率低下及药物系统毒性的问题。近年来，... 详细信息

皮肤创伤和慢性疾病引起的伤口，往往因感染而使得愈合过程变得复杂和困难。在此种情况下，伤口的愈合不仅是一个漫长持续的过程，而且易产生疤痕性修复。常规的敷料及抗生素治疗存在药物递送效率低下及药物系统毒性的问题。近年来，微针技术在减轻感染和促进伤口愈合方面得到了广泛的应用。微针不仅可以穿破皮肤角质层及生物被膜增强药物给药效率、减轻药物不良反应，而且可以与多种材料结合实现对伤口的多重治疗及监测。本文将讨论感染伤口愈合机制、微针的分类以及它们在感染性伤口治疗中的应用。

关键词：微针伤口抗菌抗炎感染

基于“分段”-“完整”转化的G-四链体脱氧核糖核酸酶传感器用于多聚核苷酸激酶的检测

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分析化学 2016年第1期44卷 13-18页

作者：周璐程慧王金娥裴仁军中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

采用"分段"转化为"完整"G-四链体脱氧核糖核酸酶的策略,构建了检测多聚核苷激酶（T4 PNK）的传感器。将形成G-四链体的富G序列PS5.M序列拆分成5’和3’端均为羟基的两条链:链S;OH和链S;OH即分别具有12个碱基的"分段"的PS5.M。在ATP存在... 详细信息

采用"分段"转化为"完整"G-四链体脱氧核糖核酸酶的策略,构建了检测多聚核苷激酶（T4 PNK）的传感器。将形成G-四链体的富G序列PS5.M序列拆分成5’和3’端均为羟基的两条链:链S;OH和链S;OH即分别具有12个碱基的"分段"的PS5.M。在ATP存在下,T4 PNK酶可以将链S;OH的5’端的羟基磷酸化,转化为S;P;在S;OH、S;P以及Helper链S-H存在下,T4 DNA连接酶（T4 DNA Ligase）将链S;OH和链S;P连接成"完整"的PS5.M序列。在体系中再加入核酸外切酶Ⅲ（ExoⅢ）,从S-H的3’端剪切S-H,释放出PS5.M。在K;存在下,PS5.M与氯化血红素（Henfin）作用,形成具有类过氧化物酶活性的复合物,催化H;O;氧化2 2’-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）的反应,通过检测氧化产物在418 nm处的吸收值变化,实现对T4 PNK活性的定量检测。线性检测范围为0.02;.0 U/mL舱出限为0.014 U/mL（S/N=3）。对Hela细胞和HEK293细胞实际样本的T4 PNK活性进行了检测,平均回收率为95.6%;05.7%。

关键词：多聚核苷酸激酶脱氧核糖核酸酶 G-四链体生物传感器

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基于核酸适配体的肿瘤免疫治疗进展

中国生物工程杂志 2019年第6期39卷 55-61页

作者：吕海银王腾飞裴仁军中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米生物医学研究部

肿瘤免疫治疗是通过调节机体的免疫功能来控制和杀伤肿瘤的一种治疗手段。针对免疫检查点的治疗等一系列临床突破使得肿瘤的免疫治疗受到了广泛重视。目前,抗体治疗和过继性细胞治疗是肿瘤免疫治疗的主要方式,但是这些方法仍具有副作用... 详细信息

肿瘤免疫治疗是通过调节机体的免疫功能来控制和杀伤肿瘤的一种治疗手段。针对免疫检查点的治疗等一系列临床突破使得肿瘤的免疫治疗受到了广泛重视。目前,抗体治疗和过继性细胞治疗是肿瘤免疫治疗的主要方式,但是这些方法仍具有副作用较强,实体瘤治疗难以实现,治疗费用高昂等缺点。因此改进和发展更加高效、安全、低成本的新技术仍十分必要。适配体是利用指数富集的配体系统进化技术筛选得到的单链寡核苷酸,有核酸“抗体”之称。适配体具有低免疫原性、组织穿透力强、易于化学合成与修饰等优势,且与其靶标的结合具有较好亲和力和特异性,可像抗体一样实现肿瘤的免疫治疗。对适配体在肿瘤免疫治疗相关技术中的新应用作一综述,主要包括基于免疫检查点的抗肿瘤作用、双特异性适配体的肿瘤免疫治疗、适配体靶向递送siRNA的肿瘤免疫治疗和适配体联合抗体的肿瘤免疫治疗等方面。

关键词：适配体肿瘤免疫治疗双特异性适配体免疫检查点

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免疫细胞治疗科技创新与产业发展态势

生命科学 2025年

作者：范月蕾李荣李斌张博文赵若春毛开云中国科学院上海生命科学信息中心中国科学院上海营养与健康研究所上海交通大学医学院上海市免疫学研究所

免疫细胞治疗是全球生物医药领域具有潜力的新赛道之一，随着技术的成熟与产品的研发和临床应用，免疫细胞治疗已从探索期进入到全面产业化阶段。本文从基础研究、临床研究转化和产业化的角度梳理和分析了2024年免疫细胞治疗领域的科技... 详细信息

免疫细胞治疗是全球生物医药领域具有潜力的新赛道之一，随着技术的成熟与产品的研发和临床应用，免疫细胞治疗已从探索期进入到全面产业化阶段。本文从基础研究、临床研究转化和产业化的角度梳理和分析了2024年免疫细胞治疗领域的科技创新与产业发展态势，并对免疫细胞治疗未来的发展前景进行了展望。

关键词：细胞治疗免疫细胞发展态势

基于光机混合扫描和图像拼接的光声显微成像系统

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光学学报 2025年

作者：林煜翔韩晓君李秀丰谭锦新吴涛峰刘成波徐智强中国科学院深圳先进技术研究院科学仪器研究所上海应用技术大学电气与电子工程学院

光声成像是一种新兴的医学成像方法，其中光声显微成像（PAM）以光声效应为基础，通过精细光学聚焦实现高横向分辨率的显微成像，在生物组织微血管与功能研究中展现出巨大潜力。然而，PAM在获取大尺度高分辨率图像时面临着成像速度慢的... 详细信息

光声成像是一种新兴的医学成像方法，其中光声显微成像（PAM）以光声效应为基础，通过精细光学聚焦实现高横向分辨率的显微成像，在生物组织微血管与功能研究中展现出巨大潜力。然而，PAM在获取大尺度高分辨率图像时面临着成像速度慢的挑战。为此，本文搭建了使用光机混合扫描技术的光声显微成像系统，自动采集若干个不同位置的图像块，以实现大尺度的图像采集。在此基础上，本文进一步开发了一种适用于光声显微血管图像的拼接方法，该方法能够克服血管复杂性和信号探测不均匀性带来的拼接难题。实验结果表明，该拼接成像方法不仅显著扩展了PAM的成像范围，同时保持了图像的高分辨率，横向分辨率达到2.89μm，即使在重叠率3%的情况下也能实现3.5mm×2.3mm碳纤维丝的准确拼接，有效限制条纹阴影。与传统OR-PAM成像技术相比，本文提出的方法在成像速度和精细呈现大尺度目标区域方面均表现出显著优势。

关键词：医用光学光声显微成像图像拼接光机混合扫描

新型CWENO算法在三维曲线坐标系下的理想磁流体模拟

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计算物理 2025年

作者：陈莎莎黄艳清谭名昇谭耀叶扬孔德峰衡阳师范学院物理与电子工程学院合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

Center Weighed Essentially Non-Oscillatory (CWENO)算法是一种中心加权的无振荡方法，具有三阶精度，常用于等离子体磁流体（Magnetohydrodynamic，简称MHD）模拟，无需计算特征速度。本文延伸的CWENO算法采用中心体及其相邻的八立... 详细信息

Center Weighed Essentially Non-Oscillatory (CWENO)算法是一种中心加权的无振荡方法，具有三阶精度，常用于等离子体磁流体（Magnetohydrodynamic，简称MHD）模拟，无需计算特征速度。本文延伸的CWENO算法采用中心体及其相邻的八立方体进行重构，将二维CWENO算法拓展到三维，并应用于三维曲线坐标系的MHD模拟。此方法在三维笛卡尔坐标系和球坐标系下的测试结果与六立方体重构的CWENO方法、Lax＿Friedrichs 格式得到的结果一致，但相较于六立方体重构的CWENO方法，该方法表现出较好的稳定性。因此，本研究为实验等离子体物理的模拟提供了一种更有效的手段。

关键词： CWENO重构 Lax-Friedrichs格式理想MHD模拟三维曲线坐标系