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等离子体医学研究进展

高电压技术 2024年第8期50卷 3555-3579页

作者：卢新培罗婧怡聂兰兰刘大伟张冠军刘定新邵涛方志金珊珊赵亚军张远涛邹亮王晓龙李和平张宇刘东平杨德正陈支通黄青程诚吴淑群刘巧珏裴学凯闫旭程鹤熊青石琦宋珂曹颖光陈宏翔冯爱平夏育民白帆杨春俊杨润功何光源华中科技大学电气与电子工程学院西安交通大学电气工程学院中国科学院电工研究所南京工业大学电气工程与控制科学学院山东大学电气工程学院清华大学工程物理系清华大学基础医学院大连理工大学电气工程学院中国科学院深圳先进技术研究院中国科学院等离子体物理研究所南京航空航天大学自动化学院武汉大学电气与自动化学院北京市神经外科研究所南京理工大学化学学院重庆大学电气自动化学院华中科技大学同济医学院附属同济医院华中科技大学同济医学院附属协和医院西安交通大学第二附属医院安徽医科大学第二附属医院解放军总医院第一医学中心华中科技大学生命科学与技术学院

大气压非平衡等离子体(atmospheric pressure nonequilibrium plasma,APNP)能够在产生多种活性成分的同时保持较低甚至常温的气体温度，这使得它在生物医学方面有着巨大的应用前景，因此等离子体医学成为一个备受关注的新兴研究领域。自... 详细信息

大气压非平衡等离子体(atmospheric pressure nonequilibrium plasma,APNP)能够在产生多种活性成分的同时保持较低甚至常温的气体温度，这使得它在生物医学方面有着巨大的应用前景，因此等离子体医学成为一个备受关注的新兴研究领域。自1996年第一篇等离子体医学研究论文发表以来，等离子体医学领域取得了蓬勃的发展，但也面临着一些核心科学问题亟需解决。文中对等离子体医学的研究进展进行了综述，探讨了该领域面临的核心科学问题和等离子体的生物安全性。此外，还简要介绍了等离子体医学在微生物消杀、伤口愈合、癌症治疗、经皮给药和皮肤病治疗等重要应用方面取得的成果。对于制定等离子体医学的标准和规范、建立第三方检测平台以及共享数据库和标准装置等问题，也进行了初步的讨论。最后，对等离子体医学的未来进行了展望。

关键词：等离子体医学大气压非平衡等离子体低温等离子体等离子体源等离子体诊断生物医学应用

中国光学十大进展:深度学习赋能的高通量荧光显微成像技术(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第14期61卷 1-8页

作者：周瑶费鹏华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 高端生物医学成像省部共建重大科技基础设施湖北武汉430074

显微镜的光学孔径和测量带宽的有限性限制了生物应用中的信息获取,包括在观测生物体系的精细亚细胞结构动力学过程、活体超快瞬态生物学过程,以及介观离体组织的高效三维成像等,这一问题成为多领域生物医学研究的制约因素。传统荧光显... 详细信息

显微镜的光学孔径和测量带宽的有限性限制了生物应用中的信息获取,包括在观测生物体系的精细亚细胞结构动力学过程、活体超快瞬态生物学过程,以及介观离体组织的高效三维成像等,这一问题成为多领域生物医学研究的制约因素。传统荧光显微镜的局限性促使研究人员着手探索新型荧光显微成像原理和方法。研究者们引入了人工智能手段,以提高荧光显微成像的速度和精度,从而增加信息获取的通量。本文以细胞生物学、发育生物学和肿瘤医学为视角,详细分析了在这些领域中通量限制带来的挑战。结合深度学习,突破了传统荧光显微成像的通量限制问题,为物理光学和图像处理领域的进一步发展提供了契机。这一创新助力于生物医学研究的推进,使科学家能够更全面、深入地理解生命和健康领域的复杂现象。因此,本研究不仅对生物医学领域具有重要意义,而且为未来的研究和应用提供了崭新的可能性。

关键词：荧光显微深度学习超分辨成像超快成像高通量成像

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细胞转录组学和代谢组学整合策略表征突变影响谷氨酰胺合成酶酶活的关键代谢通路

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色谱 2024年

作者：凌婷石京冯婷泽裴劭君李思怿朴海龙中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析重点实验室中国科学院大学中国医科大学生命科学学院生物化学和分子生物学教研室中国医科大学附属肿瘤医院胸外科肿瘤研究所辽宁省肿瘤医院暨研究所

谷氨酰胺合成酶（GS）是细胞中唯一可以从头合成谷氨酰胺的酶，在癌症代谢中扮演着重要角色。GS酶活缺陷突变往往导致严重的代谢疾病甚至是死亡。理解GS酶活降低对生理功能的影响可能为靶向治疗提供新的方向，同时对其内在机制的探索可... 详细信息

谷氨酰胺合成酶（GS）是细胞中唯一可以从头合成谷氨酰胺的酶，在癌症代谢中扮演着重要角色。GS酶活缺陷突变往往导致严重的代谢疾病甚至是死亡。理解GS酶活降低对生理功能的影响可能为靶向治疗提供新的方向，同时对其内在机制的探索可以为治疗干预开辟新的途径。已报道的GS酶活缺陷突变包括R324C（第324位精氨酸突变为半胱氨酸）和R341C（第341位精氨酸突变为半胱氨酸）等，本研究新发现了GS的另一个酶活缺陷突变位点K241（第241位赖氨酸）。为了探究GS酶活缺陷突变带来的影响，本研究利用双组学技术对GS的酶活缺陷突变R324C和K241R（第241位赖氨酸突变为精氨酸）在肺癌细胞中的功能进行研究，通过对转录组和代谢组数据的整合揭示了GS酶活缺陷突变对一些重要生物过程的显著影响。GS的缺陷突变阻碍了细胞周期和多种氨基酸代谢途径。除了谷氨酰胺合成受到抑制，精氨酸-脯氨酸代谢、甘氨酸-丝氨酸-酪氨酸代谢以及天冬氨酸-谷氨酸-丙氨酸代谢在GS突变的细胞中表现出更强的活力，同时，氨酰-tRNA的生物合成途径也显著被激活。进一步的研究发现，GS酶活缺陷带来氨基酸代谢的改变源自谷氨酸的重新定向和相关代谢酶的表达变化，同时，氨酰-tRNA生物合成的激活源自谷氨酰胺在GS酶活缺陷细胞中带来的能量应激激活了特定蛋白的表达，如转录因子4(ATF4)。此外，细胞表型实验表明，GS酶活缺陷细胞的迁移能力低于野生型细胞。以上结果揭示了GS酶活缺陷突变体细胞中的代谢重编程现象，突出了癌细胞代谢的复杂性和适应性。

关键词：谷氨酰胺合成酶突变转录组学代谢组学肺癌谷氨酰胺

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深度学习赋能的高通量荧光显微成像技术

激光与光电子学进展 2024年

作者：周瑶费鹏华中科技大学光学与电子信息学院湖北省高端生物医学成像重大科技基础设施

显微镜的光学孔径和测量带宽的有限性限制了在观测生物体系的精细亚细胞结构动力学过程、活体超快瞬态生物学过程、以及介观离体组织的高效三维成像等应用中的信息获取，这一问题成为多领域生物医学研究的制约因素。传统荧光显微镜的局... 详细信息

显微镜的光学孔径和测量带宽的有限性限制了在观测生物体系的精细亚细胞结构动力学过程、活体超快瞬态生物学过程、以及介观离体组织的高效三维成像等应用中的信息获取，这一问题成为多领域生物医学研究的制约因素。传统荧光显微镜的局限性，促使研究人员着手探索新型荧光显微成像原理和方法。研究者们引入了人工智能手段，以提高荧光显微成像的速度和精度，从而增加信息获取的通量。本文以细胞生物学、发育生物学和肿瘤医学为视角，详细分析了通量限制在这些领域中的挑战。通过结合深度学习，突破了传统荧光显微成像的通量限制问题，为物理光学和图像处理领域的进一步发展提供了契机。这一创新助力于生物医学研究的推进，使科学家能够更全面、深入地理解生命和健康领域的复杂现象。因此，本研究不仅对生物医学领域具有重要意义，同时为未来的研究和应用提供了崭新的可能性。

关键词：荧光显微深度学习超分辨成像超快成像高通量成像

基于新型有机-无机杂化材料的忆阻器在人工突触与神经形态计算领域的应用研究

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材料导报 2024年

作者：施纯言张程毕冉李毅翔何瑞钰袁俊尉李阳江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室苏州科技大学物理科学与技术学院苏州科技大学化学与生命科学学院

为解决后摩尔时代的算力瓶颈，基于忆阻器开发高性能的类脑计算受到科研和产业界的追捧。然而，如何实现兼具鲁棒性与低功耗的柔性多态忆阻器和人工突触器件成为当前的研究重点。近年来，新型有机-无机杂化信息材料体系（如：低维碳量... 详细信息

为解决后摩尔时代的算力瓶颈，基于忆阻器开发高性能的类脑计算受到科研和产业界的追捧。然而，如何实现兼具鲁棒性与低功耗的柔性多态忆阻器和人工突触器件成为当前的研究重点。近年来，新型有机-无机杂化信息材料体系（如：低维碳量子点、二维MXenes、金属有机框架、钙钛矿等）已被成功应用于忆阻器和光电突触领域，并在神经形态计算方面表现出巨大发展潜力。本论文围绕上述具有代表性的新兴有机-无机杂化忆阻材料，概括性地介绍该类材料体系的发展历程，系统性地总结有机-无机杂化忆阻器基本概念、器件架构、构效关系、工作原理、后端应用以及当前面临的挑战，拓宽了新型有机-无机杂化忆材料和器件未来研究的深度、广度和维度，为集成化发展仿生感知系统、低能耗量子计算和脑机交互等方向奠定理论基础。

关键词：有机-无机杂化信息材料忆阻器人工突触神经形态计算

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青少年吸烟者结构脑网络的可控性分析

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：丁静静董芳王宏德袁凯程永欣王娟马宇欣薛婷喻大华内蒙古科技大学自动化与电气工程学院内蒙古科技大学数智产业学院锡林郭勒盟蒙医医院西安电子科技大学生命科学与技术学院内蒙古科技大学理学院

目的基于控制和脑网络理论来探讨青少年吸烟者结构脑网络的可控性变化，考察可控性指标是否可以作为预测青少年吸烟者睡眠情况的有力因子。方法在内蒙古科技大学筛选出50例青少年吸烟者和51例健康对照者。基于弥散张量成像（DTI）构... 详细信息

目的基于控制和脑网络理论来探讨青少年吸烟者结构脑网络的可控性变化，考察可控性指标是否可以作为预测青少年吸烟者睡眠情况的有力因子。方法在内蒙古科技大学筛选出50例青少年吸烟者和51例健康对照者。基于弥散张量成像（DTI）构建每例受试者的基于各项异分数（FA）加权矩阵的结构脑网络。依据控制和脑网络理论计算平均可控性和模态可控性。采用双样本t检验进行组间差异比较，采用Pearson相关性分析对存在组间差异脑区的平均可控性和模态可控性与Fagerstr?m尼古丁依赖测试（FTND）进行相关性分析。选取可控性得分在前10%的节点作为超级控制器，最后采用BP神经网络来预测青少年吸烟者的匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）。结果吸烟组的背外侧额上回、辅助运动区、豆状核壳、豆状苍白球脑区的平均可控性，以及眶部额下回、辅助运动区、回直肌、后扣带回的模态可控性，均与健康对照组有显著性差异（P<0.05）；吸烟组右侧辅助运动区（SMA.R）的平均可控性与FTND呈正相关（r=0.3930，P=0.0048），模态可控性与FTND呈负相关（r=-0.3301，P=0.0192）；利用可控性指标预测青少年PSQI睡眠指数时，平均可控性的预测效果（R=0.72281）要优于模态可控性的预测效果（R=0.60226）。结论青少年吸烟者结构脑网络的可控性存在异常，其可控性指标可以有效预测其睡眠情况，可为评估其认知功能损伤提供影像依据。

关键词：青少年吸烟者结构脑网络可控性 BP神经网络

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“环境暴露组学与生命健康专辑”引言

色谱 2024年第2期42卷 107-108页

作者：刘心昱梅素容许国旺中国科学院大连化学物理研究所华中科技大学公共卫生学院环境医学研究所

随着工农业的快速发展和生活水平的日益提高，环境污染问题及对人类生命健康的影响越来越受到关注。为了更好地回答“环境和人体中存在哪些污染物，这些‘暴露’因素如何影响健康”等一系列科学问题，暴露组学（exposomics）应运而生。...

随着工农业的快速发展和生活水平的日益提高，环境污染问题及对人类生命健康的影响越来越受到关注。为了更好地回答“环境和人体中存在哪些污染物，这些‘暴露’因素如何影响健康”等一系列科学问题，暴露组学（exposomics）应运而生。暴露组学关注个体一生所有暴露的测量及这些暴露如何与疾病建立联系，代谢组学（metabolomics）可从代谢水平阐明暴露对健康的影响，发现疾病风险因子和疾病标志物，二者结合促进了以组学为手段的暴露-疾病关系的研究，能很好地探讨污染暴露、生命健康和疾病发生的内在本质。色谱-质谱联用技术是复杂体系中环境污染物内外暴露测量及代谢组学等多种生命组学分析的主流技术。近年来科研人员利用色谱-质谱平台，建立了一系列暴露组学、代谢组学新技术、新方法，为环境暴露与生命健康研究提供了重要的技术支撑。为了总结当前环境暴露组学与代谢组学的相关研究进展，展望未来研究方向，受《色谱》期刊委托，我们组织了“环境暴露组学与生命健康”专辑，邀请了国内相关高等院校和科研院所等相关领域专家学者为本刊撰稿。

关键词：

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山核桃干腐病与根腐病的空间分布与影响因素

分子植物育种 2024年第12期22卷 4025-4032页

作者：桂鹏金哲雄吴家森周湘吴酬飞林海萍浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室杭州311300 湖州师范学院生命科学学院湖州313000

为探究浙江省杭州市临安区山核桃主要病害的空间分布与影响因素,本研究调查统计了临安区7个乡镇山核桃林干腐病和根腐病的空间分布,分析了土壤pH值、类型、施肥与除草方式这4种因素对2种病害感病指数的影响,以及后3种因素对土壤pH值的... 详细信息

为探究浙江省杭州市临安区山核桃主要病害的空间分布与影响因素,本研究调查统计了临安区7个乡镇山核桃林干腐病和根腐病的空间分布,分析了土壤pH值、类型、施肥与除草方式这4种因素对2种病害感病指数的影响,以及后3种因素对土壤pH值的影响。结果发现,在临安区7个乡镇共279个山核桃林样地中,干腐病和根腐病感病指数呈极显著正相关,其中岛石镇发病最为严重,部分山核桃林两种病害感病指数均高达80.1以上,基本全株死亡。有239个(85.7%)样地土壤呈酸性(pH值化学除草山核桃林干腐病和根腐病感病指数分别为35.0和45.5,均显著高于物理除草和不除草林地。逐步回归和相关性分析表明,在4种影响因素中,pH值降低对两种病害感病指数的提高作用最大。施用无机肥和采用化学除草方式均会显著降低土壤pH值,增加山核桃两种病害发病率。

关键词：山核桃干腐病根腐病 pH值

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羊肉及其制品保鲜技术研究进展

肉类研究 2024年第10期 66-72页

作者：靳林诗王维婷曹建芳王源上杜鹏飞马艳丽林冬梅刘丽娜河北工程大学生命科学与食品工程学院山东省农业科学院农产品加工与营养研究所山东省农产品精深加工技术重点实验室农业农村部新食品资源加工重点实验室华中农业大学食品科学技术学院

随着消费者需求的增加，羊肉及其制品种类日益繁多，极大丰富了市场选择。与此同时，为确保羊肉及其制品在长途运输、长期贮藏过程中保持其原有新鲜度和口感，保鲜技术优化与发展成为研究热点。在保鲜技术研发上，物理保鲜技术如低温保... 详细信息

随着消费者需求的增加，羊肉及其制品种类日益繁多，极大丰富了市场选择。与此同时，为确保羊肉及其制品在长途运输、长期贮藏过程中保持其原有新鲜度和口感，保鲜技术优化与发展成为研究热点。在保鲜技术研发上，物理保鲜技术如低温保鲜、真空包装、气调包装等被广泛应用；化学保鲜技术则侧重于开发安全、高效的保鲜剂和抗氧化剂；植物保鲜剂凭借其安全、绿色的特点，越来越受关注。此外，随着智能科技与大数据的兴起，智能化监控与追溯系统在羊肉保鲜领域逐渐普及，一些新型非热加工保鲜技术能显著抑制微生物繁殖，具有良好的发展前景。本文从腐败变质原因、蛋白与脂质氧化机理和保鲜技术优缺点3个角度阐述羊肉及其制品的保鲜技术研究进展，旨在为羊肉产业和保鲜技术的发展提供参考。

关键词：羊肉羊肉制品腐败保鲜技术研究进展