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CryoVIA：冷冻电镜下定量解析膜结构的创新工具，开启生物膜研究新征程
在生命科学的微观研究领域，冷冻电镜（cryo - EM）是探索蛋白质与膜相互作用的有力武器，它能在接近天然的条件下，为我们呈现生物膜和大分子的高分辨率图像。然而，目前对膜结构的定量分析却困难重重。一方面，当涉及大量数据时，人工分析不仅耗时费力，而且主观性强；另一方面，现有的图像处理工具难以满足需求，从众多显微照片中对膜结构进行定量分析，仍是一项主要依靠人工完成的艰巨任务。为了打破这一困境，来自德国 Forschungszentrum Jülich 的 Ernst - Ruska Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons 和 He
来源：Structure
时间：2025-02-19
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选择性氘代RNA:RNA复合物的结构解析：小角散射技术的新突破
科学家们开创性地利用小角X射线散射(SAXS)和中子散射(SANS)技术，结合选择性氘代标记手段，成功破解了RNA:RNA复合物的结构密码。这项研究首次实验证实：通过同位素工程可以实现RNA分子间的对比度匹配(CM)，从而在复合物中"隐形"特定RNA组分，精准捕捉其构象变化。团队采用SAXS绘制了游离态RNA及其复合物的溶液结构，而SANS则像分子显微镜般，通过氘代RNA的"隐身衣"特性，单独解析了复合物中目标RNA的三维形态。更令人振奋的是，实验数据不仅能验证AlphaFold 3预测的RNA:RNA复合物模型，还能优化这些模型使其更贴近真实溶液状态。这项技术突破为揭示RNA在功能性组装体中
来源：Structure
时间：2025-02-19
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综述：分子即时检验技术：现状与挑战
一、引言在现代医疗体系中，即时检验（POCT）技术愈发重要。传统的集中式实验室诊断虽有高灵敏度和特异性，但样本需送往实验室检测，周转时间（TAT）长，不利于传染病的及时诊断和防控。POCT 技术能在检测现场快速得出结果，满足了临床需求。世界卫生组织（WHO）提出的 REASSURED 标准，为 POCT 技术的发展提供了指导框架，涵盖实时连接、样本采集便捷性、可负担性、灵敏度、特异性、用户友好性等多个方面。分子 POCT 技术基于核酸检测，在诊断精准度和灵敏度上有独特优势，本文将聚焦该技术，探讨其发展现状、面临的挑战以及未来的发展方向。二、分子 POCT 的应用范围分子 POCT 在传染病诊断
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机器学习助力荧光相关光谱技术（FCS）推断异常分子运动：突破局限，拓展研究边界
活细胞中分子的随机运动常偏离标准布朗运动，这种现象被称为 “异常扩散”。研究活细胞中该现象的主要方法有荧光相关光谱技术（FCS）和单粒子追踪（SPT）。传统 FCS 分析方法无法考虑自相关函数无解析表达式的运动模型，比如异常连续时间随机游走（CTRW）和分形随机游走（RWf），且整个采集序列需几十分钟。研究提出新分析方法，基于自相关函数估计为每个 FCS 记录关联特征向量，利用机器学习推断潜在运动模型并估计运动参数值。通过模拟记录发现，该方法使 FCS 能区分多种标准和异常随机运动，性能与 SPT 的顶尖算法相当，适用于多种 FCS 设置参数。由于可应用于短时长的单个记录，新方法能监测运动参数
来源：Biophysical Journal
时间：2025-02-19
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n 型聚合物助力 C60高效稳定应用于倒置钙钛矿太阳能电池：突破与创新
在太阳能电池的发展历程中，钙钛矿太阳能电池（PSCs）凭借其独特优势，成为了科研人员眼中的 “潜力股”。尤其是单结倒置结构（(p-i-n)）的 PSCs，其功率转换效率（PCE）已突破 26%，与高性能串联太阳能电池兼容性良好，被视为下一代光伏器件的有力候选者。富勒烯材料在其中功不可没，原始富勒烯 C60凭借出色的电子接受能力和环境稳定性，在单结倒置 PSCs 和硅 / 钙钛矿串联电池中广泛用作电子传输层（ETL）。然而，C60也有着自己的 “小脾气”。它在溶液中强烈的聚集倾向，使得溶液加工制备光滑、致密的 C60薄膜困难重重。目前，科研人员只能依赖高成本的热蒸发方法来制备高质量的 C60 E
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催化新一轮可持续能源革命：创新技术与多学科协同路径
全球经济发展与温室气体排放的历史性耦合正面临重大转折。随着人口增长、电网升级和人工智能(AI)算力需求激增，传统化石能源体系已无法满足零碳未来需求。研究指出三大关键技术突破口：首先是零碳能源矩阵的构建——既要规模化部署太阳能光伏(PV)、风力发电、核裂变等成熟技术，也要突破核聚变(fusion)和地质氢(geologic H2)等前沿领域；其次需建立新型能源传输网络，解决未来以电力为主、兼具热能与化学能（如氢能）的多模态(intermodal)输送挑战；最后是碳资源革命，通过CO2捕集利用(CCUS)和生物质转化技术，重构化工材料生产的碳基原料供应链。这些技术突破将重塑能源产业学习曲线，催生万
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突破传统：多环芳烃氢键有机框架（HOFs）构筑空气稳定自由基材料的创新之路
在过去，自由基材料的构建局限于自由基构建模块复杂的设计和冗长的合成。在这项研究中，研究人员偶然发现，一些以前被认为在空气中不稳定的多环芳烃单体，在被纳入氢键有机框架（Hydrogen-Bonded Organic Frameworks，HOFs）时，可通过后合成方法氧化为稳定的自由基材料。HOFs 的固有孔隙率有助于通过与氧化还原试剂相互作用形成具有高自旋浓度的自由基。这种稳定的自由基状态在空气中数月都不会分解。自由基的形成缩小了带隙，使 HOFs 从绝缘体转变为典型的 n 型半导体。该研究不仅提供了一种简便且低成本构建空气稳定自由基 HOF 材料的方法，还凸显了网状化学在推进自由基半导体领域
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创新钴镍分离法：技术经济与生命周期评估验证的可持续之选
随着可再生能源转型的临近，用于储能的锂离子电池需求持续增长，钴（Co）和镍（Ni）因其重要性日益凸显以及供应短缺风险，被视为关键元素。提高钴供应的一个主要挑战在于钴和镍的化学分离。由于钴和镍在水介质中的行为相似，传统的溶剂萃取方法需要大量溶剂，这可能导致复杂的系统设计要求，并增加与废物相关的环境危害。因此，需要对钴 / 镍分离化学进行经济高效且可持续的改进。本研究提出了一种通过选择性沉淀分离钴和镍的替代策略，该策略具有操作简单、能源需求低的特点，并且仅使用绿色且廉价的化学品。研究人员设想，这种化学方法有助于钴 / 镍矿石加工技术，以及大规模可持续且经济的锂离子电池回收技术。亮点：在氨水中使用碳
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基于活性腈生物合成与基因编码的快速蛋白偶联及可调荧光标记技术的意义探索
蛋白质工程领域的进展愈发关注可持续性以及资源高效型化学工具的开发。传统用于蛋白质位点特异性标记和翻译后修饰的方法，常常依赖昂贵的试剂和复杂的合成过程，这限制了其可及性和可扩展性。这项研究提出了一个可持续的平台，利用易得的化学物质在大肠杆菌（E. coli）体内进行生物合成，并将带有反应性腈基的氨基酸位点特异性地整合到蛋白质中。通过利用细菌生物合成途径，该方法将化学废物降至最低，并减少了对资源密集型过程的依赖。该系统整合了腈 - 氨基硫醇（NAT）点击反应，用于可调荧光标记和快速蛋白质偶联，能够在生理条件下实现高效、免洗的活细胞标记。这种方法简化了工作流程，拓宽了在荧光成像、蛋白质功能化和化学生
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锚定锇单原子位点的硫化铜纳米板：高效电催化合成过氧化氢的创新突破
从氧气还原反应中电催化合成过氧化氢（H₂O₂）因应用广泛而备受关注，但缺乏高效且选择性的电催化剂阻碍了其进一步发展。研究人员制备出一类将锇（Os）单原子位点锚定在超薄硫化铜纳米板（Os₁-CuS NPs）上的电催化剂，能极大促进氧气通过两电子途径电还原为过氧化氢。这种硫配位的锇单原子位点催化剂实现了创纪录的高锇负载量（25.9 wt%），过氧化氢生成速率高达 8.2 mol gcat−1 h−1 ，选择性近乎完美（~98%），在金属基电催化剂中表现卓越。原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）和密度泛函理论（DFT）计算表明，引入的锇位点通过强化 OOH 结合，促进了选择性的
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基于两性离子聚合物交织金属有机框架的准固态电解质用于长循环寿命双离子电池：开辟电池技术新路径
双离子电池（DIBs）有望在充放电过程中，通过在高电压下同时利用阴离子和阳离子来实现高能量密度。然而，其潜力受到短寿命的限制，这主要归因于严重的电解液分解和溶剂共嵌入。在这项研究中，研究人员报告了一种基于金属有机框架（MOF）的准固态电解质，它是通过两性离子聚合物在 MOF 孔隙内原位聚合合成的。这些两性离子聚合物充当了阴离子和阳离子传输的活性位点，同时与 MOF 共同调节溶剂化结构，以增强离子传输动力学。值得注意的是，采用这种准固态电解质的双离子电池展现出了更优异的电池性能。这项工作为双离子电池引入了一种开创性的基于 MOF 的电解质设计，凸显了推进具有超快充电能力和高能量密度的电池技术的潜
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高维振荡系统能量景观的扩散分解量化：揭示细胞周期检查点机制的新方法
在生命科学领域，周期性振荡行为如同生物体的"心跳"，从微观的细胞周期到宏观的昼夜节律，维持着生命活动的有序运行。然而，当研究人员试图用数学工具捕捉这些精妙的振荡规律时，却面临着两大"拦路虎"：一是高维非线性系统带来的计算复杂性，二是随机噪声导致的动力学行为失稳。传统方法如加权高斯近似(WSGA)在分析多稳态系统时表现出色，但面对振荡系统时却频频"失灵"——协方差矩阵会像失控的陀螺般无限发散，这种现象被研究者形象地称为"协方差爆炸"。针对这一挑战，复旦大学数学科学学院Shirui Bian、Ruisong Zhou等人在Wei Lin和Chunhe Li指导下，开发了名为扩散分解高斯近似(DDG
来源：Cell Reports Physical Science
时间：2025-02-19
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基于模块化折纸与双稳态壳结构的多功能软体机器人：多路径、多模式变形的创新突破
在科技飞速发展的当下，机器人领域也在不断寻求突破，其中软体机器人以其独特的柔性和适应性备受关注。它能够与复杂环境灵活互动，完成传统刚性机器人难以实现的任务，比如在不规则物体抓取、复杂地形移动等场景中展现出巨大潜力。然而，目前软体机器人的发展遇到了瓶颈。一方面，增加功能往往需要复杂的机械和驱动组合，这不仅提升了设计难度，还依赖额外的刚性部件，限制了系统的柔性和适应性；另一方面，现有的气动执行器在实现多路径驱动和控制方面存在局限，难以充分发挥软体机器人的优势。在这样的背景下，为了让软体机器人能够更好地发挥作用，来自首尔国立大学（Seoul National University）和浦项科技大学（P
来源：Cell Reports Physical Science
时间：2025-02-19
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室温下液态金属介导机械化学合成高熵合金：简单、快速且节能的创新突破
高熵合金（HEA）是一种具有优异物理和化学性质的新型金属材料。然而，传统的 HEA 合成方法需要高温且能耗大，设备也昂贵复杂。镓（Ga）是一种熔点为 303K 的室温液态金属，其流动性良好，能在室温下溶解少量金属，是一种优良的 “金属溶剂”。基于液态金属 Ga 的这一特性，研究人员开发出一种液态金属介导制备 HEA 的室温合成策略。在涡旋混合器的搅拌下，Ga 与市售金属粉末不断混合，从而得到 HEA。该策略借助液态金属 Ga，使用功率仅 7W 的商用涡旋混合器，将 HEA 的合成温度从 923K 以上降至室温（303K） 。这种制备方法对不同的金属元素和机械设备具有普遍适用性，能够实现 HEA
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创新露天喷涂工艺：为倒置钙钛矿太阳能电池打造高效电子传输层
新兴的钙钛矿太阳能电池技术需要开发大面积加工方法，将旋涂的实验室规模基底转化为更大的尺寸规格。虽然存在多种钙钛矿层沉积方法，但在敏感的钙钛矿层上方可扩展地沉积电子传输层（ETL）仍具有挑战性，因为它很容易降解。在此，引入一种露天喷涂沉积工艺，可精确控制沉积超薄厚度的有机电子传输层。该喷涂工艺仅需简单设备，能高速在线运行，与工业制造兼容。技术经济分析表明，与传统的真空热蒸发相比，采用基于露天的喷涂工艺可显著节省制造成本。亮点：以高线性速度露天喷涂薄膜，且不损坏底层。定制的溶剂体系借助近红外辐射促进快速干燥。对超薄薄膜进行多模态表征。与真空热蒸发相比，显著降低制造成本。总结：在空气中，以 9 米
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将果壳可持续转化为粘弹性水凝胶，实现生物医学增值应用的创新探索
在生物医学应用领域，植物源多糖的转化已取得显著进展，但将刚性多糖转化为柔软且具有生物活性材料的可持续方法仍较为有限。本研究聚焦于胖大海（Sterculia lychnophora Hance）果实的果壳废料，通过一种经济高效的提取方法分离出多糖，并利用壳聚糖进行静电交联，增强其机械性能和生物相容性，进而制备出粘弹性水凝胶（viscoelastic hydrogels）。这种水凝胶能够促进角质形成细胞迁移，从而加速伤口愈合。此外，其良好的柔韧性和贴合性使其在生物电子领域大显身手，在表皮记录方面超越了商业心电图（ECG）贴片，还成功用作网状电极的涂层，实现了心脏时空映射。基于胖大海果壳（PDH）的
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基于混合贝叶斯网络深度学习的电动汽车充电容量预测：融合气候与可靠性因素的创新探索
随着环保意识的增强和可持续交通发展的需求，电动汽车（Electric Vehicle，EV）的应用越来越广泛。然而，其大规模推广面临诸多挑战，其中准确预测充电需求和规划可靠的充电基础设施是关键难题。一方面，用户充电行为多样且偏好各异，给预测模型带来不确定性；另一方面，环境因素如极端温度、降水等会影响电池性能和充电站可用性，充电基础设施组件老化及充电桩故障也增加了预测难度。为解决这些问题，来自明传大学（Ming Chuan University）的研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《Heliyon》上，其意义在于为电动汽车充电基础设施的优化和规划提供了重要依据，有助于提升充电服务的可靠性和
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基于形状聚类和模板匹配的长期心电图 QT 间期分析新方法：动态心电图监测的创新手段
在心血管疾病研究领域，QT 间期（指心电图中 QRS 波起点到 T 波终点的时间间隔 ）的准确分析至关重要。药物诱导的 QT 间期延长可能引发致命性心律失常，如尖端扭转型室速（Torsade de Pointes）。然而，由于 T 波形态多变，在长期心电图（ECG）记录（如动态心电图监测）中准确分析 QT 间期颇具挑战。传统分析方法多为手动或半自动，既缺乏一致性又效率低下。而且目前尚无标准化、完全自动化的方法用于有限导联的长期心电图 QT 间期分析。因此，研发一种可靠且自动化的分析方法迫在眉睫。日本的 Cardio Intelligence Inc 等机构的研究人员针对上述问题展开研究。他们开
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基于亚基因组 RNA 载量检测 SARS-CoV-2 的逆转录定量 PCR 检测方法：为病毒研究带来新曙光
2019 年末，新冠病毒（SARS-CoV-2）突如其来，迅速引发了全球大流行的新冠肺炎（COVID-19）。这场疫情给全球公共卫生带来了巨大挑战，也让科研人员们争分夺秒地投入到相关研究中。在病毒检测方面，传统的聚合酶链式反应（PCR）主要针对病毒基因组 RNA（gRNA），但它存在一些问题。比如，在康复患者症状出现数周后，即便病毒培养呈阴性，通过逆转录定量 PCR（RT-qPCR）仍能检测到 gRNA ，这说明传统 PCR 用于检测病毒存在并不充分。而亚基因组 RNA（sgRNA）作为病毒活跃复制时才会产生的物质，被认为是更精准的标记，但此前针对 sgRNA 的 RT-qPCR 检测在啮齿动
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基于探地雷达（GPR）频域分析评估混凝土结构腐蚀性的创新框架
在建筑领域，混凝土结构就像建筑物的 “骨骼”，支撑着整个建筑的稳定与安全。然而，腐蚀这个 “隐藏的杀手” 却时刻威胁着混凝土结构的寿命。传统评估混凝土结构腐蚀的方法，比如靠眼睛观察锈迹或者用锤子敲击听声音来判断，都存在明显的不足。前者主观性强，容易受到观察者经验的影响；后者在腐蚀初期检测效果不佳，无法及时发现潜在问题。而探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）作为一种无损检测（Non-Destructive Testing，NDT）技术，虽然有一定优势，但现有的 GPR 数据解读方法大多只依赖钢筋反射强度的绝对值，在面对复杂因素时很容易误判。为了解决这些问题，香港理
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