• CuRVE 技术：实现器官尺度分子表型的单细胞均匀处理，开启组织空间单细胞研究新篇

  将单细胞分析拓展到完整组织并同时保留器官尺度的空间信息，是一项极具挑战性的任务，这主要是因为紧密堆积的细胞在化学处理过程中存在差异。在此，研究人员引入了纳米多孔基质中的连续体积平衡再分散（Continuous Redispersion of Volumetric Equilibrium，CuRVE）框架来应对这一难题。CuRVE 通过持续维持组织逐渐变化的化学环境的动态平衡，确保器官尺度组织中所有细胞都能得到均匀处理。组织化学反应环境以连续、缓慢的速率变化，使得分布不均的化学物质能够重新分散，从而在任何时刻都能在整个组织范围内保持化学平衡。研究人员运用 CuRVE 技术，在 1 天内完成了对整

  来源：Nature Biotechnology

  时间：2025-01-25

• 真菌菌丝体打造美味环保沥青：丹麦生物技术开启道路建设新纪元

  全球道路建设每年消耗约1.2亿吨石油基沥青（bitumen），其生产需400℃高温精炼并持续保温165℃以维持粘性，导致巨大碳排放。丹麦生物技术初创企业Visibuilt受森林中菌丝体（mycelium）启发，利用丹麦本土木腐真菌开发出革命性粘合剂visiBIT。Visibuilt创始人Line Kloster Pedersen在森林徒步时观察到菌丝体强大的粘合特性，随后从丹麦森林分离出木腐真菌（wood rot fungus），通过六个月的研发成功获得专利菌丝体粘合剂。该技术将真菌与基质（substrate）置于生物反应器（bioreactor）中发酵生长，最终与碎石、30%再生沥青混合。相

  来源：Nature Biotechnology

  时间：2025-01-25

• 创新光催化系统：高效实现太阳能驱动水分解制氢与氧

  在当今能源领域，寻找可持续的清洁能源替代方案已成为全球关注的焦点。太阳能，作为一种清洁、取之不尽的能源，若能有效利用，将为缓解能源危机和环境问题带来曙光。其中，太阳能驱动的光催化水分解技术，有望把太阳能转化并存储为氢气（H2），这种理想的无碳能源具有高能量密度和燃烧无污染的特性，为未来能源供应提供了极具潜力的解决方案。然而，这一技术在实际应用中却困难重重。传统的光催化整体水分解（OWS）使用单一光催化剂时，由于热力学上较高的能垒（237 kJ mol-1）和动力学上缓慢的氧化过程，导致太阳能 - 氢气（STH）转换效率一直处于较低水平。同时，光催化剂还面临着光吸收有限和载流子分离效率低等问题。

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 突破激光质子加速瓶颈：稳定低发散质子束的创新生成策略

  在现代科学与技术的前沿探索中，激光 - 等离子体加速质子技术犹如一颗璀璨的新星，吸引着众多科研人员的目光。它为医学、工业和基础科学等领域带来了全新的可能，有望成为传统加速技术的紧凑、超快替代方案。然而，这一技术在发展过程中面临着诸多挑战，其中在高重复率下创造稳定、准直的质子束，成为了横亘在科研人员面前的一座难以逾越的大山。传统的激光 - 等离子体加速质子方法，在产生质子束时，其发散角往往较大（≳100 mrad）。这就好比一束光线，本应笔直地射向目标，却在传播过程中四处散射，导致质子束在传播过程中迅速扩散，粒子通量急剧下降。这种大发散角严重限制了激光驱动质子加速器在关键应用中的使用，例如在医学

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 揭秘范德华材料层间重构相变：为先进技术定制结构相变的关键突破

  范德华材料展现出具有不同物理性质的丰富结构多晶型。从原子层面理解相变动力学、传播路径以及相关物理性质的演变，对于挖掘其在实际技术中的潜力至关重要。然而，由于原子分辨率、视野和成像帧率之间存在固有的权衡，直接观察快速相变过程从根本上具有挑战性。在这里，研究人员利用可控的电流驱动相变，并运用原位扫描透射电子显微镜（in situ scanning transmission electron microscopy），来观察层状 In2Se3在 2H-α 到 2H-β 转变过程中的动态原子重排。研究人员发现了一种独特的层内分裂（解链）和层间重构（拉链式结合）路径，该路径由能量级联机制驱动，通过范德华间

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-25

• 原位联用显微与光谱技术：揭秘硝酸盐电还原中催化剂的重构与组成奥秘

  在当今绿色能源研究领域，电催化化学转化反应，如二氧化碳还原反应（CO2RR）和硝酸盐还原反应（NO3RR），就像两颗闪耀的明星，吸引着无数科研人员的目光。它们对于推动各种绿色能源解决方案的发展至关重要，比如NO3RR不仅有望缓解农业肥料径流和工业废水造成的淡水污染，还能生产氨（NH3），氨可是重要的工业化学品，还是绿色氢的候选载体呢！然而，在这些看似前景无限的反应背后，却隐藏着重重困难。就拿确定反应中的活性催化剂物种来说，简直就像在迷雾中寻找宝藏，困难重重。即使在理论上某些金属状态应该是稳定相，但实际反应中，催化剂会根据外部刺激改变其氧化状态。传统的 Pourbaix 图虽然能帮助我们理解在不

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-25

• Molecular Devices重磅推出最新一代lmageXpress HCS.ai智能高内涵成像分析系统

  新年的钟声即将敲响，我们非常激动地宣布：Molecular Devices 高内涵成像系统迎来了一位重量级新成员——ImageXpress HCS.ai 智能高内涵成像分析系统。此次新品的发布，标志着我们迈向更高技术台阶、拓展更广阔市场的关键一步。一睹为快ImageXpress HCS.ai系统融合了先进的光学技术、直观的操作软件和强大的人工智能数据分析能力，旨在为科学研究和药物研发领域带来新的突破与体验。主要特点高质量成像和优秀的数据分析能力- 2.6倍信噪比提升，从各种检测类型中，获取高质量图像；- 专为3D厚样本高通量成像进行优化；- DL/ML IN Carta 人工智能图像分析软件，

  来源：Molecular Devices

  时间：2025-01-25

• 绘制空间基因表达地形图：可解释深度学习的创新突破

  空间分辨转录组学（Spatially resolved transcriptomics）技术能够对组织切片中的基因表达进行高通量测量，然而这些数据的稀疏性使得分析空间基因表达模式变得复杂。研究人员通过一种名为等深度（isodepth）的量，绘制出组织切片的地形图（类似于地貌中的海拔图）来解决这一问题。恒定等深度的等高线包围着具有不同细胞类型组成的区域，而等深度的梯度则指示了表达最大变化的空间方向。研究人员开发了 GASTON（gradient analysis of spatial transcriptomics organization with neural networks，空间转录组组

  来源：Nature Methods

  时间：2025-01-24

• 人工智能助力肺癌筛查：突破创新与面临挑战并存

  在肺癌防治的征程中，低剂量计算机断层扫描（LDCT）本是一把有力武器，能有效降低肺癌死亡率。然而，它却面临着两大棘手难题。其一，在 LDCT 检测中，良性结节极为常见，准确区分它们与恶性结节就像在茫茫沙海中寻找珍珠，困难重重。其二，在资源有限的地区，肺癌筛查的覆盖范围远远不足，许多潜在患者无法及时得到筛查和诊断，这无疑给肺癌的早期发现和治疗带来了巨大阻碍。为了解决这些问题，来自意大利的研究人员开展了深入研究。他们开发并验证了一种多步骤、多维的基于人工智能（AI）的系统，还引入了数据驱动的中国肺结节报告和数据系统（C-LungRADS） 。该研究成果发表在《Signal Transduction

  来源：Signal Transduction and Targeted Therapy

  时间：2025-01-24

• 膜蛋白设计新纪元：Anastassia Vorobieva团队探索跨膜β-桶蛋白的折叠密码与生物技术应用

  细胞膜上那些精密的蛋白质机器如何自发折叠成功能结构？这个困扰生物物理学界数十年的正被新一代科学家用工程化思维重新诠释。在纳米孔测序和疫苗研发领域，跨膜β-桶蛋白（transmembrane β-barrels）这类形成膜通道的特殊蛋白结构，因其独特的物理化学性质成为生物技术应用的黄金靶点。然而天然β-桶蛋白的稳定性差、改造难度大等问题，严重制约着相关技术的发展。VIB-VUB结构生物学中心的Anastassia Vorobieva团队在《Nature Biotechnology》发表的研究，通过融合计算设计与实验验证，开辟了人工设计膜蛋白的新路径。研究团队主要采用三种关键技术：1）基于Rose

  来源：Nature Biotechnology

  时间：2025-01-24

• 高压高温实验流体中硫挥发物种分析新方法：开启地球深部硫循环研究新视野

  在地球这个神秘的 “大熔炉” 里，各种元素不断进行着复杂的循环和反应。挥发性元素，像碳和硫，在塑造地球长期的物质组成、调节气候以及影响生命演化等方面，都发挥着至关重要的作用。其中，硫元素因其在不同氧化还原状态下多样的化学形态，成为地质化学研究中的焦点。然而，要想深入了解硫在地质流体中的行为和形态变化，却困难重重。在实验室模拟地球深部环境，研究含硫（SOH）的水溶液流体时，研究人员遭遇了诸多挑战。一方面，生成的流体体积微小，要想对其中的硫挥发物种进行精确测量，犹如在茫茫大海里捞针；另一方面，硫的化学性质活泼，极容易与其他物质发生反应，这使得合成流体的原始化学成分难以稳定保存，从而影响测量的准确性

  来源：Communications Chemistry

  时间：2025-01-24

• 2024生命科学十大创新产品揭晓

  生命科学领域日新月异的研究进展，背后都离不开创新的科研工具。每一次科研工具的进步和升级，都推动着科研的边界突破现有的限制，而科研取得的每一分进展，又为科研工具的创新提供了基础，促进了科研工具的再次进步。这是一个相互促进和成就的循环，每一步，无论大小，都在推动科研不断前进。从2008年至今，在每年的创新产品评选活动中，生物通见证了科研工具的巨大进步，它们以前所未有的力量，推动着科研边界不断拓展。“2024生命科学十大创新产品”评选活动自启动以来，受到了广大读者的关注。经过一个月的读者投票和专家评鉴，2024生命科学十大创新产品现已揭晓。2024生命科学十大创新产品Xenium Prime 5K原

  来源：生物通

  时间：2025-01-23

• moscot：时空单细胞分析的创新利器，解锁细胞奥秘新征程

  在生命科学的微观世界里，细胞就像一个个神秘的小精灵，它们的分化和组织过程蕴含着无数生命的奥秘。单细胞基因组技术的出现，让科学家们能够深入到细胞内部，对其进行多模态的剖析，就像是拥有了一台超级显微镜，能够看清细胞的分子状态和空间组织。然而，这台 “显微镜” 也有它的局限。实验过程中，细胞往往会被破坏，而且只能捕捉到部分分子信息，这就好比在拼图游戏中，只拿到了部分拼图碎片，难以还原完整的画面。此外，现有的实验技术难以在细胞的自然动态和空间组织环境中进行全面测量，这使得我们对细胞的了解始终隔着一层 “迷雾” 。为了拨开这层 “迷雾”，来自德国亥姆霍兹中心（Helmholtz Center）、慕尼黑工

  来源：Nature

  时间：2025-01-23

• 从 DNA 序列预测 RNA-seq 覆盖度：解锁基因调控密码的创新突破

  在生命科学的广阔领域中，遗传学一直致力于解开基因调控的神秘面纱。长久以来，科研人员渴望准确预测人类基因组中 30 亿个核苷酸的改变对基因调控活动的影响，这一探索对于解读致病突变、确定全基因组关联研究（GWAS）中功能变异的优先级，甚至改进 GWAS 本身都有着至关重要的意义。然而，目前的研究面临诸多挑战。虽然基于 DNA 序列训练的机器学习模型在表征调控语法和解释遗传变异影响方面取得了一定成果，但它们大多聚焦于特定的测序分析，比如转录因子染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、DNase I 超敏感位点测序（DNase-seq）和转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）等，这些分析的测量活动与

  来源：Nature Genetics

  时间：2025-01-23

• 探秘甲状腺未分化癌：组织与液体活检 NGS 技术揭示基因奥秘，助力精准治疗

  在癌症的世界里，甲状腺未分化癌（Anaplastic Thyroid Carcinoma，ATC）堪称 “狠角色”。它极具侵袭性，病情发展迅猛，患者的中位总生存期（Overall Survival，OS）仅有 4 - 6 个月，疾病特异性死亡率近乎 100%。传统治疗手段，如手术、放疗、化疗等，在 ATC 面前效果不佳。虽然像 BRAF（V600E）突变抑制剂达拉非尼（dabrafenib）和曲美替尼（trametinib）为部分患者带来了希望，但耐药问题却如影随形，患者往往在疾病进展后很快离世。面对如此困境，深入了解 ATC 的发病机制，寻找新的治疗靶点和克服耐药的方法迫在眉睫。为了攻克这一

  来源：npj Precision Oncology

  时间：2025-01-23

• 利用完整 tRNA 液相色谱 - 质谱法直接定量分析 tRNA 酰化：解锁生命密码的关键技术

  氨酰 - tRNA 合成酶（aaRSs）在 mRNA 序列与其编码的蛋白质之间起着至关重要的功能性连接作用。aaRS 酶催化一个两步化学反应，将特定的 tRNA 与对应的 α- 氨基酸进行酰化。除了在翻译过程中的作用外，酰化的 tRNA 还参与非核糖体天然产物的生物合成，并且与多种人类疾病相关。在合成生物学领域，用非标准 α- 氨基酸，或者更近期出现的非 α- 氨基酸单体对 tRNA 进行酰化，是将这些单体整合到蛋白质中的关键第一步，这些蛋白质可用于基础科学研究和应用科学研究。这些研究都需要对 aaRS 的活性和特异性有所了解。在此，研究人员描述了一种液相色谱 - 质谱分析法，通过检测完整的氨

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• 小鼠模型淋巴收集与细胞分离技术助力癌症转移多组学解析

  癌症转移过程中，肿瘤细胞常通过淋巴管系统(lymphatic vasculature)扩散，但淋巴微环境如何影响这一进程仍是未解之谜。这项技术方案详细描述了从黑色素瘤和乳腺癌原位移植瘤小鼠中获取淋巴液的创新方法：实验动物安乐死后，在立体显微镜(stereo microscope)下暴露乳糜池(cisterna chyli)和肿瘤引流淋巴管，用连接1 mL注射器的玻璃套管(glass cannula)精准穿刺采集纯净淋巴液。这些珍贵样本可应用于超高灵敏度多组学(multiomics)平台，解析淋巴源性肿瘤细胞的分子特征。整套流程兼具高效性（单鼠2小时）和普适性，即使显微操作新手也能在标准实验条件

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• FLOWER 技术：实现生化传感新突破，助力精准检测

  在许多应用场景中，都急需灵敏、快速且无需标记的生化传感器。本实验方案介绍了利用频率锁定光学回音壁消逝波谐振器（FLOWER）进行生化检测的方法。FLOWER 技术已成功用于检测水溶液中的单个蛋白质分子、外泌体、核糖体，以及浓度低至万亿分之几的挥发性有机化合物（VOCs）。回音壁模式微环（Whispering gallery mode）微环谐振器能将光限制很长时间（数百纳秒）。当光在谐振器内传播时，部分电磁场会延伸到腔体之外，形成消逝场（Evanescent field）。这个消逝场会与结合的分析物相互作用，导致腔体有效折射率发生变化，通过监测谐振波长的偏移就能追踪这一变化。微环的表面可以进行功

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• PEPPI-MS 技术：深度蛋白质组学分析的创新样本前处理方案

  蛋白质组学中，对完整蛋白质的自上而下（Top-down）分析以及对经过有限消化的蛋白质进行中自上而下（Middle-down）分析，都需要高效检测样本中的痕量蛋白质亚型（proteoforms）。这就要求通过对样本中的蛋白质组成分进行全面的预分离，来降低样本的复杂性。十二烷基硫酸钠 - 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）是一种简单且成本低廉的高分辨率蛋白质分离技术，在生化和分子生物学实验中应用广泛。虽然其在自下而上（Bottom-up）蛋白质组学样本制备方面的有效性已得到证实，但长期以来，如何从凝胶基质中高效回收完整蛋白质，一直是将其应用于自上而下和中自上而下蛋白质组学的一大难题。如今，作

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• 光热纳米纤维介导的光穿孔技术：温和高效的大分子细胞内递送新策略

  这项突破性研究展示了一种创新的光热电纺纳米纤维(PEN)平台，巧妙规避了传统光穿孔技术中光热纳米颗粒(NPs)与细胞直接接触的风险。通过将NPs封装在生物相容性电纺纤维基质中，当近红外激光照射时，NPs产生的局域光热效应可在贴壁细胞膜上形成瞬时孔隙，实现蛋白质、核酸等生物大分子的高效递送。实验数据表明，这种"非接触式"光穿孔技术对原代T细胞的转染效率显著优于传统电穿孔，细胞存活率高达90%以上，且能保持更好的增殖能力和治疗效果。特别值得注意的是，经PEN处理的CAR-T细胞在动物模型中展现出更强的肿瘤清除能力，为个性化细胞治疗产品的标准化制备提供了新思路。技术流程包含三个关键阶段：首先通过静电

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

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