• 自动语音识别技术助力预测地震断层位移：开启地震研究新征程

  在地震研究领域，长久以来，人们都渴望能更精准地预测地震，提前做好防范，减少生命财产损失。然而，研究地震断层面临诸多难题。多数大地震发生的间隔时间极长，从几十年到数千年不等，这使得地球物理仪器难以获取完整的加载周期数据，大多时候只能记录到其中一小部分。这就好比拼图缺了很多关键部分，科学家们难以从有限的数据中拼凑出地震断层的完整 “面貌”，也就无法准确把握地震的规律 。在这样的困境下，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）的研究人员 Christopher W. Johnson、Kun Wang 和 Paul A. Johnson 开展了一项极具

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-28

• PORCELAN：解锁细胞谱系与基因表达奥秘的创新工具

  在生命科学的微观世界里，细胞的谱系和基因表达一直是科学家们探索的重要领域。随着科技的发展，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术和条形码技术的出现，让研究人员有机会获取大量细胞的基因表达数据，并重建细胞谱系树。然而，目前的研究仍面临诸多挑战。一方面，传统的可视化技术，如主成分分析（PCA）、t - 随机邻域嵌入（t-SNE）和均匀流形近似与投影（UMAP）等，在处理 scRNA-seq 数据时，往往只能捕捉到细胞状态相关的变异，难以揭示细胞谱系与基因表达之间的深层联系。另一方面，现有的计算方法在整合谱系和基因表达数据方面存在不足，无法充分利用高分辨率的谱系信息，难以准确识别与细胞谱系紧

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-28

• 气候变化下沿海基础设施全生命周期优化适应策略：创新框架引领可持续发展

  在全球气候变化的大背景下，温室气体（GHG）排放导致全球气温上升，进而引发海平面上升（SLR）。这给沿海地区带来了诸多严重问题，如土地被永久淹没、海岸侵蚀加剧、沿海基础设施受损、重要沿海生态系统遭到破坏，以及洪水、风暴潮等极端事件的频率和强度增加。预计到本世纪末，这些风险还会因低洼海岸线的持续开发而进一步加剧。传统的气候变化规划主要依赖成本效益分析（CBA）。这种方法通过模拟多种情景来确定最优投资时间和基础设施行动，以最大化效益并最小化成本。然而，由于气候模型预测存在大量不确定性，实际气候轨迹可能与模拟的平均情况或选定的百分位情况相差甚远，导致基于 CBA 确定的静态政策往往并非针对实际气候轨

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-28

• GenAI 助力术中舌鳞癌评估：拉曼成像合成病理图像的创新突破

  在口腔疾病的治疗领域，舌鳞状细胞癌（TSCC）是个棘手的难题。舌头是口腔鳞状细胞癌（OSCC）的高发部位，TSCC 约占所有 OSCC 病例的一半。目前，手术切除是 TSCC 的主要治疗方式，目的是广泛切除肿瘤，清除残留癌细胞。然而，手术切缘若存在癌细胞（即阳性手术切缘），会使局部复发风险增加 90%，5 年总死亡率也会大幅上升 。医生们在手术时面临两难抉择，既要保证足够的手术切缘以防止癌细胞残留，又要尽量减少对正常组织和功能的损伤。因为过度切除会严重影响舌头的语言、味觉和吞咽等功能，降低患者生活质量。所以，术中精准分析深手术切缘对评估肿瘤切除是否充分、确保切缘阴性以预防癌细胞残留至关重要。但

  来源：International Journal of Oral Science

  时间：2025-01-27

• 突破传统局限：高可打印性、高强韧有序金属间合金的创新研发

  在材料科学的广阔领域中，有序金属间合金一直备受瞩目。它就像一座桥梁，连接着陶瓷和金属合金的特性，拥有独特的机械、化学和物理性能，在航空航天、能源、汽车等众多前沿行业都有着巨大的应用潜力。想象一下，在航空领域，飞机的发动机部件若能使用这种性能卓越的合金，将大大提升发动机的效率和可靠性；在能源领域，其独特的化学稳定性或许能为新型能源存储设备带来突破。然而，这座 “潜力桥梁” 却被两块巨石挡住了前行的道路。其一，它的脆性极大，就像一个脆弱的玻璃人，轻轻一碰就可能破碎。在工程应用中，这意味着它很难承受外力的作用，容易发生断裂，严重限制了其在实际场景中的使用。其二，它的可加工性极差，传统的制造方法，如通

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-26

• 突破压力束缚：硅基全固态电池的创新之路 —— 构建无外压高效运行体系

  在电池领域，全固态电池（ASSBs）就像是一颗耀眼的新星，备受瞩目。它具有高能量密度和出色的安全性，有望成为未来电池发展的主流方向，特别是锂金属 / 硅基 ASSBs，其特定能量更是被寄予厚望，超过 500 Wh/kg 。然而，这颗新星的发展之路并非一帆风顺。在实际应用中，硅基 ASSBs 面临着一个巨大的挑战 —— 为了应对阳极的体积膨胀和界面弱化问题，需要施加高达几十兆帕的高外部压力，这在技术上实现起来困难重重，成本也极高，极大地阻碍了 ASSBs 的大规模应用进程。就好比给这颗新星套上了沉重的枷锁，限制了它闪耀的光芒。为了打破这一困境，来自厦门大学（Department of Physi

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-26

• 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

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