前沿 | 东南大学近期科研成果扫描

 东南大学近期科研成果扫描 

我校在国际基因工程机器大赛中

斩获金奖

2019年国际基因工程机器大赛（International Genetically Engineered Machine competition，简称iGEM）在波士顿海因斯会议中心于当地时间10月31日至11月4日举行。北京时间11月5日凌晨，组委会公布了获奖名单。东南大学生物科学与医学工程学院代表队“SEU-Nanjing-China”获得金奖。这是东南大学首次在iGEM竞赛中斩获金奖。

iGEM是合成生物学领域的国际顶级大学生科技赛事，也是涉及数学、计算机、统计学等领域交叉合作的跨学科竞赛。该大赛的赛况和研究成果每年都受到《科学》《自然》《科学美国人》《经济学人》等顶级学术杂志以及英国广播公司等传统媒体的关注报道，具有广泛的国际影响力。2019年iGEM 竞赛吸引了来自世界各地的共375支队伍，其中共有128支中国队伍（含港澳台地区）参赛。

我校此次参赛团队由12名生物科学与医学工程学院本科生、1名吴健雄学院本科生、1名化学化工学院本科生组成，指导老师为生物科学与医学工程学院陆祖宏教授和何春鹏老师。团队参赛课题名为Algae Terminator ——蓝藻终结者。

这一课题旨在运用地球智慧解决地球问题，目标是将水华爆发的藻类转化为具有高营养价值的动物饲料。该项目具备生物安全性以及工业化应用前景，并且初步探索了藻类处理的闭环商业模式设计，因此得到了评委的关注和好评。

第四届Go to GO氧化石墨烯国际论坛

在我校成功举办

日前，“Go to GO 2019”氧化石墨烯国际论坛在我校四牌楼校区成功举办。该论坛注重汇聚全世界在氧化石墨烯领域具有杰出贡献的华人学者，限定规模、充分交流，迄今已举办四届。本届论坛由东南大学和南京大学联合举办，东南大学孙立涛教授和南京大学朱嘉教授为本次论坛的共同主席。

本次论坛就氧化石墨烯制备、性质和应用研究中的关键科学和技术问题进行讨论，主要涵盖氧化石墨烯中的基础科学问题、氧化石墨烯规模化制备与应用技术、氧化石墨烯衍生材料及潜在应用三大主题，设立了优秀墙报奖5名、最佳问题奖5名，会场互动交流十分踊跃。

会议期间，与会专家还召开了圆桌会议，就石墨烯领域的热点问题以及未来发展方向展开热烈讨论，并就 “Go to GO” 系列论坛的持续举办提出了具体方案。与会者一致认为，此次会议的最大亮点是会议模式上的众多创新，对目前学术会议普遍存在的一些问题提出了相应的创新理念。

我校王金兰教授课题组

在电化学固氮机理研究中取得新进展

近日，我校物理学院王金兰教授课题组在电化学固氮机理的研究中取得重要进展，其研究成果以“New Mechanism for N2 Reduction: The Essential Role of Surface Hydrogenation”为题发表在化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）上。论文的第一作者是博士后凌崇益，王金兰教授为通讯作者。

氮元素是构成生物的最主要元素之一。氮气由于键能较高、活化十分困难，因此难以直接应用。目前工业上普遍采Haber–Bosch法将空气中的游离氮转化为化合态氮（NH3），然而这一过程需要在高温高压下进行，能耗高，并且产生大量的温室气体。

电化学固氮是合成氨的一种新途径，能够在常温常压下实现氮气的还原，因而备受关注。然而，目前关于电化学固氮机理的研究并不全面，存在局限性。

针对这一问题，王金兰教授课题组利用第一性原理计算，提出一种全新的电化学固氮机理，表面氢化机理。

不同于常规机理中反应的第一步，在表面氢化机理中，H+的还原是反应的第一步，从而形成表面氢化。在表面*H原子与催化剂的协同作用下，N2能够与表面*H原子反应生成*N2H2中间体，并最终被还原为NH3。整个反应过程中，表面氢化是电位决定步，而N2与*H原子反应生成*N2H2是速率决定步。

该机理能够很好地描述贵金属催化剂表面的电化学固氮过程、解决理论与实验之间的差异。此外，基于该机理，作者提出可以通过增加电解质溶液中碱金属离子的浓度来提高催化剂的活性，这一策略也与最近的实验报道相吻合。因此，该研究能够为电化学固氮催化剂的研究与设计提供全新的思路。

我校亚稳材料课题组

在非晶态物质形成机制研究领域取得重要进展

近期，我校材料科学与工程学院沈宝龙教授团队在非晶态物质形成机制研究领域取得重要进展。课题组在材料领域顶级期刊《Materials Today》（IF=24.372, 2018, 近五年29.99）发表题为“Impact of hybridization on metallic-glass formation and design”的研究成果。论文第一作者为袁晨晨副教授，袁晨晨副教授与沈宝龙教授为共同通讯作者。

该研究发现电子轨道的杂化效应是决定金属玻璃形成的根本因素，它不但影响原子堆积态和序结构，而且通过多体相互作用对金属玻璃形成液体的动力学行为进行调控，是决定金属玻璃体系的热力学和动力学行为的内在因素之一。

团队青年教师袁晨晨关于金属玻璃电子结构展开的系列研究工作指出电子结构的演化对非晶态材料的宏观性征如力学性能、形成能力、霍尔系数、磁阻抗、导电性等均有调控作用。这一系列研究工作不但改变了人们长期以来对金属玻璃硬球模型理论的狭隘认识，而且实现了无数研究者共同追寻的终极目标——从原子甚至电子层面对材料的宏观性能进行调控。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2019.06.001

我校柴人杰团队与浙江大学靳津团队

联合在Cell发表最新研究成果

10月31日，我校生命科学与技术学院柴人杰教授与浙江大学靳津教授共同作为通讯作者在Cell杂志发表了题为“Stress-induced metabolic disorder in peripheral CD4+ T cells leads to anxiety-like behavior”的研究论文，揭示了CD4+ T细胞嘌呤合成代谢功能紊乱与慢性应激诱导的心理疾病之间的联系。这是东南大学首次以通讯单位名义在生物学顶级期刊Cell表发研究成果。

柴人杰课题组在电生理听力学检测中发现，在小鼠T细胞内特异性敲除MIGA2后，小鼠表现出听力受损的现象，对于外界多种频率声音刺激的听觉脑干诱发电位(ABR)低于普通小鼠。为了进一步了解免疫细胞中线粒体形态如何影响动物生理反应，柴人杰课题组与浙江大学靳津团队合作，利用各种动物行为学实验作为评价标准，发现体内缺少CD4+ T细胞的小鼠可以避免因外界压力下的慢性应激诱导产生心理疾病。

实验数据显示以及相应的代谢组学和转录组分析表明，CD4+ T细胞中线粒体碎裂可促进嘌呤从头合成。慢性应激焦虑模型中，小鼠血清黄嘌呤含量有显著的上升。课题组从南京鼓楼医院采集到的临床证据也表明，焦虑症患者与健康对照组相比血清黄嘌呤水平升高。

大脑杏仁核在恐惧与焦虑的产生中起着关键作用，T细胞产生的过量嘌呤（包括次黄嘌呤和黄嘌呤）通过血液循环进入脑部，与脑左侧杏仁核中少突胶质细胞上的腺苷受体A1结合，引起少突胶质细胞活化并增殖，继而过度活化左侧杏仁核区域神经元导致焦虑症状；同时利用脑定位注射装置向小鼠左侧杏仁核中注射腺相关病毒，特异性地敲除少突胶质细胞中的受体A1，敲除A1后焦虑小鼠症状有明显恢复，验证了以上结论。

该研究成果确定了慢性应激如何影响CD4+ T细胞的线粒体形态，阐明了一种外周T细胞在慢性应激诱导产生的焦虑样行为中的具体作用。临床治疗精神疾病的大多数药物直接针对中枢神经系统，常伴随着许多副作用。加深对神经发育、精神疾病与免疫生理功能之间联系的理解，对了解抑郁症和焦虑症的发病机制并开发新的治疗药物具有重要意义。

新媒体工作室

往期精选 Editors' Choice

编辑 | 符思越

摄影 | 李勖晟

责编 | 冀文琦

分享我东近期科研成果！