学术简报丨近期学校科研成果展示（20230406）

编者按

为激发全校师生的科研热情，展示学校各类高水平科研成果，科学研究院、党委宣传部推出《学术简报》栏目，在栏目中推送各学科的最新科研成果，以便师生全面、准确了解各学科科研发展状况，促进各学科间相互交流与合作，推动学校整体科研工作水平的整体、稳步提升。

数学与统计学院贺茜君副教授

发表高水平学术论文

本工作提出了求解二维各向异性固体介质中弹性波方程的间断有限元方法。该方法在处理起伏的几何形状和边界条件方面具有良好的灵活性和适用性。本文通过几个数值算例模拟了垂直横向各向同性和倾斜横向各向同性介质中的弹性波传播。结果表明，本文所提方法能很好地解决起伏模型中的各向异性波传播问题。该文章发表在JCR一区杂志《Petroleum Science》上。

数学与统计学院贺茜君副教授

发表高水平学术论文

本工作提出了求解三维TI各向异性固体介质中弹性波方程的间断有限元方法，空间离散采样基于数值通量形式的间断有限元格式，时间上引入了一种双加权龙格库塔方法。本文采用基于多CPU的并行计算，结果表明本文提出的方法的并行性良好。最后，本文提供了一些数值例子证实了所提方法能有效模拟各向异性介质中的波传播问题。该文章发表在一区TOP杂志《IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING》上。

数学与统计学院戴睿

发表高水平学术论文

该论文发表于模糊数学领域的top期刊《Fuzzy Sets and Systems》，主要研究了模糊微分方程两点边值问题模糊解的结构稳定性，解的结构稳定性是模糊微分方程解的适定性问题的重要内容，目前在模糊分析领域备受关注。该论文通过选取适当的模糊度量，综合运用微分包含理论与泛函分析理论证明了在不增加条件的情况下模糊微分方程两点边值问题模糊解具有结构稳定性。

食品与健康学院李赫教授和刘新旗教授

关于磁性豆渣基多孔生物炭吸附去除污染花生油中黄曲霉毒素B1的应用研究

2022年12月，刘新旗教授课题组在国际期刊《Food Chemistry》发表了题为《Adsorptive removal of aflatoxin B1 from contaminated peanut oil via magnetic porous biochar from soybean dreg》的研究论文。

本研究旨在通过共沉淀法制备磁性豆渣基生物炭SDB-6-K-9@Fe3O4，并应用于受污染的花生油中黄曲霉毒素B1（AFB1）的去除。结果表明，0.45SDB-6-K-9@Fe3O4的饱和磁化强度为45.15 emu/g，可以通过外部磁力从花生油中快速分离。50 mg 0.45SDB-6-K-9@Fe3O4对200 ng/mL AFB1污染花生油的最大吸附量在2小时内达到0.1354 mg/g，而去除过程对油的整体品质影响较小。此外，该吸附行为结果符合拟二级动力学，与Freundlich模型拟合良好。吸附剂优异的吸附去除效果和快速磁性分离为去除油中的污染物提供了一种简单高效的方法。

该研究工作受到国家重点研发计划（2021YFD2100402）和北京工商大学食品科学与工程双一流学科培养项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135321

食品与健康学院李赫教授和刘新旗教授

关于挤压对组织蛋白的气室空腔结构及豆腥味释放与保留机制研究

2022年10月，刘新旗教授课题组在国际期刊《Food Chemistry》发表了题为《Extrusion production of textured soybean protein: The effect of energy input on structure and volatile beany flavor substances》的研究论文。

本研究为了阐明能量输入对组织蛋白结构的作用及蛋白结构与特征挥发性豆腥味物质的关系，对不同组织蛋白的豆腥味化合物、微观结构、膨化率及蛋白质二级结构进行测定。结果表明，当比机械能为609kJ/kg，或组织化温度为155℃时，组织蛋白表现出优异的多孔性、疏水性。结构表征表明组织蛋白形成大而均匀密集的气室空腔结构，α-螺旋和β-折叠的含量低时，蛋白二级结构紧密度下降。豆腥味化合物从气室空腔中随水分闪蒸，浓度降低。蛋白和豆腥味物质的结合对其有阻碍作用。本研究可用于通过组织蛋白结构的改变实现豆腥味的调控，进而提高植物蛋白肉的感官质量。

该研究工作受到国家重点研发计划（2021YFC2101405）资助。

原文链接：

Doi:10.1016/j.foodchem.2022.134728

食品与健康学院李赫教授和刘新旗教授

关于藜麦多肽对α-淀粉酶抑制活性的作用机制研究

2022年9月，刘新旗教授课题组在国际期刊《Food Chemistry》发表了题为《Identification of a novel α-amylase inhibitory activity  peptide from quinoa protein hydrolysate》的研究论文。

本研究旨在分离和鉴定藜麦中具有α-淀粉酶抑制活性多肽，并探究藜麦α-淀粉酶抑制活性肽与淀粉酶的相互作用机理。结果表明，小于1kDa组分具有较高的α-淀粉酶抑制活性，并筛选到6条具有α-淀粉酶抑制活性肽段，分别测定6条肽段的功能活性，发现肽段MMFPH的α-淀粉酶抑制活性显著高于其他肽段，通过分子对接发现MMFPH的残基通过与α-淀粉酶活性位点结合抑制α-淀粉酶活性。经分子互作实验显示肽段与α-淀粉酶之间是快结合慢解离的模式，使藜麦蛋白在体内消化后产生的小分子肽段更易于α-淀粉酶结合从而抑制体内血糖升高。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134434 

食品与健康学院张弛副教授和刘新旗教授

关于鼠李糖乳杆菌Lra05所用大豆肽及其组分的鉴定和表征的研究成果

2022年9月，国际期刊《Food Chemistry》发表了刘新旗教授课题组题为《Identification and characterization of soybean peptides and their fractions used by Lacticaseibacillus rhamnosus Lra05》的研究论文。

本研究通过氨基酸分析和质谱鉴定测定鼠李糖乳杆菌Lra05利用大豆肽前后中氨基酸的变化以及肽的断裂和形成。结果发现鼠李糖乳杆菌Lra05倾向于利用3~5个氨基酸残基的疏水性肽，以及具有5个以上氨基酸残基的亲水性肽。它们还更喜欢在C端倒数第二位是脯氨酸的肽，或在C端是精氨酸的肽。大豆肽通过RP-HPLC分离鉴定的7个组分中，组分1和组分7表现出最强的生长和代谢促进作用，且F1和F7的利用特性与dPEP相似，这些结果解释了大豆肽为何能在一定程度上促进鼠李糖乳杆菌，为大豆肽作为潜在益生元的应用奠定了的理论基础。

该研究工作受到国家重点研发计划（2021YFC2101405）、北京工商大学食品与健康学院2021年研究生创新项目（19008021085）的资助。

原文链接：Yinxiao Zhang, Chi Zhang*, Shuya Zhu, Jingyi Wang, He Li, Xinqi Liu*. Identification and characterization of soybean peptides and their fractions used by Lacticaseibacillus rhamnosus Lra05. Food Chemistry, 2023, 401, 1-8. DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.134195

食品与健康学院郦金龙教授

于Top学术期刊发表学术论文

脂肪酶( Lipase，EC 3.1.1.3) 又称甘油三酯水解酶，是一种已广泛应用于食品加工、医药卫生、化学合成、环境保护、能源开发，生物传感器设计等众多领域的生物催化剂。脂肪酶特殊的分子结构使其具有较强的油-水界面亲和力，在油-水界面（亲水-疏水界面层）具有高催化活性，表现出独特的“界面催化”机制。脂肪酶作为一种典型的界面活性酶，“界面质量”是影响脂肪酶在界面上活性的关键因素，因此，界面工程已成为调节脂肪酶催化的有效策略。

郦金龙教授与中国农业大学食品与营养工程学院殷丽君教授团队合作，采用三嵌段共聚物聚PEO-PPO-PEO形成常规的油包水(O/W)乳液作为脂肪酶界面催化体系。结果表明，PEO-PPO-PEO分子对脂肪酶的空间屏障、乳液粒径以及最终的界面吸附性能都有不同的影响。由于南极假丝酵母脂肪酶B (CALB)的分子量约为褶皱假丝酵母脂肪酶(CRL)的一半，因此更容易穿过三嵌段共聚物界面层形成高界面吸附率。由于CALB缺乏典型的“盖子”结构，其在乳液界面处的催化效率远低于CRL。研究结果表明，界面上脂肪酶分子的有效数量(受界面吸附率控制)和有效催化界面面积(受由油水乳状液平均粒径影响的比表面积控制)对CRL的催化活性产生综合影响。

该研究通过探索受三嵌段共聚物影响的脂肪酶界面分布效率和脂肪酶催化特性之间的关系，将有助于我们找到可用于乳液型脂肪酶催化体系构建的适宜的表面活性剂。该研究受国家自然科学基金面上项目支持(31972015/32272337)。

原文链接：.

https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114178

食品与健康学院郦金龙教授

于Top学术期刊发表学术论文

脂肪酶特殊的分子结构使其具有较强的油-水界面亲和力，在油-水界面（亲水-疏水界面层）具有高催化活性，表现出独特的“界面催化”机制。因此，脂肪酶“界面催化”研究的核心问题之一就是赋予脂肪酶一个合适的催化界面，并通过界面的结构化设计实现脂肪酶的高效催化。已有的有关脂肪酶界面催化体系设计的研究大多关注在微观乳液界面体系，如微乳液、常规乳液、Pickering乳液。

郦金龙教授团队多年来致力于脂肪酶界面催化体系的结构化设计研究，已在Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（JAFC）上发表副封面论文2篇（J. Agric. Food Chem. 2022, 70, 584−591，J. Agric. Food Chem. 2020, 68, 8362−8369），在LWT- Food Science and Technology（LWT - Food Science and Technology，2022,172,114178）及Gels（Gels，2022, 8, 812）发表多篇研究论文。

近期，郦金龙教授与西南大学食品科学学院明建教授团队合作，提出一种基于“有限三维空间中无限界面”的脂肪酶界面催化系统构建逻辑。研究中，采用一种“两步法”凝胶策略，合成了一种PDMA水凝胶- PBMA有机凝胶杂化凝胶体系，并将该杂化凝胶体作为全新的脂肪酶催化体系。研究结果表明，PDMA-PBMA杂化凝胶具有良好的稳定性，其特殊的“孔中填充网络”的结构可以同时溶胀水相和有机相，从而在杂化体内部构建无数微小的水-油界面。水相和油相之间的溶胀平衡性、杂化凝胶的空间以及脂肪酶进入杂化凝胶体的方式都会显著影响水-油界面结构，最终影响脂肪酶的催化效率。考虑到脂肪酶的空间分布屏障和效率，小体积、层状，多孔的杂化凝胶可作为潜在的脂肪酶催化反应器，且该反应器显示出良好的时间耐储性和低温耐受性。

与常见的脂肪酶固定化策略不同，在本研究中，并未通过脂肪酶与材料之间的相互作用来吸附脂肪酶以实现固定化，也没有使用疏水材料来激活脂肪酶的“盖子”结构以发挥催化活性，而是通过杂化体内水凝胶和有机凝胶之间无数的水-油界面来激活脂肪酶的界面催化活性。本研究虽只是一个初步尝试，但是首次将水凝胶-有机凝胶杂化体用于脂肪酶催化体系的构建，并提出了一种“有限三维空间中无限界面”的催化体系构建思路，是一次有意义的探索研究。该研究受国家自然科学基金面上项目支持 (31972015)。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c07472

食品与健康学院郭天洋副教授、赵磊教授、宋焕禄教授发表食品黄酮涩味预测最新研究

涩味作为一种重要的风味感知，普遍存在于茶、葡萄酒、可可、菠菜等食物中。从涩味类型来看，涩味分为天鹅绒般的涩味与皱缩的涩味，二者在食品感官贡献和消费者喜好方面存在较大差异。随着分子感官科学的快速发展，已发现食物的涩味绝大部分来自于黄酮类化合物。然而自然界中的黄酮类化合物种类繁多，若仅通过实验方法发现和评价这些物质的涩味，成本很高。然而这类物质骨架具有相似性，因此从构效角度加快黄酮涩味的识别成为可能。随着计算机科学与食品科学的交叉发展，基于分子结构的机器学习方法将加速这一过程，不仅可用于挖掘黄酮结构与涩味之间的构效关系，还可用于发现食品中潜在的关键涩味分子。

近日，北京工商大学郭天洋副教授、赵磊教授、宋焕禄教授联合农科院蜜蜂所潘飞等人在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》发表题为“FAPD: An Astringency Threshold and Astringency Type Prediction Database for Flavonoid Compounds Based on Machine Learning”的Supplementary Cover论文，该研究首次在食品黄酮涩味识别中引入机器学习方法，并且基于监督学习预测模型和无监督学习天然产物结构聚类模型研究黄酮结构与涩味之间的关系和构建超过1200种黄酮涩味预测数据库(FAPD)。

该研究工作受到国家自然科学基金（No. 32102120、No.32172335）、学科建设-高精尖学科建设-食品科学与工程（No. SPKX-202201）的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c08822

轻工科学技术学院团队在催化领域顶级期刊ACS Catalysis上发表研究性论文

近日，轻工科学技术学院日化工程系纪永军教授团队与中国科学院过程工程研究所苏发兵研究员团队合作的文章《Tailoring the Electronic Structure of Single Ag Atoms in Ag/WO3 for Efficient NO Reduction by CO in the Presence of O2》在催化领域顶级期刊ACS Catalysis（IF=13.7）上发表（北京工商大学为第一单位及第一通讯单位）。

汽车尾气和工业烟气同时含有CO和NO，利用CO作为还原剂选择性催化还原NO（CO-SCR）可以同时去除这两种有害气体，相较于工业上采用的NH3-SCR技术更有优势。相对于其他贵金属催化剂，Ag基催化剂在CO-SCR反应中具有成本优势，但在含氧条件下的催化性能亟需提升：降低Ag的负载量；降低还原温度。调控单原子的配位结构已成为一种有效提升催化剂性能的手段，作者设想可否通过合成Ag单原子催化剂并调控其配位结构来提升其催化性能？

在本文中，作者制备了Ag单原子负载在介孔WO3的催化剂，并通过改变Ag单原子的负载量，实现了Ag单原子配位氧类型和数目的调节，进而实现了Ag单原子电子结构的调控，使得Ag/WO3单原子催化剂在含氧条件下的催化性能得到了显著提升。该工作为调节Ag单原子催化剂的局部环境以提高其对CO-SCR的催化性能提供了一条可行的途径。

本文第一作者兼通讯作者为轻工科学技术学院日化工程系纪永军教授。该研究工作受到北京工商大学校人才引进启动项目（19008021144）、校级杰青培育计划项目（19008020159）、国家自然科学基金面上项目（21978299）等项目资助。

原文链接：Yongjun Ji*, Xiaoli Chen, Shaomian Liu, Shaojia Song, Wenqing Xu*, Ruihuan Jiang, Wenxing Chen, Huifang Li, Tingyu Zhu, Zhenxing Li*, Ziyi Zhong, Dingsheng Wang, Guangwen Xu, Fabing Su*. Tailoring the Electronic Structure of Single Ag Atoms in Ag/WO3 for Efficient NO Reduction by CO in the Presence of O2, ACS Catalysis, 2023, 13: 1230-1239. DOI: 10.1021/acscatal.2c05048

轻工科学技术学院在催化领域顶级期刊ACS Catalysis上发表研究性论文

近日，轻工科学技术学院日化工程系纪永军教授团队与中国科学院过程工程研究所苏发兵研究员团队合作的文章《Negatively Charged Single-Atom Pt Catalyst Shows Superior SO2 Tolerance in NOx Reduction by CO》在催化领域顶级期刊ACS Catalysis（IF=13.7）上发表（北京工商大学为第一单位及第一通讯单位）。

CO选择性催化还原NO（CO-SCR）技术，可以同时去除CO和NO两种来自于工业烟气的有害气体。发展高效的催化剂是实现该技术工业化的关键。Pt基催化剂具有相对优异的CO-SCR性能，但仍存在如下问题：较高的Pt负载量；较高的还原温度；极差的抗SO2中毒的能力。目前报道的Pt单原子都带正电，作者设想可否通过合成负电Pt单原子提升催化性能，尤其是提高抗SO2中毒的能力？

本文中，作者通过配位原子种类的调控，设计合成了负电Pt单原子催化剂Pt-CuO/CoAlO，实现了优异的CO-SCR催化性能。更重要的是，该负电Pt单原子催化剂对SO2的吸附较弱，表现出非常优越的抗SO2中毒的能力：在200ppm的SO2和1%的O2含量的条件下反应15h，NO转化率没有下降。该工作为抗SO2中毒的贵金属催化剂的设计开辟了新思路。

本文第一作者兼通讯作者为轻工科学技术学院日化工程系纪永军教授。该研究工作受到北京工商大学校人才引进启动项目（19008021144）、校级杰青培育计划项目（19008020159）、国家自然科学基金面上项目（21978299）等项目资助。

原文链接：Yongjun Ji*, Shaomian Liu, Shaojia Song, Wenqing Xu*, Liang Li, Yu Zhang, Wenxing Chen, Huifang Li, Jingang Jiang*, Tingyu Zhu, Zhenxing Li*, Ziyi Zhong, Dingsheng Wang, Guangwen Xu, Fabing Su*. Negatively Charged Single-atom Pt Catalyst Shows Superior SO2-tolerance in NOx Reduction by CO, ACS Catalysis, 2023, 13: 224-236. DOI: 10.1021/acscatal.2c04918

轻工科学技术学院林玲教授团队

在微流控生命分析研究中取得新进展

工作一：近日，轻工科学技术学院林玲教授团队在微流控生命分析研究方面取得重要进展。相关研究成果以《Functional liquid crystal core/hydrogel shell microcapsules for monitoring live cells in a 3D microenvironment》为题，以封面论文发表于Analytical Chemistry, 2023, 95, 2750-2756（中科院1区，IF=8.008，北京工商大学第一单位）。

近年来，得益于科学仪器的进步和新型试剂的不断开发，快速检测分析新方法在各个领域中得到了空前的进步和发展。随着生命分析的发展，对复杂体系的分析方法在灵敏度、特异性、稳定性等方面提出了更高的要求。因此，设计具有足够性能的快速检测方法极为关键。

在前期研究中，林玲教授团队针对食品中多种微量抗生素残留的现场快速检测开展了一系列的研究，开发了一种集成化微流控装置，将含有十字形阀的微流控芯片与免疫层析条相结合，用于快速检测食品中的多种抗生素，研究成果在Chinese Chemical Letters, 2022, 108110（中科院1区，IF=8.455，北京工商大学第一单位）上发表《An integrated microfluidic device for the simultaneous detection of multiple antibiotics》；进而，系统地总结了微流控芯片技术用于食品中抗生素检测的国内外最新进展和团队的最新研究成果，提出了未来应结合微流控技术，进一步开发用于食品安全快速、高灵敏检测的新方法和新技术。在TrAC - Trends in Analytical Chemistry, 2022, 157, 116797（中科院1区，IF=14.908，北京工商大学第一单位）上发表题为《Recent development of microfluidic biosensors for the analysis of antibiotic residues》的综述文章。同时，该技术成果申请了国家发明专利（一种通过纸基微流控芯片同时检测多种抗生素残留的便携式装置，专利号：ZL202210042013.X， 北京工商大学第一单位），获得专利授权，并转让企业实施产业化。该系列工作的第一作者均为轻工科学技术学院生物工程系2020级硕士王潇睿，通讯作者为林玲教授。研究工作受到国家自然科学基金（82073816，21727814）和北京工商大学人才引进启动项目（9008021179）资助。

原文链接：（1）Wang Xiaorui, Xie Yaoshuang, Lin Ling*, Recent development of microfluidic biosensors for the analysis of antibiotic residues. Trends in Analytical Chemistry, 2022, 157, 116797.https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116797

（2）Wang Xiaorui, Xing Gaowa, Li Nan, Yaoshuang Xie, Lin Ling*, An integrated microfluidic device for the simultaneous detection of multiple antibiotics . Chinese Chemical Letters, 2022, 108110.https://doi.org/10.1016/j.cclet.2022.108110

工作二：在前期的研究基础上，研究团队通过液滴微流控技术开展了一种包裹液晶的载细胞凝胶微胶囊用于实时监测3D培养细胞微环境。利用微流控芯片产生均匀液滴的优势，将功能化的液晶传感器包裹于模拟肿瘤微环境细胞共培养的凝胶中，形成尺寸均一的液晶核-水凝胶壳结构的微胶囊。微胶囊具有独特的核壳结构，细胞可在3D模型的水凝胶壳中进行培养，功能性液晶核可以响应细胞的酸性微环境，在偏光显微镜观察微胶囊下显示出轴向到双极的变形。实现在单个微胶囊中同时进行3D细胞培养和细胞微环境的可视化监测。

本文第一作者兼通讯作者为轻工科学技术学院生物工程系林玲教授，共同作者为生物工程系2021级硕士谢瑶双、2020级硕士王潇睿。该研究工作受到国家自然科学基金（82073816，21727814）、北京市科技新星（20220484055）和北京工商大学人才引进启动项目（9008021179）资助。

原文链接：Lin Ling*, Li Weiwei, Wang Xiaorui, Xie Yaoshuang, Li Yuxuan, Wu Zengnan. Functional liquid crystal core/hydrogel shell microcapsules for monitoring live cells in a 3D microenvironment. Analytical chemistry, 2023, 95, 2750-2756. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03762

化学与材料工程学院袁焕祥副教授

在顶级学术期刊Advanced Functional Materials发表学术论文

近期，袁焕祥副教授在Advanced Functional Materials(中科院1区Top期刊，影响因子19.924)上发表了用于高效光热抗菌治疗的受体-供体-受体型共轭低聚物纳米粒子的研究工作。由病原微生物引起的传染病（如伤口感染）可导致严重后果，甚至危及生命。耐药菌的出现严重阻碍了传统抗生素的有效性。因此，开发无耐药性的新型抗菌策略对于最大限度地提高疗效和最大限度地降低耐药细菌感染的耐药风险具有很大的前景。在此，本研究设计并合成了具有可调骨架的近红外（NIR）吸收 A-D-A 型共轭低聚物，以调节其光热转换。组装成纳米粒子后，含有强给电子组分的共轭低聚物 CP-F8P 纳米粒子（NPs）显示出最强的光热转换效率，达到 81.6%。近红外照射后的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌，以及 CP-F8P NPs 的光疗处理可以有效促进糖尿病小鼠的伤口愈合，具有良好的生物相容性。这项工作为设计针对耐药微生物感染的高效NIR激活抗菌试剂提供了思路。

要点一：可调节的光热转换能力。设计并合成了三种受体-供体-受体（A-D-A）有机共轭低聚物，它们具有不同的供体结构和相同的主链受体结构，可以通过调节供体结构来调节光热转换能力。结果表明，含共轭环最多的CP-F8P供体比其他两种分子具有更强的供电子能力，使得CP-F8P NPs的光热转换效率较高（81.6%）。

要点二：具有低温杀菌及伤口愈合性能。极低浓度的CP-F8P NPs在808 nm激光照射5 min后，可将溶液的环境温度提高到47.8°C，从而实现低温杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌。此外，CP-F8P NPs 可以有效加速糖尿病小鼠伤口的愈合。这种材料只有在激光照射后才能升温，在没有近红外光的情况下是无毒的，并且可以在目标部位按需激活，以避免对健康组织产生副作用。

原文链接：Huanxiang Yuan, Zelin Li, Qi Zhao, Shaochuan Jia, Ting Wang, Li Xu*, Haitao Yuan*, and Shengliang Li*. Molecular Evolution of Acceptor-Donor-Acceptor type Conjugated Oligomer Nanoparticles for Efficient Photothermal Antimicrobial Therapy. 2023. DOI: 10.1002/adfm.202213209.

化学与材料工程学院王轶博教授

关于离子液体基金属有机杂化材料作为荧光温度传感器的研究

发光金属有机杂化材料在催化、发光器件、生物医学和传感领域具有广阔的应用前景。比率发光温度传感器因其响应快、灵敏度高、操作安全以及远程或非侵入性监测的特性而受到了深入而广泛的研究。本文首次将羧基功能化离子液体引入金属有机杂化材料中，获得了两种双发射金属化合物{[Ln(imdc)(CH3OH)(H2O)3]Cl2}n（Ln=Eu和Tb）。在303~403 K温度范围内，两种材料表现出良好的温度相关发射特性，不仅表现出很高的灵敏度，其最大相对热敏系数分别为3.29 % K-1（375 K）和2.08 % K-1（303 K），而且还产生了肉眼可见的发光颜色变化。在353~403 K和323~373 K温度范围内，两种材料表现出良好的比率发射-温度响应，这使其可以作为具有优秀发光性能的比率温度计。对[imdc]-的DFT理论计算研究表明，[imdc]-和Ln3+的良好结合是两种比率发光温度计同时具有较高的能量转移效率和灵敏度对关键。作为首次报道的离子液体基双发射比温度传感器，它们具有更好的热稳定性、灵敏度和亲水性，能够提供准确、无创的监测和快速的响应，从而在生物和科学领域得到实际应用，为离子液体和基于离子液体的金属有机杂化材料的应用开辟了新的前景和领域。该成果于2022年11月被美国化学会期刊《Inorganic Chemistry》报道。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c03323

生态环境学院固体废弃物处理与处置团队

在《Science of the Total Environment》发表评估可生物降解塑料袋和食物垃圾的共堆肥效率与探究两者互作作用的研究成果

固体废弃物处理与处置团队在《Science of the Total Environment》（IF：10.754）期刊上发表题为《Appraising co-composting efficiency of biodegradable plastic bags and food wastes: Assessment microplastics morphology, greenhouse gas emissions, and changes in microbial community》的文章。

可生物降解塑料袋（BPBs）被认为是传统塑料的“环保”替代品，常用于食物垃圾的收集，并与之一起被视为有机废物处理。然而，由于其可降解性能，BPBs在实际中经常处于未完全降解状态，可能会产生微塑料和释放其他污染物，具有潜在的环境和健康风险。因此，固体废弃物处理与处置团队研究了北京市普遍使用的两种BPBs（聚乳酸(PLA) +聚对苯二甲酸丁二酯(PBAT) + ST20和PLA + PBAT+MD25）与食物垃圾的共堆肥效果，包括堆肥温室气体（GHG）排放、微生物群落和堆肥肥力的变化。研究发现，与未添加BPBs的对照相比，BPBs的添加加快了有机物的降解速度并提高了堆肥温度，但抑制了堆肥成熟度和种子萌发指数。此外，与PLA + PBAT+MD25相比，PLA + PBAT+ST20促进了温室气体排放和堆肥成熟，优化了氮循环，减少了增塑剂等有毒物质的释放。此外，PLA + PBAT+ST20通过促进微生物群落组成的演化，从而促进BPBs的降解。共堆肥过程还改变了BPBs的物理和化学特性，通过裂解C-H键和增加含氧表面官能团，从而提高了PLA + PBAT-MPs的表面粗糙度和亲水性。统计学分析量化结果表明，PLA + PBAT+MD25对微生物、种子发芽指数的毒性更大，降低了堆肥肥力和产品质量。毒害分析显示，以ST20为填充剂的BPBs比以MD25为填充剂的BPBs更适合工业堆肥。该研究为进一步理解BPBs在实际堆肥中因降解产生的微塑料对环境和人类健康的潜在风险提供了重要的理论基础，并提出了对未来强化降解BPBs的优化路线。

本文由生态环境学院鲁嘉欣老师为第一作者，生态环境学院任连海教授、王攀教授担任通讯作者；该研究工作受到国家自然科学基金项目(42007350)、国家重点研发计划项目(2019YFC1906303)、北京市科技计划项目(Z211100004321003、Z211100004321004)、北京工商大学青年学者研究基金项目(QNJJ2021-31)资助。

原文链接：Lu, J., Qiu, Y., Muhmood, A., Zhang, L., Wang, P., Ren, L. 2023. Appraising co-composting efficiency of biodegradable plastic bags and food wastes: Assessment microplastics morphology, greenhouse gas emissions, and changes in microbial community. Science of The Total Environment, 875, 162356.

人工智能学院王瑜教授

发表高水平学术成果

近年来，脑癌患者日益增多，据美国脑肿瘤统计中心(central brain tumor registry of the united states, CBTRUS)最新消息表明，美国仅2019年就有86970个新增的脑癌病例，而中国脑肿瘤的发生率约为1.9~5.4人/(年•10万人)，占身体各种肿瘤的1%～3%。核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)技术，可产生高质量无损伤和无颅骨伪影的脑影像，已经成为脑瘤检测的主要技术手段。利用深度学习等人工智能技术与计算机辅助分析相结合的脑肿瘤诊断方式，由于其具有无侵害、准确率高等优势，获得了国内外各界专业人士的极大认可和支持，并在医学领域发挥着越来越重要的作用。

王瑜研究小组在基于深度学习的多模态脑肿瘤辅助诊断工作中，改进了传统的Mixup方法，提出TensorMixup模型，并将其应用于三维UNet脑肿瘤分割任务。算法核心思想包括，首先从两位患者相同模态的核磁共振脑影像中分别获取肿瘤区域所在边界框的序列，并从获取的图像序列中选取尺寸为128×128×128体素的图像块，然后使用一个所有元素均独立采样于𝝱(α, α)分布的张量，混合图像块信息，接着将上述张量映射为矩阵，用于混合图像块的独热编码标签序列，从而合成新图像及其标注数据，最后使用合成数据训练模型提高分割精度。在BraTs2019数据集的测试结果显示，所提算法在完整、核心与增强区域的平均Dice值可达91.32%、85.67%与82.20%，证明使用TensorMixup进行数据增强，具有可行性与有效性。该工作以“A data augmentation method for fully automatic brain tumor segmentation”为题发表在国际著名期刊Computers in Biology and Medicine上。

原文链接：Yu Wang*, Yarong Ji, Hongbing Xiao. A data augmentation method for fully automatic brain tumor segmentation. Computers in biology and medicine, 2022, 149:106039. https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2022.106039

人工智能学院王非副教授

发表高水平学术论文

该论文研究了高密度聚乙烯（HDPE）的含量对熔纺纤维结构和性能影响。论文从分子链缠结程度、分子链取向程度、纤维晶体结构、纤维力学性能等几方面逐步分析了HDPE优化纤维结构、改善纤维力学性能的机理，进一步提高了熔纺UHMWPE/HDPE纤维的强度。

结果表明，质量分数约40%的HDPE对纤维结构的优化最有利，此时，熔体内分子链的解缠结程度最高，分子链易于沿轴向取向，规整有序的分子链使得初生丝内的片晶结构在高倍热牵伸工艺中易于沿轴向熔融、破坏、重组，进而形成致密、紧凑的微纤维晶体结构，从而赋予纤维优异的力学性能。纤维成品力学性能优异，拉伸强度可达1195MPa，初始模量达20.66GPa，断裂伸长率为11%，已基本满足海洋领域对中高强纤维的性能要求。

研究成果发表于《Journal of Industrial Textiles》（IF：2.926，Q1）。《Journal of Industrial Textiles》创刊于1971年，是一本专注于纺织领域的老牌学术期刊，在专业领域得到广泛认可。本研究体现了机械工程与材料工程两学科交叉融合，拓宽了机械工程学科的发展方向，验证了机械工程学科开展塑料机械装备分支研究的可能性。本研究工作受到国家自然科学基金（No.51673021）和北京市自然科学基金（2204078）资助。

人工智能学院石文天教授团队

发表高水平学术论文

该论文研究了芳纶纤维复合材料制孔过程中出现的分层现象问题，采用ABAQUS软件，针对树脂和芳纶纤维两种材料，分别基于Johnson-Cook失效准则与Hashin失效准则建立了芳纶纤维复合材料的有限元模型，进行了铣孔的仿真分析，得出了进给速度、孔径对轴向力和纤维层位移的影响规律。针对不同层厚与孔径的芳纶纤维复合材料进行分层力测定试验，得到了分层力-纤维层位移曲线，据此划分出弹性变形、线性加载分层、剧烈破坏分层、稳定破坏分层四个阶段。构建了刀具-材料的制孔几何模型，根据模型中轴向力的产生机理，推导出分层力与纤维层位移的函数关系，并研究了进给速度、孔径、加工方式对制孔形貌及轴向力的影响，分析了以上影响因素下制孔轴向力的变化规律，证明了几何模型的准确性。芳纶纤维复合材料二次制孔加工过程中，极易出现纤维毛刺、树脂烧蚀及层间结合力不足导致的分层现象，且分层现象作为其材料制孔过程中最严重的缺陷，易导致材料报废，极大制约了二次加工的质量和效率。该论文的研究成果将有利于抑制制孔分层现象，为提升加工效率、改善加工质量、探索抑制分层工艺方法提供了理论与试验支撑，具有较强的实用价值。

该期刊由英国Springer London出版社主办并出版，系国际机械工程及制造工程领域SCI期刊，影响因子为3.563。本文由人工智能学院石文天教授第一作者兼通讯作者发表；该研究工作受到国家自然科学青年基金（51505006）及国家自然科学面上基金（51975006）项目的持续资助。

人工智能学院马振辉团队

于顶级学术期刊发表学术论文

该论文主要针对传统还原扩散法温度高、磁粉易团聚的问题，自主研发设计了一套新型纳米氢化物的设置，并以此实现了在低温无钙的条件下制备Sm-Fe和Sm-Co等系列磁性单晶颗粒。论文首先获得了尺度在50-100 nm的SmHx颗粒，进而与液相合成的Fe或Co自组装并在低温退火，在700 °C下制备了单分散的Sm-Fe/Co纳米颗粒。该方法由于无需使用钙，因此可以弱化传统方法氧化的问题；此外，该方法十分适用于规模化制备。依此制备的SmCo5永磁颗粒表现出高矫顽力特性，而Sm2Fe17表现出高效吸波特性。该期刊影响因子为19.92，系材料领域的顶级期刊，也是中科院SCI一区期刊。

人工智能学院韩剑副教授

发表高水平学术论文

随着高铁、高速公路等工程的建设使用，其地基土在交通荷载等动荷载作用下的沉降变形和力学特性一直是研究的热点问题。目前，国内外的研究者已经在无裂隙原状土在动荷载作用下的力学特性方面的研究上取得了许多的成果，但对有裂隙原状土在动荷载作用下的力学特性方面的研究一直还没有取得很好的进展。

韩剑副教授在工程地质领域TOP期刊《Engineering Geology》（IF=7.609）上发表关于有裂隙工程地基土在动荷载作用下的力学特性的学术论文《Undrained monotonic and cyclic behavior of a stiff fissured overconsolidated clay》。本文从微观到宏观上研究了裂隙对地基土的力学特性的影响，结果表明不同的制样方向上裂隙的影响有很大的不同，并且在动荷载的影响下不仅会产生新的裂隙，而且已经存在的裂隙也会产生影响甚至会增大直至贯通整个试样。该研究成果的发表是机械工程专业在多孔介质材料力学特性的研究领域上的突破。

原文链接：

DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106627

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来源丨科学研究院

编辑丨学通社 王微

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