癌症治疗、海水淡化……来看同济人的新突破
TONGJI
癌症治疗找到了新突破口？
造血干细胞能实现逆生长？海水淡化有了高效新方法？……
不负春光，基础前沿研究再获新突破。近日，同济大学又一批来自医学、生命科学、物理、化学、材料、航空、环境等学科领域的重要科研成果接连发表于国际著名学术期刊。
揭示USP15将成为肿瘤治疗突破口
肿瘤的发生与发展伴随着DNA修复能力的动态变化。大量研究显示DNA修复的缺陷会导致突变积累，进而引发原癌基因激活、抑癌基因失活，最终介导肿瘤发生。
4月3日，生命科学与技术学院、附属第一妇婴保健院毛志勇教授研究团队在国际学术期刊《自然-癌症》（Nature Cancer）在线发表了题为“Loss of the receptors ER, PR and HER2 promotes USP15-dependent stabilization of PARP1 in triple-negative breast cancer”的研究论文。该研究揭示了去泛素化酶USP15可通过直接去泛素化PARP1以增强其蛋白稳定性，进而导致PARP1的过量表达及BER效率的提升，最终促进肿瘤细胞存活。
实现衰老造血干细胞年轻化
造血干细胞（Hematopoietic stem cell，HSC）具有自我更新和分化为所有下游血细胞的能力，在整个生命周期中不断为机体提供新鲜血液，能否通过改变骨髓微环境逆转HSC衰老仍然存在争议。
4月6日，生命科学与技术学院、附属东方医院再生医学研究所岳锐教授课题组在国际干细胞顶级期刊《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）在线发表了题为“Harnessing matrix stiffness to engineer a bone marrow niche for hematopoietic stem cell rejuvenation”的研究论文，并获同期评述（Preview）。
这一研究成果表明通过改变骨髓微环境逆转HSC衰老是一种行之有效的方法，从而为改善HSC质量、逆转机体系统性衰老和治疗重大血液疾病提供了创新策略。
为扩张型心肌病的干预提供新靶点
扩张型心肌病（Dilated Cardiomyopathy，简称DCM）是心衰的主要发病原因之一，多数DCM患者发展为终末期心衰，缺乏有效的治疗药物，2年病死率达40%。
4月14日，附属第十人民医院徐大春课题组、生命科学与技术学院魏珂课题组在国际心血管领域权威期刊《循环》（Circulation）在线发表了题为“Jmjd4 facilitates Pkm2 degradation in cardiomyocytes and is protective against dilated cardiomyopathy” 的研究论文。该研究确定了Jmjd4通过羟基化丙酮酸激酶Pkm2，促进其通过分子伴侣介导的自噬途径降解，在维持心肌细胞代谢稳态中具有重要功能，并表明靶向Jmjd4和Pkm2可能具有治疗DCM以及其他代谢功能障碍心脏病的前景。
实现琼斯矩阵六通道解耦调控创新方法
光学器件对单色光场的调控作用可以用一个2×2的琼斯矩阵来表示，琼斯矩阵的可控通道数目的多少，不仅标志着光学器件对电磁波的调控能力的强弱，也限制着最终可实现的光学功能的复杂程度。
3月23日，物理科学与工程学院王占山教授和程鑫彬教授团队提出了实现琼斯矩阵六通道解耦调控的创新方法，解决了现存方法中效率低、空间分辨率受限的瓶颈，在超高密度光学编码和超紧凑的光场多维度联合调制中具备优秀潜力。相关研究成果以“Diatomic metasurface for efficient six-channel modulation of Jones matrix”为题发表于《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）。
突破超构透镜理论极限
高分辨率的光学透镜/光学系统对先进光学成像十分重要。为了实现高分辨率，需要同时具备大数值孔径和高调制传递函数。如何在大数值孔径下实现高调制传递函数是大数值孔径超构透镜领域的重点研究问题。
3月14日，物理科学与工程学院王占山教授和程鑫彬教授团队设计了高调制传递函数的大数值孔径超透镜，研究成果以“具有高调制传递函数的大数值孔径超透镜（Large Numerical Aperture Metalens with High Modulation Transfer Function）”为题，发表于《ACS光子学》（ACS Photonics）。
该研究提出了一种基于振幅位相共同调控的高调制传递函数的大数值孔径超构透镜构型，并使用干涉单元结构和分段取样相结合的方法设计超构透镜，打破了仅位相聚焦轮廓型超构透镜的理论极限。
表面合成含非六元环碳纳米带
理论计算表明，通过引入非六元环，可以有效调控石墨烯纳米结构的电子学性质。目前已有4、5、7、8等多种非六元环被引入到石墨烯纳米结构当中。然而，目前已制备出的石墨烯纳米结构，至多含有三种不同的碳多元环，制备含有更多种碳多元环的纳米结构仍具有挑战。
近日，材料科学与工程学院许维教授课题组在ACS Nano发表题为 “On-Surface Synthesis of a Carbon Nanoribbon Composed of 4−5−6−8-Membered Rings”的研究论文。该研究成功制备了含有4、5、6、8四种多元环的碳纳米带，并进一步揭示了该纳米带的半导体性电子学性质（带隙约为1.4 eV）。
提供机电协同抗菌新策略
术后细菌感染是骨植入手术面临的一个重要挑战，基于物理作用的抗菌手段因其不易导致细菌耐药而成为一个前沿研究方向。然而，单一物理方式的抗菌效果通常难以媲美抗生素，导致残存的细菌很容易在短时间内再次形成生物被膜（biofilm）而引发感染。
近日，材料科学与工程学院、附属第十人民医院杜建忠教授/王国敏教授团队，与香港城市大学朱剑豪教授、湘潭大学唐楷为博士合作研究成果“Quantifiable relationship between antibacterial efficacy and electro-mechanical intervention on nanowire arrays”，发表于《先进材料》（Advanced Materials）。该研究构建了一种基于机械力与电子传递作用的机电协同抗菌界面，揭示了抗菌效率与机械力和电之间的量化关系，为植入体抗菌提供了新策略。
系统综述铜相关试剂在癌症治疗中的应用
铜（Cu）作为人体不可缺少的微量营养素，在促进机体代谢和维持多种基本生物学功能方面发挥着重要的作用。与健康人群相比，癌症患者肿瘤部位和全身的铜含量异常升高，铜相关试剂在肿瘤治疗领域引起了极大关注。
4月14日，化学科学与工程学院石硕课题组在国际著名期刊《配位化学综述》（Coordination Chemistry Reviews）发表了题为“Cu-related agents for cancer therapies”的论文。该研究系统综述了两种通用的与铜相关的肿瘤治疗策略：消耗肿瘤内的铜以抑制肿瘤增殖，以及提供过量的铜来促进细胞凋亡或铜死亡。
制备最优综合力学性能的点阵材料
3月29日，航空航天与力学学院杨帆教授团队在国际知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表题为“Mechanical Properties of Internally Hierarchical Multiphase Lattices Inspired by Precipitation Strengthening Mechanisms”的研究成果，该成果还被选为最新一期的扩展封面（Supplementary Cover）。
论文针对多相点阵材料力学性能的研究，提出了一种内分级的混杂点阵结构设计，充分发挥每相点阵组分的优势。同时，通过多射流熔融（multi jet fusion, MJF）和数字光处理（digital light processing, DLP）两种方法制备了多相点阵试件。压缩试验和有限元数值模拟研究表明，该点阵材料具有最优的综合力学性能。
提出海水淡化高效新方案
海水淡化可以有效缓解水资源短缺问题。电容去离子（Capacitive deionization，CDI）技术因其能耗低、效率高而在脱盐领域得到迅速发展。在CDI领域，实现电极材料容量、速率和稳定性的共同提升是目前研究的重点。
近日，环境科学与工程学院马杰教授团队提出“软-硬界面”设计合成含普鲁士蓝的超弹性导电水凝胶，助力电容去离子高效脱盐，相关成果发表在《材料视野》（Materials Horizons）上。研究结果表明，含铁氰化铜（CuHCF）的脱盐能力和循环稳定性等CDI性能均有显著提高，为解决法拉电极的局限性提供了一种有效的解决方案。
来源：医学院、生命科学与技术学院、物理科学与工程学院
材料科学与工程学院、化学科学与工程学院
航空航天与力学学院、环境科学与工程学院
编辑：樊宗鑫往期回顾
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