全球首个！同济又有新突破

TONGJI

2月14日，同济大学医学院/附属东方医院左为教授团队，与广州医科大学附属第一医院钟南山院士、李时悦教授团队，以及陆军军医大学附属西南医院戴晓天教授合作，在全球顶级转化医学刊物《科学-转化医学》（Science Translational Medicine）上发表了题为“Autologous transplantation of P63⁺ lung progenitor cells for chronic obstructive pulmonary disease therapy（移植自体P63阳性肺前体细胞用于慢性阻塞性肺病的治疗）”的研究论文。

论文报道了全球首个P63阳性肺前体细胞（P63⁺ LPC）移植的一期临床安全性及疗效研究结果，以及相关的细胞转录组特征分析，证实P63⁺ LPC移植具有提升肺换气功能的潜力，为包括慢性阻塞性肺病在内的各类重大呼吸系统疾病提供了组织再生修复的治疗新思路。

开年即开跑，攻关不停歇。近日，同济大学医学、生命科学、环境、物理、化学、材料等学科多项科研取得重要进展，除了登上《细胞》《自然》等顶刊的成果外，还有一批成果接连发表于国际各领域权威学术期刊，其中部分成果还入选期刊封面文章，受到国际学界关注。

开展多中心研究人工智能助力癌症诊断

肺癌患者临床N分期的准确诊断，是指导治疗决策的关键。对于可手术切除的临床N0期非小细胞肺癌（NSCLC），仍然有患者在术后被证实存在淋巴结转移，即隐匿性淋巴结转移（ONM）。如何在术前准确地识别ONM人群成为临床亟需解决的关键问题。随着人工智能图像处理技术的发展，深度学习已经成为PET/CT图像分析的有效手段，该方法可同时利用PET和CT图像信息，实现癌症的诊断以及治疗获益的预测。

为此，附属上海市肺科医院陈昶教授团队开展了一项多中心研究，旨在建立并验证可预测临床N0期NSCLC患者ONM的PET/CT深度学习图像模型。近日，该研究成果以“PET/CT based cross-modal deep learning signature to predict occult nodal metastasis in lung cancer”发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。研究证实了深度学习在医学图像分析，尤其是在跨模态图像模型构建中的应用价值，其结果的临床实用性有待进一步验证。

揭示细胞核内cGAS抑制LINE1逆转录转座的新功能

cGAS是重要的胞浆DNA识别受体，可结合胞内DNA后触发固有免疫反应，在病毒入侵、自身免疫疾病、衰老及肿瘤发生发展等多种生物学过程中发挥重要作用。然而，核内丰富的DNA极易导致cGAS过度激活，引发强烈的固有免疫反应。LINE-1（Long Interspersed Nuclear Element 1， L1）是机体内唯一可以自主发生逆转录的转座子，研究团队猜测：除介导固有免疫调控外，cGAS可能对L1还存在着其它层面的调控。

近日，生命科学与技术学院/附属妇产科医院毛志勇教授团队在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志发表了题为“Nuclear cGAS restricts L1 retrotransposition by promoting TRIM41-mediated ORF2p ubiquitination and degradation”的研究论文，首次揭示核内cGAS可通过促进ORF2p降解进而抑制L1逆转录转座，维持基因组稳定性的全新正面功能，也为发展靶向cGAS干预衰老及肿瘤发生的新方法奠定了基础。

揭示ClC-6结构功能及其突变导致儿童早发性神经退行性疾病的分子基础

ClC-6是一种神经元特异性分布的Cl−/H+反向转运体。由于ClC-6充分激活依赖于极高的去极化电压，早期探索未能充分捕捉到ClC-6的重要基本特性，ClC-6的生理功能和致病的分子基础仍存在较大空白。

近日，附属妇产科医院麻醉科刘志强教授团队联合国内外多家著名机构，在《科学进展》（Science Advances）发表题为“Molecular basis of ClC-6 function and its impairment in human disease”的研究论文。该项研究较大程度地更新了对ClC-6结构与功能的认知，阐明了ClC-6突变导致儿童早发性神经退行性疾病的分子基础，并揭示了多个调控ClC-6门控过程的功能性结构片段，本研究涉及的功能性位点的序列保守性表明相关分子机制可推演到整个CLC家族蛋白。

碱性氢气氧化反应非贵金属电催化剂稳定性新突破

镍基氢气氧化反应（Hydrogen oxidation reaction，HOR）电催化剂是阴离子交换膜燃料电池（Anion exchange membrane fuel cells，AEMFCs）极具发展前景的阳极催化剂材料，但较低的活性和稳定性限制了进一步发展。

近日，环境科学与工程学院盛闻超教授团队的研究论文“Metal-support Interaction Boosts the Stability of Ni-based Electrocatalysts for Alkaline Hydrogen Oxidation”在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。该研究报道了一种TiO₂负载型Ni₄Mo非贵金属HOR催化剂（Ni₄Mo/TiO₂）。该催化剂在碱性电解质中HOR质量活性为10.1±0.9 A g−1_Ni，且在1.2 V阳极过电位下保持催化活性，在半电池和AEMFC单电池测试中都具有目前非贵金属材料HOR稳定性的最高纪录，为高效稳定的AEMFC阳极催化剂的设计和开发提供了新思路和实例。

首次报道了抗氧化纳米酶工程化干细胞用于心梗部位示踪和协调治疗

干细胞优良的旁分泌作用、免疫调节功能、抗炎性能虽然在心肌梗死（简称心梗）治疗中已初见成效，但疗效有限、临床推广应用受阻。纳米酶是一类具有类酶催化活性的功能纳米材料，兼具催化和纳米材料的双重功能，已广泛应用于生物传感、免疫分析、成像、疾病诊疗等领域。结合纳米酶的催化活性和成像功能，构建抗氧化纳米酶工程化干细胞，用于干细胞移植后的体内成像示踪和清除ROS改善微环境协同治疗心梗，具有重要的研究价值。

2月14日，附属东方医院刘中民教授团队在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上发表了题为“Antioxidant Nanozyme-Engineered Mesenchymal Stem Cells for In Vivo MRI Tracking and Synergistic Therapy of Myocardial Infarction”的论文。该论文中，作者合成了兼具成像特性和ROS清除活性的多功能纳米酶，通过细胞内吞作用，构建了工程化干细胞，以实现干细胞的体内跟踪和心梗协同增效治疗。

开发出可有效治疗特应性皮炎的双位点仿生催化剂

特应性皮炎（Atopic Dermatitis，AD）是一种慢性、复发性、炎症性皮肤病，其特征是顽固性瘙痒和皮肤屏障功能障碍。成年人AD患病率在4.4%至16.1%之间，在儿童中高达20%，疾病负担在非致命皮肤病中排名第一。活性氧（ROS）水平升高是导致AD病程迁延的重要原因，因此清除ROS是AD的关键治疗目标。

近日，施剑林院士领衔的纳米催化医学团队联合附属皮肤病医院李斌教授团队在国际顶级期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上发表题为“Dual-Site Biomimetic Cu/Zn-MOF for Atopic Dermatitis Catalytic Therapy via Suppressing FcγR-Mediated Phagocytosis”的研究论文。该研究模仿天然CuZn-SOD的双金属活性位点，开发出具有ROS清除能力的双位点仿生催化剂Cu/Zn-MOF，可以有效地治疗特应性皮炎。

揭示转录调控因子Maf1在阿尔茨海默病中的功能作用

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种进行性神经退行性疾病，常伴有记忆丧失、智力丧失、社交和情感功能障碍等症状，最近的研究也表明突触丢失是早期AD认知障碍最明显的形态学相关因素。Maf1是一种高度保守的蛋白，通过探索Maf1在AD疾病进展中的作用和潜在功能，有可能进一步阐明AD突触重塑的机制。

近日，附属东方医院神经内科李刚团队在《脑》（Brain）杂志上发表了题为“Maf1 loss regulates spinogenesis and attenuates cognitive impairment in Alzheimer’s disease”的文章。该研究发现，在阿尔茨海默病中转录调控因子Maf1表达升高，通过与Grin1的启动子区结合而调节NMDAR1的表达，进一步调节钙稳态，影响神经元突触形态和功能，最终改善AD小鼠的突触功能以及认知功能。

利用光学拓扑纹理实现亚波长尺度纳米颗粒超精密操控

不同大小的纳米颗粒可能拥有截然不同的物理、化学、生物等特性，因此颗粒精密分选在众多领域意义重大。光场中的斯格明子（skyrmion）或半子（meron）有望在颗粒上施加更多种类的力，从而提供更精密的操控手段，有望为纳米颗粒精密操控提供一种新思路，提高颗粒分选精度。

近日，物理科学与工程学院王占山教授、程鑫彬教授团队的施宇智教授提出了一种具有光学半子纹理特征的能流阵列，通过类多星系耦合机制实现了金纳米颗粒多轨道旋转，以及10nm精度分选。相关研究成果“Nanoparticle deep-subwavelength dynamics empowered by optical meron-antimeron topology”发表于《纳米快报》（Nano Letters），并入选2024年首月封面。

此前，该团队的江涛教授成功实现了对转角α-MoO₃声子极化激元的原位、主动电学调控，揭示了转角α-MoO₃声子极化激元的电学调控物理机制。该研究成果以“Gate-Tuning Hybrid Polaritons in Twisted α-MoO₃/Graphene Heterostructures”为题发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。

揭示弹性波表面声子自旋新特性

表面波的相关研究是波动系统研究中的重要方向。表面波的相关研究不仅可以增进人们对物理系统的基础性理解，也可以为诸如超声探伤等实际应用提供理论工具。

近日，物理科学与工程学院声子学中心任捷教授团队在《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线发表了题为“Hybrid Spin and Anomalous Spin-Momentum Locking in Surface Elastic Waves”的研究论文，研究了弹性表面波中不同于其他表面波的自旋构成。研究结果表明，杂化声波自旋的存在意味着在调控表面弹性声波的时候可能会多一些选择。在兰姆波中，得益于其自旋角动量结构，可以通过A/S模式自旋分布性质的差异，仅在单独一条边界上激励特定的模式。

为更高效的自旋热电器件研发提供新思路

近年研究表明，非共线磁性材料具有未补偿磁矩和拓扑磁性亚晶格结构。其中磁振子激发及其与声子耦合不但包含深刻物理内涵而且在自旋电子学应用方面有很强的应用前景，但是对其的深入研究仍然有限。自旋塞贝克效应(SSE) 自2008年被发现以来，已经成为了自旋电子学的研究热点。

近日，物理科学与工程学院时钟教授和北京师范大学物理系沈卡教授联合在磁振子输运领域取得新进展，研究成果以“Giant Magnon-Polaron Anomalies in Spin Seebeck Effect in Double Umbrella-Structured Tb₃Fe₅O₁₂ Films”为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。该研究展示了一种利用非共线磁结构演化放大自旋塞贝克效应的普适方法，为更高效的自旋热电器件研发提供了新的思路。非共线磁结构的可控操纵性不仅有助于自旋热电子学的发展，还有望在能源存储、量子计算和磁性传感器等新兴领域中发挥重要作用，推动自旋相关技术的创新发展。

为构建高性能水系锌-有机电池提供新策略

有机结构功能材料被视为新型水系锌离子（Zn²⁺）电池极具竞争力的电极材料。考虑到H⁺和NH₄⁺结构和功能的独特性，它们在有机正极中的协同作用有望同时克服动力学和稳定性障碍，实现快速持久的储能，但尚未实现。

化学科学与工程学院刘明贤教授课题组近期揭示了有机超结构中稳定快速的非金属NH₄⁺/H⁺电荷载体共存储机制，解决了传统Zn²⁺高去溶剂化能垒导致界面电荷转移迟缓的问题，促进羰基位点的高效利用和低反应能垒氧化还原反应，构建了超快速和稳定的锌-有机电池，为构建高性能水系锌-有机电池提供了一种新的策略。相关成果以“Non-Metallic NH₄⁺/H⁺ Co-Storage in Organic Superstructures for Ultra-Fast and Long-Life Zinc-Organic Batteries”为题发表于国际知名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。

制备多功能仿生电磁屏蔽材料

在当下的5G时代，电磁污染问题日趋严重，过渡金属碳化物/氮化物（MXene）作为轻质、多功能的柔性电磁屏蔽材料具有多场景应用的潜力。如何开发便捷的策略使得MXene屏蔽材料在不添加增强单元的同时兼具高柔性、低密度、薄厚度、高SSE/t并实现多功能集成具有非常大的挑战。

近日，材料科学与工程学院陆伟教授课题组的研究论文“Porifera-Inspired Lightweight, Thin, Wrinkle-Resistance, And Multifunctional MXene Foam”在线发表于《先进材料》（Advanced Materials）。该研究从海洋中的多孔生物结构中获得灵感，制备得到柔性、抗褶皱、超薄、轻质、多功能的MXene基电磁屏蔽泡沫。该材料由连通的初级多孔骨架以及分布在多孔骨架上的次级多孔结构构成，展现了109152.4 dB·cm2·g−1的超高屏蔽效能。

在表面精准合成线型碳方向取得重要进展

碳在自然界中有多种形式，比如大家熟知的钻石和石墨，也有一些是科学家人工合成或制备的新颖碳纳米材料，包括足球烯（1996年诺贝尔化学奖）、碳纳米管、石墨烯（2010年诺贝尔物理奖）等。不同形式的碳材料，其物理化学性质迥然不同。为了稳定长碳链，添加末端基团是制备不同长度碳链的常见有机合成策略。表面在位合成在原子级精准制备高反应活性的一维碳纳米结构方面一直是一种有效的策略。

1月22日，材料科学与工程学院许维教授团队的最新科研成果“On-surface synthesis and characterization of polyynic carbon chains”在线发表于《国家科学评论》（National Science Review）。该项研究首次在表面成功合成了一维碳原子链，最长的含有~120个碳原子，并精细表征了其聚炔型化学结构。此外，该研究首次在绝缘衬底NaCl上测量了含有14个碳原子的线型碳本征电子学性质。该工作合成的碳结构有望应用于未来的分子电子学器件中。

合成用于去除水环境中铀污染的新材料

含铀废水的排放已经对生态环境造成了不可逆转的伤害。当含铀废水进入生态系统，将对环境本底造成严重辐射，致使一些植物不能正常生长。当含铀食品被摄入人体后，会使人体产生各种疾病、各个器官遭到严重损伤。开发合适的材料用于从污染的水系统中选择性地去除铀是至关重要的。

近日，化学科学与工程学院闫冰教授团队成功地合成β-酮烯胺和苯并恶唑连接的共价有机框架材料，并进行磷酸功能化改性，将之应用于从污染的水环境中去除铀U（VI），相关成果“β-Ketoenamine and Benzoxazole-Linked Covalent Organic Frameworks Tailored with Phosphorylation for Efficient Uranium Removal from Contaminated Water Systems”发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。

取得MXene基钠离子高效捕获电极构筑新进展

二维过渡金属碳/氮化物（MXenes）由于其优异的电子电导率（高达10000 S cm^-1）、高比电容、亲水性表面和良好的机械稳定性，具有作为电化学离子捕获电极的潜力。然而，MXenes薄片倾向于聚集或重新堆叠，这在很大程度上延长了离子传递途径，其电导率更低，不利于离子捕获。

近日，环境科学与工程学院马杰教授团队的研究论文“3D Grape String-like Heterostructure Enable High-Efficiency Sodium Ion Capture in Ti₃C₂T_x MXene /Fungi-Derived Carbon Nanoribbons Hybrids”在线发表于国际权威刊物《材料视野》（Materials Horizons）。该研究利用微观形貌和异质结构构建的双重策略，合成了由真菌衍生的氮掺杂碳纳米带包裹的Ti₃C₂ MXene空心微球（GMNC），其呈现出独特的三维类葡萄串结构。不仅增加了反应表面积，调节了电子分布，促进了整个动力学过程（包括离子和电子的传递），而且增强了MXene的结构稳定性，为MXene在电化学领域的高效应用提供了重要的见解。

提出并验证拓扑漩涡畴工程增强电介质材料的能量存储特性

储能材料与器件是近年来功能材料领域的研究热点。其中，电介质储能材料具有高功率密度、快速的充放电速度以及长循环寿命等优点，有望在混合动力汽车、大功率换能器以及大功率脉冲设备中得到广泛应用。然而，当前大部分电介质电容器的储能密度和效率都较低，限制了先进电子器件的进一步发展。

近日，材料科学与工程学院翟继卫教授团队研究成果“Topological Vortex Domain Engineering for High Dielectric Energy Storage Performance”发表于《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）。该成果提出并验证了拓扑漩涡畴工程对电介质材料储能特性的增强作用。该团队成功将拓扑漩涡畴结构与电介质材料的极化特性和能量存储特性进行了耦合，结合相场模拟和实验结果，揭示了漩涡畴和宏观极化响应之间的相关性，验证了漩涡畴对Bi_0.5Na_0.5TiO₃基电介质薄膜储能性能的增强机理，实现了有效储能密度 （90 J cm^-3） 和效率 （76%） 的协调提升，为开发具有高能量存储能力的电介质材料提供了一个新颖而有前景的路径。

制备出具有介晶特征的C-S-H超结构材料

无定形的水化硅酸钙是水泥基材料的主要水化产物，对其力学性能和耐久性能具有重要作用。受自然生物启发的有机-无机复合策略旨在保证无机矿物的坚硬特性的同时，兼顾有机聚合物的韧性和轻质特性。然而，制备具有生物矿物介晶结构特征的有机无机复合材料具有相当大的挑战性。

近日，材料科学与工程学院蒋正武教授课题组的研究论文“A hierarchical C-S-H/organic superstructure with high stiffness, super-low porosity, and low mass density”在线发表于《水泥混凝土研究》（Cement and Concrete Research）。该团队构造了C-S-H纳米粒子与有机聚合物的自组装条件，成功制备出了具有介晶特征的C-S-H超结构材料。该材料的平均杨氏模量比普通C-S-H高出两倍，孔隙率和真密度也远低于绝大多数常用建筑材料。在密度-杨氏模量图中，这类C-S-H超结构材料位于陶瓷、金属和聚合物的交叉区域，接近碳纤维，表明其具有轻质和坚硬的特点。

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来源：医学院、生命科学与技术学院环境科学与工程学院、物理科学与工程学院化学科学与工程学院、材料科学与工程学院编辑：樊宗鑫

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