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药学院宗成利教授团队在新型自佐剂疫苗研发方面取得系列进展
海洋科学与工程学院王志同&邓培林&田新龙教授团队在国际顶级综述期刊Chemical Society Reviews发表论文
计算机科学与技术学院本科生连仕杰论文再次被CCFA类国际顶级会议录用
药学院罗海彬教授团队在抗纤维化和心衰等疾病的PDE新药研发方面取得系列进展
海洋科学与工程学院邓培林&田新龙教授团队在Journal of Energy Chemistry发表研究论文
药学院宗成利教授团队
在新型自佐剂疫苗研发方面
取得系列进展
近日，海南大学药学院宗成利教授团队在药学权威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院一区，影响因子8.2）和《International Immunopharmacology》（中科院二区，影响因子5.6）分别发表了两篇关于新型自佐剂疫苗的研究论文。
佐剂，或称免疫佐剂，是一种能够非特异性地增强或改变机体对匹配抗原的特异性免疫应答的物质。在许多疫苗中，佐剂是增强免疫反应、提高疫苗保护效果的关键。然而，传统佐剂与抗原的物理混合易扩散，可能导致毒副作用。因此，如何降低佐剂的全身毒性、增强免疫应答，仍是佐剂研发的重要挑战。自佐剂疫苗通过将佐剂共价偶联到抗原上，在保证有效性的同时，降低了系统性炎症的风险。
在《International Journal of Biological Macromolecules》 发表的论文中，宗成利教授团队首次合成并评价了一种新型双佐剂新冠疫苗。该疫苗通过共价结合iNKT细胞激动剂和TLR7/8激动剂，展示了其独特的双佐剂激活免疫机制。研究表明，这种自佐剂疫苗能够被同一抗原呈递细胞识别，显著增强免疫活性，并降低佐剂的副作用。双佐剂机制展现出了出色的协同作用，使得佐剂的使用剂量降低至传统疫苗的百分之一，具有强效激活细胞免疫的潜力。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024030630
《International Immunopharmacology》中发表的研究则进一步探讨了新型三组分自佐剂疫苗的合成与免疫活性。研究团队对六种新型佐剂的活性进行了比较，筛选出优势佐剂TLR7/8激动剂，并首次将TLR7/8激动剂、甘露糖和新冠RBD蛋白共价偶联。动物实验结果表明，这种共价连接的疫苗显著增强了免疫反应。该研究为疫苗佐剂选择及活性增强提供了重要理论基础，并进一步推进了疫苗中佐剂的发展。
值得一提的是，团队在疫苗中添加了靶向抗原提呈细胞的甘露糖，提高了选择性。通过共价连接方式，佐剂与抗原被共同递送至抗原提呈细胞，增强了宿主的免疫反应，同时减少了佐剂的游离，降低了使用剂量，提高了疫苗的安全性。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1567576924004272
这两篇论文均以海南大学为第一单位。药学院2021级硕士研究生蒙雄燕与海洋生物与水产学院2021级硕士研究生徐英分别为：
《International Immunopharmacology》和《International Journal of Biological Macromolecules》论文的第一作者。药学院宗成利教授为论文的通讯作者。
这些研究成果为下一代新型疫苗的研发提供了理论依据和技术支持，展示了自佐剂疫苗在增强免疫反应和提高安全性方面的巨大潜力。
上述系列工作得到了国家自然科学基金、海南省自然科学基金、海南大学科研启动经费等项目的支持。
海洋科学与工程学院
王志同&邓培林&田新龙教授团队
在国际顶级综述期刊Chemical Society Reviews发表论文
近期，海洋科学与工程学院王志同副研究员所在团队在国际顶级期刊《Chemical Society Reviews》（IF=46.2）发表题为《Stabilizing the Oxidation State of Catalysts toward Effective Electrochemical Carbon Dioxide Conversion》的综述论文。海南大学海洋科学与工程学院王志同副研究员为论文第一作者，邓培林副研究员和田新龙教授为论文共同通讯作者。
利用可再生能源将CO2转化为高附加值碳基化学品或燃料，是实现绿色可持续发展和“双碳”目标的关键途径。电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）中，绝大多数具有氧化态的金属比其低价态展现出更高的催化活性与产物选择性。然而，在CO2RR所需的还原电位下，维持金属氧化态的稳定性极具挑战；因此，在反应过程中，催化剂由氧化态向金属态的还原重构会不可避免地造成催化性能与寿命的衰减。本文从CO2RR基础出发，全面回顾了近年来CO2RR领域中有关稳定氧化态的研究策略，揭示了氧化态动态演变与产物分布的相关性。随后，详细阐述了各种氧化态保护策略的作用机制，并强调了在氧化态稳定研究中原位检测技术的应用场景与技术限制。最后，展望了氧化态稳定性研究的发展方向，旨在进一步利用氧化态稳定策略，加速推进CO2RR技术的规模化推广应用。
该项工作得到了海南大学海洋科技协同创新基金 (XTCX2022HYC04, XTCX2022HYC05)，国家自然科学基金 (22309037，52274297，52164028，22109035，11975081)、海南省重点研发项目(ZDYF2023GXJS006)、海南大学科研启动基金(KYQD(ZR)23035，20082，20008)和海南省院士创新平台(YSPTZX202315)的资助支持。
文章链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d3cs00887h
计算机科学与技术学院
本科生连仕杰论文
再次被CCFA类国际顶级会议录用
近日，海南大学计算机科学与技术学院2020级本科生连仕杰发表的论文，题目为“Diving into Underwater: Segment Anything Model Guided Underwater Salient Instance Segmentation and A Large-scale Dataset”被CCF A类国际顶级会议ICML录用，这是该生继2023年在CCF A类会议ICCV发表论文后，再次发表CCF A类会议论文。该论文的共同第一作者为海南大学计算机科学与技术学院2019级毕业生张紫祎，通讯作者及指导教师为计算机学院专任教师李华副教授。
据悉，International Conference on Machine Learning 2024（简称ICML）为国际顶级会议是中国计算机学会推荐的A类顶级国际学术会议，在全球范围内的人工智能和机器学习领域享有极高的学术声誉。该论文提出了首个通用水下图像显著性实例分割数据集，同时还首次设计了用于复杂水下环境中的显著性实例分割的算法，具有以下两大创新点:
1. 该论文为水下显著性实例分割任务构建了首个大规模数据集，名为USIS10K。USIS10K数据集中包含了10632幅图像在7个类别上的逐像素级标注，并且同时包含了同一张图像的类不可知显著性实例掩码标签和多类别显著性实例掩码标签。
图一 USIS10K数据集示意图
2. 该论文首次尝试将交互式分割模型Segment Anything应用于水下显著性实例分割任务中，并提出了USIS-SAM模型，旨在提高复杂水下场景的分割精度。在USIS-SAM模型中，设计了水下自适应ViT编码器（Underwater Adaptive ViT Encoder），通过嵌入到网络中的Adapter模块为网络动态引入水下视觉知识；并设计了显著性特征提示生成器（Salient Feature Prompt Generator），引导网络定位水下环境中的显著性区域，从而进行端到端的高精度分割。
图二 USIS-SAM模型集示意图
多组对比实验结果表明，USIS-SAM模型在USIS10K与SIS10K数据集上与最先进的显著性实例分割方法相比时，在测评指标上处于领先地位，实现了优异的性能。
药学院罗海彬教授团队
在抗纤维化和心衰等疾病的
PDE新药研发方面取得系列进展
磷酸二酯酶（Phosphodiesterase，PDE）是非常重要的一类疾病治疗靶标，其选择性抑制剂能用于多种疾病的治疗。PDE作为体内唯一水解细胞内重要的第二信使cAMP和cGMP的家族酶，由11个亚家族（PDE1-11）组成。PDE抑制剂是一种以抑制PDE活性的药物，选择性PDE3、4、5抑制剂在心衰、哮喘、慢阻肺、勃起功能障碍、肺动脉高压等疾病中具有广泛的应用，相关研究论文已经超过7万多篇。最为成功案例是PDE5抑制剂西地那非和他达那非，成为重磅炸弹药物，目前每年的销售都超过10亿美元，他们不仅在治疗男性勃起功能障碍上取得了巨大的成功，也可用于治疗孤儿病肺动脉高压PAH，改善病人的呼吸困难。
药学院罗海彬教授团队从2007年一直专注于靶向PDE的新药研发，对PDE1、2、3、4、5、7、8、9、10等家族开展研究。该团队通过多学科交叉研究（药物设计、有机合成、晶体结构、药物递送、活性测试、药理学评价和作用机制）获得多个具有重要前景的新骨架候选新药（部分化合物已实现转化），并发现及确证多个PDE的新适应症，逐步成为全球PDE研究领域最为重要的团队之一。近期，该团队在PDE抑制剂的新功能确证（如纤维化和心衰等方面）及候选药物研究取得了系列进展：
1）4月26日，该团队在药物化学权威期刊《Journal of Medicinal Chemistry》（影响因子7.3，中国科学院医学大类一区）发表了题为“Design, synthesis, and evaluation of dihydropyrimidine derivatives as selective PDE1 inhibitors for the treatment of liver fibrosis”的研究论文，发现了高活性PDE1抑制剂具有显著的体内外抗肝纤维化作用，从而进一步证实了PDE1是一个潜在的抗肝纤维化药物开发靶标，并为肝纤维化疾病提供具有自主知识产权先导化合物的战略储备。器官纤维化可发生于多种器官，主要病理改变为器官组织内纤维结缔组织增多，实质细胞减少，持续进展可致器官结构破坏和功能减退，乃至衰竭，严重威胁人类健康和生命，如肝纤维化、肺纤维化和心肌纤维化等。
海南大学为本论文的第一通讯单位，药学院罗海彬教授、黄仪有研究员和中山大学药学院的吴一诺副教授为论文的共同通讯作者。
全文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c00461。
2）4月30日，该团队在TOP期刊《Chinese Chemical Letters》（影响因子9.1，中国科学院一区）发表了题为“Discovery of amentoflavone as a natural PDE4 inhibitor with anti-fibrotic effects”的研究论文，发现天然来源的高活性PDE4抑制剂穗花杉双黄酮具有显著的抗肺纤维化作用。
磷酸二酯酶PDE4是一个非常有潜力的抗特发性肺纤维化（IPF）靶标，其现有抑制剂普遍存在呕吐等副作用影响了临床应用，因此开发更安全、有效的PDE4抑制剂作为新型抗IPF药物具有重要的意义，而结构新颖的天然PDE4抑制剂被证明有相对较高的安全性。团队综合应用天然药物化学、结构生物学、药理学等多学科的技术手段，从翠云草中发现了一系列对PDE4具有抑制活性的双黄酮类化合物，其中化合物穗花杉双黄酮（2）对PDE4抑制IC50达到了12 nM，共晶结构显示化合物2与现有药物具有不同的结合模式，其与靶标PDE4之间存在一个强的氢键网络，且在体内外药理模型中都证实化合物2具有显著的抗肺纤维药效。穗花杉双黄酮作为一个广泛研究的天然产物，具有安全性高等优点，但其作用靶标尚不明确。本研究证实穗花杉双黄酮能高活性作用于靶标PDE4，具有开发为新型抗IPF药物的良好潜力。
近期药学院通过学科顶层设计，根据海南自身的药用资源优势将天然药物研发作为药学学科的优先发展方向。本研究从药用植物出发，是一个充分体现通过多学科交叉研究（分离提取、结构鉴定、活性测试、药效评价和作用机制）从药用植物中快速发现候选药物的典型案例。
海南大学为本论文的唯一通讯单位，药学院罗海彬教授、黄仪有研究员和周倩副研究员为论文的共同通讯作者。
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001841724004753。
3）5月3日，该团队在TOP期刊《Chinese Chemical Letters》（影响因子9.1，中国科学院一区）发表了题为“Discovery of 3-trifluoromethyl-substituted pyrazoles as selective phosphodiesterase 10A inhibitors for orally attenuating isoprenaline-induced cardiac hypertrophy”的研究论文，发现PDE10抑制剂具有显著的抗心衰功能，确证PDE10是心衰疾病的一个重要治疗靶标。
心衰是由心脏结构异常（如心肌肥大和心脏纤维化等）与功能障碍（如收缩、舒张功能障碍等）导致的一种心血管疾病，具有患病率高、致死率高、治疗效果不佳等特点，影响着全球6400万人，特别是70岁以上的老年人其发病率超过10%，5年死亡率可达50%。然而，心衰目前尚无明确的发病机制和有效的治疗手段，因此开发新靶标、新机制的抗心衰药物具有非常重要的社会和经济意义。少量研究表明，PDE10是一个潜在的心衰治疗靶标。
本论文发现了一个PDE10抑制活性高（11.9 nM）、PDEs亚型选择性高（> 840倍）、代谢稳定性好等综合性质优良的先导结构C7，并在异丙肾上腺素（ISO）诱导的小鼠病理性心脏肥大模型中具有显著药效，确证PDE10是心衰的一个重要治疗靶标，同时也为心衰疾病干预提供先导化合物。
海南大学为本论文的共同通讯单位，药学院罗海彬教授、黄仪有研究员和中山大学药学院郭磊副教授为论文的共同通讯作者。
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001841724004844。
上述系列工作得到了国家重点研发计划、工信部84项目、国家自然科学基金、海南省自然科学基金、海南大学科研启动经费、万宁市科技计划等项目的支持。
海洋科学与工程学院
邓培林&田新龙教授团队
在Journal of Energy Chemistry
发表研究论文
近期，海洋科学与工程学院邓培林副教授所在团队在化学能源领域Top期刊Journal of Energy Chemistry（IF=13.1）发表题为《Plasma induced grain boundaries to boost electrochemical reduction of CO2 to formate》的研究论文。海南大学2021级硕士研究生王冠、钟圣韬为论文共同第一作者，海洋科学与工程学院韩兴琪老师、李静副教授、邓培林副教授和田新龙教授为论文共同通讯作者。
通过可再生能源（如太阳能、风能和潮汐能）驱动的电化学CO2还原反应（eCO2RR）可以将CO2持续转化为高附加值化学品，为人工碳循环的构建提供了一种有力的策略。尽管eCO2RR在甲酸/甲酸盐生产方面取得了一定的突破，但是目前在实现连续高活性、高选择性和强稳定性地生产甲酸/甲酸盐方面仍面临重大挑战，因此制约了其进一步工业化应用。Bi基催化剂得益于对氧的强亲和力和对氢的弱亲和力，可以有效抑制析氢反应的发生，促进*OCOH关键中间体的形成与稳定，从而高效催化CO2生成甲酸/甲酸盐。此外，二维 (2D) Bi基催化剂因其具有更大的比表面积和更高比例的表面原子，可以为eCO2RR提供丰富的活性位点来提高催化活性。然而，许多研究已经证明，高催化活性来源于不饱和配位原子，它们不仅能够增加反应物的吸附能力，同时可以降低关键中间体的形成能垒。因此，探索一种有效的策略在二维纳米结构表面形成丰富具有不饱和配位环境的活性位点至关重要。
由此，田新龙教授团队通过低温等离子体诱导策略成功在超薄二维Bi纳米片(Bi NS)上构建了富含不饱和Bi配位原子的Bi/BiOx晶界。测试表明该催化剂 (OP-Bi) 在−0.5至−1.1 V (vs. RHE) 的电势范围内表现出超过90%的甲酸盐法拉第效率 (FE)，并在流动池中保持了30小时以上的良好稳定催化性能。膜电极组件 (MEA) 装置中可以在100 mA cm−2的稳定电流密度下持续电解50小时以上。此外，OP-Bi作为双功能催化剂应用于可充电Zn-CO2电池，最大峰值能量密度为1.22 mW cm−2。机理实验表明，OP-Bi的高密度晶界提供了更多的暴露活性位点、更快的电子转移能力和更高的Bi原子本征活性。原位光谱和理论计算进一步阐明，晶界之间的不饱和Bi配位原子能够促进C–O键延长，从而有效激活CO2分子，并且降低关键中间体 (*OCOH) 的形成能垒，从而增强eCO2RR生成甲酸盐产物的催化性能。这项工作为CO2有效电还原为高附加值产品提供了一种先进的催化剂，同时深入揭示了反应机制，为晶界工程与电催化反应的结合和优化作出了重要见解。
本研究得到了国家自然科学基金 (22109035, 22202053, 52164028, 52274297, 22309037), 海南大学科研启动基金 (KYQD(ZR)-20008, 20083, 20084, 21125, 23035), 海南大学海洋科技协同创新基金 (XTCX2022HYC04, XTCX2022HYC05)的资金资助。
文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.04.026
来源 | 海南大学官网
值班编辑 | 胡蕊帆
校对 | 戴婧雯
审核 | 符涛 许劲草
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