磁信号

德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所（IAF）发布公告称，该所研究人员在基于金刚石氮—空位（NV）中心的超灵敏激光阈值磁强计研究中取得重要进展，可通过受激发射实现64%的信号功率放大，并显示出创纪录的33%的超高对比度。该研究将为进一步开发用于室温和现有背景场下的高灵敏度磁场传感器铺平道路。相关成果发表在近日的《科学进展》杂志上。金刚石中的NV中心是由一个氮原子和一个碳空位组成的原子系统。在被绿色激光照射时，会激发出红光。由于这些原子级NV中心的光度取决于外部磁场的强度，因此它们可用于高空间分辨率的微磁场测量。研究人员成功制造出具有高密度NV中心的金刚石，进而研发高精细的NV激光腔，首次通过实验验证了激光阈值磁强计的理论原理。IAF研究人员扬杰斯克博士解释说：“由于其材料特性，具有高密度NV中心的金刚石在用作激光介质时可显著提高测量精度。”杰斯克团队通过CVD（化学气相沉积）工艺在金刚石生长中实现了高水平的氮掺杂，并使用电子束和热处理，在后处理中使NV密度增加了20—70倍。在表征过程中，他们优化了3个关键因素：高NV密度、通过高通量辐照实现取代氮的高转化率和高电荷稳定性，从而成功生产出具有高密度NV中心的高质量CVD金刚石。此前，NV中心已被用于量子磁传感，但信号一直是自发发射而不是受激发射或激光输出。现在，IAF的研究人员不仅通过受激发射实现了64%的信号功率增加，还创造了一项纪录：与磁场相关的发射显示出33%的对比度和毫瓦（mW）范围内的最大输出功率。

据报道，麻省理工学院(MIT)化学家们最近开发出了一种神奇的纳米粒子。其神奇之处在于植入到活体动物体内后，该粒子不但可以核磁共振成像(MRI)还可以完成荧光成像。结合这两种成像技术科学家们可以轻易追踪体内的特异分子，监控肿瘤周围状况，更能直接观察到药物是否成功抵达靶细胞。 在自然通讯11月18号发表的文章中，研究者揭示了这种粒子的作用机理。以小白鼠体内的维生素C追踪为例，实验前将同时携带有MRI和荧光传感器的纳米粒子注入到小白鼠体内。在维C高的地方，荧光信号强烈而核磁共振信号较弱，反之则较强。 Johnson表示未来这种粒子的应用将更加广泛，性能也将更加多样化。不但可以一次检测多种分子还可以专门用来检测某种特定分子比如和疾病息息相关的厌氧分子浓度。借助成像探测器，人们就可以进一步剖析病发过程。 这种由Johnson和他的同事们一起发明的纳米粒子其组装过程就像搭积木。不同的是，此处积木是由携带有传感器的高分子链组成。一部分分子链上携带有硝基氧（MRI造影剂）而另一部分则会携带一种叫做Cy5.5的荧光分子。 当这两种分子链按比例混合时，就可以形成一种特殊的纳米结构，这种结构被他们称作毛刷状枝型高分子。在该研究中，硝基氧和Cy5.5的比例分别是99%和1%。 硝基氧中的一个氮原子通过一个孤对电子与氧原子结合，这种结合很不稳定，所以正常情况下硝基氧表现出很大的化学活性。而这种活性正好抑制了Cy5.5的荧光效应。但是当遇到某些像维生素C这种特殊分子，硝基氧就会捕获电子失活，此时Cy5.5的荧光效应就得以体现。 普通硝基氧的半衰期很短，但是最近Andrzej Rajca教授发现在硝基氧上连入两个巨体结构，其半衰期可以延长。另外，将Rajca发现的硝基氧与Johnson合成的毛刷状枝型高分子结构相结合，其半衰期又会大大延长到几个小时，这段时间足以获得有效的MRI图像。 研究者发现成像粒子在肝处聚积，缘于小白鼠体内的维C由肝脏制造，所以一旦硝基氧分子到达肝脏部位从维生素C中捕获电子失活后，MRI信号就会消失而荧光信号则会加强。除此之外，研究者还发现在大脑（维C循环的终点站）只有少量的荧光信号。相反在血液和肾脏处（维C含量低）MRI信号最强。 下阶段，这些研究者的工作将围绕如何扩大遇到靶分子时不同传感器的信号差异展开。而目前他们已经能够创造可携带三种不同药物的荧光分子，这项技术使得他们能够追踪纳米粒子是否到达了目标位。 Johnson 在论文中指出：如果解决了这些粒子到达靶细胞的问题，那么我们将可以获得肿瘤的生长信息。未来的某一天人们只需要直接注射这些粒子到病人体内，就可以直接观察病灶和健康组织。 Steven Bottle教授说：这项研究最成功的地方在于将两种有效的成像技术合二为一。这种多功能、多组合的显像模式必然会发展成为一种检测活体动物体内疾病系数的有效工具。

北京时间9月8日消息，据国外媒体报道，美国犹他大学科学家近日利用两组植入癫痫患者大脑中的微电极阵列成功实现将大脑信号转化为口语单词。这一重大研究成果将能够帮助因患严重麻痹症而失去语言能力的患者轻松地表达自己的思想。 　　据科学家介绍，这种微电极阵列每组包括16个微电极，通常植入到头骨之下，大脑之上。美国犹他大学生物工程学助理教授布拉德利-格雷格尔介绍说，“通过这种设备我们可以获得大脑信号。只需这些大脑信号，我们就可以将其解码为人类口语单词。这种设备将可以长期帮助因患严重麻痹症而失去语言能力的患者。” 一位癫痫症患者大脑的核磁共振成像图，图片显示两种电极的位置分布情况。一种电极是传统的脑皮层电图电极(黄色)，用于定位癫痫发作的源头，从而帮助医生进行手术。红色的则是两组实验用微脑皮层电图电极，每组阵列包括16个微电极，用于读取来自大脑的语言信号。 本图显示了置于癫痫症患者大脑顶部的两种电极。较大的标有数字的电极就是脑皮层电图电极。此外，志愿者大脑的两个语言区顶部还被置放两组更小的微电极阵列。 微电极阵列，也被称为微脑皮层电图电极网格。一组微电极阵列排列成4*4的模式，被展示于一枚25美分硬币上。 　　由于这种方法还需进一步完善，此外还涉及到植入大脑这一复杂的过程，因此格雷格尔表示该方法要投入到用于治疗“闭锁综合症”等疾病的临床实验还需数年时间。科学家的研究成果论文发表于九月版的《神经工程学期刊》(Journal of Neural Engineering)之上，论文论证了将大脑信号解码为计算机发音的口语单词的可行性。 　　犹他大学的科研团队将两组微电极阵列植入到一位志愿者的大脑语言中枢上方。这位志愿者患有严重的癫痫症，已经经历过一次开颅手术。因此，医生很容易将更大的传统电极放置于导致他癫痫发作的源头，从而从手术上可以阻止癫痫的发作。 　　患者被要求阅读如下十个英语单词，即“是、不、热、冷、饥饿、口渴、哈罗、再见、更多和更少”。通常认为，这十个英语单词对于麻痹症患者的康复很有帮助。随着患者不断重复这十个英语单词，科学家们也记录下他的大脑信号。接下来，他们在尝试解码这些大脑信号分别代表十个单词中的哪一个。当患者说 “是”或“不”时，科学家们再分别对比这两个单词所产生的大脑信号。 　　目前，他们已能够较好地区分清每一个单词的大脑信号，每一次的准确率达76%到90%。不过，当他们一次性检测所有10个大脑信号时，准确率只有28%到48%。这一准确率比随机检测的准确率(应该是10%)要高。但是，对于一个将患者思想翻译为计算机发音的口语语言的设备来说，这种准确率还不够高。 　　格雷格尔表示，“这是一种概念的实验。我们已经证明这些信号能够告诉你患者在说什么，而且准确率比随机性要高。但是，我们需要进一步完善，争取能够识别出更多的单词，准确率更高。这样，患者将能够真正地发现它的用处。”格雷格尔希望，患者最终将受益于这项研究成果。将来，通过一个无线设备，就可以将患者的思想转化为计算机发音的口语语言。这些患者包括由于脑中风、葛雷克氏症以及外伤导致的麻痹症患者。“闭锁综合症”患者通常通过自己尽可能做出的动作与他人进行交流，如眨眼睛或轻轻地移动手部。 　　与格雷格尔一起共事的犹他大学研究团队的其他成员还包括电子工程师斯宾塞-科利斯、工程学院院长理查德-布朗以及神经外科学助理教授保罗-豪斯等人。论文的另一联合作者凯-米勒是来自美国华盛顿大学的一位神经学科学家。这项研究由美国国立卫生研究院、美国国防部高级研究计划署、犹他大学研究基金会以及美国国家自然科学基金会等单位联合赞助。 　　这项研究采用了一种新型的非穿透性微电极，这种电极置于大脑之上，但没有穿透大脑。它们通常也被称为“微电极阵列”，因为它们是用于脑皮层电图中的体积更大的电极的微缩版，即微脑皮层电图电极。 　　对于某些通过药物治疗病情仍未得到控制的癫痫症患者来说，可以通过开颅手术，将一个包含有脑皮层电图电极的硅树脂垫置于大脑之上数日或数周时间。这种钮扣大小的脑皮层电图电极不会穿透大脑，但可以检测到反常的电行为，从而帮助外科医生定位并移除大脑中导致癫痫发作的一小部分。 　　去年，格雷格尔和同事们已经发表过一篇论文，该论文证明，更小的微电极能够“读取”用于控制手臂动作的大脑信号。去年参与研究的一位癫痫症患者志愿参与今年的新研究计划。 　　由于微电极不需要穿透大脑物质，因此它们放置到大脑的语言控制区被认为是安全的。而利用穿透性电极也是无法做到这一点的。在一些实验中，通常利用穿透性电极来帮助麻痹症患者控制电脑鼠标或操纵义肢。 　　脑电图电极通常用于放在头颅之上来记录脑电波，但是这种电极太大，而且记录太多的大脑信号，以致于很难将这些信号解码为口语语言。 　　在新研究中，微电极被用于检测来自大脑的微弱信号，这些信号由数千个神经元产生。两组微电极阵列分别由16个微电极组成，每个微电极相隔一毫米。两组微电极阵列分别置放于大脑的两个语言区上方。第一个区域是面部运动皮层，它控制面部、嘴唇、舌头等部位的运动，主要涉及说话的肌肉。第二个区域是威尼克区，这是人类大脑中关于语言理解功能的区域。 　　研究实验共持续四天，每天一个阶段，每阶段一个小时。研究人员告诉癫痫症患者，当他们每一次指向患者时，患者必须要不断重复十个单词中的一个。通过两组微电极阵列，研究人员将大脑信号记录下来。每个单词共重复了31次到96次不等。 　　格雷格尔介绍说，研究人员接下来通过分析每一个神经信号的不同频率的强度变化，区别出不同单词的大脑信号。研究人员发现，每一个口语单词产生不同的大脑信号。他们认为，这有力地支持了如下理论，即置于大脑上的微电极可以捕捉到大脑的语言信号。 　　此外，科学家们还在研究中取得了一个意外的发现。当患者重复单词时，大脑面部运动皮层最活跃，而威尼克区则不够活跃。但是，当患者完成上述动作受到研究人员感谢时，威尼克区则开始活跃起来。格雷格尔解释说，这表明威尼克区与更高层的语言理解功能的关系更密切，而面部运动皮层功能则是控制面部帮助发声的肌肉。通过利用录自面部运动皮层的大脑信号，研究人员一个一个地区分这些单词时，准确率最高，达到85%。而利用录自威尼克区的大脑信号进行区分时，准确率则相当较低，为76%。 　　科学家们又分别选取了每组阵列16个微电极中的五个，这十个微电极在解码来自面部运动皮层的信号时准确率是32个微电极中最高的。它们在对单词进行二选一辨别时，准确率几乎可以达到90%。在从十个单词中识别一个单词这样更复杂、更困难的实验中，最初每一次取得的准确率仅为28%。这一准确率尽管不够高，但是比10%的随机率要高。然而，当研究人员利用每一组中五个最准确的微电极进行识别时，他们发现准确率几乎可以达到48%。 　　格雷格尔表示，“这并不意味着问题已完全解决，我们可以回家了。它表明，这种技术具有可行性，但我们还需要继续完善，直到闭锁综合症等疾病患者能够真正地交流。很明显，我们下一步计划是，使用更大的微电极阵列，比如11*11微电极阵列，共121个微电极。我们可以做更多的阵列，可以使用更多的微电极，可以从大脑中获取更多的数据。这意味着可以读出更多的单词，准确率更高。”

一、背景介绍 固体NMR借助魔角旋转（Magic-angle spinning, MAS）技术削弱或消除偶极耦合等各向异性相互作用，实现了固体NMR谱的高分辨。但是，与偶极耦合相关的结构及动力学等信息也会在MAS下丢失。施加特定的射频脉冲照射，干扰MAS对偶极耦合的平均作用，主动地恢复偶极耦合，这一方法被称为偶极重耦。偶极重耦是固体NMR建立相关谱、测量距离和分析动力学的核心。偶极重耦方法的种类和形式多样。根据其有效的频率范围，偶极重耦方法可被大致分为宽带（Broadband）、频带选择（Band-selective）和频率选择（Frequency-selective）等三类（图1）。不同的重耦方法适用于不同研究目标，例如，对于13C标记的蛋白质，宽带方法可用于建立13C-13C全相关，频带选择方法用于建立脂肪碳的13C-13C相关，而频率选择方法则主要用于建立特定残基或基团的13C-13C相关。图1. 重耦方法按重耦效率与频率偏置（offset）的关联可分为宽带（Broadband）、频带选择（Band-selective）和频率选择（Frequency-selective）重耦。从左至右分别为SPC-521、PR5和SPR-51在10 kHz转速下的模拟图，红色表示重耦效率高。二、研究内容中科院精密测量科学与技术创新研究院的杨俊课题组发展了一类全新的具有频率选择性的同核偶极重耦方法SPR-Nn（Selective Phase-optimized Recoupling）（图2）。SPR方法在理论上可实现任意自旋间的选择性同核重耦，弥补了旋转共振（Rotational Resonance）只能实现化学位移差为m*νR（m为整数）的核自旋间的选择性重耦的缺陷。图2. SPR-Nn脉冲方法。在SPR-Nn中，n个转动周期包含了N个脉冲对，射频场强度ν1 = (P/π)*(N/n)*νR（νR为魔角旋转频率，τR为转动周期，N和n为正整数）。在SPR实验中，发射机中心放置在两个核的共振峰的中间即可实现重耦，建立两核的相关。相对于常用的方法（图3A），SPR仅通过改变13C发射机的中心频率，就可以非常简便地在13C全标记样品中有选择地建立13Cα-13Cβ相关、13Cβ-13Cγ相关或者13Cγ-13Cδ相关（图3B-D）。图3. U-15N, 13C标记formyl-Met-Leu-Phe三肽的2D 13C-13C相关谱，分别用DARR（A）和SPR-51（B-D）重耦方法获得。SPR-51的13C发射机中心频率分别设置在46.5（B）、28.9（C）和19.3（D）ppm。SPR主要用于选择性增强或过滤出感兴趣的核磁信号。在150 kHz超高转速下，SPR-54和SPR-56可用于选择性地增强全质子化样品中的1H-1H相关信号。相对于常用的RFDR宽带方法，SPR方法能够将特定的1H-1H相关信号增强2-6倍，有助于距离或结构分析（图4A）。在~ 10 kHz中低转速下，SPR-51与双量子滤波技术的结合可实现13C-13C相关谱的编辑，从复杂的膜蛋白中过滤出丙氨酸（Alanine）、丝氨酸（Serine）或苏氨酸（Threonine）的信号，从而简化谱图分析（图4B）。基于平均哈密顿的理论分析表明：SPR重耦的频率选择性主要来源于两个自旋的偶极双量子项和化学位移和项的作用。通过改变SPR中脉冲p的长度，作者实现了可控的频率选择性（即任意改变重耦的频率带宽），并完成了系统的理论描述及实验验证。图4. 基于SPR 1H-1H重耦（A）和13C-13C重耦（B）的脉冲序列及2D相关谱。SPR分别实现了对U-15N, 13C标记formyl-Met-Leu-Phe三肽中1HN-1HN相关的选择性增强（A），实现了对AqpZ膜蛋白中的丙氨酸（Alanine）、丝氨酸（Serine）或苏氨酸（Threonine）信号的选择性观测（B）。SPR是一个系统的研究。张正逢等首先建立了SPR方法，并展示了其在150 kHz超高转速下1H-1H相关实验中的良好效果，相关工作于2020年发表在Journal of Physical Chemistry Letters上，论文标题是“Selectively Enhanced 1H-1H Correlations in Proton-Detected Solid State NMR under Ultrafast MAS Conditions”。随后，张正逢和博士研究生肖航等完成了SPR在谱编辑中的应用，在理论上发现了脉冲p对SPR重耦的频率选择性的调控作用，相关工作于2021年分别发表在Journal of Biomolecular NMR和Journal of Chemical Physics上。杨俊研究员和张正逢副研究员是3项研究工作的通讯作者。这些研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目和中国科学院的资助。三、相关文献1. Z.F. Zhang*, A. Oss, M.L. Org, A. Samoson, M.Y. Li, H. Tan, Y.C. Su, J. Yang*, Selectively Enhanced H-1-H-1 Correlations in Proton-Detected Solid-State NMR under Ultrafast MAS Conditions, J. Phys. Chem. Lett., 11 (2020) 8077-8083. (https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02412)2. H. Xiao, Z.F. Zhang*, Y.X. Zhao, J. Yang*, Spectral editing of alanine, serine, and threonine in uniformly labeled proteins based on frequency-selective homonuclear recoupling in solid-state NMR, J. Biomol. NMR, 75 (2021) 193-202. (https://doi.org/10.1007/s10858-021-00367-9)3. H. Xiao, Z.F. Zhang*, J. Yang*, Theory of frequency-selective homonuclear dipolar recoupling in solid-state NMR, J. Chem. Phys., 155 (2021) 174105. (https://doi.org/10.1063/5.0065396)

摘要：原子力显微镜（AFM）轻敲模式（TM）成像过程中，针尖与样品间的非线性相互作用会导致探针检测信号的频谱中出现各种倍频分量，即高次谐波信号。利用高次谐波信号的幅度/相位信息进行成像，可以表征样品表面精细结构和分析研究样品表面纳米力学性质。报告介绍了利用小波变换对高次谐波信号特性开展的分析研究，以及几种常用的对微弱高次谐波信号增强放大、提取的方法。最后，展示了研制的高次谐波成像系统及其在样品表征中的应用。报告人：北京航空航天大学物理学院钱建强教授钱建强，北京航空航天大学物理学院教授，博士生导师。中国仪器仪表学会显微仪器分会理事，中国宇航学会空间遥感专业委员会委员，全国高等学校光学教学研究会理事，主要从事纳米测量方法与显微仪器技术研究。上世纪90年代初师从姚骏恩院士，研制成功国内首批激光检测原子力显微镜。近年来承担并完成国家科技支撑计划重大课题子课题、国家863、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目20余项。先后研制成功基于自激励和自感知的石英音叉探针频率调制原子力显微镜，原子力显微镜液相环境频率调制成像系统，原子力显微镜高次谐波/多频激励成像系统。率先开展了基于压缩感知的原子力显微镜成像方法研究，基于小波变换的原子力显微镜高次谐波信号分析。在Nanotechnology、 Ultramicroscopy、Review of Scientific Instruments等国内外学术期刊发表论文100余篇，获授权国家发明专利15项，主编并出版工信部“十二五”规划教材1部。网络讲座时间：北京时间 2021年10月21日 上午10：00-上午11:00申请方法：关注“Park原子力显微镜”公众号查看首页文章进行注册即可参加。届时直播间会抽送十位赠送精美礼物。

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/noimg/6441caa6-bd3b-487f-aba6-ad3699fb1e75.jpg" title=" 75b4156eef604af99490f53408d71e01.jpg" / /p p style=" text-align: center " 欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器外景图片 /p p 　　科学家第四次捕捉到引力波。美国和欧洲两个引力波项目组27日在意大利都灵召开新闻发布会称，两个项目组的3台干涉仪首次共同探测到了“时空涟漪”，不仅再次验证了广义相对论，还更准确地定位了产生引力波的黑洞位置。 /p p 　　发布会称，2017年8月14日，激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的两台干涉仪和欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器的一台干涉仪，从三个地点几乎同时(先后相差仅几毫秒)捕获到了最新引力波事件，编号为GW170814。 /p p 　　第四次引力波由距地球18亿光年的两个超大黑洞合并产生，质量分别为太阳质量的31倍和25倍，合并后的黑洞质量约为太阳质量的53倍，剩余约3个太阳的质量转变成能量以引力波的形式释放出来。 /p p 　　2015年9月、2015年12月和2017年1月先后3次探测到的引力波，都由LIGO单独完成。新加入的Virgo探测器位于意大利比萨，项目组由20个欧洲研究团队的280多名物理学家和工程师组成。2017年8月1日，升级后仅两周，Virgo就首次探测到了引力波事件。 /p p 　　引入第三台干涉仪，从三个观测站更精确地定位了引力波信号来源的位置，对引力波探测意义重大。 /p p 　　之前三次探测到的引力波，将黑洞的位置限定在相当于3000个月球大小的太空范围内，而现在可缩小到只有300个月球大小的区域，精确度提高了10倍。 /p p 　　LIGO发言人、麻省理工学院教授大卫· 舒梅克表示：“观测范围更加明确后，地面光学和无线电天文望远镜可在第一时间准确对准信号来源进行观测，以确认是否存在其他星体合并产生的引力波。此次合作让引力波探测再向前跨越一大步。” /p p 　　但这只是开始，技术升级将使LIGOx更加灵敏，在定于2018年秋季开展的下一次观测中，舒梅克说，“我们预计每周甚至更频繁地获得这样的探测结果”。 /p p 　　美国国家科学基金会主席弗朗斯· 科尔多瓦在一份声明中说，相隔万里的探测器首次共同探测到引力波，对旨在破解宇宙奥秘的国际科学探索来说，是一个“令人激动的里程碑”。 /p p br/ /p

光纤网络是现代信息传递的基础，光电信号转换器是其核心，德国卡尔斯鲁尔研究中心的科研人员研制出一种世界最小的光电信号转换器。其内部结构为平行排列的两个微小黄金电极，长度约29微米，两电极之间的间隙约为0.1微米，整个结构直径不到人头发的1/3，两电极之间引入变化的电压信号，其频率与传输的数据信号相关，在电极中间充填有特殊的塑料材料，其对光线的折射率随所施加的电压发生改变。在两电极的间隙中导入连续光束后，会激发出表面电磁波(表面等离子体)，这种表面电磁波受到施加与电极间隙中充填的塑料材料中的电压信号的调制，而经过调制的表面电磁波又可影响穿过间隙的光束的相位，实现信息通过施加于两电极的电压信号调制光束而转换成光信号在光介质中的传输。经过实验验证，这种光电转换器可实现的数据转换速率达到40G比特/秒，可工作在目前宽带光纤网常用的红外光波长范围内(波长1480-1600纳米)，工作温度可达85摄氏度，是目前世界上最小型化的高速光电信号(相位)转换器，可用目前成熟的微电子技术手段进行规模化生产，并集成在微电子芯片中，可实现信息的高速率低能耗传输。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所张为俊研究员团队在大气二氧化氮探测技术方面取得新突破，团队利用相敏检测的振幅调制腔增强吸收光谱技术，创立了一种能够快速灵敏检测大气环境中二氧化氮的新方法。这项研究成果日前发表于美国化学会（ACS）出版的《分析化学》上，并申请了发明专利保护。通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术，适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。　导致大气污染的“元凶”之一“二氧化氮是对流层大气中主要的污染物，它的来源主要包括交通运输排放和工业生产过程中的化石燃料燃烧、农作物秸秆等生物质燃烧、大气当中的闪电和平流层光化学反应等过程。”中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所的周家成博士说道，大气中的二氧化氮对臭氧和二次颗粒的生成也起着重要作用，是形成酸雨的重要原因之一。“二氧化氮的光解是对流层臭氧的主要来源之一，其参与了光化学反应以及光化学烟雾的形成。”周家成说，二氧化氮通过光化学反应产生硝酸盐二次颗粒，导致大气能见度下降并进一步降低空气质量，是形成灰霾的主要因素。同时，排放到大气中的二氧化氮可以与水蒸气发生作用，产生硝酸和一氧化氮，进而形成酸雨。“正因如此，二氧化氮的高灵敏准确测量对大气化学研究以及大气污染防控具有重要意义。”周家成说，对于一些特殊应用场景，例如青藏高原、海洋等环境中，大气中二氧化氮浓度极低，只有高灵敏的仪器才能精确测量，进而开展相应的大气化学研究。此外，高灵敏的仪器还可以捕捉城市大气污染的深层次信息，例如通量等关键参数，从而更好地服务大气污染防控。放大光谱信号实现超极限探测一般而言，大气当中的每一种成分，都对应有特殊的光谱，也就是相当于这种组分的特殊身份识别标志特征。从原理上来讲，只要能够实现对某种大气组分光谱的高灵敏度探测，也就做到了对这种组分的精确探测。周家成介绍，他们团队创新研发的“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”，是将调制技术与多模激光相结合的一种全新的高灵敏度吸收光谱技术。它的工作原理是把被调制的光强信号输入到相敏检波器中，与参考信号进行混频乘法运算，再经过窄带低通滤波器滤除掉其他噪声频率成分后，得到一个与输入信号成正比的直流信号，就可以直接用于吸收系数的计算。“通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。”周家成告诉记者，“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”集成了共轴腔衰荡吸收光谱的高光注入效率、离轴腔增强吸收光谱的低腔膜噪声，以及调制光谱的窄带高灵敏度微弱信号探测等优点，能够提供一种简单、可靠、低成本和自校准的二氧化氮绝对浓度测量方法。“它适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。”周家成介绍到，他们研制的这台仪器用到的一个关键部件，叫做“宽带多模二极管激光器”，即能够输出波长具有一定宽度，并且可以同时产生两个或多个纵模的激光器，它被作为整个仪器的探测光源。“正是由于它发出的激光光源能被二氧化氮分子所吸收，所以被用来进行二氧化氮浓度的测量。”周家成说，他们用到的这款激光器的中心波长为406纳米，带宽约为0.4纳米，它发射出的探测光源，恰好能够被二氧化氮分子所吸收。一般而言，某种仪器或探测方法，在探测某种参数时所能达到的极限，被称为“探测极限”，也代表了仪器的最高性能指标。周家成表示，他们研制的探测技术经过多次实际应用验证表明，超过探测极限浓度的二氧化氮也能够被测量到。助力北京冬奥会精准预报天气北京冬奥会期间，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所研制的快速灵敏检测二氧化氮仪器被用于环境大气实时在线观测，为冬奥会高精度数值天气预报和多源气象数据融合等关键技术方法提供了必要的数据支持，共同构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系。“在此之前，这台仪器在北京参加了‘超大城市群大气复合污染成因外场综合协同观测研究’项目，针对北京城市站点大气环境中氮氧化物的作用开展相关研究，对北京市大气复合污染成因解析起到了重要作用。”周家成表示，后续该仪器还将应用于青藏高原背景站点开展常年观测，填补青藏高原大范围区域二氧化氮有效观测数据的空白。谈起团队科研历程，周家成坦言，这其中充满了艰辛和不确定性，但还是有着很多乐趣。“为了验证仪器吸收测量的准确性，我们先在实验室开展不同浓度二氧化氮测量实验，但是结果始终和预期不一样。折腾了几个小时后，发现居然是外部锁相放大器的一个参数设置有误。”周家成说，这件事再次验证了“细节决定成败”的道理。自此以后，他每次实验前，都会仔细检查仪器的各项参数，防止出现类似的问题。周家成说，仪器在参加北京冬奥会观测期间，由于观测人员在实验前期对仪器操作不熟悉，光腔被正压气体冲击，导致无法用于测量。“当时我不在现场，内心十分着急，牵挂仪器，到了深夜都不能入睡，怕影响观测进度。”年后没几天，周家成携带工具前往北京维修，加班加点终于使仪器正常工作，赶上了综合实验的进度。“接下来，我们将对仪器进行小型化集成，利用锁相板代替商业锁相放大器，配合自动控制系统，使得这台仪器更加智能化、便携化。”周家成表示，未来他们团队还计划把这种二氧化氮探测技术与化学滴定、热解和化学放大法相结合，应用于一氧化氮、臭氧、活性氮和总过氧自由基的高精度测量。通过增加保护气，仪器还可应用于气溶胶消光系数的高灵敏度测量。

Extracellular signal-regulated kinase（ERK）是胚胎发生，细胞分化，细胞增殖和细胞死亡调控的关键组成部分。ERK途径起源于质膜中的活化受体，并通过Ras/Raf/MEK至ERK（图1）。图1. Ras/Raf/MEK/ERK信号级联将信号从细胞表面受体如EGF受体（EGFR）传播到细胞内蛋白质。ERK是该途径的最终组分，并且在被生长因子（例如EGF（表皮生长因子））激活后，触发下游效应，如激酶或转录因子的激活。该途径被不同类型的受体激活，包括受体酪氨酸激酶 （例如EGF受体）以及G蛋白偶联受体。作为信号传导途径的最终组分，ERK磷酸化不同的细胞内蛋白质，包括大量其他激酶和转录因子。ERK信号传导途径存在于各种癌症类型中，因此正在研究作为治疗干预的靶标。在这里，我们描述了如何在Operetta CLS高内涵分析系统上自动化研究ERK信号传导的活细胞FRET测定。该测定可以用于药物发现。基于FRET的ERK生物传感器FRET是从供体分子到受体分子的非辐射能量转移。能量转移需要供体和受体间隔小于10nm，因此提供了研究分子接近度变化的敏感工具，例如蛋白质 - 蛋白质相互作用（分子间FRET）或蛋白质的构象变化（分子内FRET）。在这项研究中，我们专注于分子内FRET，使用称为EKAREV的CFP-YFP生物传感器（图2）。稳定表达EKAREV的细胞由Somponnat Sampattavanich博士友情提供（图3）。在该生物传感器中，供体和受体荧光团以单一融合蛋白编码。EKAREV生物传感器经过优化，可以减少随机触发的基础FRET信号，并使其可靠地与距离相关。ERK对EKAREV的磷酸化触发构象变化，使CFP和YFP靠近诱导FRET。图2.细胞外信号调节激酶活性报告基因（EKAREV）的示意图。在该生物传感器中，两种荧光蛋白通过ERK底物结构域，接头和结合结构域分开。一旦ERK底物结构域经过ERK的磷酸化，就会触发构象变化，使CFP和YFP紧密接近并允许FRET发生。EKAREV生物传感器是分子内FRET的实例，其中供体和受体以1：1的固定化学计量存在。因此，进行双通道比率实验就足够了，通道1检测受体发射光(IAcceptor)，通道2检测供体发射(IDonor)，将得到的两个荧光信号强度进行背景校正，并计算它们的比率以给出相对FRET效率EFRET:测定方法将1.2×104EKAREV细胞/孔接种到CellCarrier-96Ultra微量培养板（PerkinElmer＃6055300），150μl培养基（表1）中。孵育2天后（37℃，5％CO2），150μl饥饿培养基洗涤两次并在饥饿培养基中孵育5小时以降低基础ERK活性。另外，在孵育开始时向细胞中加入各种浓度的抑制剂或DMSO。4.5小时后，将细胞核用4μM DRAQ5在37℃，5％CO2下染色30分钟。然后用饥饿培养基洗涤细胞一次，并加入含有8μl 20x浓缩抑制剂或DMSO对照的150μl新鲜饥饿培养基。作为对照，在某一时间点，向细胞中加入8μl20x浓缩诱导物（PMA或EGF）。为了抑制FRET信号，应用PD184352，SCH772984和Ulixertinib。含有或不含有所测试化合物的最高DMSO浓度的培养基用作对照。试剂，化合物和介质列表成像在宽场模式下使用20x高NA物镜（NA 0.8）在Operetta CLS系统上建立长时间实验，获取图像总共97分钟。将FRET诱导化合物添加到血清饥饿细胞后，开始时间序列，测量间隔为每8分钟一次，在此设置中获得了四个渠道：DRAQ5 （ex 615-645，em655-760），CFP（ex 435-460，em 470-515），YFP（ex490-515，em 525-580）和FRET（ex 435-460，em 515-580）（图3）。图3.稳定表达EKAREV生物传感器的人乳腺上皮细胞。细胞核用DRAQ5染色。随后，在Operetta CLS系统上使用宽场模式的20x高NA物镜对细胞成像。分析策略使用Harmony® 高内涵成像和分析软件进行自动图像分析。简言之，将图像分割成细胞和背景。计算细胞质和背景中的供体和FRET强度，然后计算背景校正的FRET比率作为最终结果（图4）。图4.使用Harmony软件进行比率FRET定量的图像分析工作流程：细胞和背景的细胞质被分段，低表达细胞被强度阈值排除。量化供体和FRET通道的强度及其适当的背景，并计算背景校正的FRET强度比。减去背景强度在活细胞应用中尤其有利，其中具有自发荧光组分的培养基通常导致更高的背景并因此导致更小的测定窗口。结果为了探索是否可以使用基于FRET的生物传感器在Operetta CLS上研究ERK信号传导的调节，用不同的ERK和MEK激活剂和抑制剂处理EKAREV细胞。（图5）。图5.外源添加的活化剂（绿色）和抑制剂（红色）示意图及其对ERK信号通路的影响。表达EKAREV的细胞用EGF或PMA处理以诱导ERK活化，另外，用三种MEK和ERK特异性抑制剂（PD184352，SCH772984，Ulixertinib），在途径的不同位置中断信号转导。PMA和EGF充当Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的特异性激活剂。EGF特异性结合细胞表面上的EGF受体，而PMA作为亲脂性，膜可渗透的分子通过直接激活RAF激活该途径。PD184352可以通过选择性抑制MEK1/2来抑制ERK途径，而Ulixertinib和SCH772984都是ERK1/2的有效和选择性抑制剂。首先，为了更多地了解FRET诱导和抑制的动态性质，记录了97分钟的长时实验。正如所料，与未处理的对照相比，单独用EGF或PMA处理细胞导致FRET比率的强烈增加（图6）。大约30分钟后信号处于高位。对照显示较低水平的ERK活化，并且观察到随时间稳定增加。由于ERK1/2可以通过多种生长因子和有丝分裂来调节，这可能是由活细胞成像过程中的自分泌或旁分泌信号引起的。用不同浓度的ERK抑制剂（SCH772984）共同处理细胞导致ERK反应的剂量依赖性降低。在5μMSCH772984中，通过EGF的ERK活化几乎可以忽略不计，表明在该浓度下ERK被完全抑制。请注意，0.5％DMSO是实验中使用的最高浓度，确实对FRET比率有影响，因此需要包括此对照。用第二种ERK1/2特异性抑制剂Ulixertinib获得了类似的结果（数据未显示）。图6.在Operetta CLS系统上使用基于EKAREV FRET的生物传感器的ERK信号传导的时间进程。通过EGF或PMA刺激ERK诱导快速FRET信号增加，在约30分钟后平稳。高浓度的SCH772984（5μM）导致几乎完全抑制ERK活化（1μg/ ml EGF），没有可测量的FRET信号增加。较高稀释度的SCH772984仅部分抑制EGF诱导的ERK活化。control显示没有任何处理的样品有中间轻微上升的FRET信号。0.5％DMSO略微抑制FRET信号，这是实验中使用的DMSO的最高浓度。测定统计：Z' = 0.87（在时间点32分钟计算，DMSO为阴性，EGF为阳性对照）当FRET信号在32分钟后达到恒定水平时，选择该时间点以确定SCH772984的IC50值。用1μg/ mL EGF和系列稀释的SCH772984处理EKAREV细胞，稀释范围为10pM至3μM。计算的IC50值为272nM的剂量反应曲线如图7所示。图7.ERK抑制剂SCH772984导致基于FRET的EKAREV信号的剂量依赖性降低。在1μg/ ml EGF存在下，用递增浓度的SCH772984处理EKAREV细胞。在孵育32分钟后，在Operetta CLS系统上测定FRET比率，因为信号在此时间点稳定。高Z' 值（Z' = 0.89）显示出优异的分析性能。为了研究EKAREV FRET成像测定是否可用于研究直接作用于MEK1/2的途径调节，测试了MEK1/2抑制剂PD184352对PMA化细胞的作用（图8）。如图所示，PD184352抑制PMA诱导的ERK活化。图8.在Operetta CLS系统上测量的PD184352对PMA活化的Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的抑制。EKAREV细胞用另一组活化剂和抑制剂（PMA+PD184352）处理，其作用在RAF/MEK的上游（与图5比较）。用200或2000nM PMA处理的EKAREV细胞显示出高FRET反应（诱导后32分钟）。通过将细胞与MEK1/2特异性抑制剂PD184352以10μM的浓度共孵育来抑制活化。结论EKAREV FRET生物传感器可用于Operetta CLS系统的活细胞成像测定，以研究ERK的激活和抑制。级联内不同靶标的调节很容易测量，因此这种方法可以有助于鉴定干扰Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的新化合物。该测定在活细胞中进行，因此它可用于分析ERK信号传导动力学，而定量ERK磷酸化的常规生物化学技术通常是终点测定。尽管细胞群中生物传感器表达水平相对不均匀（图3），但FRET比率的计算提供了特别好的化验数据和统计数据，Z' 值高于0.87。EKAREV生物传感器的优化设计，Operetta CLS系统的高质量成像以及Harmony内图像分析的出色工具都有助于提高这里提供的高含量FRET分析的稳定性。Harmony软件的构建模块概念允许创建易于设置和理解的图像分析序列，并且不需要专业的图像分析知识。该测定还提供了Opera Phenix™ 高含量筛选系统的可比较结果和测定统计数据。由于Operetta CLS和Opera Phenix系统比传统显微镜具有更高的通量，基于FRET的生物传感器的高含量成像为药物发现和细胞信号传导中的基础研究开辟了新的可能性。参考文献1. Pearson, G., Robinson, F., Beers Gibson, T., Xu, B-E.,Karandikar, M., Berman, K. & Cobb, M. H. (2001).Mitogen-Activated Protein (MAP) Kinase Pathways: Regulation and Physiological Functions. Endocrine Reviews, 22(2), 153-183. doi/10.1210/edrv.22.2.04282. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M.,Roberts, K. & Walter, P. (2007) Molecular Biology of the Cell,Garland Science., 5th revised edition, ISBN-10: 08153410593. McCubrey, J. A, Steelman, L. S., Chappell, W. H., Abrams,S. L., Wong, E. W. T., Chang, F., Lehmann, B., Terrian, D.M., Milella, M., Tafuri, A., Stivala, F., Libra, M., Basecke, J.,Evangelisti, C., Martelli, A. M., and Franklin, R. A. (2007):Roles of the Raf/ MEK/ERK pathway in cell growth, malignant transformation and drug resistance. Biochimica et Biophysica Acta, 1773,1263–84. doi:10.1016/j.bbamcr.2006.10.0014. F?rster, T. (1948). Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz. Annalen der Physik 437 (1-2), 55-75.5. 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PNAS, 105(49), 19264-19269. doi_10.1073_pnas.080459点击链接了解更多珀金埃尔默高内涵相关资料http://e86.me/0ZaJW1关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn

Hippo信号通路是近年来在果蝇中研究发现的一个高度保守的生长控制信号通路，其对器官大小及细胞增殖和凋亡都具有关键的调节作用。该通路由多种抑癌基因及一种候选癌基因组成，此通路的失活或者异常表达在动物实验中参与多种疾病的发生。Hippo通路的生物学效应有：调控器官体积，保持细胞增殖凋亡平衡，维持内环境稳定；参与细胞接触性抑制的调节，在细胞培养中，正常细胞因接触性抑制在培养集中呈单层的生长，而某些肿瘤细胞因接触性抑制丧失而相互堆积或呈锚定而非依赖性生长；Hippo通路的失活参与肿瘤的发生：Hpo，Sav，Wts，Mats的失活或YAP的过度表达存在于多种肿瘤中，如肝癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、卵巢癌等。1995年，Hippo信号通路的第一个成员Wts在果蝇中被发现，其编码的一个Dbf-2相关的核家族蛋白激酶，Wts的突变导致组织过度生长，直到2002年，Hippo信号通路的另外几个成员也被发现，包括Salvador（Sav）、Hippo和Mats。Hippo信号通路由核心成分、上游及下游成分组成。核心成分：Lats1和Lats2是Dbf2相关的核蛋白激酶家族成员，其与果蝇中的Wts属于同源物。上游成分：目前已知的几个成员可以作为Hippo和Wts的上游成分，非典型的钙黏蛋白Fat作为一种感受器并参与Hippo信号通路的调节，Fat信号的转导包括一种非传统的肌球蛋白Dachs，Discs激酶的过度生长，包括一个FERM结构域的衔接蛋白Expanded（Ex），Ex位于顶端区域，并和另一个位于顶端区域包括FERM结构域的蛋白Merlin协调。KIBRA是一个WW结构域蛋白，调节Hippo信号通路的活动。下游成分，参与Hippo信号通路的下游基因相对较少，已明确在果蝇中属于几个下游基因作为Yki的目的基因在器官生长方面发挥重要作用，包括miRNA，CyclinB和CyclinE，E2F1，还有凋亡基因Apotposis-1.。人YAP基因与Yki属于同源物，已在一些肿瘤中做为癌基因呗发现，最近研究显示，YAP在哺乳动物的Hippo信号通路中最为最原始的效应器。Hippo信号通路并不是单一地发挥作用，该条通路的相互作用关系有待进一步深入研究。目前已发现，Hippo信号通路参与了多种人类肿瘤的发生，对它所参与的疾病机制的研究有待深入，从而靶向研究相关的治疗措施。Novus公司提供大量高质量的针对Hippo信号通路蛋白的抗体，包括核心成分Last1和Last2、上游成分FAT、DACH、KIBRA、Merlin，下游成分YAP等，帮助您更方便的进行Hippo信号通路研究。欢迎使用Novus Explorer查找Hippo通路有关的基因、疾病及参考文献，请点击： http://www.novusbio.com/explorer?start_mode=prefilled&entity_name=Hippo%20Signaling%20Cascade&entity_type=pathway蛋白名称 目录号 交叉反应性 应用 FAT1 NBP1-84565 Hu IHC-P, IHC FAT4 NBP1-78381 Hu, Mu ICC/IF, IHC-P, IHC DACH1 NBP1-85320 Hu ICC/IF, IHC, IHC-P DACH2 NBP1-89476 Hu ICC/IF, IHC, IHC-P KIBRA NBP1-92052 Hu WB, ICC/IF, IHC, IHC-P KIBRA NBP1-92053 Hu IHC, IHC-P Merlin NBP1-87757 Hu WB, ICC/IF, IHC, IHC-P Merlin NBP1-33531 Hu, Mu, Rt WB, IHC, IHC-P MST1 24480002 Hu WB, ELISA, IHC, IHC-P, IP MST1 NBP1-85330 Hu WB, IHC, IHC-P MST2 NBP1-48017 Hu, Ca, Mk WB, IHC, IHC-P SAV1 H00060485-M02 Hu WB, ELISA, ICC/IF, IP, S-ELISA LATS1 NBP1-62088 Hu, Mu ELISA, IHC, IHC-P LATS2 NB200-199 Hu, Mu WB, IP, PLA YAP1 NB110-58358 Hu, Mu WB, ICC/IF, IHC, IHC-P, IP SAV1 NBP2-13282 Hu WB, IHC, IHC-P TAZ NB110-58359 Hu, Mu, Rt WB, ICC/IF, IP TAZ NBP1-85067 Hu, Mu WB, ICC/IF, IHC, IHC-P TAZ NBP2-01114 Hu WB, FLOW, ICC/IF TAZ NBP1-88511 Hu WB, ICC/IF, IHC, IHC-P 14-3-3 gamma NB100-407 Hu, Mu, Rt, Bv, Ch, Ze WB, ICC/IF RUNX2 NBP1-77461 Hu, Mu ICC/IF, IHC, IHC-P TEAD3 NBP1-83949 Hu ICC/IF, IHC, IHC-P DACH1 NBP1-00136 Hu WB, PEP-ELISA DACH2 NBP1-80001 Hu, Mu, Ca, Ch, Xp, Ze WB DCHS1 NBP2-13901 Hu IHC, IHC-P FAT1 NB100-2693 Dr WB, ELISA, ICC/IF FAT3 NBP1-90642 Hu IHC, IHC-P FRMD6 NBP1-90725 Hu, Mu WB, ICC/IF, IHC, IHC-P LATS1 NBP1-58271 Hu, Mu, Rt WBNote: Hu-Human Mu-Mouse Rt-Rat Bv-Bovine Ch-Chicken Xp-Xenopus Ze-Zebrafish参考文献：1.Buttitta LA, Edgar BA. How size is controlled: from Hippos to Yorkies. Nat Cell Biol. 2007 Nov 9(11):1225-7. [PMID: 17975546]2.Zeng Q, Hong W. The emerging role of the hippo pathwayin cell contact inhibition, organ size control, and cancer development in mammals. Cancer Cell. 2008 Mar 13(3):188-92. [PMID: 18328423]3.Badouel C, Garg A, McNeill H. Herding Hippos: regulating growth in flies and man. Curr Opin Cell Biol. 2009 Dec 21(6):837-43. [PMID: 19846288]4.Varelas X, Miller BW, Sopko R, et al. The Hippo pathway regulates Wnt/beta-catenin signaling. Dev Cell. 2010 Apr 20 18(4):579-91. [PMID: 20412773]5.Bao Y, Hata Y, Ikeda M, Withanage K. Mammalian Hippo pathway: from development to cancer and beyond. J Biochem. 2011 Apr 149(4):361-79. [PMID: 21324984]6.Zhao B, Tumaneng K, Guan KL. The Hippo pathway in organ size control, tissue regeneration and stem cell self-renewal. Nat Cell Biol. 2011 Aug 1 13(8):877-83. [PMID: 21808241]7.Liu W, Wu J, Xiao L, et al. Regulation of Neuronal Cell Death by c-Abl-Hippo/MST2 Signaling Pathway. PLoS One. 2012 7(5):e36562. [PMID: 22590567]更多HIPPO信号通路相关信息，请关注：http://www.novusbio.com/hippo-pathway.html 阅读原文：http://www.liankebio.com/ProductCenterShow/articleID/2014070020.html

通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术，适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。周家成中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所博士近日，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所张为俊研究员团队在大气二氧化氮探测技术方面取得新突破，团队利用相敏检测的振幅调制腔增强吸收光谱技术，创立了一种能够快速灵敏检测大气环境中二氧化氮的新方法。这项研究成果日前发表于美国化学会（ACS）出版的《分析化学》上，并申请了发明专利保护。导致大气污染的“元凶”之一“二氧化氮是对流层大气中主要的污染物，它的来源主要包括交通运输排放和工业生产过程中的化石燃料燃烧、农作物秸秆等生物质燃烧、大气当中的闪电和平流层光化学反应等过程。”中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所的周家成博士告诉科技日报记者，大气中的二氧化氮对臭氧和二次颗粒的生成也起着重要作用，是形成酸雨的重要原因之一。“二氧化氮的光解是对流层臭氧的主要来源之一，其参与了光化学反应以及光化学烟雾的形成。”周家成说，二氧化氮通过光化学反应产生硝酸盐二次颗粒，导致大气能见度下降并进一步降低空气质量，是形成灰霾的主要因素。同时，排放到大气中的二氧化氮可以与水蒸气发生作用，产生硝酸和一氧化氮，进而形成酸雨。“正因如此，二氧化氮的高灵敏准确测量对大气化学研究以及大气污染防控具有重要意义。”周家成说，对于一些特殊应用场景，例如青藏高原、海洋等环境中，大气中二氧化氮浓度极低，只有高灵敏的仪器才能精确测量，进而开展相应的大气化学研究。此外，高灵敏的仪器还可以捕捉城市大气污染的深层次信息，例如通量等关键参数，从而更好地服务大气污染防控。放大光谱信号实现超极限探测一般而言，大气当中的每一种成分，都对应有特殊的光谱，也就是相当于这种组分的特殊身份识别标志特征。从原理上来讲，只要能够实现对某种大气组分光谱的高灵敏度探测，也就做到了对这种组分的精确探测。周家成介绍，他们团队创新研发的“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”，是将调制技术与多模激光相结合的一种全新的高灵敏度吸收光谱技术。它的工作原理是把被调制的光强信号输入到相敏检波器中，与参考信号进行混频乘法运算，再经过窄带低通滤波器滤除掉其他噪声频率成分后，得到一个与输入信号成正比的直流信号，就可以直接用于吸收系数的计算。“通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。”周家成告诉记者，“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”集成了共轴腔衰荡吸收光谱的高光注入效率、离轴腔增强吸收光谱的低腔膜噪声，以及调制光谱的窄带高灵敏度微弱信号探测等优点，能够提供一种简单、可靠、低成本和自校准的二氧化氮绝对浓度测量方法。“它适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。”周家成告诉记者，他们研制的这台仪器用到的一个关键部件，叫做“宽带多模二极管激光器”，即能够输出波长具有一定宽度，并且可以同时产生两个或多个纵模的激光器，它被作为整个仪器的探测光源。“正是由于它发出的激光光源能被二氧化氮分子所吸收，所以被用来进行二氧化氮浓度的测量。”周家成说，他们用到的这款激光器的中心波长为406纳米，带宽约为0.4纳米，它发射出的探测光源，恰好能够被二氧化氮分子所吸收。一般而言，某种仪器或探测方法，在探测某种参数时所能达到的极限，被称为“探测极限”，也代表了仪器的最高性能指标。周家成表示，他们研制的探测技术经过多次实际应用验证表明，超过探测极限浓度的二氧化氮也能够被测量到。助力北京冬奥会精准预报天气北京冬奥会期间，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所研制的快速灵敏检测二氧化氮仪器被用于环境大气实时在线观测，为冬奥会高精度数值天气预报和多源气象数据融合等关键技术方法提供了必要的数据支持，共同构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系。“在此之前，这台仪器在北京参加了‘超大城市群大气复合污染成因外场综合协同观测研究’项目，针对北京城市站点大气环境中氮氧化物的作用开展相关研究，对北京市大气复合污染成因解析起到了重要作用。”周家成表示，后续该仪器还将应用于青藏高原背景站点开展常年观测，填补青藏高原大范围区域二氧化氮有效观测数据的空白。谈起团队科研历程，周家成坦言，这其中充满了艰辛和不确定性，但还是有着很多乐趣。“为了验证仪器吸收测量的准确性，我们先在实验室开展不同浓度二氧化氮测量实验，但是结果始终和预期不一样。折腾了几个小时后，发现居然是外部锁相放大器的一个参数设置有误。”周家成说，这件事再次验证了“细节决定成败”的道理。自此以后，他每次实验前，都会仔细检查仪器的各项参数，防止出现类似的问题。周家成说，仪器在参加北京冬奥会观测期间，由于观测人员在实验前期对仪器操作不熟悉，光腔被正压气体冲击，导致无法用于测量。“当时我不在现场，内心十分着急，牵挂仪器，到了深夜都不能入睡，怕影响观测进度。”年后没几天，周家成携带工具前往北京维修，加班加点终于使仪器正常工作，赶上了综合实验的进度。“接下来，我们将对仪器进行小型化集成，利用锁相板代替商业锁相放大器，配合自动控制系统，使得这台仪器更加智能化、便携化。”周家成表示，未来他们团队还计划把这种二氧化氮探测技术与化学滴定、热解和化学放大法相结合，应用于一氧化氮、臭氧、活性氮和总过氧自由基的高精度测量。通过增加保护气，仪器还可应用于气溶胶消光系数的高灵敏度测量。

随着科技不断进步，科研以及工业领域精细测量微弱信号的需求不断增长。为满足用户需求，同时推动国产科研仪器发展，国仪量子于近日正式推出“微弱信号测量系列设备免费试用”活动（包括国仪量子的锁相放大器、任意波形发生器、时间数字转换器、同步控制系统等产品，如有更多产品试用需求请在下方问卷中登记）。活动免费试用产品扫描下方二维码或点击底部“阅读原文”填写相关需求，参与试用活动。填问卷试用仪器数字锁相放大器LIA001M国仪量子 LIA001M锁相放大器是一款高性能、多功能的数字锁相放大器，基于先进硬件和数字信号处理技术设计，配合丰富的模拟输入输出接口，集可视化锁相放大器、虚拟示波器、参数扫描仪、信号发生器、PID控制器等多种功能于一体，有效简化科研工作流程和设备依赖，提高科研效率和质量。任意波形发生器AWG4100国仪量子 AWG4100是一款多通道的高性能任意波形发生器。该产品拥有四个相互独立的波形输出通道，每个通道可以提供高达1.2 GSa/s采样率、16位垂直分辨率的单端波形输出。每通道拥有最大512 MSa的存储深度，配合灵活的用户自定义波形编辑以及序列播放功能，能够轻松应对各种不同场景的复杂波形需求。时间数字转换器TDC1610国仪量子 TDC1610是一款结构紧凑的高精度时间测量仪器，拥有16个采集通道，8 ps时间分辨率；支持时间标签模式,可以实时记录采集信号的时间信息。产品采用易于操作的图形化界面，提供C++、Python和LabVIEW的SDK供用户进行二次开发，可广泛应用于统计激光器后脉冲分布、量子光学、光检测和激光雷达测距等科研领域。同步控制系统SCS1800国仪量子 SCS1800同步控制系统是基于高精度网络时钟与时间同步技术，实现多节点时钟信号的分发和亚纳秒级同步控制，可广泛应用于量子计算、工业自动化控制、分布式基站、电力电网同步、自适应阵列天线和多基地雷达等多种应用场景。注：1.本次试用产品包括国仪量子的锁相放大器、任意波形发生器、时间数字转换器、同步控制系统，如有其他产品试用需求，请登记详询；2.本次活动时间截止到2022年12月31日，后续如有变动，将另行通知；3.本次活动最终解释权归国仪量子（合肥）技术有限公司所有。

日前，来自梅奥诊所（Mayo Clinic）等机构的研究人员在美国神经科学学会年会（Society for Neuroscience' s annual meeting）上报告称，他们研制出了一台名为 Harmoni 的深部脑刺激（DBS）植入设备，首次能够在进行电刺激的同时，监测大脑内部的电反应和化学反应。该设备已经在大鼠和猪等实验动物身上进行了测试。 深部脑刺激技术长期以来被用于治疗运动障碍，但现在已迅速发展为针对包括抑郁症、抽动秽语综合征、强迫症甚至老年痴呆症等神经疾病的一种实验性疗法。尽管相关治疗取得了一些令人鼓舞的成果，但关于植入大脑深部的刺激设备所传递的电脉冲是如何影响神经回路和改变患者行为的，科学家所知并不多。现在，这个深部脑刺激设备原型或许能够提供一些答案。未参与这项研究的凯斯西储大学生物医学工程师 Cameron McIntyre 表示：“这是我们此前在人类身上无法真正获取的新数据。”该团队希望，这个设备能够确定大脑中哪些电信号和化学信号与一些症状的存在和严重性实时相关，比如帕金森氏症患者所经历的震颤。这些信息有助于揭示脑深部刺激在何处和如何发挥其对大脑的治疗性影响，以及为什么有时候会失败。 Harmoni 是基于现有深部脑刺激技术的电子记录能力研发而成的，其增添了应用于动物研究的化学传感技术。该设备采用一种被称为快速扫描循环伏安的方法，在大脑内施加一个局部电压变化，将电子短暂拉离特定的神经递质，从而产生可以测量的电流。神经递质是大脑中激活或抑制神经元的化学物质，每个神经递质分子生成的电化学签名不同，每隔 10 毫秒，就可以根据签名来识别神经递质并估测它的浓度。研究团队已经利用大鼠和猪对 Harmoni 系统的一部分进行了测试。手术中，他们先通过功能性磁共振成像技术找到对植入部位的电脉冲作出响应的大脑区域，然后在此插入化学和电子传感器，就能够合成一幅显示神经元如何受激并释放出何种神经递质作为响应的图像。动物实验的初步结果表明，通过刺激底丘脑核， Harmoni 能够测量出大脑尾状核中神经递质多巴胺水平的上升。而这正是建议用深部脑刺激法治疗帕金森氏病采用的机制之一。该设备的人体试验也在逐步推进中。但研究项目负责人、梅奥诊所的神经外科医生 Kendall Lee 表示，这项研究还处于早期阶段，他们正设法让记录电极更耐用，同时让设备更加小型化，以便能够植入患者体内。研究的合作者、孟菲斯大学神经科学家 Charles Blaha 强调，还需要深入了解大脑的健康和紊乱状态分别用何种电化学签名来描述，以及如何刺激大脑才能使其保持健康模式。

通路聚焦：Akt信号通路 产品聚集 Akt磷酸化蛋白和总蛋白定量了解更多 新型磷酸化Akt苏氨酸308 ABfinity™ 抗体了解更多 PDGF介导的Akt信号通路的激活了解更多 肿瘤发生中的Akt和ROS之间的相互作用研究了解更多 研究工具 细胞染色模拟工具——使用多种标记Molecular Probes® 染料对您的细胞进行虚拟染色。立即对您的细胞进行染色 免疫测定选择指南新品！——利用我们的新型在线搜索和过滤工具即可轻松找出合适的免疫测定方法。立即搜索免疫测定 3D Cell iPhone™ App——利用我们的新型三维细胞工具了解细胞及其结构，甚至观看活细胞视频。了解有关3D Cell iPhone™ App的更多详情 新鲜出炉——Chang, W., et al.(2011) Jurkat T细胞中对氨基酚诱导的细胞毒性：2(RS)-n-丙基噻唑烷-4(R)-羧酸的保护作用。J Biochem Mol Toxicol. doi:10.1002/jbt.20402 [电子版]。了解更多Setshedi, M., et al.(2011) 酒精诱导的脂肪肝实验模型中N-乙酰半胱氨酸对肝脏胰岛素抵抗的有限治疗功效。Alcohol Clin Exp Res.35(12):2139-2151.了解更多 Life Technologies 中国区办事处销售服务信箱：sales-cn@lifetech.com技术服务信箱：cntechsupport@lifetech.com客户服务热线:800-820-8982400-820-8982www.lifetechnologies.com FOR RESEARCH USE ONLY. NOT INTENDED FOR ANY ANIMAL OR HUMAN THERAPEUTIC OR DIAGNOSTIC USE, UNLESS OTHERWISE STATED.© 2011 Life Technologies Corporation. All rights reserved. The trademarks mentioned herein are the property of Life Technologies Corporation or their respective owners. In compliance with federal regulations, we hereby disclose that this email communication is for commercial purposes.View the Life Technologies privacy policy.Follow Life Technologies

近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室教授章晓辉团队、北师大生命科学学院教授王友军团队与中国科学技大学教授唐爱辉团队合作开发构建了一类新型的检测钙信号的荧光蛋白探针“尼莫”（NEMO），该探针具有更强和更精准的定量测定性能。近日，该成果在线发表于期刊《自然-方法》。生命体的许多活动都离不开钙离子（Ca2+）信号分子。细胞内钙离子浓度时空变化被称之为钙信号，它控制或调节各种细胞生命活动。开发灵敏和精准的钙信号检测探针工具对探究生命活动相关的信号机制和规律至关重要。在相关领域内被广泛应用的钙探针主要包括有机小分子类探针和遗传编码的（荧光）蛋白探针（GECIs）。目前最被广泛应用的单荧光GECI工具为GCaMPs系列，它由钙感知和荧光反应两大模块组装构建而成。其中，钙感知模块包含钙结合蛋白（如钙调蛋白CaM）及其靶肽（如M13/RS20），产生荧光变化的模块为环化重排的绿色荧光蛋白cpGFP。科学家们发现，通过改变CaM、M13与GFP三个元件之间的连接方式，连接短肽及互作界面中的关键氨基酸等方式，可改善GECIs的表现。因此，在2001年最初构建的GCaMP1版本上多次迭代改造后，至2023年最新发展的GCaMP8系列具备了显著改善的灵敏度和反应速度，但它们的反应幅度，即对钙信号大小的分辨率和线性动态范围始终有待提高。对此，合作团队采用了全新策略构建的新型高灵敏钙离子探针。从增强GECI对钙离子浓度变化的的荧光反应大小出发，合作团队采用亮度更高的新型荧光蛋白mNeoGreen（mNG）来替换广泛使用的cpGFP，结合多种设计及优化策略组合，构建了含几十个候选复合分子的GECI库，并通过系统的钙离子成像筛选和体外鉴定后，最终获得到了一组名为NEMO的新型GECI探针。与现有的GCaMP系列探针相比，NEMO探针的灵敏度及钙响应幅度有了显著提升，在领域中首次实现GECI探针对细胞内钙信号的反应幅度超过100倍；同时具有更好的抗光淬灭能力与pH稳定性，并能实现对钙离子水平的绝对定量检测。合作团队进一步在对非兴奋性细胞系、分离培养的大鼠神经元、小鼠脑内神经元在体双光子激光成像和深部脑区光纤记录等测试中发现，相比于最新或最广泛使用的GCaMP8s或GCaMP6s，NEMO系列对胞内钙信号的反应速度相当，但更灵敏并具更高的信噪比，且反应幅度提高达约10倍之多。

目前临床手术中常用的脑皮层电图（electrocorticography，ECoG)网格通常有16个到64个传感器。增加ECoG网格中传感器的数量能够提升记录大脑信号的分辨率，有助于提高外科医生切除尽可能多的病灶组织，同时最大限度减少对健康脑组织的损伤。　　近日，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校研究团队在《Science Translational Medicine》杂志上发表题为“Human brain mapping with multithousand-channel PtNRGrids resolves spatiotemporal dynamics”的文章，提出构建一种由1024或2048个嵌入式ECoG传感器组成的新型脑传感器，大幅提升记录脑电信号的分辨率。　　该研究团队能够将网格中传感器间距进一步减少且防止其互相干扰；同时团队创新地使用基于纳米铂金棒的传感器记录大脑神经信号。纳米铂金棒提供了比平面铂传感器更多的传感表面积，有助于提高传感器的敏感度。此外，基于纳米铂金棒的传感器网格比目前临床中ECoG网格更薄且更加灵活，实现了对大脑更紧密的连接。　　该研究提出构建一种新型大脑传感器，实现高分辨率的大脑信号采集，为深入了解人类大脑的功能提供了新机遇。　　论文链接：　　https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abj1441

一个由工程师、外科医生和医学研究人员组成的团队发布了来自人类和大鼠的数据，证明一种新的大脑传感器阵列可直接从人脑表面记录电信号，并实现破纪录的细节处理。该大脑传感器具有密集网格，由1024或2048个嵌入式皮质电图（ECoG）传感器组成。如果获准用于临床，传感器将直接从大脑皮层表面为外科医生提供大脑信号信息，且分辨率比目前可用的高100倍。该论文于19日发表在《科学转化医学》杂志上。　　人的大脑总是在运动，例如，随着每一次心跳，大脑会随着流过它脉动的血液而发生活动。从直接放置在大脑表面的传感器网格记录大脑活动，已经被外科医生普遍用作一种工具，用来切除脑肿瘤和治疗对药物或其他药物无反应的癫痫症。　　此次新研究提供了广泛的同行评审数据，证明具有1024或2048个传感器的网格可用于可靠地记录和处理直接来自人类和大鼠大脑表面的电信号。相比之下，当今手术中最常用的ECoG网格通常具有16到64个传感器。　　能够以如此高分辨率记录脑信号，可提高外科医生尽可能多地切除脑肿瘤的能力，同时最大限度地减少对健康脑组织的损害。对于癫痫，更高分辨率的脑信号记录能力可提高外科医生精确识别癫痫发作起源的大脑区域的能力，这样就可在不接触附近未参与癫痫发作的大脑区域的情况下移除这些区域。通过这种方式，这些高分辨率网格可以增强正常功能脑组织的保存。　　研究团队表示，此次能以更高的分辨率记录大脑信号，归因于他们能够将单个传感器放置得更靠近彼此，而不会在附近的传感器之间产生干扰。例如，该团队的3厘米×3厘米网格和1024个传感器直接记录了19名志愿者的脑组织信号。在这种网格配置中，传感器彼此相距一毫米。相比之下，已经批准用于临床的ECoG网格通常具有相距1厘米的传感器。这为新网格提供了每单位面积100个传感器，而临床使用的网格每单位面积1个传感器。　　该项目由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院领导，团队其他成员来自马萨诸塞州总医院和俄勒冈健康与科学大学。该团队正在研究这些高分辨率ECoG网格的无线版本，可用于对顽固性癫痫患者进行长达30天的大脑监测。

近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室教授章晓辉团队、北师大生命科学学院教授王友军团队与中国科学技大学教授唐爱辉团队合作开发构建了一类新型的检测钙信号的荧光蛋白探针NEMO，具有高灵敏度和反应能力，对钙信号的动态分辨范围有了很大提升。荧光探针在分子生物学研究和开发中越来越受到重视。许多科学家正在医学、制药和绿色生物技术等领域都有应用，荧光探针在很多情况下被描述为荧光化学传感器，荧光探针是具有吸收特定波长的光并发射不同波长的光的小分子，通常是更长的波长（称为荧光的过程），用于研究生物样品。 这些分子可以附着在目标分子上，作为荧光显微镜分析的标记，也称为荧光团。细胞中的一些蛋白质或小分子是天然荧光的，这称为内在荧光或自发荧光，比如绿色荧光蛋白 (GFP)。 蛋白质、核酸、脂质或小分子可以用外在荧光团（一种荧光染料）标记，它可以是小分子、蛋白质或量子点。遗传编码钙离子指示剂（genetically encoded calcium indicators，GECIs），是一种新型的钙离子指示剂，它可以实现在体实验中对钙离子的长时程检测和实时动态检测，并且还可以借助细胞器的特异性定位信号表征某些特定的亚细胞结构的钙离子变化情况。目前常用的荧光蛋白指示剂有Cameleons、TN-XXL、GCaMP、Pericams和Camgaroo等。GCaMP系列蛋白（Single-fluorophore）特别是GCaMP6系列蛋白是最主要的钙离子指示剂。与GCaMP6s相比，NEMOs能够检测到体内SBR峰高2倍、中位SBR峰高4倍的神经元的单动作电位，从而优于大多数现有的最先进的GECIs（蛋白探针）。科学家们发现，通过改变CaM、M13与GFP三个元件之间的连接方式FF0C，连接短肽及互作界面中的关键氨基酸等方式，可改善GECIs的表现。合作团队采用了全新策略构建的新型高灵敏钙离子探针。从增强GECI对钙离子浓度变化的的荧光反应大小出发，合作团队采用亮度更高的新型荧光蛋白mNeoGreen（mNG）来替换广泛使用的cpGFP，结合多种设计及优化策略组合，构建了含几十个候选复合分子的GECI库，并通过系统的钙离子成像筛选和体外鉴定后，最终获得到了一组名为NEMO的新型GECI探针。在领域中首次实现GECI探针对细胞内钙信号的反应幅度超过100倍；同时具有更好的抗光淬灭能力与pH稳定性，并能实现对钙离子水平的绝对定量检测。科学家们用与gcamp6兼容的成像装置检查了在电场刺激下离解大鼠神经元中NEMO传感器的反应(Figure 3)。我们观察到，所有NEMO传感器都能够检测到由单个动作电位(AP)引发的Ca2+信号(Figure 3a)，其峰值SBR大约是gcamp6或gcamp6的两倍。NEMOf足以区分频率高达5 Hz的神经元反应(图3b)。总的来说，NEMO传感器可以作为监测哺乳动物细胞、组织或体内以及植物中Ca2+动态的首选工具。

十年研究，徐华强教授突破gpcr信号传导领域世界级难题 近日，2016药明康德生命化学研究奖评选结果新鲜出炉。中国科学院上海药物研究所研究员、中国科学院受体结构与功能重点实验室主任徐华强教授凭借受体结构与功能研究领域的累累硕果，摘得2016药明康德生命化学研究奖“杰出成就奖”。徐华强教授主要研究的领域是gpcr（g蛋白偶联受体）的结构与作用机制。在全球，这个充满魅力的研究领域正不断为医药业带来新的活力——至少有三分之一的小分子药物是gpcr的激活剂或者拮抗剂，还有更多这样的候选药物小分子在临床研发中。全世界多个顶尖实验室和企业都在这一领域竞相研发。在这个重要的领域，徐华强教授持续攻坚十年，取得了多项重大突破。他在gpcr结构方面的多项研究攻克了许多未解难题，被学术界誉为结构生物学研究领域的里程碑，轰动了国内外医学界与药学界。一个激动人心的药物研发领域2012年，罗伯特莱夫科维茨（robert j. lefkowitz）和布莱恩克比尔卡（brian k. kobilka）两位科学家因“g蛋白偶联受体研究”获得当年的诺贝尔化学奖。这一发现揭开了人体信息交流系统的许多秘密：我们的身体究竟是如何感知外部世界，并将这些信号“通知”到各个细胞。然而，gpcr信号通路的多样性和复杂性决定了这一诺奖成果的取得并不是一个领域研究的完结，而是意味着更多探索旅程的开始。在细胞通讯中，作为信号蛋白的arrestin与多种g蛋白都可以结合gpcr，以传递重要的指令，执行例如生长调控和激素分泌等众多基本生命过程。不过，g蛋白信号通路和arrestin信号通路在生理作用上截然不同。arrestin通过脱敏作用会阻止g蛋白的激活，并通过内化作用的过程将gpcr回收。长期以来，科学家们对于arrestin如何结合gpcr、如何激活不同组的细胞信号、以及这与g蛋白和gpcr互作之间的差别知之甚少。这极大地限制了许多潜在药物的研发。实际上，如果能靶向作用于其中一条信号通路，那么这样的gpcr抑制剂往往更可能成为理想的药物分子。相比非选择性的药物，它们能够带来更好的疗效和更少的不良副作用。然而，要想得到这样的小分子，就必需了解它们与gpcr之间的详细作用过程。小细胞大贡献，毫厘之间进化生命医学过去十年间，徐华强教授所领导的团队始终致力于揭示arrestin与 gpcr rhodopsin构成的复合物的结构。沉浸于探索分子世界的他们，终于在去年取得了突破性进展，将生命过程的一条路径展现给了世界。 ▲徐华强教授的发现攻克世界级的科学难题研究中，徐华强教授创造性地采用了“最亮”的x射线自由电子激光技术lcls（linac coherent light source，目前世界上最强的x射线自由电子激光器，能够以比以往x-射线源强10亿倍的亮度发射x-射线脉冲），生成了与gpcr结合arrestin时的首个三维图像。这一发现攻克了细胞信号传导领域的世界级科学难题，也为开发选择性更高的药物奠定了理论基础，使开发出副作用更小、更有效的心脏病、神经退行性疾病和癌症等疾病疗法成为可能。徐华强教授表示：“在药物发现领域，对药物靶点蛋白的结构与功能关系理解越深，开发出高效低毒药物的几率就越大。”去年这一里程碑成果一经发布在《自然》期刊上后，马上在生物医学界引起热议，该新闻还入选了2015年中国十大科技进展新闻，并于今年3月再获国际蛋白质学会（the protein society）颁发的hans neurath奖。国际蛋白质学会执行委员会的成员查尔斯桑德斯博士评论道：“此项研究是结构生物学研究领域的里程碑，为众多基础生物学研究及生物医学发展提供了广泛而深入的见解，这项工作非常优秀。”科研狂人：成功就是99%的努力工作“从事科学研究，一是对科学的兴趣，尤其对生命科学的各种奥秘感兴趣；二是贵在坚持，科学研究是探索，长年的工作才有一点点突破，就是最大的欣慰；三是在于努力，科学研究的成功就是99%的努力工作，再加上1%的运气，”徐华强教授曾这样说道。在研究方面，徐华强所带领的团队可以说是硕果累累，已在《自然》、《科学》、《science signaling》、《jounal of biological chemistry》、《proceedings of the national academy of sciences》等国际著名学术期刊发表论文百余篇，获得专利十余项。在科研的道路上，教授从未停歇。同事都说，他是个”科研狂人”。自1980年在清华大学开始接触核子物理科学后，徐教授就一直沉浸在科研当中。从国内到国外，再从国外辗转回到国内，始终不变的是他对生命科学奥秘的探索和追求。在中国科学院上海药物研究所，他还先后创建了药物靶标结构与功能中心和受体结构与功能重点实验室，主要从事核激素受体、肝细胞生长因子(hgf)受体、g蛋白偶联受体(gpcr)、离子通道和植物激素受体等结构与功能领域研究，开展基于晶体结构的肿瘤与糖尿病的药物研发，并取得了多项原创性发现。一直以来，他研究的是生命科学。他尊重生命，懂得生命的意义。医生一次只能治疗一个患者，而基础研究成果却可能拯救无数人的生命、无数代人的生命。这也是为什么在科研这条道路上，他从不停歇、从不松懈。

一、研究背景猪肉含有丰富的营养成分，在储藏过程中受到微生物的污染而产生质量变化，以致腐坏。猪肉冷藏或冷冻后仍会缓慢变质，营养价值和品质降低。肉类品质是影响人们生活和健康的重要因素。肉类品质的好坏单凭感官检测易受主观因素的影响，感官评价的可靠性、可比性差，存在一定缺陷，因此国内外专家一直致力于建立一套快速科学、客观的对肉类食品品质进行仪器测定的方法，并使之与感官评价相结合，以确保评价结果的准确性。研究采用如海三通道显微拉曼光谱仪对猪肉进行检测分析，选择与猪肉品质指标相关的主要拉曼峰进行研究。探讨肉品变化与拉曼峰的内在联系，得到简单有效的检测方法，为猪肉储存过程中肉品变化提供检测依据。本次研究旨在利用显微拉曼光谱仪对猪肉进行测试，为检测猪肉信号提供一种新的技术手段，推动绿色实验开发技术的可持续发展。二、测试样品及实验仪器设备1. 测试样品样品从左到右分别为：石英载片猪肉样品、玻璃载片猪肉样品和钢板载片猪肉样品。图1猪肉样品图2. 设备搭建使用三通道显微拉曼光谱测量（如图2所示），测试时可直接将样品载玻片放置在升降台口处采集样品的拉曼光谱。图2 三通道显微拉曼光谱仪样品测试过程 三、测试结果 三种不同载片的猪肉光谱图覆盖了低波数区域（或称指纹区），这个区域大约在200-500cm-¹ ，包含了分子振动的详细信息，常常用于物质的鉴定。中波数区域大约500-1500cm-¹ ，通常包含了更多的分子振动的信息。高波数区域在1500-3000cm-¹ ，通常涉及更高级的振动模式和某些特定的官能团。从总光谱图中可以看出，每种样品随波长的变化呈现出独特的拉曼光谱特征，这些特征峰的位置和强度是猪肉组织识别和分类的重要依据。为了更详细地了解这些猪肉的性质，对猪肉的单个光谱图进行了详细的分析。图4钢板-10倍物镜猪肉拉曼图谱发现钢板上测得猪肉的拉曼光谱，在900cm-1、1000cm-1、1100cm-1、1400cm-1、1650cm-1、2800cm-1和2900cm-1处为猪肉的拉曼特征峰。1000cm-1处对应于顺式双键的异相面外弯曲振动，1100cm-1处对应脂肪族面外伸缩振动υ（C–C），1400cm-1处为亚甲基（CH2）剪式振动峰；1650cm-1处归属为不饱和双键（C=C）的伸缩振动，2800cm-1左右的谱带主要归属为对称的次甲基（-CH2）伸缩。图5钢板不同倍物镜猪肉对比拉曼图谱由图5可以看出，分别是物镜倍数为10倍、20倍和50倍。发现10倍与20倍的拉曼光谱的特征趋势是一致的，样品表面脂肪的拉曼特征位移集中在1200～1800cm-1和2800~3000cm-1附近，其中1120cm-1为C-C键伸缩振动，1300cm-1为-CH2-弯曲振动，1440cm-1为-CH2-剪切振动，1650cm-1左右为C＝C伸缩振动，2800cm-1为-CH3的对称振动不饱和脂肪酸的特征峰，可以表征脂肪的饱和程度，在一定程度上反映猪肉脂肪的氧化程度。 四、实验结论使用如海光电三通道显微拉曼光谱仪，测得的拉曼光谱曲线能快速、简便，得出猪肉组织脂肪族氨基酸、肽链和蛋白质拉曼信号。根据猪肉的拉曼光谱间的差异和特征峰可初步评价猪肉组织的新鲜度评价。五、仪器推荐

p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 气相色谱法经多年的发展历史，现在已成为一种成熟且应用广泛的分离复杂混合物的分析技术，在医药、食品、石油、环境等分析领域均得到广泛应用。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 气相色谱法的出现和发展在分析化学乃至整个化学史上都有着里程碑式的意义，了解其发展历史及新技术新应用有助于更好的认识和运用气相色谱法。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 为此，仪器信息网特别制作了“ /span strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " ‘解码’气相色谱新技术新应用 /span /strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-indent: 2em " ”专题，并邀请气相色谱仪主流厂商来分享气相色谱仪最新技术及应用进展的看法。此次，我们特别邀请 strong ASDevices全球副总裁/亚太区总经理朱玮郁 /strong 谈一谈气相色谱仪新技术及发展情况。 /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/d0cd89e9-1b65-45c7-b488-72fae4a32fcb.jpg" title=" ADS_副本.jpg" alt=" ADS_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 14px " ASDevices全球副总裁/亚太区总经理 朱玮郁 /span /strong /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 仪器信息网：请问现在最先进的气相色谱技术有哪些？您比较看好哪些技术？未来气相色谱技术的发展趋势是怎样的？ /span /strong /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 朱玮郁： /span /strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 气相色谱的未来来自于传感技术、样品预处理和信号处理的相结合。目前，大多数GC生产商仍然采用传统的方法进行色谱分析，色谱技术的创新也都集中在色谱柱的分离度和检测器的敏感度方面。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 宋体, SimSun " ASDevices在过去几年的基础技术投资中，为GC集成商带来了新的工具。Epd（增强型等离子放电检测器）传感技术是第一个。目前我们已经引进了新的阀门，并且正在发布基于自有技术的新的样品预处理系统。所有这些都结合了新颖的信号处理方法，这是色谱的未来。为了展示这些新技术的强大功能，ASDevices发布了新色谱应用解决方案：一个是半导体市场的痕量永久性气体，另一个是环境空气和氢燃料市场的痕量硫分析。对于半导体应用，我们使用样品预处理技术来浓缩永久性气体，同时放空气体样品基质，其优点是大大简化了色谱系统，并采用我们的深度学习信号处理算法对色谱图进行处理，可去除噪音，进一步提高了检测限。这是ASDevices公司的未来，也是这个市场的发展方向。对于硫分析，我们采用了类似的方法。其结果是一种非常可靠和简化的GC方法，取代了传统的PFPD和SCD的系统。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 仪器信息网：请问制约气相色谱性能的因素主要有哪些方面？这些方面有哪些里程碑的技术革新？ /span /strong /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 朱玮郁： /span /strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 目前，人们并没有跳出传统的框架思考，因此在色谱的研发应用方面还比较传统。ASDevices在色谱领域已经有30年的经验，拥有专利140多项。此外，我们对市场有非常广泛的了解，并基于此开发了所有气相色谱关键部件：阀门、检测器、气相色谱平台、软件、色谱柱、接头，并利用其他市场的专业知识，引进新的方法及原理，于是就有了技术的创新。未来色谱领域主要的创新将主要来自于信号处理，这是下一个里程碑，也是我们投资信号处理和人工智能的原因。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 仪器信息网：请回顾贵公司气相色谱技术的发展历程？当前公司主推的产品是哪些？技术优势是什么？ /span /strong /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 朱玮郁： /span /strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 在过去的三年里，ASDevices发布了许多创新产品，截至目前，我们在这个领域已经持续30多年进行新品的研发，这些新品在技术上都有重大突破。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 宋体, SimSun " Epd(增强型等离子放电检测器)传感技术就是一个例子，它以其灵敏度和多功能性成为一个游戏规则的改变者。例如，其在氢中的硫化物分析应用中就有着独特的优势。众所周知，目前氢中的硫化物分析市场很火爆，现有的解决方案是以实验室为导向的，而在工艺过程在线使用并没有真正的解决方案。该市场硫化物分析的标准SCD是一个非常敏感的硫探测器，但遗憾的是，它并不能简单的被使用，而且肯定不适合过程在线使用。SCD需要一个有氢和氧的熔炉，同时还需要维护，且所需的维护力度相当大。工艺过程在线的使用并不是由气相色谱专家操作的，因此操作工需要简单而实用的解决方案。我们的Epd技术已被证明可用于硫化物分析。仅需要氩气、氦气或氮气等作为载气，没有要配置的参数，也不需要氧气和熔炉，是一种即插即用的解决方案，对硫的敏感性至少与SCD相同。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 宋体, SimSun " 除了这种传感技术外，我们还引入了新的色谱平台，且GC软件还提供了许多其他平台无法提供的高级信号处理方法。此外，我们的信号处理方法可以将检测器灵敏度提高3倍。为了使气相色谱可靠，我们引进了市场上非常可靠的基于PLSV技术的阀门。这种阀门在市场上使用寿命非常长，泄漏完整性很好，价格与传统的锥形旋转阀也具有竞争力。这是市场上另一个游戏规则改变者。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 宋体, SimSun " 在接下来的几周内，我们还将发布新产品以补充我们的产品线。比如我们新的样品预浓缩系统，它是基于ASDevices的创新PLSV富集和释放阀研发的。该系统将作为独立产品或iMov色谱平台的附件提供。它可以大大提高样品的富集性能，当与ASDevices的iMov色谱平台集成时，它将是市场上非常具有成本效益的解决方案，可用于许多领域，如环境空气分析，石油化工，氢燃料和电子气体。 /span /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify " span style=" font-family: 宋体, SimSun " 第二个产品是名为ePid的新型PID检测器。这项技术将克服与PID紫外灯寿命相关的问题。具体内容将于今年六月的新闻发布会上公布。 /span /p p br/ /p

2010年5月14-19日，由中国细胞生物学学会&ldquo 细胞信号转导分会和细胞精细结构与功能分会&rdquo 共同主办的&ldquo 第三届细胞结构与功能的信号基础研讨会&rdquo 在革命根据地井冈山顺利召开。来自中科院上海生化细胞所、清华大学、北京大学等60多个研究所和重点大学的近140位权威专家、院士、教授、一流学者参会，就细胞生物学的最新研究、细胞信号转导、细胞结构与功能的关系进行讨论与交流。 五洲东方作为实验室通用仪器的赞助商参加了此次会议，展出了Thermo Scientific 8000 CO2培养箱、Brand移液产品、Sigma离心机等。尤其是Thermo Scientific 8000 CO2培养箱是细胞培养和研究的必备工具，引起了在场专家和学者的极大兴趣。 Thermo Scientific 8000 CO2培养箱全国总代理 - 北京五洲东方科技发展有限公司 地址：北京市海淀区北四环中路265号（100083） 电话：010-82388866

近日，中科院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组的申建勋博士后与合作导师林巍研究员等，利用激光诱导击穿光谱（LIBS）对地球类火星环境中岩石样品的光谱特征进行了研究，结合拉曼光谱测量，探讨了LIBS技术在火星生命信号筛选中的应用潜力。该研究选取了柴达木盆地西北干旱区岩滩的一块典型岩石碎屑样品（图1），分别利用拉曼光谱和LIBS对样品不同部位（岩上、岩侧和岩下）的数百个点进行了系统分析。图1 柴达木盆地采样点（a）地形图、（b）地质图以及（c和d）石英岩碎屑样品拉曼光谱分析显示岩下部位存在能够吸收紫外辐射并清除氧自由基的β-胡萝卜素，指示了岩石下部有耐辐射微生物群落的存在。而岩上、岩侧未检测到有效的微生物信号，仅发现石英和少量其他矿物信号（图2）。该研究结果表明在环境恶劣的类火星地区，岩石下部为微生物生存提供了适宜的生态位，未来的火星生命探测中可以着重关注火星岩下区域。同时结合前人研究，揭示出合成色素分子是类火星极端环境微生物的一类重要生存策略。图2 柴达木盆地西北干旱区类火星环境石英岩碎屑样品部分测量位点的拉曼光谱图。Qz：石英；Fr：锌铁矿；Hm：赤铁矿；Cr：β-胡萝卜素为了评估LIBS筛选生命信号的潜力，进一步对该样品的岩上、岩侧和岩下不同部位进行了LIBS分析。研究显示样品不同区域的LIBS光谱整体特征类似，但利用多元统计分析方法（主成分分析法PCA和相似性分析ANOSIM）可以对岩石样品不同部位的LIBS光谱数据进行区分（图3）。进一步分析区分样品的波段信息，发现涵盖了部分钙、镁的峰区和一些可能由于生命化学元素空间分布而产生的相互作用信号。以上结果表明，在样本均质程度较高但有足够样本量的前提下，基于LIBS数据的多元统计分析可以作为快速筛选潜在生命信号的一种手段，再结合其他探测技术，有望在火星生命信号的原位探测中发挥作用。图3 类火星环境石英岩碎屑样品部分测量位点的LIBS光谱图（左图）与PCA散点图（右图）研究成果发表于美国化学学会旗下期刊ACS Earth and Space Chemistry（申建勋，刘立，陈妍，孙宇，林巍. Geochemical and biological profiles of a quartz stone in the Qaidam Mars analog using LIBS: Implications for the search for biosignatures on Mars[J]. ACS Earth and Space Chemistry, 2022. DOI: 10.1021/acsearthspacechem.2c00129）。该成果受中国科学院、国家自然科学基金、中国科学院地质与地球物理研究所等联合资助。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院地震与地球内部物理学研究团队基于全球分布的高精度超导重力仪网络观测资料，在地球运动微弱信号提取方面取得进展。研究人员成功提取到高信噪比的地球长周期面波，这是利用重力技术的首次尝试。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 地球内部结构问题一直是地球科学前沿基础领域关注的焦点。最近十几年来，利用地震背景噪声提取到的面波信号在地壳和上地幔结构研究中得到了广泛应用，宽频带地震仪在长周期信号提取方面存在频带限制问题，因此利用该技术进行地球深部结构的研究相对较少。20世纪80年代发展起来的超导重力仪具有很高的灵敏度、稳定度和观测精度，它类似于垂直分量的地震仪，能够有效记录到各类地震波信号，并在研究长周期地球内部动力学方面具有其它类型仪器无法比拟的优势，可弥补地震技术缺陷。如果能够从超导重力仪背景噪声中取到高信噪比的长周期面波和自由振荡信号，则可探索地球深内部结构与动力学信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 基于以上考虑，地震与地球内部物理学研究团队利用全球分布的超导重力仪和同址观测的STS-1地震仪长时间积累的观测资料，实施了精细的数据预处理与分析，并采用自相关方法提取了长周期面波（2-7.5mHz，即133.3-500s）和地球自由振荡，并对提取到的面波信号进行了群速度频散曲线的测量，通过对两种不同观测技术得到的结果进行对比，验证了超导重力仪提取结果的可靠性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 图1给出了利用背景噪声数据提取到的长周期面波波形，可以看出超导重力仪与地震仪都能清晰记录到绕地球传播一周（R1+R2）和两周（R3+R4）的面波信号。图2为利用背景噪声观测资料检测到的自由振荡信号，由图可知，尽管在4.5-7mHz频段受减采样滤波器振幅衰减的影响，结果形态略差外，但在2-4.5mHz频段，超导重力仪能够像STS-1地震仪那样清晰显示高信噪比的自由振荡信号。图3为面波群速度频散曲线的测量结果，使用的是图1中由相位自相关方法（PAC）提取到的R1+R2面波信号（蓝线），从图中可以看出，超导重力仪与同址观测的地震仪结果，以及由PREM（Preliminary Reference Earth Model）地球模型计算得到的理论值之间均较为一致。本项研究成果可拓展到沿两个台站间传播的长周期面波信号的提取，为联合重力与地震技术开展地球深内部结构与动力学问题探索提供了有效途径。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该研究成果近日以Extracting Long‐Period Surface Waves and Free Oscillations Using Ambient Noise Recorded by Global Distributed Superconducting Gravimeters为题发表在国际期刊Seismological Research Letters上。该研究得到了国家自然科学基金委项目资助。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://pubs.geoscienceworld.org/ssa/srl/article-abstract/91/4/2234/586589/Extracting-Long-Period-Surface-Waves-and-Free?redirectedFrom=fulltext" target=" _self" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 论文链接& nbsp /span /a /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/0baba778-f0a9-49c1-8aef-9b035a744ede.jpg" title=" 图1.png" alt=" 图1.png" / /p p /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图1& nbsp 不同台站超导重力仪与地震仪同址观测到的地球长周期面波信号（SG表示超导重力仪，STS-1表示地震仪；红线表示未扣除地震影响的结果，蓝线表示扣除地震影响后的结果；PAC表示相位自相关方法，CAC表示传统自相关方法；CAN和CB、SUR和SU、BFO和BF_L表示各同址观测台站）& nbsp /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/23149ab6-57bc-4df9-9eab-bdebba5632f1.jpg" title=" 图2.png" alt=" 图2.png" / /p p /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图2& nbsp 利用扣除地震影响后的背景噪声数据提取到的自由振荡信号（红色竖线为自由振荡理论频率，各字符缩写含义同图1）& nbsp /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/60d74da6-0a80-489f-93e5-ec5d004b2405.jpg" title=" 图3.png" alt=" 图3.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图3& nbsp 群速度频散曲线结果对比（（a）中黑色实线表示由PREM地球模型计算得到的理论频散曲线，各字符缩写含义同图1）& nbsp 　 /p p br/ /p

膝骨性关节炎（kneeosteoarthritis，KOA）是以关节软骨的进行性降解、软骨下骨的改变、关节边缘的骨赘形成、滑膜组织的炎症和增生、韧带及半月板变性和关节囊肥大为主要病理变化的骨关节疾病[1]。主要表现为膝关节的疼痛、僵硬、肿胀及关节功能障碍等症状，严重影响患者的生活质量。调查显示，KOA约占骨性关节炎（osteoarthritis，OA）的85%，在世界60岁以上的人口中，约18%的女性和9.6%的男性患有KOA的症状[2]。KOA的发病机制尚不能完全阐明，但研究发现关节软骨细胞的凋亡与OA的退变程度明显相关（图1）[3-4]。经典Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路在细胞增殖调控中具有重要意义，它以不同的方式调节不同阶段的软骨形成，Wnt蛋白的表达与关节软骨的退变有密切的关系（图2）[5]，在KOA的病理生理中起着至关重要的作用[6]。KOA为中医学中“痹证”“骨痹”“骨痿”等病证范畴。中药治疗KOA具有独特的临床优势，并且中药单体有效成分及复方治疗KOA的作用机制已成为研究的热点，许多研究者从中药单体、提取物及复方作用于Wnt/β-catenin信号通路方面进行了广泛探索。本文主要从Wnt/β-catenin信号通路的特性及其与KOA之间的关系及中药单体与中药复方调控Wnt/β-catenin信号通路治疗KOA机制方面进行综述。1 Wnt/β-catenin信号通路溯源与特性Wnts是人类中至少19种不同分泌蛋白的家族，它们影响着大量的生物过程[7]。20世纪末，Nusse和Varmus于果蝇胚胎中发现wg基因，随后发现鼠乳腺瘤病毒整合位点中发现的Int-1基因与Wg基因同源，遂命名Wnt基因家族，而其中的Wnt/β-catenin信号通路是研究者的研究热点。β-catenin分布于细胞膜、细胞质和细胞核中，其在细胞增殖、迁移和分化等多种细胞事件中扮演至关重要的作用。Wnt配体与细胞膜受体蛋白卷曲蛋白（frizzled，Frz）和低密度脂蛋白受体相关蛋白能够激活Wnt信号，细胞内轴蛋白（axis inhibitor，Axin）作为一个支架蛋白，可以结合多种降解复合物的蛋白质成分，调节细胞内β-catenin水平。Wnt对糖原合成激酶-3β（glycogen synthase kinase，GSK-3β）有抑制作用，GSK-3β磷酸化可减少β-catenin的降解。因而β-catenin在细胞质中聚集增多，之后被转运到细胞核[8-9]，并与T细胞因子/淋巴增强因子等转录因子结合，诱导靶基因转录激活[10-11]，如细胞周期蛋白D1（Cyclin D1），这是G1/S转变的积极效应，从而影响相关细胞的增殖分化、调控细胞凋亡和代谢。2 Wnt/β-catenin信号通路与OAOA是一种常见的软骨退行性改变的疾病，主要由过度的机械压力、炎症和免疫改变引起[12-13]。虽然还未有明确的发病机制，但多数研究者认为OA的发生是关节软骨细胞、软骨外基质、软骨下骨质的合成及降解的平衡被破坏所导致。随着生物化学和遗传学研究在过去10年中取得的巨大进展，OA发病机制中的信号分子和转录因子已经被发现[14]。典型的Wnt信号通路涉及OA的发病机制，其中，软骨与软骨下骨的改变被认为是OA发生的首要因素，并且研究发现典型的Wnt信号通路的激活有助于增加软骨下骨重塑和骨赘形成；同时，软骨与软骨下骨的病理变化影响着OA的发展进程[15-16]。软骨下骨的广泛重塑致使骨硬化的发生，软骨下终板增厚，虽然还不清楚这种软骨下骨硬化是如何导致OA，但研究证明Wnt信号参与并能够诱导骨硬化[17]。Dickkopf1蛋白（Dkk-1）是一种分泌蛋白，是与骨吸收密切相关的功能蛋白，在维持骨质平衡过程中有重要作用，且现已证实Dkk-1能够抑制Wnt信号传导，对OA软骨破坏产生保护作用，从而降低骨赘的严重程度来降低OA的进展[18-19]。Wnt/β-catenin信号通路对软骨细胞功能的表达至关重要，参与软骨细胞的分化与增殖，通过该通路抑制关节软骨退变的促进因子水平，维持着关节软骨的健康状态[20]。研究表明，抑制大鼠软骨细胞Wnt/β-catenin信号通路可以降低MMP的表达，继而减轻软骨炎症[21]。Xuan等[22]研究发现Wnt/β-catenin信号通路可以调节小鼠成年关节软骨表面带中糖蛋白-4的表达，在关节软骨稳态中起重要作用。研究发现SM04690是一种Wnt通路的小分子抑制剂，具有作为疾病修饰OA慢作用药的潜力，可以诱导成骨基因表达下调，软骨基因表达上调，抑制蛋白酶产生及减少软骨降解，从而改善OA进展[23]。Chen等[24]发现通过调控Wnt/β-catenin信号通路可以调控Cyclin D1参与OA的发病过程。由此推断，调控Wnt/β-catenin信号通路可以维持软骨内的平衡状态，Wnt/β-catenin信号通路可能是一种治疗OA的理想选择。3 中药基于Wnt/β-catenin信号通路治疗KOA3.1 中药单体中药治疗KOA多以补益肝肾为主，中药单体治疗KOA取得了良好的疗效，研究前景广阔。补骨脂是补骨脂Psoralea corylifolia Linn.的干燥成熟果实，补骨脂素是补骨脂的主要活性成分之一，常被用于治疗骨质疏松症、骨肉瘤、骨折和骨软化症，研究已证实补骨脂素可以在体内刺激局部新骨形成并触发骨的形成，可用于预防和治疗KOA，但影响软骨细胞增殖的确切分子机制仍有待阐明。Zheng等[25]研究表明补骨脂素以剂量和时间相关性地方式增强软骨细胞的活力，MTT实验和药敏实验表明补骨脂素可以通过调节Wnt/β-catenin信号通路促进软骨细胞增殖，并且还发现补骨脂素可以通过增加软骨基质主要成分II型胶原蛋白（type II collagen，Col-II）的表达，对防止软骨降解具有积极作用，证明补骨脂素是治疗KOA的潜在治疗剂。青蒿素是来源于黄花蒿Artemisiaannua Linn.的一种抗疟药，以其安全性和选择性杀死受伤细胞而闻名，有学者发现基于青蒿素的抗炎活性和抑制KOA相关的Wnt/β-catenin信号通路的作用，推测青蒿素可能对KOA有影响。Zhong等[26]则采用细胞活力测定、糖胺聚糖分泌、免疫荧光、定量逆转录-聚合酶链反应和western blotting等方法，研究青蒿素对白细胞介素（interleukin，IL）-1β诱导的KOA患者源性软骨细胞的保护作用和抗骨骼活性，发现青蒿素可以通过调节Wnt/β-catenin信号通路缓解IL-1β介导的炎症反应和KOA进展。薯蓣皂苷是从黄精Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute根中提取的天然产物，已有研究证实薯蓣皂苷具有抗炎、调脂、抗癌、保肝等作用。Lu等[27]通过在大鼠关节内注射碘乙酸钠建立KOA模型，用Western blotting、定量逆转录-聚合酶链反应和组织学染色法检测薯蓣皂苷的作用，结果显示薯蓣皂苷能通过抑制内质网应激、氧化应激、细胞凋亡和炎症反应，发挥对软骨和细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的保护作用。更重要的是，薯蓣皂苷能通过抑制Wnt/β-catenin信号通路和上调过氧化物酶体增殖物激活受体-γ的表达来改善KOA的进展，有望成为治疗KOA的一种新型天然药物，但还需要进一步的基础研究。大黄素（1,3,8-三羟基-6-甲基蒽醌）是一种从大黄Rheum officinale Baill.的根和根茎中分离出来的天然蒽醌，被证明具有抗菌、抗癌和抗炎活性。此外，大黄素可抑制多种细胞类型的MMP-2和MMP-9表达。Ding等[28]通过采用大鼠前交叉韧带横断建立大鼠KOA的实验模型，关节内注射大黄素，观察大黄素的体内作用，结果显示大黄素可降低IL-1β诱导的核转录因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和Wnt信号的激活，从而改善KOA的进展。以上研究表明中药单体有效成分不仅可以通过Wnt信号抑制炎症反应，降低软骨退化速度，同时还可以促进软骨细胞的增殖分化，修复软骨损伤，这些成果对于研究中药单体有效成分对KOA进行靶向精准治疗具有临床指导意义。中药单体通过Wnt/β-catenin信号通路对KOA的调控作用见表1。3.2 中药复方传统中药复方在治疗KOA中效果明显，通常采用活血通络、补肾益气的治疗方法，但中药复方制剂的药物成分较为复杂，其中药物有效成分和具体的作用机制还不明确。加味阳和汤常被用于治疗KOA，前期研究表明加味阳和汤具有保护软骨的作用，Xia等[29]通过加味阳和汤干预大鼠模型，测得促炎细胞因子IL-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）水平降低，说明加味阳和汤能够通过Wnt/βcatenin信号通路降低IL-1β诱导的软骨细胞MMP-3、MMP-13及细胞凋亡蛋白酶-3、9（Caspase-3、9）水平，进而保护关节软骨。独活寄生汤因具有补肝肾、益气血、祛风湿和止痹痛之效，常用于治疗以关节肿胀、疼痛为主要临床症状的骨关节疾病，谭敏枝等[30]采用独活寄生汤对KOA大鼠进行关节腔注射，不仅可以改善KOA模型大鼠膝关节肿胀程度，而且血清中骨形态发生蛋白-2（bone morphogenetic protein，BMP-2）、MMP-3、MMP-9的表达水平也有不同程度降低，说明独活寄生汤可以下调Wnt/β-catenin信号通路，为独活寄生汤治疗KOA提供一定的研究借鉴意义。温经通络方以桂枝为君药，具有温经通络、散寒除湿、活血止痛之效，唐芳等[31]发现温经通络方干预大白兔KOA模型，测得β-catenin、GSK-3β蛋白表达水平显著降低，Axin表达水平显著升高，结果表明温经通络方可通过调控Axin水平负性调节Wnt/β-catenin信号通路，进而抑制软骨细胞中β-catenin和GSK-3β表达水平而达到治疗KOA的目的。盘龙七片具有消炎镇痛、通痹止痛、活血化瘀的作用，常被用于治疗肢体疼痛、麻木等症状，朱鹏等[32]通过选用SPF级8周龄雄性SD大鼠构建KOA大鼠模型，发现盘龙七片组TNF-α、IL-1β、MMP-13显著降低，可能通过抑制Wnt信号通路活性以缓解KOA症状。七厘散主要由秦皮、川贝母、除虫菊酯和龙骨组成，对于OA的疗效较佳。宋寒冰等信号通路[34]，谭志韵等[35]通过研究发现经切除卵巢以及关节注射的KOA模型组中，Wnt-4、β-catenin表达上升，GSK-3β表达下降，表明此模型中大鼠雌激素的降低可能激活了Wnt通路，在予以加味二仙颗粒干预后，Wnt/β-catenin信号通路激活被抑制，软骨ECM降解和软骨细胞凋

有助于下一代单芯片光子互联的实现 　　据物理学家组织网4月22日报道，美国科学家制造出一种新的纳米尺度的连接设备，能将光学信号转变成沿金属表面行进的波。更为重要的是，新设备还能识别偏振光的偏振方向，并据此朝不同的方向发送信号。研究发表在4月19日出版的《科学》杂志上。 　　科学家们表示，最新研究提供了一种新的方式，让人们能在亚波长尺度下精确地操控光，而不会破坏可能携带有数据的信号，这为有效地从光子设备传递信息给电子设备从而实现下一代单芯片光子互联打开了大门。 　　该研究的合作者、哈佛大学工程和应用科学学院的研究生巴尔萨泽穆勒说：“如果你想朝一块拥有很多元件的小芯片周围发送一个数据信号，那么，你需要能精确地控制信号的行进方向。如果你无法做到这一点，信号就有可能丢失。方向是信号能否成功传递的重要因素。” 　　过去，科学家们也能通过改变光射入连接设备表面的角度来控制这些波的行进方向。但就像穆勒所说的：“这实在很麻烦，光学电路很难成一条直线，因此，为了给信号设定方向而不断重新调整角度非常不实际。” 　　新连接设备由一层薄薄的金组成，其上布满小孔，科学家们设计的天才之处正在于这些切口形成的像鲱鱼鱼骨(箭尾形)一样的图案。该研究的主要作者、哈佛大学工程与应用科学学院的费德里科卡帕索教授指出：“迄今为止，科学家们一直采用一系列平行的沟槽(格栅)来做这类事情，虽然它也能完成，但很多信号会丢失，而新设备上的新结构则能采用一种非常简单和优雅的方式来控制信号的行进方向。” 　　现在，光只需要垂直地射入即可，新设备会做其他事情。它会将入射光变成表面等离子体激元(在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的疏密波)。它也会阅读入射光波的偏振方向——直线、左旋圆极化还是右旋圆极化，然后为其安排合适的路径。新设备甚至能将一束光分成两部分并朝不同方向发送不同的部分，这就使得多通路信息传送成为可能。 　　新结构非常微小，每个图案单元比可见光的波长还要小，因此，科学家们认为，新结构应该很容易同平面光学等新奇技术整合。然而，卡帕索表示，新设备最有可能用于未来的高速信息网络内——纳米尺度的电子设备(目前已经出现)、光子设备和等离子体有望集成在一块微芯片上，从而实现下一代单芯片光子互联。

中国北京，2010年10月25日-通用电气(NYSE: GE)旗下GE运输系统集团宣布，GE运输系统集团在中国成立的首个铁路信号实验室在北京隆重揭幕，成立这个实验室是为了帮助中国的铁路信号行业攻克业务技术难关、提升在华服务质量，为中国铁路信号行业提供不断革新的解决方案。 　　该实验室将为GE运输系统集团在中国的主要铁路信号项目提供技术支持，包括应用在全球知名的煤炭重载运输线路大秦线上的重载技术——LOCOTROL分布式动力控制系统，以及应用在青藏线上的ITCS增强行列车控制系统。实验室包括LOCOTROL检测和维修中心，LOCOTROL系统验证与测试实验室以及ITCS实验室等。 　　“伴随中国近年对铁路发展的高度重视，中国本土客户对于铁路信号技术的进步与革新要求也不断提高。” GE运输系统集团智能控制全球总裁毕艾文先生指出，“北京的新实验室将使我们能够更迅速的对中国客户提出的各种技术革新的需求进行技术测试与验证，从而确保我们与中国客户更紧密的合作。” 　　“另外，新实验室将有效减少机车零件测试和返修时间。新实验室的成立再次佐证了GE运输系统集团为中国铁路市场提供不断革新的铁路信号解决方案的承诺，同时，这也是继 LOCOTROL分布式动力控制系统及ITCS增强行列车控制系统在中国铁路成功应用后，GE运输系统集团在华发展具有里程碑意义的一步。” 毕艾文先生补充道。 　　“新实验室的成立是我们“立足中国 服务中国 ”发展战略的重要组成部分，也是我们在华快速发展，拥有不断扩展的客户资源的结果。”GE运输系统集团智能控制亚太区总裁尚文德先生强调。“实验室中的本地技术人才将确保与客户更好的沟通从而提供更高效的解决方案。相信实验室的成立也是我们在华发展，成为中国铁路长期战略合作伙伴的一个重要发展平台。” 　　LOCOTROL通过分布在整列车中的机车中执行牵引和控制指令，来帮助铁路提高长大列车的运载能力。客户可使用命令信号遥控机车，从而加强对整列车的动力和制动系统的控制。通过GE的LOCOTROL分布式动力控制系统，工程师可以更快更有效地启动和停止列车，从而提高了铁路网的运营效率。将动力分散于列车的各个部分，可降低列车间作用力，减少断钩，并节省燃料。实践证明，依据列车配置和地形的不同情况，LOCOTROL可提高6-10%的燃料效率。 　　GE增强型列车控制系统(ITCS)利用既有信号或建立自己的虚拟信号，通过无线方式传送列车运行命令，相当于以调度集中方式运行。作为一个完整的安全系统，ITCS可以提高路网中所有客运和货运列车的最高速度。由于其精确的定位和闭塞分区的缩短，与传统的控制系统相比, ITCS能够有效地使线路能力翻倍。 　　关于GE运输系统集团中国： 　　通用电气旗下的GE运输系统集团拥有超过100年的历史，是全球领先的铁路、船用动力、钻井电机、采矿业和风能科技的供应商。GE运输系统提供货运和客运火车机车、铁路信号、通信系统、集成系统解决方案、船用发动机、矿用卡车电动轮驱动系统、钻井电机、高品质的零备件及售后服务。 　　GE早在100多年前就进入了中国市场。1908年，GE在中国建立了第一个灯泡制造厂。1984年，中国进口了首批420台GE运输系统集团制造的ND5柴油内燃机车。2002年，GE运输系统集团在北京成立了通用电气运输系统(中国)有限公司，提供研发、制造和其他服务。2005年，GE运输系统集团与中华人民共和国铁道部签订了300台Evolution® 系列中国干线机车合同，用于中国各大铁路干线。2008年GE运输系统集团创建了第一个矿用自卸卡车电动马达生产厂，并成立了通用电气运输系统(沈阳)有限公司。在过去的6年内，公司实现了两位数的业务增长，为中国提供了245个就业机会，在北京、上海、大同、成都、常州和格尔木等城市设有办公室。 　　目前，GE运输系统集团已成为销售额超过45亿美金的全球化企业，也是中国可持续发展基础设施建设不可分割的一部分。

近日，日本经济产业省公布了在乌克兰军事行动后将禁止向俄罗斯出口的产品清单。该禁令包括57个项目，将于3月18日生效。该部表示，该清单包括31种通用商品和26种技术项目，包括软件。出口禁令适用于半导体、雷达、传感器、激光器、通信设备、记录设备及其组件、示波器、光谱仪、信号放大器、信号发生器、电阻器、加密设备、电视摄像机、滤光片和氟化物光纤。此外，还对导航设备、无线电电子设备、水下监视设备、潜水设备和柴油发动机实施了禁令。此外，禁止的是拖拉机部件，飞机及其部件的燃气涡轮发动机以及炼油设备。2月24日，在分离的顿巴斯共和国呼吁帮助保卫自己免受乌克兰军方的攻击后，俄罗斯在乌克兰发动了军事行动。作为回应，西方国家对莫斯科实施了全面制裁。

生态环境部近日印发《关于进一步加强重金属污染防控的意见》（以下简称《意见》）。《意见》将铊、锑确定为重点重金属污染物，从环境风险防控角度加强管理。此前，《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中曾特意点名“涉铊企业”，指出要“开展涉铊企业排查整治行动”。重要文件为何频频见“铊”？这对地方省份和涉铊企业释放出哪些信号？突出重点，部分省份要严防铊污染近年来，一些地区铊、锑重金属污染问题凸显，曾发生多次涉铊、涉锑环境事件。为加强环境风险管控，《意见》强调开展涉铊企业排查整治行动，并指出江西、湖南、广西、贵州、云南、陕西、甘肃等省份要制定铊污染防控方案，强化涉铊企业综合整治，严防铊污染问题发生。为何点名上述省份？湖南省环境保护科学研究院首席专家彭克俭从“铊”的特性讲起，详细道出了其中缘由。“在成岩作用过程中，铊表现出亲石性质，在一定条件下可进入含碱金属的矿物中，如长石和云母等。但同时铊又是亲硫元素，尤其在低温热液硫化物成矿的高硫环境中，铊表现出强烈的亲硫性，因而在自然界所发现的铊矿物和含铊矿物绝大多数为硫化物和硫盐类矿物。在低温成矿过程中，铊除形成自己的独立矿物外，因其地球化学性质与Hg、As、Cu、Pb、Zn等亲硫元素相似，故铊常以微量元素形式进入方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、辉锑矿、黄铜矿、毒砂、辰砂、雄黄、雌黄和硫盐类矿物中。” 彭克俭说。 彭克俭点明，“江西、湖南、广西、贵州、云南、陕西、甘肃这些省份恰恰是金属硫化矿分布较多的省份，铊伴生在金属硫化矿中，分布也较多，因此要重点防控。”压实涉铊企业主体责任，构建全链条闭环管理体系在金属矿产资源开发利用过程中，品位高的金属大多被提取利用了，而作为一种稀散元素的“铊”，却容易被“忽视”。在铊的冶炼厂、火力发电厂以及各种含铊材料、药剂的制造过程中，并没有设立专门提取铊的生产工艺，这是导致铊及其化合物随废气、废水、废渣排放进入环境的“根源”所在。在“三废”中，直接排入水体的铊污染物造成的“废水”传播速度最快，而其他含有铊污染物的扬尘和固体废弃物的污染相对来说有限，最终都要通过水来扩散。因此《意见》也指出，重有色金属冶炼、钢铁等典型涉铊企业，开展废水治理设施除铊升级改造，严格执行车间或生产设施废水排放口达标要求。将环境隐患消灭在摇篮中，源头管控尤为重要。《意见》指出，加强重金属污染源头防控，减少使用高镉、高砷或高铊的矿石原料。同时，先摸清涉铊企业“底数”，才能牢牢守住生态环境的安全底线。《意见》指出，全面排查涉铊企业，指导督促涉铊企业建立铊污染风险问题台账并制定问题整改方案。各地生态环境部门构建涉铊企业全链条闭环管理体系，督促企业对矿石原料、主副产品和生产废物中铊成分进行检测分析，实现铊元素可核算可追踪。相关专家从4个方面的管控措施为涉铊企业“划重点”。“一是对原料管控，涉铊企业应在接收前对每批次涉铊原料开展含铊量检测，建立原料铊检测结果台账备查。包括原料名称、来源、转入时间、转入量、检测结果、转出时间、转出量、转出地点等。二是对废水处理系统管控，安装废水铊处理设施并保证持续稳定运行。三是对含铊污泥管控，含铊废水处理装置产生的含铊污泥应按照危险废物要求转移至有资质单位安全处置，且不得在生产系统中循环。四是对雨水及地面冲洗水管控，建议涉铊企业必须做到“雨污分流”、管网完善，在厂区内按面积、分区域、分单元收集雨水。并且，这些方面均需完善相关台账。”彭克俭认为企业可建立铊平衡管理制度，她表示，“涉铊企业应加强生产过程铊平衡管理，确保流程清晰，及时找出铊流失、排放的重点环节。”强化监管，完善涉铊监测预警防治铊污染要从铊监测做起。对于敏感、重要、交界断面，我国多地已经能较好落实铊监测的流程。例如位于嘉陵江川陕交界处的八庙沟水质自动监测站监测控制断面，四川省生态环境厅配置了锑、铊等12项重金属监测指标，通过采集水样，定期监视铊污染水平的变化，一旦发现监测数据异常，就及时共享数据，为上下游做好应急准备和预警预报。每4小时对嘉陵江水质进行一次监测。应急状态下，监测频次调整加密至一小时一次。《意见》指出，各地生态环境部门在涉铊涉锑行业企业分布密集区域下游，依托水质自动监测站加装铊、锑等特征重金属污染物自动监测系统。这意味着，铊因子监测网络可能会从敏感、重要、交界断面的监测范围进一步扩展至行业企业分布密集区域下游，监测网络会更“密集”，保障人民群众生活生产用水安全的力度也更大。此外，涉铊企业的自测制度也将进一步完善。《意见》鼓励重点行业企业在重点部位和关键节点应用重金属污染物自动监测、视频监控和用电（能）监控等智能监控手段。

新华社北京6月2日电 美国科研人员首次探测到了单个原子在X射线作用下产生的信号，据此分析出元素种类和原子的化学状态，这个成果可望为材料检测技术带来革新。这项研究由美国俄亥俄大学、阿尔贡国家实验室等机构进行，分别探测到了嵌在分子框架中的单个铁原子和单个铽原子的X射线信号。相关论文日前发表在英国《自然》杂志上。X射线广泛应用于医疗、环境、安全等领域的检测，随着技术进步，检测所需材料样本数量目前已经减少到1万个原子的级别。但单个原子产生的X射线信号非常微弱，传统手段难以探测，新方法将帮助大幅提高检测精度。这项研究使用的观测手段称为同步辐射X射线-扫描隧道显微镜(SX-STM)，结合了粒子加速器产生的高质量X射线源和能对单个原子进行观察的扫描隧道显微镜技术。研究人员使用特制金属探针，控制探针尖端停留在待检测样本上方约0.5纳米处，用X射线照射样本。样本原子中靠近原子核的内层电子被X射线激发出来，通过量子隧穿效应“穿越”到探针尖端。这些电子带有独特印记，分析它们产生的隧穿电流就可确定元素种类，还能检测出原子的化学状态。观察显示，铽原子在分子里非常“孤僻”，铁原子则与附近的原子发生强烈的相互作用。