世界上首台有机融合电化学、光谱学和质谱技术的优势于一体的“单细胞时空分辨分子动态分析系统” 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 南京大学化学化工学院陈洪渊院士领衔的科研团队，在国家自然科学基金重大科研仪器专项支持下，联合清华大学、东南大学、中国医学科学院药物研究所的研究人员，攻克了单个细胞内分子反应动力学过程高时空分辨和微弱信号精准测量的技术瓶颈，研制成世界上首台有机融合电化学、光谱学和质谱技术的优势于一体的“单细胞时空分辨分子动态分析系统”。 首次阐明单细胞内溶酶体中生物催化反应机制；创建了胞内不同空域热传导系数的准确测量，阐明胞内热量产生与耗散机制以及胞内“出汗”与机体“出汗”散热的生命整体一致性；研制成的极紫外(VUV)质谱成像，摆脱了MALDI技术对电离介质的依赖，极大地降低了二次离子质谱(SIMS)的电离碎片，从而降低了重构分子结构的难度，显著提升了我国生命与健康领域高端科研仪器的国际竞争力。 本项目迄今已发表研究论文逾百篇。包括PNAS 4篇，NatureComm. 2篇，Science Adv.1篇，JACS 6篇，Angew. Chem. Int. Ed. 6篇，Anal. Chem. 49篇等。申请了国内专利41件，国际专利1件，授权18件。项目组成员获得教育部“长江学者奖励计划”青年学者以及2018年度仪器仪表学会分析仪器分会“朱良漪分析仪器青年创新奖”；所研发的“单细胞活性分析仪”获“2018年度科学仪器行业优秀新产品奖”及“2021年度日内瓦发明金奖”。

本发明公开了一种可同时在线活化和喷射脱汞吸附剂的方法， 其通过可同时在线活化和喷射脱汞吸附剂的装置对汞吸附剂进行在线 活化和喷射，其中，该装置包括用于喷射汞吸附剂的喷射机构、设置 在所述喷射机构侧面并与之相通的在线活化机构以及用于监测烟气中 汞浓度的汞浓度在线监测仪(11)；根据监测得到的汞浓度，动态调节所 述调节风门(4)；同时动态调节所述在线活化机构上的调节阀门(9)；从 而对吸附剂进行在线活化，进而实现烟气脱汞。本发明的方法实现了 汞吸附剂的实时在线活化，适应汞浓度的频繁波动，并较大程度的提 高了汞吸附剂和活性组分利用效率，降低了吸附剂的用量，大大节约 了脱汞成本。

本发明公开了一种基于光纤声光模互作用的温度和应变同时测 量方法，利用光纤中激发的某一个光模与对应激发的多声模之间的互 作用产生多峰布里渊增益谱，从多峰布里渊增益谱中任意选取两个增 益峰的某一特征量进行比对测量，或任意选取一个增益峰的某两个特 征量进行比对测量，获取布里渊频移和/或布里渊增益系数随温度和应 变的感知灵敏系数，构成系数矩阵，通过求解矩阵方程获取温度和应 变，实现温度和应变的同时测量；本发明提供的温度和应变同时测量 方法，在消除温度和应变交叉敏感不利影响的同时，无需引入额外的 测量机制或设

本发明公开了一种基于光纤声光模互作用的温度和应变同时测 量方法，利用光纤中激发的某一个光模与对应激发的多声模之间的互 作用产生多峰布里渊增益谱，从多峰布里渊增益谱中任意选取两个增 益峰的某一特征量进行比对测量，或任意选取一个增益峰的某两个特 征量进行比对测量，获取布里渊频移和/或布里渊增益系数随温度和应 变的感知灵敏系数，构成系数矩阵，通过求解矩阵方程获取温度和应 变，实现温度和应变的同时测量；本发明提供的温度和应变

高温、低温和盐碱胁迫已成为限制作物生产和植物生长发育的重要环境因子。本项目历时14年，以重要作物棉花和模式植物拟南芥为材料，将基因挖掘、机理探索与利用紧密结合，分离鉴定了多个温度和高盐胁迫应答基因、高效特异表达启动子及基因表达调控元件，探讨了其调控机制，为作物遗传改良提供了新基因资源和理论支撑。①发现了高温诱导的miRNA可变剪切新机制，探讨了低温胁迫下GhDREB1与激素的调控关系，为阐明植物应答温度胁迫的分子机理提供了新证据。②解析了GhZFP1、GhMT3a和GhNHX1等基因在植物高盐胁迫适应中通过调节Na+积累和清除活性氧发挥作用，为作物抗逆品种改良提供了重要基因资源。③发掘并鉴定了植物组织特异高效启动子和调控元件，阐明了核基质结合序列在提高遗传转化效率和转基因表达水平方面的作用，为植物遗传转化提供了有效表达载体。本成果在Molecular Cell等国内外学术刊物发表论文71篇，其中SCI论文62篇；总影响因子235，影响因子5以上论文15篇，单篇最高影响因子15.28，他引总计2227次。高温诱导的miRNA可变剪切阐明了环境胁迫与植物miRNA加工的调控关系，是本领域研究的重大发现，在国内外产生了较大影响，为提升我国在该领域研究的国际影响力发挥了积极作用。

针对规模化畜禽生产中动物健康、环境卫生和牧场的废气排放造成的社区环境污染，以及动物源人兽共患病的流行和“超级细菌”导致的公共卫生问题，受17个国家、省部和国际合作项目资助，申请人系统地对畜禽场舍内外环境微生物监测，在国内首次阐明密集的畜禽饲养使微生物气溶胶的含量升高、环境质量变坏、并向场舍外扩散；在国际上首次建立了病毒气溶胶传染模型，揭示了禽流感等4种病毒气溶胶的发生、传播及感染机制，认识了疫病气源性传染的过程与规律，丰富了流行病学理论。 从事该领域工作20余年，37名博、硕研究生参与,发表SCI论文35篇，总影响因子116，他人引用536次；检测技术获得2项国家发明专利；一项国家国际合作项目验收为优秀。 （1）确认了畜禽场舍的微生物气溶胶的来源及其传播。即对养鸡猪牛兔等场舍（共126个场）及场舍外不同距离的气载需氧菌、厌氧菌、革兰氏阴性菌及内毒素、真菌及真菌毒素监测，获得了其含量及不同菌群的构成成分；揭示了养殖环境微生物气溶胶向场舍外包括社区居民环境的扩散，在200m之内污染严重。借此，评估了畜禽舍环境卫生和疫病流行风险及对从业人员的传染危害，制定了防控措施；创立了规模化生产“环境性疫病学说”；提出了舍微生物气溶胶既是环境质量指征，又是病原传播感染媒介的学说。 （2）阐明了源于畜禽舍的微生物气溶胶向场舍外扩散，在国际上首次把基因组学技术应用于畜禽舍的微生物气溶胶溯源鉴定。采用PFGE、ERIC和REP-PCR对牧场舍内外环境中分离的指示细菌溯源发现，从牧场舍外下风方向（10-200m）分离的多数微生物来源于舍内空气或粪便（粪便中分离到的与舍内空气中的部分大肠杆菌（鸡舍34.1%、牛栏41.8%）来源相同）。揭示了牧场动物产生的微生物气溶胶不仅在畜禽群内扩散，而且能向场舍外环境传播。首次构建了气源性传染病的传播模式，有公共卫生和流行病学意义。 （3）发现了源于动物体携带毒素基因的病原菌气溶胶的发生与传播。对养鸡猪牛场（共33个）舍内、舍外环境分离的380株气载大肠杆菌携带主要毒素基因的解析发现，鸡舍携带LTa基因的菌株最多为53.85%（63/117）、猪舍携带LTa和STb基因的分别35%和30%、牛舍58.74%大肠杆菌携带1至4种毒素基因。探明了畜禽传染病病原的传播过程。 （4）验证了畜禽饲养中“超级细菌”和泛耐药菌的出现及扩散。应用分子生物技术对养鸡猪牛场舍内、舍外环境分离的426株肠球菌和149株金葡菌耐药基因鉴定，发现了传统的超级细菌：在养鸡场舍内外8株金葡菌为MRSA-耐甲氧西林金葡菌，并携带耐药基因；36株肠球菌携带耐万古霉素vanA或vanB基因。14.55%（62/426）的肠球菌对β-内酰胺酶类抗生素耐药等。揭示了养殖环境耐药菌的产生与传播状况和滥用抗生素导致的危害风险。 （5）确认养殖环境3%-13%气溶胶粒子属于PM2.5。在鸡猪牛舍分别为3.7%、4.9%、13.4%的粒子Dae50＜1µm，这些粒子能够到达肺泡，对动物及饲养员的感染危害更大。该结果为养殖环境饲养卫生管理及卫生标准的制定提供参考，丰富了感染理论。 （6）建立了AIV、NDV等病毒气溶胶的发生、传播及感染模型，阐明其气源性传染的机制与风险。

2020年5月4日，中国科学技术大学生医部、基础医学院、中科院天然免疫与慢性疾病重点实验室和合肥微尺度物质科学国家研究中心周荣斌、江维研究组，附属第一医院潘跃银研究组和复旦大学柳素玲研究组合作在NatureCellBiology上在线发表题为“Myeloid PTEN promotes chemotherapy-induced NLRP3 inflammasome activation and antitumor immunity”的长篇研究论文，发现髓系细胞中PTEN蛋白能够促进NLRP3炎症小体活化，并增强化疗反应性。 化疗是目前治疗肿瘤最常用的手段之一，但是一些肿瘤患者对化疗药物并不敏感。除了受肿瘤细胞自身因素的影响外，越来越多的研究表明免疫微环境对肿瘤的化疗效果同样具有重要作用。过去的研究表明蒽醌类化疗药物能够诱导肿瘤细胞发生免疫原性细胞死亡，释放大量免疫原性物质如HMGB1和ATP，诱导NLRP3炎症小体活化和IL-1β和IL-18等细胞因子产生，从而促进肿瘤微环境中免疫细胞浸润并提高化疗诱导的抗肿瘤免疫。尽管肿瘤微环境中NLRP3炎症小体活化对化疗效果的发挥至关重要，但是在肿瘤微环境中决定NLRP3炎症小体活化的因素还不清楚。 PTEN蛋白是机体中重要的肿瘤抑制子，具有脂质磷酸酶和蛋白磷酸酶双重磷脂酶活性。已有的研究表明肿瘤细胞中PTEN蛋白通过其脂质磷酸酶活性逆转PI3K-AKT-mTOR 信号活化，抑制细胞增殖和肿瘤生长。在肿瘤治疗过程中，肿瘤细胞中的 PTEN 蛋白缺失导致 PI3K-AKT 信号通路过度活化，引起肿瘤治疗抵抗。尽管肿瘤细胞中的PTEN蛋白在肿瘤发生发展和肿瘤治疗中的功能研究较为清楚，但是PTEN在免疫微环境中的作用和机制尚不清楚。 为了探究髓系细胞中的 PTEN 蛋白是否影响肿瘤的治疗效果，研究者首先对髓系细胞中PTEN条件性基因缺陷小鼠进行皮下荷瘤，并利用能够诱导肿瘤细胞发生免疫源性细胞死亡的化疗药物进行治疗。结果显示当PTEN缺陷后，化疗药物对肿瘤的治疗效果显著降低。对小鼠肿瘤组织和腹股沟淋巴结中抗肿瘤免疫相关指标进行检测，发现PTEN缺陷小鼠中CD8+T细胞浸润显著降低，IFN-γ的分泌也明显减少。与此同时，肿瘤免疫微环境中炎症小体活化相关指标caspase-1剪切，IL-1β和IL-18分泌也显著减少。这些结果表明PTEN可能通过促进免疫微环境中炎症小体活化提高机体抗肿瘤免疫。 接下来研究者在细胞水平探究PTEN对炎症小体活化的影响。通过利用shRNA敲低和PTEN缺陷细胞进行炎症小体活化实验，研究者发现PTEN能够特异性促进NLRP3炎症小体活化，而不影响AIM2和NLRC4炎症小体活化。机制上，PTEN能够直接结合NLRP3，通过其蛋白磷酸酶功能介导NLRP3酪氨酸32位点（鼠源为酪氨酸30位点）发生去磷酸化修饰，进而促进NLRP3炎症小体组装活化。此外，作者还构建了能够特异性识别NLRP3酪氨酸30位点磷酸化的抗体以及NLRP3酪氨酸30位点组成型磷酸化的knock-in小鼠Nlrp3Y30E/Y30E，进一步确定了PTEN通过诱导NLRP3酪氨酸32位点去磷酸化促进NLRP3炎症小体活化。 为了明确髓系细胞PTEN促进化疗诱导的抗肿瘤免疫依赖于NLRP3炎症小体。研究者在PTEN条件缺陷鼠中回补细胞因子IL-1β和IL-18，发现回补细胞因子后能够显著提高化疗药物对PTEN条件缺陷鼠的治疗作用，表明PTEN通过促进免疫微环境中NLRP3炎症小体活化提高机体抗肿瘤免疫。在肿瘤临床样本中，研究者也发现髓系细胞中的PTEN与肿瘤患者对化疗药物的敏感性呈现正相关关系。 总之，该研究创新性体现在：1）发现肿瘤抑制因子PTEN在NLRP3炎症小体活化中发挥关键作用；2）揭示髓系细胞PTEN可以通过控制NLRP3炎症小体活化从而决定化疗敏感性；3）提示髓系细胞PTEN的表达可以作为一种预测化疗敏感性的生物标记物。 中国科学技术大学生医部和基础医学院黄亿博士为该论文第一作者，周荣斌、江维、潘跃银和柳素玲教授为共同通讯作者。该项工作得到了复旦大学丁琛课题组、邵志敏课题组，安徽医科大学蔡永萍课题组，苏州系统医学研究所马瑜婷课题组和中科大张华凤课题组、金腾川课题组、王朝课题组和白丽课题组及科技部、基金委、中科院、安徽省和中国科学技术大学的大力支持。 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41556-020-0510-3

1.锰锌铁氧体材料的强度改善2.功率型锰锌铁氧体材料功耗进一步降低3.充电桩、电动汽车充电器、家电适配器等电子产品的研究开发

课题组首先开发双靶向探针通过共识别循环肿瘤细胞用于嗜铬细胞瘤的早期诊断。利用间碘汴胍 (MIGB)功能化的磁珠作为捕获探针和奥曲肽(DOTA)修饰的信号探针，通过与甲肾上腺素转运体(NET)和生长抑素SSTR2结合，实现全血中PCC-CTCs的精准捕获与检测，同时为嗜铬细胞瘤早期诊断提供实时、特异生物标志物和治疗靶标。