成果介绍以国家需求为导向，通过医工结合，系统研究了多种重要纳米材料的毒理学效应与机制、构建了纳米生物安全性评价与研究的新方法。技术创新点及参数1、传统毒理学评价程序基本适用于对纳米材料的毒理学评价，但必须在材料制备、分散、表征、尺寸、结构、修饰、暴露方式等方面予以约定；2、率先构建了基于秀丽线虫、用于纳米材料急性、慢性、神经、生殖毒性等毒理学评价与研究替代模型；3、基于纳米材料的修饰改性及与生物界面相互作用原理，原创性设计了基于氮掺杂碳纳米管、过氧化物酶及其底物识别的高灵敏度纳米生物传感器。市场前景建立纳米生物安全性评价体系实施条件1、酶、荧光小分子和量子点标记的新型纳米生物探针；2、了环境污染健康效应生物标志检测信号放大新原理新方法；3、基于石墨烯的多种蛋白质和DNA损伤检测传感器，并用于环境污染致DNA损伤的快速检测。

多模态医学影像信息处理与分析，具有重大的应用背景，是国家和社会当 前高度重视的研究领域之一。 本项目拟基于机器学习方法，主要研究医学影像的特征描述、设备无关性 的特征评价与特征选择、基于内容的多模态医学影像检索、医学影像信息挖掘、 参考库建设与算法辅助研究平台的设计与开发等内容。研究目标为： （1）建立统一的特征描述模型，实现跨模态医学影像的统一特征描述； （2）提出有效解决特征提取层面上医学影像信息处理与分析算法的设备无 关性问题的通用框架； （3）在医学影像标注数据有限、数据库为海量等条件下，实现高效率单模 50 态影像检索，有效提高多模态、跨模态医学影像检索的精度，实现用户友好的 检索结果展示； （4）从结构复杂的多模态医学影像数据中，挖掘有用的知识，构建有效的 辅助诊断模型、实现个人疾病风险预警； （5）完成首期参考库建设与算法辅助研发平台的开发，为项目研究内容的 开展提供有效数据和环境支撑。本项目获得国家自然科学基金重点项目资助，项目执行期 2013.1-2017.12。

精神分裂症是一种社会危害大的精神疾病，目前，精神分裂症诊断的漏诊误诊率高达45%，且效率低下。 团队从大量临床样本中筛选出精神分裂症特异生物标记物，开发出的试剂盒检测技术，通过对血液中的一组物质进行绝对定量，能高效准确地鉴定出精神分裂症患者。

蜂海绵骨针（Sponge Haliclona sp.Spicules,SHS）是一种呈游离的双尖针状结构，其末端尖锐，尺寸稳定，机械强度高，可刺入角质层打开皮肤屏障，并长时间滞留于皮肤角质层形成大量持续存在的微通道，从而提高生物大分子药物的经皮吸收。蜂海绵骨针作用与皮肤后，皮肤角质层屏障可逐渐自愈，不会对皮肤造成严重的创伤。蜂海绵骨针使用的剂量非常灵活，促渗强度也可以通过使用方式进行灵活调整，还可以应用于不同面积的病灶部位。此外，通过联合脂质体、表面修饰等方式，蜂海绵骨针皮肤促渗效果及范围显著提高与扩大，因此蜂海绵骨针非常有潜力成为一种新型的药用辅料，作为一种新型微针用于皮肤给药的物理促渗，应用于经皮给药系统、经皮疫苗制剂及医学美容等领域。

XM-ZY开放式中医学多媒体辅助教学系统   功能特点： ■ XM-ZY开放式中医学多媒体辅助教学系统为医学院校学生提供了一种能够自主学习、加强感官认识、强化护理学相关知识、易于操作的全方面的学习条件，丰富医学院校护理教学内容，弥补书面教学过于抽象的不足，方便学生自主学习。 ■ 系统具有开放性、交互性，能够让学生课后随时地进行自主学习，可对学员24小时开放使用，系统操作简单、界面漂亮，具有动态效果，能够从视觉上、听觉上吸引学生注意力，避免了枯燥无味的介绍，弥补课堂不足。 ■ 素材量大，容量超过20G，以视频、动画、图片为主，涵盖了中医诊断教学的诊法与辨证，中医四诊的望闻问切，模拟试题100套，技能训练中模拟实习环境的诊断过程的方法，将数百个病症临床成功病例制成技能训练科目。 ■ 内容包括：针灸学常用取穴方法，进针行针手法，艾灸方法，耳针、腕踝针、头针疗法的原理及临床应用，推拿、按摩、拔罐疗法、刮痧疗法、中医埋线、火针疗法、中医点穴疗法及中医美容的原理及临床应用，各种中草药，如全草类、果实类、根类、根茎类、皮类、叶类、花类、中草药原植物等讲解中草药的来源、形态、产地、用药部位及主要功效。 ■ 配置：19寸触摸一体机，双核处理器，内存2G，硬盘500G。

本发明公开了一种离子增强石墨烯纤维及其制备方法，石墨经过氧化得到氧化石墨烯，将氧化石墨烯分散于水或极性有机溶剂中，制成质量浓度为1-20%的纺丝液溶胶，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出，进入含有配位离子的凝固液，凝固后的初级纤维用聚四氟乙烯滚轴收集，干燥后得到离子增强的氧化石墨烯纤维，经化学还原，得到离子增强的石墨烯纤维。纺丝工艺简单，室温操作，不用强腐蚀性试剂，过程绿色环保，所得离子增强石墨烯纤维力学性能优异，有较好的韧性，可编织成石墨烯纤维布，也可与其它纤维混编成各种具有广泛用途的织物。

一、 项目简介钾是农业必需的肥料，海水中钾的总储量达550万亿吨。本技术以取之不尽的海水（或浓海水）为原料，利用改性沸石钾离子筛富钾技术，实现海水中钾的高效富集；通过萃取结晶技术节能分离制取系列钾肥产品（氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾）。二、 项目技术成熟程度本技术为国家科技支撑和省市重大科技项目成果，成功地完成了百吨级中试和工业化试验。在国际上率先突破了海水提钾过技术经济关的难题，获得了成熟的产业化技术。三、 技术指标产品质量达进口钾肥指标，生产成本较进口钾肥降低20~30%，在国际上率先突破了海水提钾过技术经济关的难题。已获得授权发明专利7项、实用新型专利1项。四、 市场前景钾肥是农业三大肥料之一，对绝大多数作物都有明显的增产效果。随着中国农业的快速发展，对钾肥的需求不断增加。中国已成为全球第二大钾肥消费国和进口国，巨大的供给缺口预示着中国钾肥行业巨大的发展空间。五、 规模与投资需求投资依据规模而定。如年产4万吨KCl工程，总投资约18620万元。六、 生产设备锅炉、离子交换柱、离心泵、蒸发器、水电气配套等。七、 效益分析按每年生产4吨KCl计算，可获净利约2500~3000万。八、 合作方式技术转让。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人：袁俊生电   话：022-60204598邮   箱：jsyuan@hebut.edu.cn。

众所周知，盐放入水中会发生溶解，溶解的离子与水分子结合在一起形成的团簇称为水合离子或离子水合物。水合离子的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点。早在19世纪末，人们就意识到离子水合作用的存在并开始了系统的研究，最早的实验研究可以追溯到1900年德国著名物理化学家Walther Nernst的迁移实验（Transference experiments）。虽然经过了一百多年的努力，离子的水合壳层数、各个水合层中水分子的数目和构型、水合离子对水氢键结构的影响、决定水合离子输运性质的微观因素等诸多问题，至今仍没有定论。究其原因，关键在于缺乏原子尺度的实验表征手段，以及精准可靠的计算模拟方法。传统的谱学和衍射技术空间分辨能力较差，只能得到平均效应，无法探测局域环境的影响，实验数据的解释异常困难，甚至得出完全矛盾的结论，因此受到很大的限制。另一方面，由于水分子具有全量子化效应，且水分子与离子相互作用也非常微弱，这对理论计算也是巨大的挑战。图2 钠离子水合物的原子级分辨成像。从左至右，依次为五种离子水合物的原子结构图、扫描隧道显微镜图、原子力显微镜图和原子力成像模拟图。图像尺寸：1.5 nm ×1.5 nm。 为了突破实验上的瓶颈，研究人员基于扫描隧道显微镜发展了一套独特的离子操控技术，在氯化钠表面上可控的制备出了单个水合钠离子，水分子的数目精确可调，为高分辨成像创造了条件。在此基础上，他们利用之前发展起来的非侵扰式原子力显微镜成像技术，依靠及其微弱的高阶静电力，克服了针尖对弱键合水合离子的扰动并首次实现了原子级分辨表征，精确确定了其微观吸附构型（图2）。这也是水合离子的概念提出一百多年来，首次在实验中直接“看到”水合离子的原子级图像。 进一步，研究人员利用带电的针尖作为电极，控制单个水合离子在氯化钠表面上的定向输运，发现了一种有趣的幻数效应：包含有特定数目水分子的钠离子水合物具有异常高的扩散能力，迁移率比其他水合物要高1-2个量级，甚至远高于体相离子的迁移率（图3）。结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟，他们发现这种幻数效应来源于离子水合物与表面晶格的对称性匹配程度，而且可以在很大一个温度范围内存在（包括室温）。此外，研究人员还发现这种幻数效应具有一定的普适性，适用于相当一部分盐离子体系。图3 钠离子水合物在NaCl表面输运的幻数效应。a，效果图：包含3个水分子的水合物具有异常强的扩散能力。 b，分子动力学模拟得到的不同离子水合物在225K-300K下1ns时间内扩散的均方位移。 水溶液中的离子输运研究长期以来都是基于连续介质模型，而忽略了离子与水相互作用以及离子水合物和界面相互作用的微观细节。该工作首次建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联，刷新了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。该项研究的结果表明，可以通过改变表面晶格的对称性和周期性来控制受限环境或纳米流体中离子的输运，从而达到选择性增强或减弱某种离子输运能力的目的，这对很多相关的应用领域都具有重要的潜在意义，比如：离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等等。此外，该工作发展的实验技术也首次将水合相互作用的研究精度推向了原子层次，未来有望应用到更多更广泛的水合物体系，开辟全新的研究领域。 该工作得到了Nature三个不同领域审稿人的一致好评和欣赏（Overall, I enjoyed reading this manuscript），认为该工作“会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣”（The results presented in this manuscript are of immediate interest to the communities dealing with theoretical and applied surface science），“为在纳米尺度控制表面上的水合离子输运提供了新的途径并可以拓展到其他水合体系”（This result may open a venue for controlling diffusion transport on nano-engineered crystal surfaces and it may be also extended to other hydration systems）。

单分子磁体是一类具有强易轴各向异性的分子纳米磁体，可以在特定温度以下表现出磁滞等类似磁体的行为，是一种超顺磁态。分子中仅含有一个金属离子的单分子磁体通常被称为单离子磁体，近20年来，人们通常可以使用各向异性很强的稀土离子来构筑单离子磁体。稀土离子配合物往往具有较低的对称性，因此很难从几何结构上确定稀土离子的磁各向异性轴和4f电子云的结构。 北京大学化学与分子工程学院高松教授，王炳武副教授和蒋尚达副研究员等近些年设计合成了大量稀土单离子磁体，并发展了多种方法研究稀土离子的磁轴取向。2010年该课题组报道了基于双酮配体的稀土镝单离子磁体（Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49, 7448）。经过系统研究，蒋尚达副研究员发现在某些特殊对称性下，晶体和分子的磁各向异性轴严格重合，通过单晶转动实验确定晶体的磁化率张量，进而求得晶体和分子的各向异性轴（Jiang SD., Wang BW., Gao S. (2014) Advances in Lanthanide Single-Ion Magnets. In: Gao S. (eds) Molecular Nanomagnets and Related Phenomena. Structure and Bonding, vol 164. Springer, Berlin, Heidelberg）。2015年，蒋尚达和高松教授通过该方法首次确定了双酮类稀土单离子磁体的磁易轴取向，结果显示实验结果与量子化学从头算以及晶体场分析的结果非常接近，该工作发表在英国皇家化学会的旗舰杂志《化学科学》上（Chem. Sci., 2015, 6, 4587）。

传统的橡胶地板易产生静电，特别是在室内空气流通性差的使用条件下，空气中负离子 的浓度很低，人们容易感到疲劳和烦躁情绪，患上“城市文明病”。本成果在对前期已研制 出的橡胶地板进行功能化拓展，所研制出的可释放负离子的橡胶地板除具有传统橡胶地板的 隔潮、降噪、防滑等优点外，还能产生负离子浓度高达 3500 个/cm3 ，达到甚至超过森林中 的负离子浓度。可释放负离子环保型橡胶地板推广应用于家庭铺地装饰，可让在家时可 以享受到犹如在森林中的空气质量。该成果可以加快传统橡胶地板产品质量升级，增强 该产品的市场竞争力，具有良好的市场前景和较高的社会推广价值。