成果与项目的背景及主要用途： 创新药物高效设计与筛选(Computer-Aided Innovative Drug Development，CAIDD)技术是集计算化学，药物化学及结构生物学为一体的靶向药物创新平台。CAIDD 利用先进的计算机辅助药物设计技术从分子水平上确立和发现创新药物的生物靶点，阐明药物吸收及传递的机理，并通过构建生物靶点的三维结构模型，高效设计和筛选靶向型创新药物。 CAIDD 技术是生物医药领域创新药物研发的核心技术。主要应用于高效设计和筛选靶向性小分子药物，蛋白及抗体药物，有效缩短从先导药物发现到药物开发上市的整个过程。 技术原理与工艺流程简介： 利用先进的计算机辅助药物设计技术从分子水平上模拟和研究药物吸收和药物传递的机理，发现和确立新的生物靶点，分析药物分子的三维构效相关，针对取得的药效团模型和药物相互作用模式进行靶向药物的合理设计和高效筛选最终实现靶向型新药的创制和高效药物传递。靶点发现→药物设计→化学合成→药理验证→结构生物学 技术水平及专利与获奖情况： 基于有机化学方法论的药物数据库包含 351 亿个化合物，拥有世界最大的先导药物虚拟数据库 技术应用： 1、靶向型一类新药先导化合物的高效设计与筛选利用 CAIDD 技术开展或参与企业创新药物先导化合物的快速设计与发现。针对企业研究方向和课题需要，在课题立项及创新药物研发源头为企业提供最先进的技术服务。 2、靶向型换代产品快速开发 利用 CAIDD 技术提高现有上市药物的靶向性，生物利用度，降低药物毒副作用，从本质上提高企业已上市药物的临床应用价值，帮助企业快速开发具有自主知识产权的新一代靶向型替代产品，延续企业产品生命力和企业竞争力。 应用领域：医药领域。 应用领域举例： 1、现代化靶向型中药开发 CAIDD 技术利用针对多种生物靶点的药物传递技术，结合 Dendrimer 药物包接及靶向诱导技术的应用为企业开发具有自主知识产权的中药靶向新制剂与新剂型，从本质上实现中药的靶向传递和现代化。 2、蛋白质欧联药物开发 利用抗体对生物靶点的特异性识别特征，CAIDD 技术帮助企业实现蛋白欧联型靶向药物的快速开发，取得一类新药自主知识产权。 3、一类兽药快速研发 CAIDD 平台提供兽药现代化改良服务，通过 CAIDD 靶向化技术改良现有上市兽药的靶向功能，提高药物生物利用度，水溶性，消除药物异味，为企业创造具有自主知识产权的一类新药。 应用前景分析及效益预测： 与传统通过规范化的实验手段进行新药开发筛选相比，CAIDD 技术具有节约成本与时间的显著优势且筛选效果与传统手段媲美。 合作方式及条件：具体面议 1、 提供新型先导化合物→结合企业在研项目在一定时间内为企业提供具有自主知识产权的新型先导化合物； 2、 参与筛选先导化合物→利用先导药物数据库为企业提供筛选新型先导化合物的服务； 3、 企业新产品的靶向开发→利用靶向化技术为企业提供具有自主知识产权的创新新药 4、 企业现有的靶向化换代→利用 CAIDD 技术提高现有药物的靶向性及生物利用度快速研制换代产品。

本项目建立了一套完整、高效的微生物发酵制备双乙酰的工艺方法。该方法利用具有自主知识产权的双乙酰高产枯草杆菌，通过基因工程与代谢工程手段，强化双乙酰合成途径，并通过有效的发酵控制策略，实现了双乙酰的高效稳定生产；并建立了一套高效的双乙酰产品提取纯化工艺。 创新要点 利用具有自主知识产权的双乙酰高产菌株，建立了一套完整、高效、稳定、适于规模化生产的微生物发酵制备双乙酰的工艺路线；所生产双乙酰产品具有天然等同度。 

根据 GB50521《输气管道工程设计规范》规定，进入输气管道的气体水露点应比输送条件下最低环境温度低 5℃，烃露点应低于最低环境温度，这样方可防止在输气管道中形成水合物和析出液烃。传统的天然气脱水除湿工艺需要加热及消耗化学药品，且设备所占空间大、投资高、设备维护工作量大等缺点。

我校生命科学学院钟伯坚教授研究组联合自然资源部第一海洋研究所等科研单位，对南极海冰生态系统特有的南极衣藻进行了基因组适应性进化研究，为理解南极植物适应极端环境的分子机制提供崭新的思路。 该研究利用三代PacBio测序、二代Illumina测序、10× Genomics和高通量染色体构象捕获技术（Hi-C）获得了南极衣藻高质量的全基因组序列，其基因组总长度为541.86Mb（Scaffold N50达到19.23Mb）。南极衣藻基因组是目前已知最大的绿藻基因组，其基因数目也是绿藻基因组中最多的，共编码19870个基因。基因组结构分析发现重复序列占其基因组序列的63.78%，重复序列含量为已发表绿藻基因组中最高。转座元件（TE）是基因组重复序列的主要组成部分，占整个基因组序列的40.67%。分析表明南极衣藻的反转录转座子发生了明显的扩张，是造成其基因组增大的主要原因。 本研究估算了南极衣藻的分化时间大约为34个百万年，与德雷克海峡开放导致南极极端低温形成的时期一致，推测南极衣藻的起源与南极极端低温的形成有关。研究发现南极衣藻通过水平基因转移的方式获得了冰结合蛋白，该蛋白可以与小的冰晶结合，具有抑制冰结晶和生长的功能。通过进一步的功能实验证实了南极衣藻中的冰结合蛋白具有提高生物抗冻能力的作用。因此，推测冰结合蛋白的获得对南极衣藻避免冰冻损伤和适应海冰中极端低温的环境十分重要。

本团队先后承担了北京市自然科学基金项目二项、国家自然基金项目二项以及国际合作项目一项。针对氢燃料汽车的氢储存问题，目前研发出了新型镁基复合储氢材料，其储氢量（达 6.0wt.%以上）已经超过美国能源部所要求的储氢量指标（5.5wt.%），具备了实际应用价值。在全固态锂离子电池材料研究领域，本团队还与加拿大西安大略大学孙学良院士合作，开展新型全固态锂离子电池材料研究。目前通过界面改性显著提高了全固态锂离子电池的高倍率放电性能及寿命，相关成果发表在《ACS AppliedMaterials & Interfaces》等期刊上。一种高容量储氢材料；一种高容量长寿命全固态锂离子电池材料的改性技术。

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发光材料一般可以分为两类：荧光材料和磷光材料。荧光材料的特点是在外在光线或射线照射下会发光，当外在光线或射线消失后就不会发光。而磷光材料的特点是在外在光线或射线消失后仍能长时间地发光。也就是说，荧光材料和磷光材料的主要区别在于它们的余辉时间不同。所以，荧光材料又可以称作为增光材料，而磷光材料又可以称作为夜光材料。荧光材料常用于显示屏、灯管、公路交通反光牌等。磷光材料则多用于夜光钟表、暗处指示等。 很久以前，人们就能制造各种各样的夜光材料，不过绝大部分都因为性能太差得不到广泛的应用。近百年来，工业上生产和使用的夜光材料主要是“硫化锌：铜”。“硫化锌：铜”的最大缺点是余辉时间较短，只有3小时左右。为了利用“硫化锌：铜”作夜光材料，人们就在其中添加一些放射性元素，利用放射性元素的射线来刺激“硫化锌：铜”持续发光。由于放射性元素对人体健康的危害，“硫化锌：铜”夜光材料的应用受到很大限制。现在基本上不再允许生产夜光手表就是这个原因。除了国防军用如坑道等场合外，很难看到“硫化锌：铜”的踪迹。 近年来，夜光材料的研究出现重大突破，发现了一种新型的稀土夜光材料。这种稀土夜光材料的发光强度高，余辉时间长，比“硫化锌：铜”的指标要大10倍以上。新型稀土夜光材料十分稳定，其性能长时间受光发光后不会发生变化。而“硫化锌：铜”则不够稳定，在有湿气时容易变黑，性能降低。新型稀土夜光透明性较好，其粉末显淡黄色。比重为每立方厘米为3.6克。由于不再需要加入放射性元素，所以对人体健康毫无害处。

相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。

项目简介相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。相变储能材料储能原理应用范围 相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能，在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值。如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、冷链运输、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。项目阶段目前主要的有机相变储能材料产品来源于石油工业的副产物，具有毒性，同时因其不会被生物降解，所以会持续产生污染。研发团队以国家“973”计划—“节能领域纳米材料机敏特性关键科学问题研究”课题的研究成果为基础，制备出基于天然可再生油脂的相变储能材料，具有绿色无毒、可降解、储能密度高等优点。通过对相变储能材料进行功能化处理，使其进一步具备了高光热转换效率及良好的储热特性，可高效利用太阳能及环境余热。知识产权已申请相关专利。调配出的不同温度的相变材料合作方式1. 可根据实际情况研制具有不同相变温度的相变储能材料，满足各类需求。2. 完成建筑用相变储能材料产品的中试生产，实现了相变储能产品的规模化制备，如相变储能地板产品、相变储能板材产品、相变储能粉体（60-80 目）与颗粒产品（5-8mm）等。其中，地板和板材产品可用于室内装修，粉体和颗粒产品可作为其他建材，如涂料、砂浆、水泥、混凝土等的添加物。3. 将制备的相变储能板材应用于实际建筑中，取得了很好的控温节能效果：在北京冬季时，白天室内最多可少升温6-7℃，且温度峰值延后近2 小时；夜晚温度降低时间最多可延迟近6 小时（以降至18℃为限），有效减小了室内温度波动，并减少约18% 的采暖电能能耗。4. 研制了一套相变蓄热供暖系统，该系统可将谷电期间的电能转化为热能并存储于相变储能材料内，在非谷电期间则利用所存储的热能实现用户供暖。该系统有助于电力系统的蓄热调峰，也可有效降低终端用户的采暖成本，同时还具有体积小、效率高、节能环保、无噪音、使用寿命长等优点。该系统实际的供暖试验结果表明，峰电期间仅利用存储的热量进行供暖，可使用户室内平均温度达到20℃，与市政集中供暖相比，采暖费用可降低约20%。

集成电路产业需要大量高端薄膜生长设备，上个世纪80年代，MBE作为一种尖端技术，国外就对中国进行了技术封锁，禁运中国。甚至在今天，MBE仍然属于美国对中国出口的管制类产品，每一台都要经过复杂的审批过程。