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数字微流控芯片集成系统:细胞外囊泡分子提取与检测技术突破
1 引言细胞外囊泡(EV)作为磷脂双分子层包裹的纳米颗粒,在细胞间通讯和疾病进程中扮演关键角色。传统EV分析方法依赖超速离心和纳米流式细胞术,存在设备笨重、耗时长等缺陷。本研究提出基于数字微流控(DMF)的集成化平台,通过绝缘电极阵列操控液滴,结合免疫磁珠和电化学检测实现"样本进-结果出"的全流程自动化。2.1 DMF平台设计该设备采用上下玻璃基板结构,底部为4×4 mm2电极阵列,顶部覆盖ITO透明接地层。通过Dropbot系统编程控制液滴分裂、混合等操作,在25分钟内完成磁珠功能化、EV捕获、洗涤和洗脱。独特的无通道设计避免微阀结构堵塞风险,电极湍流使靶标结合效率提升3倍。2.2 TIM-
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靶向沉默SfAkt基因通过RNA干扰技术抑制白背飞虱生殖生理并增强水稻抗虫性
这项突破性研究揭示了白背飞虱(Sogatella furcifera)中丝氨酸/苏氨酸激酶(SfAkt)的关键作用。作为胰岛素信号通路的核心组分,SfAkt编码的547个氨基酸蛋白具有PH结构域和S_TKc催化域,其mRNA在5日龄雌虫头部和脂肪体表达量最高。通过RNA干扰(RNAi)技术沉默该基因后,显著抑制了卵黄蛋白(Vg)合成,导致卵巢发育异常,使害虫繁殖力骤降90%以上,水稻受害程度降低60%。研究团队进一步构建了27个转基因水稻株系,其中6株成功整合单拷贝dsSfAkt表达盒。取食高表达dsRNA的A3、A4和A15品系后,白背飞虱生育率下降35.4-50%,幼苗受害率明显降低。该成
来源:Pest Management Science
时间:2025-08-04
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综述:RASopathies与心脏并发症:机制、诊断和创新治疗的见解
AbstractRAS蛋白作为细胞信号转导的核心调控因子,通过调控细胞增殖、分化和存活参与多种病理生理过程。尽管其在癌症领域的研究已较为深入,但RAS基因突变对心血管疾病的影响近年来逐渐受到关注。RAS亚型在心脏生物学中的特异性功能三种RAS亚型在心脏组织中呈现功能分化:H-RAS主要调控心肌细胞大小,与心肌肥厚(HCM)密切相关;K-RAS主导心肌细胞增殖过程;而N-RAS在心脏缺陷中的作用尚不明确。这种功能异质性为靶向治疗提供了分子基础。RASopathies的临床谱系先天性RAS突变统称为RASopathies,涵盖Noonan综合征、心-面-皮肤综合征等疾病。这些疾病常伴随严重心脏并发
来源:Current Cardiology Reviews
时间:2025-08-04
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时间相关性对分子亮度测定准确性的影响研究及MATE-BA新方法的开发
在生命科学领域,准确测定活细胞内分子的亮度(Brightness)对于理解蛋白质聚集状态、复合物组成等关键生物学问题至关重要。目前常用的Number & Brightness(N&B,数量与亮度分析)和Photon Counting Histogram(PCH,光子计数直方图)技术虽然强大,却面临一个隐藏的"计时器陷阱"——当使用更短采集时间或研究慢速运动分子时,数据的时间相关性(Temporal Correlation)会像无形的滤镜般扭曲真实结果,导致系统性地低估分子亮度。这种偏差在动态过程研究中尤为致命,可能掩盖蛋白质寡聚化、相分离等重要现象。针对这一挑战,阿根廷布宜诺斯
来源:Biophysical Journal
时间:2025-08-04
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基于增材微制造技术的人工纤毛实现360°方向敏感声学传感
人工纤毛设计与仿生原理受生物纤毛方向敏感特性启发,研究团队设计出具有金属钨核-压电锆钛酸铅(PZT)壳结构的一维人工纤毛。通过COMSOL模拟显示,当纤毛在0°方向摆动时,电极E-1表面产生从顶端到底部递增的负电压(最大82.8 mV),而正交分布的E-2电极因正负电荷中和无输出。这种各向异性响应源于d31压电模式下壳体的非对称应变分布。微纳制造技术创新采用电喷雾技术在直径200 μm钨丝表面沉积30 μm厚PZT薄膜,形成长径比达173.9的核心结构。突破性使用流体牵引打印法在曲面垂直印刷50 μm宽银电极,并通过80°C热辅助液桥效应构建不同高度的电极互联桥。扫描电镜显示退火后银电极形成1
来源:Advanced Electronic Materials
时间:2025-08-04
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微流控技术揭示分支状肌动蛋白网络对脂质微结构域的稳定作用机制
实验策略与平台构建研究团队设计了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片,内含112个C形微陷阱,可在30分钟内高效捕获数百个巨单层囊泡(GUVs)。通过5%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)钝化处理,解决了PDMS疏水性导致的蛋白和膜吸附问题。该平台支持时序性添加肌动蛋白(actin)及其结合蛋白(ABPs),实现单GUV实时追踪与统计分析。肌动蛋白网络动态调控在均质DOPC膜GUVs中,分支状Arp2/3核化肌动网络呈现三阶段生长:对称壳层(symmetric shells)、不对称壳层(asymmetric shells)和彗尾状结构(comets)。微流控实验复现了传统盖玻片腔的结果,验证
来源:Small Science
时间:2025-08-04
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动态水凝胶基细胞仿生模型在化学信息长程传导中的创新研究与应用
摘要研究团队通过一步法将葡萄糖氧化酶(Gox)、过氧化氢酶(Cat)和辣根过氧化物酶(HRP)封装于毫米级聚丙烯酰胺(PAAm)或聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)动态腔状水凝胶中,构建细胞仿生模型。实验发现,单腔水凝胶内Gox-Cat级联反应的效率比分离腔体高30.6%,证实了邻近效应对长程化学通讯的显著影响。通过设计两个闭环系统,首次在毫米尺度验证了溶解氧的循环调控能力:Closed System I(Gox-Cat)在160分钟内稳定66.7%溶解氧,而Closed System II(Gox-HRP)因无法循环氧分子导致溶解氧保留量低14.5%。1 引言自1957年人工细胞概念提
来源:Small Science
时间:2025-08-04
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生物喷射与纺丝技术中人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的活力与功能比较研究:血管化组织工程的新突破
引言微纳制造技术在生命科学中的应用日益广泛,其中电驱动(如生物电纺BES、细胞电纺CE)与非电驱动(如气动生物喷射AABJ、气动生物纺丝AABT)技术因其高通量、低损伤特性备受关注。本研究以人脐静脉内皮细胞(HUVEC)为模型,通过流式细胞术、血管生成实验及鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)模型,系统比较了两种技术对细胞活力与功能的影响。结果与讨论支架制备与表征采用电喷雾法制备的胶原支架呈现多孔结构,微CT显示孔隙厚度在0-2000μm区间呈梯度分布,其中26-50μm区间占比最高(67.09±3.97%),为细胞浸润和营养输送提供了理想微环境。细胞处理与活力分析HUVEC悬浮液(1.2×106 cel
来源:Small Science
时间:2025-08-04
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综述:基于挤出式熔融沉积建模技术打印传感器和电极:材料、工艺参数及应用
挤出式熔融沉积建模(FDM)技术正在革新功能性器件的制造方式。这项将热塑性材料逐层堆积的增材制造技术,通过与导电材料的创新结合,为传感器和电极的定制化生产开辟了新路径。材料科学视角下的FDM创新热塑性基材的选择直接影响器件性能。聚乳酸(PLA)以其优异的打印适性和生物相容性成为首选,其导电变体通过掺入碳黑(CB)等填料可实现102-106 Ω·cm的电阻率范围。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)则凭借更高的机械强度,在需要耐冲击性的场景中表现突出。值得注意的是,热塑性聚氨酯(TPU)的弹性特质使其成为可穿戴设备的理想选择,其400%-700%的断裂伸长率远超其他材料。导电填料的纳米级设计同
来源:SmartMat
时间:2025-08-04
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低场生物J耦合光谱技术:突破毫特斯拉磁场下癌细胞代谢研究的新方法
12345678978854321突破低场代谢研究的技术瓶颈传统核磁共振(NMR)光谱技术通常依赖高磁场提升分辨率,但低场(<1T)系统在生物样本原位检测中具有独特优势。当磁场强度降至毫特斯拉级别时,化学位移差异急剧缩小,而自旋-自旋耦合(J-coupling)效应成为主导因素。这种物理特性使得常规代谢物鉴别变得困难,尤其是丙酮酸与乳酸的区分——这两种分子在癌症代谢研究中具有标志性意义。研究团队通过量子力学模拟发现,[2-13C]标记的乳酸具有145Hz的强J(CH)耦合,这种特性在0.066T磁场下可产生独特的"指纹谱"。相较之下,[1-13C]标记分子仅产生4Hz的弱耦合,完全无法在低场条
来源:Small Science
时间:2025-08-04
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构建包容性学术与残障社区研究伙伴关系:智力与发展障碍受害者参与研究的方法学创新
构建包容性学术与残障社区研究伙伴关系:方法学创新1 研究背景与意义智力与发展障碍(IDD)群体面临显著的犯罪受害风险,其遭受性别暴力(包括亲密伴侣暴力和性暴力)的比例显著高于普通人群。现有研究表明,该群体在报警求助过程中存在独特的语言沟通障碍,这成为阻碍其获取司法正义的关键因素。由犯罪学家、言语病理学家和残障权益组织组成的跨学科团队,通过152次深度访谈和焦点小组,系统探索了IDD受害者面临的沟通障碍及应对策略。2 残障群体作为研究合作伙伴突破传统研究中将IDD群体仅作为受试者的局限,创新采用社区参与式研究(CBPR)方法。研究团队包含IDD自我倡导者,全程参与研究设计、执行和成果传播。实践表
来源:British Journal of Learning Disabilities
时间:2025-08-04
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从亚麻籽油到智能NIPU聚合物:可持续、可重塑、自修复涂层的创新设计与性能研究
1 引言石油基聚合物的环境问题催生了以亚麻籽油等可再生资源为原料的非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)研究。传统聚氨酯生产依赖有毒异氰酸酯,全球年产量超2000万吨占塑料总量7%。本研究创新性地采用环氧化亚麻籽油(ELSO)与CO2反应生成环碳酸酯(CCLSO),再与Priamine 1071二聚酸胺交联,通过引入4-氨基苯二硫醚(4-APDS)构建动态S-S键,实现材料自修复和闭环回收。2 实验方法2.1 材料合成亚麻籽油(LSO)经气相色谱分析显示含48.5%亚麻酸(C18:3),采用乙酸/过氧化氢体系在60℃下反应8小时获得ELSO(环氧值7.2%)。随后在四丁基溴化铵(TBAB)催化下与CO2
来源:Polymers for Advanced Technologies
时间:2025-08-04
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欧洲白蜡树基因型抗枯萎病菌(Hymenoscyphus fraxineus)的标准化抗性检测方法评估
欧洲白蜡树(Fraxinus excelsior)正面临由外来真菌Hymenoscyphus fraxineus引发的毁灭性枯萎病(Ash Dieback, ADB)。为筛选抗性基因型,科学家系统比较了三种检测技术:茎秆人工接种能精准模拟自然感染过程,与田间冠层落叶程度显著相关,但耗时较长;叶轴接种操作便捷且与茎秆病斑长度存在统计学关联;孢子萌发实验虽快速却受制于孢子同步化难题,且萌发率差异过小无法有效预测抗性。研究证实,传统茎秆接种仍是目前抗性评估的金标准,为化学光谱、遗传标记等新兴间接检测技术奠定了验证基础,对拯救濒危白蜡树种质资源具有关键指导意义。
来源:Forest Pathology
时间:2025-08-04
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需求导向的细胞生物学研究方法与技术实验教学设计与实践
在细胞生物学研究方法与技术(Cell Biology Research Methods)这门研究生实验室入门必修课中,传统实验教学面临课时有限而技术体系庞大的矛盾。研究者另辟蹊径,通过大数据分析细胞生物学领域期刊(如《Nature Cell Biology》《Cell Research》),统计出高频实验技术(如Western blot、流式细胞术FACS、免疫荧光IF),并按其检测目的模块化归类。教学团队创新性地采用"高频实验课堂精讲+模块拓展网络自学"的混合模式,依托"互联网+教育"(Internet+Education)平台构建自主学习体系。课堂聚焦CRISPR-Cas9基因编辑、3D细
来源:Biochemistry and Molecular Biology Education
时间:2025-08-04
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多目标混合哈里斯鹰优化算法(MO-hHHO)在冠心病预测中的创新应用与性能提升
多目标混合哈里斯鹰优化算法在冠心病预测中的应用研究背景与意义心血管疾病(CVD)每年导致约1790万死亡病例,占全球总死亡人数的30%。其中冠状动脉疾病(CAD)作为CVD中死亡率最高的类型,其早期准确诊断对临床治疗至关重要。传统诊断方法存在局限性,而机器学习(ML)与人工智能(AI)技术为CAD预测提供了新思路。然而,高维数据中的冗余特征和分类器超参数选择问题严重制约模型性能。本研究针对这些挑战,开发了创新的多目标混合哈里斯鹰优化算法(MO-hHHO)。算法创新与改进标准哈里斯鹰优化(HHO)算法存在早熟收敛、探索-开发失衡等问题。MO-hHHO通过三项关键改进突破局限:引入粒子群优化(PS
来源:Advanced Intelligent Systems
时间:2025-08-04
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并行多模态语言模型(PMLM)在乳腺结节早期诊断中的创新应用:基于视觉-语义融合的精准医疗突破
并行多模态语言模型(PMLM)通过整合乳腺超声图像与临床文本报告,构建了创新的早期诊断框架。该研究针对传统单模态方法的局限性,提出三模块并行架构:图像单模态学习器(ResNet/ViT)、文本单模态学习器(LLaMA-2)和多模态学习器(CLIP-ViT-L),通过多数投票机制实现最终决策。在方法学层面,图像模块采用预训练ResNet提取H×W×C维特征,经全连接层分类;文本模块通过LLaMA-2生成诊断报告,BERT-NER模型提取实体构建结构化表格;多模态模块利用视觉语言模型(LLaVA1.5)进行跨模态特征融合。研究创新性地引入焦点损失函数(αt(1-ŷ)γlog(ŷ))解决数据不平衡问
来源:Advanced Intelligent Systems
时间:2025-08-04
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智能全息抗眩光挡风玻璃系统(IHAWS)与抬头显示(HUD)的集成创新研究
智能全息抗眩光挡风玻璃系统(IHAWS)的创新设计系统架构IHAWS由抗眩光全息元件(aHOE)和抬头显示全息元件(hHOE)构成。当强光(如阳光或LED高光束)以特定角度入射时,aHOE通过衍射将有害光能定向反射,使进入驾驶员眼盒范围的光强降低40%。hHOE则负责将车速、导航等驾驶信息投射至车辆前方。系统通过双目摄像头实时监测眩光源方位,智能调度两种HOE的工作区域以避免功能重叠。aHOE的光学设计突破针对大角度(±30°)和宽光谱(400-700 nm)需求,研究团队提出两种记录方案:方案1采用统一记录参数(639/532/457 nm三波长复用),方案2为不同位置aHOE定制记录参数。
来源:Advanced Intelligent Systems
时间:2025-08-04
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基于定量构效关系(QSAR)新方法学(NAMs)解码纹身与永久化妆色素的理化特性与体内代谢关联研究
纹身与永久化妆色素的安全性挑战纹身和永久化妆(PMU)色素因其含有的金属离子成分,常引发过敏反应和光毒性。这些色素的化学结构决定其独特的理化性质,如沸点(BP)、闪点(FP)、表面张力(ST)等参数,直接影响其在人体内的吸收、分布、代谢和排泄(ADME)过程。研究发现PMU色素颗粒通常比传统纹身色素更细小,这导致其理化特性和生物行为存在显著差异。创新性研究方法学研究团队采用瑞士ADME(SwissADME)和ChemBCPP两个开源计算毒理学平台,对欧盟法规附录13列出的90种色素进行系统分析。通过随机森林(RF)、支持向量机(SVM)等5种机器学习算法比较,最终确定RF模型预测性能最优(训练
来源:Advanced Intelligent Discovery
时间:2025-08-04
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基于核形态机器学习算法的纹理表面巨噬细胞表型检测方法研究
巨噬细胞作为先天免疫的关键效应细胞,其表型极化(M1/M2)直接影响植入式医疗器械的临床效果。传统基于表面标记物(CD80/CD86/CD206)的分类方法存在操作繁琐、变异度高等缺陷。本研究提出革命性解决方案——通过核形态参数结合机器学习实现精准分类。方法学突破研究团队采用RAW 264.7细胞系,在平滑PMMA、组织培养聚苯乙烯(TCPS)和4μm间距微柱阵列(P4G4)三种表面培养,分别用LPS和IL-4诱导M1/M2极化。通过CellProfiler软件从DAPI染色图像提取181维特征,包括:形状参数:Zernike多项式特征(0_0/2_0/4_2等)、偏心度、紧密度强度参数:边缘
来源:Advanced Intelligent Discovery
时间:2025-08-04
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墨西哥城有机固废生物精炼工艺模拟:生物燃气、生物乙醇与生物肥料联产技术
这项研究通过Aspen Plus® V.10软件对墨西哥城(CDMX)产生的有机固废(OFMSW)进行生物精炼过程模拟,创新性地构建五阶段联产系统:1)采用搅拌罐与化学计量反应器模拟厌氧消化(Anaerobic Digestion)过程2)通过酸水解(Acid Hydrolysis)分解复杂有机物3)运用同步糖化共发酵(Simultaneous Saccharification and Co-fermentation, SSCF)技术转化糖类4)传统蒸馏(Conventional Distillation)提纯5)萃取脱水(Extractive Dehydration)精制模拟数据显示,每处理
来源:Journal of Chemical Technology & Biotechnology
时间:2025-08-04