近日，上海科技大学创意与艺术学院智造系统工程中心武颖娜课题组在《今日材料物理学》（Materials Today Physics）期刊上发表了题为“Fabrication and property research of a new 3D-printable magnetorheological elastomer (MRE)”的研究论文。针对磁流变弹性体（Magnetorheological Elastomer, MRE）作为智能阻尼、磁控吸波材料的应用前景，设计合成了一种新型可打印MRE（Printable MRE, p-MRE）材料，并首次采用3D打印技术制备出了磁流变性能优异的p-MRE样品。MRE具有优异的磁场可控性能，可实现振动控制、吸波降噪、触觉传感等功能，但受到传统模具成型工艺的限制，难以制备复杂的结构和形状，限制了诸多复杂场景下的应用。随着无模具成型的3D打印技术迅速发展，为制备复杂结构的MRE提供了可能。p-MRE原材料的设计与合成、3D打印工艺的开发以及磁流变性能的调控，是制备复杂结构MRE零件的难点和挑战。武颖娜课题组设计了一种基于热塑性聚氨酯（TPU）和羰...

多学科的交叉碰撞与融合是科研创新的重要源泉。上海科技大学物质科学与技术学院李健、凌盛杰、刘一凡课题组在合成生物学、材料科学、化学及生物信息学等交叉领域密切合作，继开发构建了有生命的“活体凝胶”后，取得又一新成果，构建了核糖体肽类活性天然产物的体外生物合成与发现新平台，该成果在线发表于国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。核糖体翻译后修饰肽类（RiPPs）是一类活性天然产物，其化学结构复杂且丰富多样，具有抗菌等多种生物活性。随着基因测序和人工智能的迅猛发展，在原核、真核和古细菌等生物体中已发现RiPPs的广泛分布，但绝大部分生物合成RiPPs的基因簇（gene cluster）尚待探究。因而，亟需一种高效的生物合成平台，用于RiPPs的快速发现、生物合成与活性鉴定，以满足深入机制研究和临床应用的需求。针对上述需求，上科大物质学院联合团队结合无细胞基因表达、生物催化和生物信息学等交叉手段，构建了一种高效的体外Ri...

近日，信息科学与技术学院赵登吉课题组与上海财经大学理论计算机研究中心合作完成的论文“Incentives for Early Arrival in Cooperative Games”被第23届智能体及多智能体系统国际会议（International Joint Conference on Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, AAMAS 2024）接收，并荣获本届会议唯一的最佳论文奖。传统的合作博弈主要研究“如何将合作产出的价值分配给合作者”问题，分配目标包括合作的稳定性和分配的公平性。为了公平性，诺贝尔经济学奖得主劳埃德·夏普利（Lloyd Shapley）在1951年提出了夏普利值（Shapley value）的合作奖励计算方式，核心是把一个合作者加入到一个团队所带来的边际贡献作为此合作者奖励计算的依据。由于传统的合作博弈不考虑加入顺序，所以无法用某一种特定的加入顺序计算所有人的边际贡献。为此夏普利提出了将所有可能的加入顺序都考虑一次从而计算出每个合作者的平均边际贡献，以此作为他们的奖励分配。但在现实...

5月20日，上海科技大学生命科学与技术学院盖景鹏课题组与中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心于杰课题组、加拿大蒙特利尔大学Alexey V. Pshezhetsky课题组在《自然结构与分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)发表了题为“Structure and mechanism of lysosome transmembrane acetylation by HGSNAT”的研究论文，解析了HGSNAT无底物结合apo状态、与乙酰辅酶A（Ac-CoA）结合以及与乙酰化产物结合的冷冻电镜结构，揭示了一种由乙酰肝素-α-氨基葡萄糖N-乙酰转移酶（HGSNAT）介导、不同于传统的乙酰转移酶的全新溶酶体跨膜乙酰化分子机制，为开发更有效的治疗粘多糖症ⅢC（MPS IIIC）疾病的治疗策略提供了结构线索。硫酸乙酰肝素（HS）是位于细胞表面和细胞外基质中最常见和最重要的糖胺聚糖之一，在发育、炎症、血管生成、细胞生长和病毒感染等一系列生物过程中发挥重要作用。HS的降解需要多种溶酶体酶的协同，其中HGSNAT是...

5月22日，上海科技大学iHuman研究所、生命科学与技术学院华甜和刘志杰团队，联合山东大学基础医学院孙金鹏团队及上海交通大学医学院第九人民医院杨驰团队在《自然》（Nature）上以“文章加速预览 (Accelerated Article Preview, AAP)”形式在线发表了题为“Bitter taste TAS2R14 activation by intracellular tastants and cholesterol”的最新研究成果，揭示了植物来源苦味物质、上市药物分子及胆固醇对苦味受体TAS2R14的独特调控机制。这也是华甜和刘志杰团队继2022年在《科学》（Science）上报道首个人源苦味受体TAS2R46后，在人体苦味化学感知研究领域的又一次突破。 味觉是生物体的重要生理感觉之一，在营养摄取和规避有害物质中起着至关重要的作用。人类拥有酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味觉，这些味觉主要由舌面上的味蕾对不同的味觉分子进行响应。当味觉受体识别到特定的味觉分子时，受体被激活并触发味觉神经信号，该信号传递到大脑味觉中枢，进而...

近日，上海科技大学生物医学工程学院彭畅课题组研发了一种用于膀胱容积连续监测的柔性可穿戴超声器件，实验验证了该器件良好的机械和声学性能，及其监测准确性。研究成果以“A Stretchable and Wearable Ultrasonic Transducer Array for Bladder Volume Monitoring Application”为题发表于传感器工程和技术领域期刊IEEE Sensors Journal。膀胱监测是测量和评估膀胱功能和健康状况的过程，专业人员可据此评估膀胱储存和排空尿液的能力，并检测可能存在的异常或问题，是泌尿科护理的重要组成部分。导尿术是测量排尿后残余体积的“金标准”方法，它将导管插入膀胱并测量排尿后的残余尿液量。该侵入性方法会使患者感到不舒服，并有感染和创伤的风险。与传统方法相比，非侵入式可穿戴膀胱容积监测系统具有多种优势：有助于连续监测，使医疗保健提供者能够实时监测膀胱容积波动；使患者佩戴舒适和便利，还可使患者在不需要帮助的情况下监测他们的膀胱容积，从而提高...

5月11日，上海科技大学生命科学与技术学院李磊课题组在国际学术期刊《分子治疗》（Molecular Therapy）发表了题为“The MuSK agonist antibody protects the neuromuscular junction and extends the lifespan in C9orf72-ALS mice”的研究论文，报道了渐冻症中神经肌肉接头受损的新机制，并发现了一种治疗的新策略。肌萎缩侧索硬化症（ALS），也被称为渐冻症，是一种严重危及生命的运动神经系统疾病。患者由于上下运动神经元的退行和死亡，导致肌肉无力、麻痹和萎缩，最后累及呼吸肌产生呼吸困难导致死亡。遗憾的是该疾病目前还没有效的治疗方法，患者往往在确诊3-5年内死亡。运动神经元特别是位于脊髓的下运动神经元主要功能是传递信号给肌肉，控制肌肉的收缩。负责将运动神经元信号传递到肌肉的结构被称为神经肌肉接头。神经肌肉接头结构和功能的异常是导致ALS患者运动功能丧失的主要原因，神经肌肉接头功能异常在ALS疾病早期发生，远早于运动神经元死亡。然...

  作者：  固态离子材料有良好的离子传导能力，相较液态电解质具更高的安全性和更广泛的工作温度范围，在固态电池、燃料电池和传感器等领域有着广泛应用前景。材料的性能取决于结构，找到一种能客观、定量地联系材料结构与性能并理解相应机理的方法一直是材料科学家追求的目标。目前，已有用于固态离子材料性能预测的机器学习方法都是基于理想的完美单晶模型。真实材料中存在的各种结构缺陷使得实验测量的性能在大多数情况下都偏离理论预测，基于从真实材料获取的、涵盖复杂结构表征数据的机器学习研究方法还有待发展。上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组、信息科学与技术学院何旭明课题组和物质科学与技术学院于奕课题组开展交叉合作，以氧化物锂离子导体锂镧锆钽氧作为研究对象，发展了一种对显微结构和离子电导率进行直接关联的可解释的算法。相关研究成果近期发表在国际学术期刊Nano Letters上。研究人员通过改变制备条件得到不...

近年来，人类社会的数据呈现爆炸式增长。传统的冯·诺依曼架构在处理大量数据时面临并行计算效率低且能耗高等问题。模仿人脑功能的类脑计算作为一种新型的计算范式，因具有高信息处理效率和低能耗等特点而受到广泛关注。在类脑计算中，连接神经元的人工突触是实现信息处理和存储必不可少的要素。人类约80%的外界信息依靠视觉获取，因此模拟视觉突触的仿生人工突触器件是实现类脑计算、神经形态感知和脑机结合等应用的核心元器件。 图1.氮化镓人工突触及其应用 信息科学与技术学院邹新波课题组利用光脉冲调控氮化镓（GaN）中的缺陷态，实现了类生物突触结构的氮化镓突触晶体管。该突触器件利用缺陷态与载流子的相互作用，表现出极佳的电荷调控特性，达到了109的高开关电流比。研究人员利用该人工突触，成功模拟了神经系统中钙离子影响神经递质的传输过程，包括兴奋性突触后电流（EPSC）、双脉冲易化（PPF）等突触可塑性功能。此外，对人工突触持续施加...

近日，上海科技大学生物医学工程学院程冰冰课题组在声学领域期刊Ultrasonics Sonochemistry上发表了题为“Microbubble-enhanced transcranial MR-guided focused ultrasound brain hyperthermia: heating mechanism investigation using finite element method“的研究论文，深入探究了课题组此前研发的一种针对脑肿瘤的聚焦超声药物递送新方法的物理机制。脑肿瘤是全球重大健康问题，具有致死率高、难以治愈的特点。药物治疗是脑肿瘤重要治疗手段之一，然而，血脑屏障严重阻碍了药物入脑，大大限制了其治疗效果。此前，课题组研发了一种针对脑肿瘤的新型药物递送技术——微泡增强的磁共振引导经颅聚焦超声温热疗法。该技术可同时实现脑部靶向温热疗法和血脑屏障开放，增强脑部药物靶向递送的安全性和有效性，具有临床转化前景。然而，该新型药物递送技术中微泡增强聚焦超声加热效率的物理机制尚不明确。 微泡增强的磁共振引导经颅聚焦超声温热疗法原理图在...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院刘冀珑课题组在植物逆境生物学领域取得重要进展。通过冷冻电子显微镜和蛋白质结构预测工具AlphaFold2，团队首次解析了植物中脯氨酸代谢途径中的关键限速酶——吡咯啉-5-羧酸合成酶（AtP5CS）的代谢纤维结构，不仅解析了AtP5CS高效催化的独特机理，同时也揭示了植物脯氨酸代谢和应激反应背后错综复杂的机制。这项研究成果发表在《自然·植物》（Nature Plants），论文题为“Dynamic Arabidopsis P5CS filament facilitates substrate channeling” 。干旱、盐分胁迫和极端温度等非生物胁迫对全球农作物生产构成了威胁。为了实现最佳的作物生产力，植物必须能够高效地克服这些胁迫。在这些胁迫条件下，脯氨酸的快速积累是植物响应机制中的一个显著特征和主要应对策略。AtP5CS是植物从头合成脯氨酸的关键限速酶，含两个功能结构域：谷氨酸激酶(GK)和谷氨酰磷酸还原酶(GPR)结构域。 图1：AtP5CS1以及AtP5CS2的代谢纤维...

5月12日，上海科技大学生命科学与技术学院刘艳芬课题组在学术期刊Autophagy（《自噬》）上在线发表了题为“USP20 deubiquitinates and stabilizes the reticulophagy receptor RETREG1/FAM134B to drive reticulophagy”的研究论文，阐明泛素化修饰在内质网选择性自噬降解中的调控机制。  自噬是一种细胞内重要的降解机制，通过形成自噬小体将受损的蛋白质、细胞器和外源微生物等物质包裹，并将其运送至溶酶体进行降解，保持细胞的稳态和健康。选择性自噬则是一种具有特异性的细胞器降解方式，能有针对性地消除不同类型的细胞器。作为细胞内最大的有膜细胞器之一，内质网具有多种重要功能，包括蛋白质和脂质的合成、蛋白质质量控制、维持钙离子稳定以及促进细胞器间通讯等。维持内质网稳态对细胞的正常运行至关重要，及时清除受损的内质网尤为重要。内质网上存在多种自噬受体负责介导其选择性自噬降解的过程。蛋白质的泛素化修饰在自噬调控的各个阶段...

低温存内计算是实现数据密集型高能效计算的一项技术方案。针对现有存内计算设计在低温器件特性利用上的不足，上海科技大学信息科学与技术学院哈亚军课题组提出了一种基于eDRAM的低温存内计算加速器（eCIMC），可支持布尔计算和卷积计算操作。 图1 eCIMC整体架构以及核心C3T块设计图2 基于ARSA的4-bit Flash ADC结构以及多周期参考电压自适应生成技术示意图本研究通过优化C3T动态存储单元结构，成功实现了支持高保持时间的多模式操作；设计了一种自适应可重构的灵敏放大器（ARSA），充分利用C3T结构特性实现参考电压存储，显著提升了计算能效。在此基础上，团队通过重构ARSA实现4-bit Flash ADC，并结合多周期的参考电压自适应生成技术，实现了快速且低功耗的低温卷积计算。在这个过程中，信息科学与技术学院寇煦丰课题组所提出的低温器件模型对本工作电路设计与优化起到重要作用。该成果以题为“eCIMC: A 603.1TOPS/W eDRAM-based Cryogenic In-Memory Com...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院王彤课题组和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心李毅课题组合作，在《细胞生物学杂志》（Journal of Cell Biology）上发表研究论文，报道了一种神经元轴突所特有的抵御机械冲击的快速保护机制。此机制使得极度细长的轴突能够承受弱机械力的冲击，而不会轻易退行。 在人类的日常生活和运动中，高强度、快速的头部运动过程可能导致脑组织产生3-5%的变形，并会将神经元轴突暴露在弱机械力的冲击下。但这些“脆弱”的轴突却承受住了这些弱机械力的冲击而不被损伤。大量临床数据表明突然的强机械力冲击会导致创伤性脑损伤，而重复的低强度机械力冲击也会导致慢性创伤性脑病，在两种病患的脑中都发现严重的轴突损伤或退行病理现象，表明轴突对机械性损伤的高度易感性。然而神经元抵御弱机械力冲击的机理是什么仍然未知。近期一些研究发现轴突在受到弱机械冲击时会经历可逆的“成珠”过程，这一特有现象表明轴突可能具...