近年来随着激光器技术、超声传感器技术、集成电路技术以及医学影像算法等的快速发展，基于光声物理效应（1880年由电话的发明人Alexander Bell 发现）的光声成像技术，受到越来越多的关注。信息学院智能医学信息研究中心高飞教授团队（混合成像系统实验室）深耕光声成像领域多年，研究贯通物理、硬件、算法、应用多个维度。2022年以来，该团队在光声成像的物理非线性效应、数据采集系统与传感器小型化、图像重建算法智能化及其在手术中前哨淋巴结定位的临床应用等方面发表了一系列科研成果，提出了新观点和新思路。物理方法研究基于多波长光学吸收系数与光声信号强度的线性相关性，光声成像可以对不同的生物组织和分子进行定量成像。然而，由于光声效应的物理过程涉及到复杂的多物理场（光-热-声-电）耦合与转化，各种非线性效应一定程度上影响其定量精度。因此，如何有效避免或利用光声非线性效应，逐步成为最近几年的研究热点。2021届博士毕业生段廷阳（合作导...

近日，《自然•通讯》 (Nature Communications) 在线发表了上海科技大学生物医学工程学院沈定刚IDEA实验室、联影智能公司、上海交通大学医学院附属第九人民医院、重庆邮电大学、西安交通大学、杭州市第一人民医院合作完成的“牙分割”科研成果 “基于人工智能的 CBCT 牙齿及牙槽骨全自动分割系统”（A fully automatic AI system for tooth and alveolar bone segmentation from cone-beam CT images）。随着人们对口腔健康意识的日益提升，数字化口腔技术已被广泛应用于正畸、修复、种植、牙周及颌面手术中。Cone-beam CT (CBCT) 图像作为低辐射剂量和高分辨率的数字化影像，可提供完整的三维牙齿及牙槽骨信息，以满足数字化口腔在正畸功能性排牙，种植手术导板设计，以及各种牙体、牙周手术方面的需求。因此，从 CBCT 图像中自动勾画出牙齿和牙槽骨结构对于数字化口腔的应用研究至关重要。然而，由于CBCT 图像质量极易受到伪影影响，而且不同患者间...

由新型冠状病毒SARS-CoV-2引发的COVID-19对全球公共卫生造成了前所未有的威胁，特别是最新出现的奥密克戎（Omicron）变异毒株在全球范围广泛传播，不断给中和性抗体和疫苗研发带来新的挑战。Omicron变异毒株存在大量突变位点，其中有多达37处突变位于刺突蛋白（Spike）。近期研究显示，目前多种针对SARS-CoV-2的中和性抗体对Omicron变异毒株无效或效力显著降低。因此，深入研究Omicron变异毒株免疫逃逸的分子机制可以为针对SARS-CoV-2的广谱中和性抗体研发提供新思路。4月15日，清华大学教授、上海科技大学免疫化学研究所特聘教授饶子和院士、免化所杨海涛研究员联合南京大学、重庆医科大学等单位在国际期刊《细胞报告》（Cell Reports）上发表最新研究成果。研究团队利用冷冻电镜单颗粒技术解析了Omicron变异毒株Spike蛋白分别结合受体和抗体的高分辨率结构，从结构生物学角度阐明Omicron 变异毒株逃逸绝大部分现有中和性抗体，同时保留与受体ACE2 有效相互作...

分子光开关是一类可以在光照后改变形状的分子，在光响应材料、离子传输、生物医药等领域具有广泛应用。分子光开关改变形状的快慢（热弛豫速率）是决定其应用场景的一项重要参数，因此这一性能的调控对分子光开关的应用具有重要意义。近期，物质学院乔博课题组报道了一种不通过化学修饰，利用非共价相互作用，直接对靛蓝类分子光开关的热弛豫速率进行调控的方法，该成果发表在光化学领域知名期刊 ChemPhotoChem，并成为当月封面（cover feature）文章。碳碳双键（C=C）广泛存在于各类有机化合物中。当双键的两端带有不同取代基团时，可以形成两种不同的立体异构体（E与Z，如图1）。多数情况下，只有一种异构体是稳定的，而另一种异构体则处于“介稳态”。处于稳态的异构体，只有在受到特定波长的光照激发后，才可以暂时性地转化为介稳态异构体。分子光开关就是利用这一原理，实现在两种不同状态间切换的一种“分子机器”。图1 碳碳双键的两种不同异构...

近日，上科大物质学院于平课题组与上海交通大学王世勇课题组合作，首次发现通过脱水反应可在金表面实现超高产率的三角烯三聚体制备，并验证了产物结构的高自旋特性。该研究成果论文发表于国际知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。三角烯是一类具有高自旋基态的锯齿边缘三角形纳米石墨烯，这种独特的形貌使得三角烯及其更高的同系物无法构建没有未配对电子的凯库勒型共振结构，因此三角烯及其更高同系物的化学反应活性高、稳定性差，在传统的溶液化学中很难获得无取代基的纯锯齿边缘的三角烯或其更高的同系物。尽管如此，在理论研究中，由于三角石墨烯具有铁磁耦合的边缘态，其净自旋随着分子尺寸的变化而变化，具有构建高自旋框架的潜力，因而被认为在未来分子自旋电子学应用中有着重要潜力，其对碳基自旋器件的研发也尤为重要。在以往的研究中，多通过苯环或者单键连接形成三角烯结构，该结构中两个三角烯单元之间为反铁磁耦合，AB两种子晶格的碳...

上科大物质学院杨晓瑜课题组近日在平面手性大环不对称合成领域取得进展，研究成果论文在线发表于国际知名期刊《德国应用化学》 （Angewandte Chemie International Edition）。平面手性环芳烷（cyclophane），是一类具有平面手性的大环化合物，其在天然产物、不对称催化、主客体化学和材料科学中均有着广泛的应用。该类化合物一般由一个取代的芳环及一根大环侧链组成，其平面手性来源于大环的侧链阻碍了取代芳环的自由翻转，因此可以被看作是一种阻旋异构体（atropisomer）（图1，a）。尽管平面手性大环化合物研究近年来取得了显著进展，但很多合成方法仍受限于反应的低产率、不能令人满意的立体选择性以及使用当量的手性促进剂等，因此亟需发展高产率、高对映选择性的不对称催化方法来构建平面手性大环。图1. 不对称芳胺亲电胺化构建平面手性大环近年来，杨晓瑜组对利用手性磷酸催化芳胺与偶氮二甲酸酯的不对称胺化反应，相继实现了轴手性联芳基二胺（BIN...

绿色氢能技术是利用可再生能源制氢的技术，基于无机半导体的光电化学(PEC)与光催化(PC)分解水制备氢气工艺可实现源于太阳能的绿氢制备，具有零碳排放的优点。PEC系统通常包括一个可还原水产氢的p型半导体电极和一个可氧化水产氧的n型半导体电极，这一工艺在半导体选择和能量转化效率等方面具有优势，但电极的制备成本较高；相比之下，PC系统可采用单个半导体颗粒进行反应，虽然反应效率较低，但具有相对较高的光利用率以及更低的应用成本。因此，如果将一个p-n耦合的双电极系统微型化为一个光催化剂颗粒，则有望兼具PEC高活性和PC低成本的技术优势。近日，上海科技大学物质科学与技术学院马贵军课题组采用逐层组装工艺制备出微米尺寸的p-n耦合光电极，并成功用于光催化分解水。该工作首先采用Langmuir-Blodgett拉膜法组装出具有高晶面选择性的Mo:BiVO4（n型半导体）单颗粒基底，再溅射一层金属In作为导线和粘结剂，最后再于其上铺设一层Rh:SrTiO3（p型半导体）...

近日，上海科技大学物质学院刘巍课题组通过二元盐动态包覆策略，实现了在空气气氛中碳材料的制备，该方法能实现碳化过程产气的释放，并在随后创造一个密封的环境，使得碳材料不被氧化。这一方法还适用于各种碳前驱体。该成果发表于国际学术期刊Matter。由于具有物理化学性质丰富、孔结构和形貌多样、储量大及成本低等优点，碳材料在能量储存和转化、柔性可穿戴电子、环境污染、催化和生物领域得到广泛应用。由于碳在500 oC以上就会被氧化，其制备通常在惰性气氛中进行。在空气中制备碳材料可以降低成本，但如何实现仍是面临巨大挑战。刘巍课题组采用一种新的二元动态盐包覆方法，成功地实现了在无需惰性气体保护的条件下碳材料的制备。该方法将碳材料的前驱体和一种盐混合作为核，然后外面包覆溴化钾盐作为壳，核壳复合物经煅烧、水洗和干燥后就能得到相应的碳材料。该方法适用的碳源非常广泛，从小分子（葡萄糖）、大分子（聚偏氟乙烯、PVDF）、生物质（樟树叶...

作为便携式电子产品和电动汽车的主要电源，锂离子电池已广泛用于人们的日常生活。然而常规锂电池采用的易燃有机液体电解液为电池的安全性埋下了隐患。相比之下，固体电解质不易燃，相应固态锂电池的安全性远高于传统锂电池。在各种固体电解质中，石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZO）氧化物电解质因其高离子电导率、宽电化学窗口和对锂金属的高化学稳定性而备受关注。美中不足的是，LLZO固体电解质的高电极-电解质界面阻抗和低临界电流密度 (即锂枝晶刺穿固体电解质层的最高电流密度，CCD)严重阻碍了其在固态里金属电池的发展。有研究发现，LLZO在空气中储存时会在表面形成疏锂的碳酸锂杂质，造成锂离子传输缓慢。许多研究提出采用亲锂界面层（Au、Sn、ZnO、MoS2、Al2O3等）修饰LLZO可以提高其对锂金属的润湿性，降低界面电阻，并提高CCD。然而，近期有研究发现，表面不含碳酸锂杂质的LLZO本身是亲锂的，另外多数关于界面改性的文章都未深入研究LLZO在包覆界面层前的表...

G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）在细胞信号转导中发挥重要作用，参与介导并调控人体的各类生命活动。这类受体与众多疾病密切相关，是目前最大的药物靶标蛋白家族，超过40%的上市药物作用途径与之相关。虽然近年来对GPCR的结构与药理学研究不断有重要成果产生，但至今仍有100余种GPCR的配体和信号转导通路未知。而针对孤儿受体类GPCR的相关研究更为匮乏，极大地制约了对于该类GPCR生理功能与信号转导机制的全面认识。因此，孤儿受体作为药物开发的“处女地”，有望为创新药物研发带来新机遇。 近日，中国科学院上海药物研究所吴蓓丽研究组、赵强研究组联合上海科技大学水雯箐研究组，在孤儿受体信号转导机制研究方面取得突破性进展：成功解析了两种黏附类GPCR（adhesion GPCR）ADGRD1和ADGRF1分别与G蛋白结合的复合物三维结构，并开展了深入的功能相关性研究，首次阐明这类孤儿受体自发激活的分子机制，为研究该类受体的信号转导机理和...

近日，上海科技大学免疫化学研究所、生命科学与技术学院刘佳团队研究发现，噬菌体来源的CRISPR多肽抑制剂（G8PPD）可调控碱基编辑器的活性并提升其特异性，提示其潜在的治疗相关应用。该成果在线发表于国际学术期刊《自然 通讯》（Nature Communications）。此前研究中，刘佳团队与合作者研究发现丝状噬菌体主衣壳蛋白（Gene VIII-encoded protein, G8P）及其周质结构域（G8PPD）编码的含20个氨基酸左右的多肽，可以变构调节的方式抑制 SpCas9 的活性。G8PPD是首个被报道的CRISPR 系统的首个多肽类抑制剂，亦是首个通过别构调节方式发挥作用的 CRISPR 抑制剂，这是我国在CRISPR调节性分子领域为数不多的原创性科研发现与成果。实验证明，多种丝状噬菌体来源的G8PPD均可对CRISPR-Cas9 的细胞内活性进行时像调控，从而提升其基因编辑的特异性。根据 G8PPD抑制 Cas9 的原理，研究人员推测其对基于 Cas9 构建的碱基编辑器（Base editor, BE）应具有同样的抑制效果。...

4月4日，上海科技大学免疫化学研究所姜标/杨异凤/刘佳研究团队与生命科学与技术学院邹燕课题组合作，通过交叉运用多种不同的技术手段，发现位于前体miR-27a（pre-mir-27a）上的功能性突变位点rs895819（C/T）与双相情感障碍具有相关性。rs895819能影响成熟体miR-27a的表达量，而miR-27a通过调控重要的神经发育基因NCAM1来实现这种关联作用，该研究为miRNA在双相情感障碍等精神疾病的作用机制提供了重要研究思路。目前该研究成果发表于Nature旗下的子刊Communications Biology。双相情感障碍又称躁狂抑郁症、躁郁症，是指患者既有躁狂或轻躁狂发作，又有抑郁发作的一类情感障碍。双相障碍是一种常见的精神障碍，流行病学调查显示双相障碍患病率1%～3%，发病年龄高峰期15～19岁，病因至今尚不十分明确。MicroRNA的异常表达或基因组突变与人类疾病密切相关。这项研究分析了miRNA基因变异与精神分裂症或双相情感障碍之间的关系。研究者对1584名受试者的总样本中的10...

近日，上海科技大学iHuman研究所Kurt Wüthrich课题组在《美国国家科学院院刊》（The Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS）发表论文，揭示了神经激肽1受体（NK1R）与小分子配体阿瑞匹坦（aprepitant）结合时正构口袋的大尺度运动。 G蛋白偶联受体（GPCR）是细胞膜上具有七次跨膜螺旋的一类蛋白质，它结合细胞外环境中的信号分子并传递信息到细胞内部，进而产生响应。近年来，科研人员通过X射线晶体学和冷冻电子显微镜技术解析了大量GPCR的三维结构。这些受体结合不同效应配体后，胞外侧的配体结合口袋及胞内侧跨膜螺旋有明显的构象变化。结合口袋的收缩或扩张与配体的类型及结合模式密切相关，是GPCR结构与功能研究的热点之一。通过19F核磁共振观测结合于神经激肽1受体正构口袋的配体阿瑞匹坦，发现阿瑞匹坦两个对称的三氟甲基处于不同的微环境并有多个亚状态。通过2D [19F, 19F]-EXSY和19F饱和转移实验，发现连接三氟甲基的苯环存在...

4月6日，上海科技大学免疫化学研究所研究员杨海涛与清华大学教授、上海科技大学免疫化学研究所特聘教授、中国科学院院士饶子和团队在国际著名期刊《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表研究论文，报道了新型冠状病毒的关键药靶——主蛋白酶在静息态、结合底物中间态和切割后状态的高分辨率晶体结构，以拍“全息照片”的方式精确地揭示了主蛋白酶催化底物水解的整个过程。同时，研究人员还发现新冠病毒主蛋白酶在识别病毒复制酶多蛋白过程中的关键特性：它能识别10个氨基酸残基长度的底物，但只对其中4个位点具有选择性。自2019年12月以来，新冠疫情暴发并且迅速席卷全球。新冠病毒属于β冠状病毒属，是一种正链RNA病毒。新冠病毒的一大特征是当病毒入侵宿主细胞后，首先需要利用宿主的翻译机器将病毒遗传物质翻译成多聚蛋白（polyprotein）。其中两条超长的复制酶多蛋白（pp1a和pp1ab）经过病毒自身的两个蛋白水解酶主蛋白酶（Mpro）和木瓜蛋白酶（PLpro）精确水解...