科研进展--中国科学院广州分院

11月4日，中国科学院东莞材料科学与技术研究所（简称“东莞材料所”）非晶材料研究部自主研发的非晶软磁材料研发科学基座平台——“玄鼎”正式上线，首个模块软磁知识智能体同步开放。作为国内首个专注于软磁材料领域的科学基座平台，玄鼎面向高校、科研院所与企业的材料研发人员开放，以“赋能非晶软磁材料闭环研发全流程”为长期目标。本次上线的知识智能体正是这一科学知识基座的第一块基石，以“全要素、可溯源、高可信”为特色，为研发人员提供句句可溯源的软磁领域知识服务。一、软磁材料知识治理难题软磁材料是实现电能高效转换、传输与存储的关键功能材料，支撑着电力电子、新能源汽车、光伏与储能等战略性新兴产业的发展，其研发水平直接关系到能源变换装备的效率上限。然而，相关科学知识散落在跨越数十年的论文与报告之中，体量远超任何个体的阅读能力；让沉睡在文献中的知识变得可检索、可计算、可验证，已成为人工智能时代的材料科学（AI for Materials Science）必须首先回答的前提性问题：没有可治理的知识基座，智能体的一切推理都将成为无源之水。这一难题在软磁材料领域尤为尖锐，根源在于软磁知识区别于一般领域的本质特性：软磁性能并非材料的内禀常数，而是“材料状态×测量条件”的联合响应。铁损、磁导率等关键性能本身就是励磁频率、磁通密度与温度的函数，同一材料在不同测量条件下得到的数值互不可比；材料状态又由合金成分与完整工艺路径共同塑造，同成分合金经不同退火路径，矫顽力、磁导率等性能可变化一个数量级。因此，文献中报告的每一个数值，本质上都只是高维条件空间中的一个采样点，脱离其条件坐标便失去科学意义。而主流人工智能系统建立在“属性—值”的扁平知识表示之上：通用大模型与检索增强生成（RAG）系统在文本切分中丢失数值与测量条件的绑定关系，事后附上的引用也无法证明所引段落真正支撑答案；传统知识图谱虽以三元组保留结构，却在蒸馏中流失了条件元数据与可回查的出处。将条件化观测强行扁平化，得到的不是可用的数据资产，而是系统性的语义失真——这是软磁领域知识长期难以“AI-ready”的深层根源。二、本体增强知识图谱架构玄鼎平台研发团队对这一难题的回应，是在知识表示层以软磁科学语义本体作为整个知识服务的语义根基，将软磁知识从寄生于文本的经验性知识，升维为机器可执行、可治理的科学知识资产。平台为软磁科学量身构建了包含141个语义类的领域本体，从合金体系、制备工艺到磁学性能，每一类实体的定义、单位、受控属性与相互关系，均在数据生产之前即被严格锁定——本体先于数据、语义先于抽取，知识的正确性由契约保证，而非依赖事后清洗修补。在本体中，成分、工艺、测量条件与数值本身同等建模，每一条性能观测都以“全要素”坐标入库，缺失任一要素即被写入闸门拦截，从源头杜绝属性拼写漂移、单位混乱与条件遗漏。目前，图谱已覆盖软磁材料全域七大文献库，沉淀性能观测9.7万余条、工艺观测近5万条；图谱作为文献真源的可计算投影，全量可重建、可审计。本体的作用并不止于守护数据入口，它同时充当知识智能体与领域知识之间的共享语义层——机器理解软磁科学的“语言”。基于本体的受控词表，同一性能在不同条件下的不同观测被精确区分，语义歧义在查询发生之前即被消解；研发人员可按“成分×工艺条件”对性能数据进行结构化查询，数值直接可查、条件显式呈现，每一条结果均携带文献编号与指向原文精确段落的内容寻址锚点。依托这一底座，知识智能体支持文献调研、性能数值直查、跨库综合分析、引用逐条核查等典型场景，覆盖从日常查询到评审核验的完整知识工作流。三、平台愿景非晶材料研究部相关负责人表示，玄鼎平台的愿景是成为非晶软磁材料闭环研发的“科学基座”，按照平台建设规划，材料计算、性能预测、材料设计等模块将以知识智能体为基础陆续上线：计算结果回流知识库、预测模型以本体观测为训练真源、设计推荐携带证据链交付。随着各模块的成熟，平台将演进为自主实验室的“智能大脑”，并依托自动化实验技术实现干湿闭环，由智能体规划实验方案、调用自动化平台执行、将实验数据回流知识库持续学习，真正实现“问答-计算-预测-设计-实验验证”的全流程闭环研发。玄鼎平台的上线，是东莞材料所“AI for Materials Science”战略部署的又一重要进展。目前，研究所已构建涵盖Atomly材料科学数据库、MatChat AI智能体、材料智库智能体、智能衍射分析工具MatDiffract等系列智能化科研平台，玄鼎作为其中面向特定材料体系的垂直深化平台，标志着研究所“通用智能体+垂直科学基座”双层布局的初步成形，将为粤港澳大湾区乃至全国软磁材料领域的原始创新与产业升级提供新支撑。平台网址：https://www.softmagagent.cn/

2026-11-04

深圳先进院｜让低成本相机“看到高光谱”，也让AI自己评估重建光谱有“几分把握，深圳先进院提出全新跨传感器光谱重建框架与可靠性评估研究

在精细农业、环境监测和地物识别等任务中，高光谱影像能够提供丰富的光谱信息，但高光谱相机成本较高、数据量大，难以大范围部署。光谱超分辨技术有望从低成本多光谱影像中重建高光谱影像，为精细遥感观测提供一条低成本路径。然而，这项技术走向真实应用还需解决两个关键问题：不同相机之间的光谱转换关系往往未知，重建模型如何适应真实跨传感器场景？重建结果本质上是模型预测，在缺少真实高光谱影像核对时，用户又如何判断哪些结果可信？近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）数字所空间信息研究中心陈劲松、郭善昕团队围绕上述问题取得连续研究进展。相关成果分别发表于计算成像领域专业期刊IEEE Transactions on Computational Imaging和摄影测量与遥感领域国际顶级期刊ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing。针对跨传感器光谱转换关系未知的问题光谱难以重建的问题，团队提出一种物理退化过程引导的光谱深度展开网络PGU-Net。该网络不再将光谱转换关系作为预先给定的固定参数，而是将其与高光谱影像共同估计。通过将物理观测模型嵌入深度展开网络，在重建高光谱影像的同时学习两台相机之间的有效光谱转换关系，降低了光谱超分辨对精确传感器先验的依赖。在真实Headwall–DJI无人机跨传感器数据中，PGU-Net将四波段多光谱观测重建为144波段高光谱影像，重建峰值信噪比达到39.34 dB。空间互不连通区域上的验证进一步表明，该方法具有较好的跨区域重建稳定性，为不同无人机、不同相机之间的光谱信息转换与协同应用提供了新方法。在此基础上，团队进一步提出BayesSSR框架，回答“重建光谱有多可靠”的问题。该框架在输出高光谱重建结果的同时，提供逐像元、逐波段的不确定性信息，使用户不仅知道模型“给出了什么”，还能够了解“哪里可能不准”。BayesSSR将不确定性区分为数据相关的偶然不确定性（AU）和模型相关的认知不确定性（EU）。前者主要反映观测噪声、光谱混合等数据因素，后者主要反映训练样本不足、模型知识有限等问题。据论文作者介绍，这是首个在光谱超分辨任务中显式联合量化并区分AU与EU的框架。这种区分使不确定性从笼统的“置信分数”转变为可操作的诊断线索：数据问题可引导改善观测质量，模型知识不足则可提示补充代表性样本。真实场景实验显示，针对高不确定性区域补充训练样本后，模型重建精度得到提升，平均EU下降56.2%，展示了“发现风险—分析来源—针对性改进”的应用路径。两项研究分别解决“如何重建光谱”和“如何判断光谱可信”的问题，共同将光谱超分辨从关注整体重建精度，拓展到具体像元和波段的可靠性评估。两者结合，可为光谱质量筛选、重点区域复核、针对性补样及下游定量应用提供支撑，推动低成本光谱遥感从“能重建”向“可评估、能改进”迈进。两篇论文均由深圳先进院博士生李炤林担任第一作者，陈劲松研究员和郭善昕副研究员担任通讯作者，数字所空间信息研究团队为本研究提供了重要支持。相关研究得到国家重点研发计划“生态系统结构与过程关键参数反演与三维实景重建技术”、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省自然科学基金及深圳市相关科技计划资助。论文连接图1.论文上线截图图2．PGU-Net联合估计高光谱影像与跨传感器光谱转换关系图3. 按 AU、EU 和总不确定性排序移除像素，并与真实误差排序比较。图4. 建筑区域在补充代表性训练样本前后的重建误差与不确定性变化。

2026-11-04

深圳先进院｜在水下外骨骼研究领域取得新进展

10月21日，中国科学院深圳先进技术研究院吴新宇研究员团队在机器人领域国际期刊Science Robotics发表了题为“水下外骨骼降低潜水体能与耗气消耗（Reducing energy and air consumption in scuba diving with underwater exoskeletons）”的焦点论文，并获Science Robotics官网首页重点推荐。研究团队围绕潜水员水下运动能耗高、携带气体消耗快和持续运动能力受限等问题，经过多年持续攻关，创造性研制了系列潜水外骨骼系统并大幅提升潜水员水下运动能力，同时降低了代谢消耗。论文围绕这一系列前沿成果，结合团队研发经验，从赋能潜水员这一角度，系统构建了潜水外骨骼在系统集成、运动模态适配设计、助力关节选择及人机协同控制等方面的技术框架与发展路径。相关成果获Science Robotics官网首页推荐，并入选Focus栏目同期重点展示图片，体现了国际机器人领域对水下可穿戴机器人这一新兴方向的持续关注。水下作业环境极为复杂，水体阻力大、温度低、压力高，潜水员在执行救援打捞、水下工程、特种作业等任务时，需要持续消耗大量体能。同时，受人体体能储备和随身携带气体容量限制，潜水员的水下活动范围和持续作业时间受到明显制约。如何降低潜水运动能耗、延长水下作业时间、提升持续运动能力，是水下作业领域亟待解决的关键难题。研发能够适应复杂水下环境、辅助人体运动的水下外骨骼系统，为提升水下作业能力提供了新的技术路径。研究团队近年持续开展水下外骨骼结构设计、运动意图感知和人机协同助力控制研究。面向水下复杂潜姿动作的人机运动相容需求，团队提出了水下柔性驱-传双向助力结构，可针对多种潜姿动作提供助力；针对潜水员随机击水节律和运动模态快速切换特点，构建了多潜姿动作识别与运动相位预测方法，实现了助力时机的准确识别与同步；另外，团队还针对水下人机交互研发了自适应鲁棒抗扰控制方法，提高了复杂水动力扰动下的助力稳定性。基于上述技术积累，团队围绕柔性与刚性两条技术路线，先后研制了系列潜水外骨骼系统。其中，柔性潜水外骨骼PEAKED面向交替打腿、蛙泳腿和水下行走等多种运动模态提供髋关节双向助力，最高可降低单位时间呼吸气体消耗29.77%，并在50m水下冲刺实验中提升了潜水员水下冲刺表现，冲刺时间降低8.1%。此外，研究团队还研制了刚性潜水外骨骼KAED，将系统与潜水装备进行一体化紧凑集成，并针对潜水员打腿频率动态变化的特点，提出了“超鲁棒自适应振荡器(URAO)”运动预测方法，实现了变频打腿过程中人体运动相位的高精度同步与稳定助力。团队的系列研究逐步形成了驱-传结构设计、人体运动感知、助力交互控制到多型系统研制测试的水下外骨骼技术体系。该研究中，深圳先进院王向阳和马跃副研究员为论文第一作者，王向阳副研究员、陈春杰研究员和吴新宇研究员为论文通讯作者。深圳先进院为该研究第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金等项目的支持。团队水下外骨骼研究成果获Science Robotics官网首页重点推荐图为潜水外骨骼技术框架与发展路径外骨骼水下助力图片入选Science Robotics Focus栏目重点展示图片潜水员50m水下冲刺使用PEAKED柔性外骨骼系统提升速度并降低代谢消耗潜水员穿戴KAED刚性外骨骼获得准确打腿助力并扩展水下运动范围

2026-10-28

广州地化所 | 罗春玲、李继兵团队ES&T：从单细胞看病毒如何助力微生物降解污染物

微生物驱动的生物降解是土壤有机污染物自然衰减与生物修复的重要基础。这一过程不仅取决于降解微生物自身的代谢能力，也受到其所处生态互作网络的影响。病毒广泛存在于土壤中，是微生物生态互作网络的重要组成部分，但其与活跃降解微生物的关联及其对污染物转化的潜在影响仍缺乏清晰认识。揭示病毒与降解微生物之间的互作关系，厘清病毒影响宿主代谢及污染物转化的可能途径，有助于深化对土壤有机污染物降解机制与环境归趋的理解，并为生物修复研究提供新的思路。近日，中国科学院广州地球化学研究所罗春玲、李继兵团队以石油污染土壤中的甲基萘为研究对象，将拉曼激活细胞分选—稳定同位素探针技术（RACS-SIP）与单细胞基因组学相结合，探索污染物降解过程中的病毒—微生物关联及潜在代谢联系。研究从具有同位素同化活性的单细胞入手，将功能微生物识别、细胞分选与基因组分析相衔接，为解析复杂土壤体系中的病毒—宿主互作提供了研究途径。微宇宙实验表明，甲基萘在36天内的去除率最高达到80%，并伴随微生物与病毒群落组成的明显变化。研究利用RACS-SIP识别并分选功能微生物，结合群落关联分析和基因组信息，将chrobactrum确定为参与甲基萘代谢的重要候选功能类群，并发现其与一种未分类的有尾噬菌体纲（Caudoviricetes）噬菌体存在潜在关联。这些结果为进一步研究活跃降解微生物及其关联病毒提供了线索。基因组功能分析进一步发现，相关病毒携带醛脱氢酶、脱羧酶等潜在代谢相关基因，宿主基因组则具有邻苯二酚和龙胆酸等芳香化合物代谢途径的遗传潜力。上述信息提示，病毒与宿主之间可能存在与污染物转化相关的代谢联系，为探索病毒影响宿主代谢的机制提供了依据。相关基因的具体催化功能及其对甲基萘降解的贡献，仍有待进一步验证。该研究通过单细胞技术连接污染物来源碳的同化活性、功能微生物身份与病毒关联信息，将污染物降解研究拓展至活跃微生物及其关联病毒，为理解土壤污染物转化中的多类群互作提供了新的视角，也为后续探索病毒—宿主协同作用及生物修复策略提供了方法参考。该研究获得国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）、广东省杰出青年科学基金项目、中国科学院青年创新促进会项目和中国科学院战略性先导科技专项（B类）等资助。相关成果近期发表于 Environmental Science & Technology，并入选期刊副封面。李继兵为论文第一作者，罗春玲为通讯作者。图1.文章入选副封面图2. 研究思路图3. 不同培养时期微生物与病毒群落的潜在关联图4. 基于iPHoP预测的病毒序列与微生物宿主对应关系图5. 基于稳定同位素示踪与单细胞技术识别并分选污染物降解微生物图6. 基于分选细胞的宿主与病毒基因组注释，重建甲基萘潜在降解途径并展示相关基因的来源分布论文信息： Jibing Li, Jiarui Liu, Xixi Cai, Weiping Mei, Longfei Jiang, Dayi Zhang, Bei Li, and Chunling Luo*. Single-Cell Insights into Virus–Microbe Interactions in Emerging Contaminant Degradation. Environmental Science & Technology（2026）.论文链接： https://doi.org/10.1021/acs.est.6c09032

2026-10-26

华南植物园揭示DNA病毒劫持宿主去泛素化酶UBP12/13促进病毒侵染新机制

植物DNA病毒是一类破坏性极强的农作物病原体，包括双链DNA病毒（如花椰菜花叶病毒科）和单链DNA病毒（如双生病毒科），侵染宿主后病毒基因组会被宿主组蛋白包装形成微型染色体。组蛋白翻译后修饰在病毒复制、宿主免疫防御过程中扮演关键角色。宿主可通过组蛋白修饰对病毒微型染色体进行转录抑制，而病毒如何拮抗这一染色质层面防御机制，仍有待进一步解析。中国科学院华南植物园近日联合新加坡淡马锡生命科学研究所研究揭示植物DNA病毒通过致病蛋白P6劫持宿主去泛素化酶UBP12/13，重塑病毒微型染色体表观修饰，解除宿主对病毒微型染色体的表观遗传沉默、助力病毒侵染的分子机制，为创制抗病毒作物提供全新潜在靶点。该研究以花椰菜花叶病毒CaMV为研究对象，利用亲和纯化-质谱（AP-MS）筛选CaMV致病蛋白P6的宿主互作蛋白，鉴定到拟南芥去泛素化酶UBP12、UBP13是P6的互作蛋白。酵母双杂交、Pull-down、Co-IP、BiFC一系列实验证实，P6通过UBP12/13的MATH结构域在细胞核内直接与UBP12与UBP13互作。图1. UBP12/13影响CaMV微型染色体上H2Aub和H3K27me3的修饰水平遗传表型分析表明，ubp12/13突变体对CaMV抗性显著增加，发病进程延迟，病毒DNA及病毒转录本积累量明显下降；而过表达植株病毒病症加重、病毒拷贝数升高。进一步功能验证证明：UBP12的去泛素化酶活性是促进病毒侵染的必要条件，酶活失活突变体丧失促病毒侵染能力。UBP12/13具有去除组蛋白H2A单泛素化（H2Aub）的酶活。ChIP-qPCR结果显示，UBP12/13特异性调控病毒35S启动子的组蛋白修饰状态，减少抑制型组蛋白修饰H2Aub、H3K27me3水平，从而释放病毒转录。更重要的是，双生病毒CaLCuV的致病蛋白AC2同样能够在细胞核靶向UBP12/13；ubp12/13突变体对CaLCuV抗性同样增强。说明劫持UBP12/13是不同植物DNA病毒保守的侵染策略。图2. CaMV P6利用UBP12/13减轻宿主表观遗传沉默并促进病毒感染的分子模型基于上述结果，作者提出工作模型：在野生型植株中，病毒致病蛋白P6/AC2入核与UBP12/13互作。UBP12/13发挥去泛素化功能，降低病毒35S启动子上H2Aub、H3K27me3抑制修饰，解除宿主对病毒微型染色体的表观沉默，病毒大量转录复制，完成侵染。在ubp12/13突变体中，缺失UBP12/13功能，病毒35S启动子维持高水平H2Aub、H3K27me3修饰，病毒转录被抑制，植株病毒抗性增强。该研究阐明了植物DNA病毒操纵宿主表观遗传修饰途径的全新机制。相关研究成果以“The pathogenicity factor of DNA virus interacts with Arabidopsis deubiquitinases UBP12/13 to promote viral infection”为题近日发表在国际学术期刊PLOS Pathogens上。中国科学院华南植物园已毕业博士生李顺和博士后喻芳琴为论文共同第一作者，华南植物园邓书林研究员、新加坡淡马锡生命科学实验室Nam-Hai Chua教授和Hui-Wen Wu博士为共同通讯作者。华南植物园副研究员张艺与硕士生刘思绮也参与部分研究工作。该研究得到国家自然科学基金、广东省科技计划项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014686

2026-10-22

深圳先进院 | 5T磁共振超快高清三维CEST技术助力脑疾病诊疗

化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer, CEST）磁共振成像能够无创探测体内低浓度代谢物和大分子信息，在肿瘤、脑卒中、神经退行性疾病等多类疾病评估中具有重要应用潜力。然而，三维CEST成像通常需要在多个饱和频率偏移下采集大量数据，扫描时间长、空间分辨率受限，严重制约了其临床推广应用。尤其在高分辨率成像条件下，如何兼顾扫描速度、图像质量和代谢信号定量精度，是当前磁共振CEST成像领域面临的重要挑战。近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室吴垠研究员、王海峰研究员等，联合上海科技大学胡鹏教授团队，提出了一种面向5T磁共振系统的超快速高分辨率三维CEST MRI的快速采集新方法Wave-Co-CAIPI。该方法融合Wave-CAIPI波编码、中心向外k空间重排序和keyhole采样策略，可在保持CEST对比度的同时实现1mm各向同性高分辨率的超快速三维成像。研究成果以"Highly Accelerated 1-mm Isotropic 3D Chemical Exchange Saturation Transfer MRI Using Wave-Co-CAIPI at 5 Tesla"为题发表于生物医学工程领域的权威期刊IEEE Transactions on Biomedical Engineering上。该研究围绕三维化学交换饱和转移成像“高分辨率与长扫描时间难以兼顾”的核心瓶颈，构建了从序列设计、采样策略到图像重建的完整技术框架。研究表明，Wave-Co-CAIPI技术在超高场5T的高加速条件下仍能保持良好的结构细节，空间分辨率达1mm各向同性。通过多种图像质量分析表明，与传统2D-CAIPI相比，该方法在9倍加速时显著减轻图像模糊和混叠伪影，使酰胺质子加权和谷氨酸加权图像呈现更均匀、更符合预期的图像对比度。在健康志愿者实验中，白质和灰质区域的酰胺质子加权及谷氨酸加权信号测量具有较低的个体间变异，显示了该方法在超高场三维化学交换饱和转移成像中的稳定性和可重复性。三维 CEST 高分辨率成像实现图像质量、扫描速度双重跃升，有助于分辨大脑细微代谢变化。该方法同时具备良好的可复现性和跨设备泛化性，在落地临床诊疗方面具备广阔应用前景。深圳先进院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室吴垠研究员、王海峰研究员，上海科技大学胡鹏教授为论文共同通讯作者，上海科技大学生物医学工程硕士生谢琢成为论文第一作者。该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项，以及广东省、深圳市等省市科研项目支持。图1：文章上线截图图2：三维Wave-Co-CAIPI CEST成像序列图图3：基于三维Wave-Co-CAIPI技术的APTw和gluCEST图

2026-10-19

深圳先进院 | 告别病理薄片新型探针看清肿瘤组织三维全貌

传统的病理诊断，依赖于将肿瘤组织切成仅有几微米厚的薄片进行观察。这就像把一颗完整的洋葱一层层剥开，虽然能看到局部细节，却永远失去了它原本立体的、完整的结构。肿瘤内部复杂的“社会关系”——癌细胞如何与周围的基质、免疫细胞相互勾结或对抗——这些决定肿瘤恶性程度和治疗成败的关键信息，往往就在切片过程中被“腰斩”了。现有的三维成像技术，又普遍受困于组织内部的光散射、信号衰减，难以看透深处，且无法同时对多个关键靶标进行“合影”。如今，这一痛点有了全新的解决方案！近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室秦文健研究员联合国家高性能医疗器械创新中心、南京医科大学附属明基医院和南京工业大学研究团队针对上述痛点，构建光谱编码荧光等离激元免疫传感探针，实现了对毫米级临床肿瘤组织的无切片、多重荧光三维成像，在工程技术领域的权威期刊Chemical Engineering Journal发表研究成果"Plasmonic immunosensing enables spectrally coded fluorescence avatars to resolve depth-resolution challenges in three-dimensional molecular profiling of millimeter-scale biopsies"。该研究工作为临床活检样本实现无切片三维分子表型分析提供全新技术方案，有望破解传统病理仅能依靠薄切片、丢失肿瘤三维空间异质性信息的现实难题。这项技术的核心，是一枚神奇的“智能探针”。这枚探针以拥有“局域表面等离激元共振效应”的金纳米星为核心，就像一个自带“聚光灯”的信号放大器。它能将荧光信号增强1.6至2.1倍，让那些含量极低的“狡猾”肿瘤标志物也无处遁形。更重要的是，它不仅能精准识别目标，还极其“温和”——即使在高达200μg/mL的浓度下，细胞存活率依然保持在90%以上，生物安全性卓越。在二维层面的验证中，该探针已经展现出惊人的实力：精准狙击：能在乳腺癌临床切片上实现亚细胞级别的精确定位，不同荧光通道几乎没有串扰。火眼金睛：荧光信号的强弱与肿瘤标志物的表达丰度完美对应，能清晰区分不同乳腺癌亚型的分子差异，实现多靶标同步定量检测。真正的突破在于“三维”。研究团队将等离激元免疫探针与肉桂酸乙酯（ECi）组织透明化流程耦合，建立一套完整的厚组织三维成像工作流，无需制作物理切片，直接对整块毫米级乳腺癌活检组织开展多标志物三维分子轮廓测绘。经过免疫染色、梯度脱水、折射率匹配透明化处理后，组织保持原有病理形态，不会发生明显收缩、肿胀、结构崩解。依托该成套技术取得令人振奋的结果：看得更深：临床样本的有效成像深度最高可达 6-7毫米，足以完整覆盖一块典型的活检组织，可完整捕获组织块内部目标分子的三维空间分布信息。看得更清：在如此深的组织中，依然保留了亚细胞级别的成像精度，可以完整描绘出目标分子在组织内部的立体分布图谱。洞悉机制：研究发现，决定探针能否深入组织的关键，并非染料的颜色，而是组织本身的“体质”——血管丰富、结构疏松的组织，探针更容易渗透；而细胞排布致密、间质紧凑样本，探针渗透会受到扩散阻力限制。这一机制发现，为后续面向不同类型组织优化探针与染色方案提供重要参考。相较于光片显微镜、多光子显微镜等主流三维成像方案，这套新方法兼具了“多靶标同步标记”和“大体积组织深度成像”两大优势。可解析肿瘤内部浸润免疫细胞、肿瘤细胞、基质的原位空间互作关系，弥补传统二维切片丢失三维空间信息的短板。该技术搭建起一套具备临床转化潜力的无切片三维病理成像平台，能够实现肿瘤异质性的高精度三维分子表型解析，未来有望助力肿瘤精准病理分型、免疫微环境评估，为肿瘤预后判断与治疗方案选择提供全新技术工具。研究团队也表示，下一步将继续推进更大规模的样本验证，完善探针的一致性和标准化流程，向着真正的临床应用大步迈进。中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室秦文健研究员，国家高性能医疗器械创新中心赫家烨研究员，南京医科大学附属明基医院施晓雷教授为论文共同通讯作者，南京工业大学刘佳副教授为论文第一作者。该研究获得国家重点研发青年科学家项目支持。图1：文章上线截图图2：多重免疫荧光探针在临床厚组织中三维显微成像示意图图3：多重免疫荧光探针在细胞及二维组织层面的应用情况图4：多重免疫荧光探针在临床厚组织中的应用情况

2026-10-19

华南植物园探索加快博罗红豆枝条高压繁殖时间取得成功

自2024年成功开展博罗红豆（Ormosiaboluoensis）枝条高压繁殖工作以来，广东象头山国家级自然保护区管理局继续联合中国科学院华南植物园等研究工作人员对这一国家重点保护植物的繁育开展了研究，摸索了不同季节进行高压繁殖的可能性，把以往需要9个月的繁育工作缩短到了3个月内，加快了其繁育时间，为采用多种方法进行这一濒危植物繁育提供了新的参考与指导。红豆属（Ormosia）属于豆科（Fabaceae），全球约有130种，分布于亚洲、澳洲、美洲和非洲的热带亚热带地区，呈特殊的亚洲——美洲间断分布形式，这一分布形式对于了解植物的起源和演化具有重要意义。我国约有红豆属植物37种，2021年我国将该属所有物种列为国家重点保护野生植物，其中小叶红豆（O. microphylla）为一级重点保护野生植物，其余为二级重点保护野生植物。广东省是红豆属植物主要分布区，有17种，其中博罗红豆（O. boluoensis）是广东省特有。博罗红豆是1995年发表的新物种，为常绿灌木至小乔木。博罗红豆与其他红豆属植物的区别是红豆属植物叶为羽状复叶，而只有博罗红豆和单叶红豆（O. simplicifolia）为单叶。博罗红豆与单叶红豆也有3个明显的区别：首先，叶不同。博罗红豆叶为厚革质，叶柄长，长椭圆形，而单叶红豆叶为革质，叶柄短，也为长椭圆形或披针形；第二，花色不同，博罗红豆花冠白色，单叶红豆花冠为玫瑰红色；第三，子房不同，博罗红豆的子房密被短毛而单叶红豆的子房则无毛。野外调查表明，博罗红豆只在广东象头山国家级自然保护区和广东龙门南昆山省级自然保护区有分布，海拔600-800m之间，但在广东龙门南昆山省级自然保护区的博罗红豆种群个体数量少，广东象头山国家级自然保护区是其主要分布区。然而野外调查表明，博罗红豆两个地种群数量不足1000株。博罗红豆繁育障碍在于其种子数量少和生长缓慢。其开花期与雨季重合，雨季阴雨天气影响传粉昆虫活动，如遇极端台风暴雨等也易影响花量，从而导致种子量减产；之后其种子生长期间极易受霉变和虫蛀，导致可健康成熟的种子数量少；成熟后的博罗红豆种子传播、扩散能力差，其坚硬厚实的种皮影响萌发，同时由于其幼苗生长缓慢，导致竞争力弱，使得博罗红豆自然更新速度慢，种群小。广东象头山国家级自然保护区管理局自2019年开展了博罗红豆长期监测研究，结果表明自2019年以来保护区内博罗红豆种子数量不及500粒，使它们处于濒危状态，而当前气候变化使得其受威胁程度增加。因此，保护区内博罗红豆种群通过自身种子繁育来维持种群长期稳定有较大困难，只有通过人工辅助繁育的方式，才能促进种群稳定和健康，以利于它们种群更新和复壮。为此，广东象头山国家级自然保护区长期联合多家科研机构开展博罗红豆以及其它濒危物种的繁育保护工作，取得了卓有成效的成绩。本项研究工作的参与人员，中国科学院华南植物园王峥峰研究员，作为广东省野生动植物保护协会植物保育专业委员会主任委员，介绍说博罗红豆高压繁殖的时间缩短，更有利于这一珍稀濒危植物的种群保护、恢复，为其进一步开发利用提供种质资源材料，以建立保护和利用的良性循环机制。图.博罗红豆枝条高压繁殖工作照。A-B）成功生根的高压繁殖枝条；C）剪下高压繁殖的枝条；D）对剪下的枝条伤口涂抹保护剂；E-F）剪下的成功生根的高压繁殖枝条；G）高压繁殖枝条生根近照；H-I）把高压繁殖的枝条埋入盆中。

2026-10-16

深圳先进院 | 揭示纳米二氧化硅经肺黏膜巨噬-NK轴实现体内记忆样NK细胞诱导及抗肿瘤免疫

近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所炎症与疫苗实验室李洋研究员团队在国际学术期刊Molecular Therapy上发表了题为" Inhaled nanosilica transforms the lung into a bioreactor that programs memory-like NK cells for cancer immunoprevention"的最新研究论文。该研究针对传统体外扩增细胞因子诱导的记忆样自然杀伤（CIML NK）细胞流程繁琐、造价高昂等临床转化瓶颈，提出了一种利用吸入式无定形纳米二氧化硅（nSiO₂）调控肺部“巨噬细胞-NK细胞轴”的全新策略（图1）。该策略实现了记忆样NK细胞在体内的原位高效诱导与重编程，建立了长效的癌症免疫预防、术后防复发保护及与免疫检查点抑制剂的协同治疗，为下一代无需体外细胞制造的细胞免疫治疗提供了全新的通用蓝图。深圳先进院袁枫助理研究员为论文第一作者，李洋研究员为论文通讯作者，深圳先进院为该论文第一完成单位。近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所炎症与疫苗实验室李洋研究员团队在国际学术期刊Molecular Therapy上发表了题为" Inhaled nanosilica transforms the lung into a bioreactor that programs memory-like NK cells for cancer immunoprevention"的最新研究论文。该研究针对传统体外扩增细胞因子诱导的记忆样自然杀伤（CIML NK）细胞流程繁琐、造价高昂等临床转化瓶颈，提出了一种利用吸入式无定形纳米二氧化硅（nSiO₂）调控肺部“巨噬细胞-NK细胞轴”的全新策略（图1）。该策略实现了记忆样NK细胞在体内的原位高效诱导与重编程，建立了长效的癌症免疫预防、术后防复发保护及与免疫检查点抑制剂的协同治疗，为下一代无需体外细胞制造的细胞免疫治疗提供了全新的通用蓝图。深圳先进院袁枫助理研究员为论文第一作者，李洋研究员为论文通讯作者，深圳先进院为该论文第一完成单位。细胞因子诱导的记忆样NK细胞因具备强劲的增殖能力、长效持久性以及爆发式的继发性抗肿瘤毒性（如高表达IFN-γ），在肿瘤免疫治疗领域展现出显著优势。然而，现有的CIML NK细胞疗法高度依赖体外复杂的制造流程，需要提取患者自体的血液细胞，并在GMP级别的实验室中进行长时间的细胞因子刺激与扩增。这种“体外定制”生产模式不仅周期长、造价昂贵，且难以应用于广阔的肿瘤早期预防及术后防复发场景。针对上述难题，研究团队将研究视角转向具有独特解剖与免疫特征的器官——肺部。作为接收全身体循环血流的核心器官，肺部提供了源源不断接触循环NK细胞的微环境，同时其驻留的肺泡巨噬细胞具备高效的环境感知与细胞因子调控能力。历史上，长期吸入结晶型二氧化硅会导致严重的矽肺和肺纤维化，但在暴露早期，二氧化硅能够悖论性地增强肺部NK细胞的免疫监视功能。研究团队通过机制解析，选用具备良好生物降解性的无定形纳米二氧化硅，通过吸入给药，成功在小鼠模型中诱导了显著的抗黑色素瘤生长与抑瘤效应，大幅提升了小鼠的生存率。为了破解这一体内免疫响应回路，研究团队对吸入nSiO₂后的肺部微环境进行了系统解析。研究发现，肺泡巨噬细胞（AMs）是感知nSiO₂颗粒的核心哨兵，当AMs摄取nSiO₂后，会被触发产生由 IL-12、IL-15和IL-18 构成的精准细胞因子“三联脉冲”，这一信号组合成功将流经肺部的循环NK细胞重编程为具有经典CIML功能的记忆样NK细胞（配图2）。重编程后的NK细胞在早期经历增殖爆发，并在静息期后保持激活受体NKG2D持续高表达，再次遭遇肿瘤细胞刺激时则展现出爆发式的IFN-γ释放和强劲的肿瘤杀伤能力。体外重构实验和细胞耗竭实验进一步证实，消灭肺泡巨噬细胞或阻断IL-12/15/18细胞因子轴，将完全消除nSiO₂诱导的记忆样NK细胞重编程及其抗肿瘤保护效能，从而确立了从肺泡巨噬细胞产生IL-12/15/18到NK细胞这一核心免疫响应回路（配图3）。免疫响应回路能否高效激活，取决于吸入材料的理化特征。研究团队对多种纳米材料进行了结构-活性关系（SAR）研究，破解了激活该回路的材料代码。研究表明，聚苯乙烯和氧化铝纳米颗粒均无法激活该回路，表明AMs对材料的化学成分存在选择性识别。在二氧化硅家族中，无定形无规则纳米二氧化硅（I-nSiO₂）的重编程效能显著优于微米级二氧化硅或无定形球形纳米二氧化硅。研究发现，材料的比表面积（SSA）与NK细胞的二次肿瘤杀伤效能呈现显著的正相关性（R² = 0.6852, P = 0.0009），高比表面积能够最大化材料与细胞膜的接触，从而强化下游免疫信号的传导。为了推动该策略的临床转化，研究团队在多种临床相关模型中评估了该平台的疗效与安全性。在长效保护与术后防复发方面，短暂的吸入nSiO₂预处理能在小鼠体内建立长达至少60天的持久抑癌保护，并在肿瘤手术切除模型中成功延缓了术后肿瘤的局部复发，显著延长了生存期。在联合治疗方面，nSiO₂原位编程负责武装NK细胞的IFN-γ分泌能力，而抗PD-1抗体则进一步释放NK细胞的脱颗粒（CD107a）杀伤活性，两者联合展现出强大的非冗余协同抗癌效应。在安全性方面，与长期滞留肺部并导致纤维化的结晶型二氧化硅不同，本研究采用的无定形nSiO₂具有良好的生物降解性。体外模拟肺液实验和体内ICP-MS元素定量表明，吸入的无定形nSiO₂可在90天内从肺部近乎完全清除（配图4），降解为无毒的正硅酸（H₄SiO₄）并通过肾脏排泄，组织学分析证实全过程未引发任何肺部纤维化或肝、肾、脾等主要脏器的毒性反应（配图4）。本研究打破了传统“体外制造细胞再回输”的固化范式，系统揭示了通过吸入无定形纳米材料调控内源性“肺泡巨噬细胞-NK细胞轴”实现记忆样NK细胞原位重编程的免疫学机制。研究阐明了其细胞回路、细胞因子逻辑、材料理化决定因素及安全性特征，不仅为高危人群的癌症预防、术后辅助治疗及新型无需体外细胞培养的免疫药物开发开辟了全新路径，也为基于器官原位重编程的下一代细胞免疫治疗提供了重要的理论依据与技术平台。该研究得到了国家重点研发计划、广东省自然科学基金以及深圳市自然科学基金等项目的资助。图1. 吸入无定形纳米二氧化硅通过“肺泡巨噬细胞-NK细胞轴”原位重编程记忆样NK细胞，实现肿瘤免疫预防与协同治疗图2. 肺泡巨噬细胞作为感知nSiO₂的核心哨兵释放IL-12/15/18重编程信号。图3. 清除肺泡巨噬细胞完全消除nSiO₂驱动的NK细胞重编程及抗肿瘤保护效能。图4. 无定形nSiO₂平稳降解释放硅离子，在90天内从肺部完全清除，具有良好的安全性

2026-10-14

东莞材料所 | “晶”与“非晶”协同：氯氧化物固态电解质实现快速传输与稳定界面

近日，中国科学院东莞材料科学与技术研究所/松山湖材料实验室刘利峰研究员团队联合湖南大学马超教授及中国科学院物理研究所刘淼研究员团队合作开发出一种晶态–非晶异质结构氧氯化物固态电解质LiAl0.5Ga0.5Cl2.5O0.75（LAGCO）。该材料以无定形Li–M–Cl–O（M = Al、Ga）网络为主体，嵌入LiCl等纳米晶相，在25 ℃下实现了0.822 mS cm-1的离子电导率和2.612 GPa的杨氏模量。以LAGCO为固态电解质、NCM811为正极活性材料的全固态电池在0.5 C倍率下可循环1000次后保持86.02%的初始容量；同时，LAGCO体系降低了对昂贵稀有金属卤化物的依赖，其原料成本估算约为40.80美元 kg-1。研究表明，通过晶相与非晶相协同调控离子迁移、机械形变和界面稳定性，可为兼顾性能与成本的下一代固态电解质提供新的结构设计路径。相关成果以“A cost-effective crystalline-amorphous heterostructured oxyhalide electrolyte for high-performance all-solid-state lithium batteries”为题发表于领域内知名期刊《Energy Storage Materials》。全固态锂电池以固态电解质替代传统易燃液态电解质，被认为有望进一步改善电池安全性并拓展高比能电极的使用空间，但其实际性能受到离子输运、界面化学、固-固接触及制造成本等多因素制约。聚合物电解质通常面临室温离子传输与力学强度之间的冲突；氧化物体系往往需要较高温度烧结，并面临较大的晶界阻抗和固–固接触问题；硫化物具有较高离子电导率，但氧化稳定性和环境耐受性仍需进一步改善。相较之下，卤化物及氧卤化物电解质兼具较好的高电压正极适配性和机械可加工性，近年来受到广泛关注。从结构角度看，晶态氧卤化物通常具有较明确的骨架和结构稳定性，但可能受到各向异性离子通道及晶界阻抗限制；非晶氧卤化物则可提供更连续、各向同性的Li⁺传输网络和较好的可塑性，但其在长循环过程中仍可能发生结构松弛和界面接触劣化。针对这一“传输–力学–稳定性”协同难题，研究团队首先以LiCl、AlCl3和GaCl3为前驱体，通过高能机械球磨和热处理获得Li–Al–Ga–Cl中间体；随后引入Sb2O3作为氧源，经研磨并在惰性气氛下于250 ℃进行低温热处理，在SbCl3挥发后形成目标Li–Al–Ga–Cl–O固态电解质。成分筛选表明，组成为LiAl0.5Ga0.5Cl2.5O0.75的LAGCO表现出较优的综合性能：25 ℃离子电导率为0.822 mS cm-1、电子电导率为2.72×10-9 S cm⁻¹、离子迁移活化能为0.41 eV（图1）。其杨氏模量为2.612 GPa，低于LAGC前驱体（5.635 GPa）和商业Li3InCl6（LIC，5.745 GPa），展现出更好的机械顺应性；变压阻抗测试也表明，LAGCO在约45 MPa时阻抗趋于稳定，而LIC需至约100 MPa，进一步说明其更易建立稳定的固–固接触。图1. LAGCO晶态–非晶异质结构的合成路线、输运特性及成本–性能比较。多尺度结构表征进一步揭示了LAGCO的晶态–非晶异质特征（图2）。采用KBr内标的Rietveld定量分析表明，LAGCO中非晶相占78.9 wt.%，晶相占21.1 wt.%；其中晶相部分主要由LiCl（占晶相的93.5 wt.%）构成，并含少量LiAl0.5Ga0.5Cl4（LAGC，占晶相的6.5 wt.%）。HRTEM与HAADF-STEM元素分布证实纳米晶均匀分散于非晶基体中。XAS、MAS-NMR、XPS和TOF-SIMS进一步表明，引入氧后Al、Ga形成Cl/O混合配位的无序Li–M–Cl–O网络。综合来看，占主导的非晶相为 Li+提供连续、各向同性的迁移环境，并有利于减弱晶界传输瓶颈，分散的纳米晶相与非晶基体共同构成晶态–非晶异质结构，有助于兼顾离子传输与局部结构稳定性，从而形成离子传导与机械支撑相协同的异质结构。理论分析显示，非晶LAGCO的最大自由球直径Df约为4.0 Å，较晶态LiAlCl4（3.43 Å）或LiGaCl4（(3.46 Å）增大约18%，说明氧诱导的无序结构可拓宽Li+迁移通道，为较快的离子输运提供了结构基础。图2. LAGCO的相组成与局域配位表征在电池验证中，团队采用Li–In合金负极，并在负极侧引入Li5.3PS4.3ClBr0.7 (LPSCB)缓冲层，以LAGCO同时作为主体固态电解质和NCM811复合正极中的离子导体（图3）。在NCM811活性物质载量为8.91 mg cm-2时，电池在0.1 C下的初始放电比容量达到167.67 mAh g-1。0.5 C循环100次后，以LAGCO作为电解质的固态电池保持初始容量的98.56%，而LIC对照体系为90.87%。LAGCO电池（NCM811活性物质载量为5.35 mg cm-2）在25 ℃，0.5 C下循环1000次仍保持86.02%的容量，基于正极材料质量计算的能量密度为455.8 Wh kg-1。图3. LAGCO全固态电池的电化学性能表现动力学与界面表征进一步揭示了LAGCO体系的循环稳定机制（图4）。GITT、DRT及XRD结果表明，LAGCO可改善复合正极中的Li+传输与界面动力学，并减小NCM811充放电过程中的晶格变化。结合Raman和SEM观察到的电解质结构稳定性及较完整的固–固接触，表明LAGCO较好的机械顺应性有利于适应正极体积变化、维持界面接触和连续离子传输，从而支撑稳定循环。图4.LAGCO全固态电池的Li+输运动力学与界面稳定性研究该研究以晶态–非晶异质结构为核心，在氧氯化物电解质中协同调控Li+传输、机械顺应性和高镍正极界面稳定性。实验与模拟结果表明，占主导的非晶Li–M–Cl–O网络为Li+提供连续、较宽的迁移通道，并赋予材料适中的力学模量；分散的纳米晶相与非晶基体共同构成异质结构，有助于维持局部结构完整性。在此基础上，LAGCO全固态电池获得了良好的放电比容量与循环稳定性。结合40.80美元 kg-1的原料成本估算，该工作为兼顾离子输运、机械性能、界面稳定性与材料经济性的固态电解质设计提供了新的结构思路。该工作由松山湖材料实验室、中国科学院东莞材料科学与技术研究所、中国科学院物理研究所和湖南大学合作完成。松山湖材料实验室/湖南大学联培博士生曾金凤、中国科学院物理研究所博士后芦腾龙为论文共同第一作者，中国科学院东莞材料科学与技术研究所/松山湖材料实验室刘利峰研究员、松山湖材料实验室/中国科学院物理研究所刘淼研究员和湖南大学马超教授为论文通讯作者。研究工作得到科技部海外高层次人才引进计划、松山湖材料实验室启动经费以及松山湖材料实验室开放课题等项目支持。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105543来源：新能源材料研究部

2026-10-08