液态金属柔性电子制造领域,取得系列技术突破,为柔性电子更广泛高效地应用提供了支撑、奠定了坚实基础。
  急性肺损伤危害大,巨噬细胞是肺部免疫核心,但其在肺损伤后的起源、动态变化及功能分工一直不明确。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心团队的研究,为此提供了全新答案。
  基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆,我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天,为大家带来第177期。
  1.《Nature Communications》丨柔性电子制造更加高效环保
  在柔性电子制造领域,传统工艺往往面临材料损耗大、环境污染高、与复杂曲面贴合难等瓶颈。近期,中国科学院理化技术研究所等团队在半液态金属柔性电子制造方面取得系列进展,为高性能、绿色化、规模化应用提供了创新技术方案。
  团队提出无损刻蚀图案化技术,通过乙醇环境调控界面黏附结合针尖机械力,实现无损耗电路制备,分辨率达5μm,兼容八类刚性与柔性基底,具备高拉伸性、重复刻蚀无损耗、材料回收损耗低等优势,已应用于体表/体内生理电信号长期监测,开辟了柔性电子绿色制造新路径。同时,团队研发的形状自适应共形电子制备技术,以热塑性薄膜为基底,结合半液态金属选择性黏附图案化与有限元仿真设计,实现了平面电路向任意三维曲面高效转化,贴合稳定且无需复杂预处理,应用于航空航天除冰、智能医疗绷带等场景,提供了低成本制造新范式。
  两项成果均基于半液态金属界面调控机制突破,解决了柔性电子两大痛点,实现全链条创新,推动相关理论发展,展现出广阔应用前景。
  2.《Cell Discovery》丨肺损伤修复中巨噬细胞的“动态密码”
  长期以来,对肺纤维化中不同来源巨噬细胞的功能缺乏系统认知,是其靶向治疗的障碍之一。对此,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的研究团队通过遗传谱系示踪等多技术方法,揭示了两类巨噬细胞在肺损伤修复中的动态演变与功能差异,阐明了其调控机制,为开发靶向治疗方案提供了新思路。
  研究构建两种小鼠模型,分别实现肺组织驻留巨噬细胞和单核细胞来源巨噬细胞的精准示踪与标记。以博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型研究发现,炎症期驻留巨噬细胞数量骤降、修复期逐步稳定,而单核细胞来源巨噬细胞大量募集并逐步转化为肺泡巨噬细胞,成为纤维化核心细胞群。团队通过单细胞转录组测序,首次鉴定出巨噬细胞过渡亚群Mac0,其是巨噬细胞转化的关键中间态。实验证实,单核细胞来源巨噬细胞对肺纤维化起关键驱动作用,同时发现Notch与Wnt/β-catenin信号通路呈拮抗作用,共同调控巨噬细胞功能。
  该研究了明确两种巨噬细胞的功能定位,为肺纤维化早期诊断与靶向治疗提供了理论依据和潜在靶点。
  3.《Science Advances》丨造山与气候共塑生命
  山地作为地球重要的地质与生态系统,其生物多样性的形成及对地球动力与气候演变的响应,是地球系统科学与生命科学交叉的前沿课题。
  中国科学院西双版纳热带植物园等研究团队,首次量化了北半球五大主要山地系统高山植物的演化历史。研究发现,不同山地的多样化积累由不同过程主导:青藏—喜马拉雅—横断山(THH)地区主要以就地演化为主,是高山植物“摇篮”;欧洲等地区高寒植物多由本地中低海拔适应而来;而天山则大量引进THH等地物种。渐新世以来,高寒植物区系相继形成,中新世中晚期多样化加速,这与造山作用及地形发育高度吻合。新近纪气候变冷后,高寒生境扩张促进了环北极—高山地区植物区系交流。
  研究表明,山地生物多样性是地质过程、气候变化与生物演化多因素长期协同作用的结果。深入理解环境与生命的相互作用规律,将为全球山地生态系统的保护提供科学基础。
  4.《Cell Reports》丨植物靠“力学传感器”抵御昆虫侵害
  植物固着生长易受刺吸式昆虫取食造成机械损伤,但学界对植物通过力学感知系统将机械刺激转化为抗虫免疫信号的机制尚不明确。中国科学院微生物研究所团队,揭示了植物机械力受体PIEZO1在感知昆虫刺吸机械力、启动下游免疫信号中的关键枢纽作用,还发现昆虫效应子可靶向PIEZO1拮抗宿主抗性,揭示了保守的力学免疫共进化机制。
  植物PIEZO1作为机械门控离子通道,可特异响应刺吸式昆虫取食,而非咀嚼式伤害或单纯机械损伤。烟粉虱取食会激活PIEZO1依赖的Ca2+内流,通过磷酸化CBP60g形成正反馈回路,上调PIEZO1表达并促进水杨酸合成,增强抗虫免疫。而烟粉虱会分泌效应子Bsp9靶向PIEZO1实现免疫逃逸,该机制在多物种系统中保守存在。此外,烟粉虱传播的病毒卫星编码蛋白也能与PIEZO1互作,暗示媒介昆虫与病原存在协同侵染关系。
  该研究首次建立了植物机械感知与免疫信号的直接关联,为理解跨物种免疫博弈提供新视角,也为开发广谱抗虫防控策略提供了潜在靶点。
  5.《Cell Stem Cell》丨NEAT生物3D打印解锁软组织构建新可能
  在生物制造与组织工程领域,超软、高含水三维材料体系中稳定可控空间取向结构的构建,是复杂功能组织构建的核心难题,传统打印因难以兼顾多方面要求,限制了其在神经等软组织构建中的应用。中国科学院动物研究所等团队提出并验证了基于剪切应力场调控的NEAT生物3D打印新策略,为该领域提供了工程化解决方案。
  针对天然细胞外基质材料成型难、稳定性弱的问题,NEAT策略将材料层级组装嵌入打印过程,修饰胶原以引入光交联能力,利用喷嘴剪切应力场同步诱导胶原定向重排,通过调控工程参数,实现了纳米至厘米级多尺度取向结构的一致构建。体外验证显示,该取向结构可提升神经干细胞排列分化能力,构建出更成熟稳定的神经网络;体内验证中,其移植至大鼠脊髓损伤模型后,能长期保持取向结构,在轴突生长、神经元重连等方面表现出显著优势。
  NEAT策略为软性材料多层级取向结构制造提供了通用手段,奠定了复杂生物制造的技术基础。
  6.《Nature Astronomy》丨暗物质与中微子存在微弱相互作用
  暗物质是现代宇宙学的基石,约占宇宙总物质的85%,但其微观本质仍是未解之谜,而宇宙大尺度结构为其研究提供了天然实验室。中国科学院紫金山天文台等团队,通过分析宇宙不同时期的观测数据,发现暗物质与中微子之间存在微弱相互作用。
  宇宙学中存在“S8冲突”难题,即早期宇宙观测推算的物质聚集程度,高于晚期宇宙直接观测结果。研究团队提出假设:若暗物质与中微子发生微弱非引力相互作用,或可抑制小尺度结构形成、解决该难题。团队通过分析早期阿塔卡马宇宙学望远镜数据和晚期暗能量巡天弱引力透镜数据,发现两者均显示暗物质—中微子相互作用强度趋向“非零”;联合分析后,该相互作用统计显著性达约3σ,强度约为10⁻⁴,可使早期与晚期宇宙S8参数趋于一致。
  该成果为“S8冲突”提供了可能解决方案,彰显了宇宙学探测基础物理新规律的能力。

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