CGI科技周报（2024第9周）| DeepDirect突变生成器、眼脑免疫、DART撞击行星变形

本周内容

-人工智能

-航空航天

-材料科技

-生物医药

-现代能源

-量子信息

-中国

-欧洲

-美国

科技 动态

人工智能

对抗性学习生成对蛋白质复合物具有单调亲和力的突变体 ^[1]

澳大利亚悉尼科技大学的研究团队基于生成器-判别器WGAN架构背后的对抗性学习的概念，提出了一种新的深度学习框架DeepDirect，用于在预设的亲和力增加或减少方向下生成蛋白质突变体。研究人员在Novavax-ACE2复合物上进行测试，证明DeepDirect将结合自由能变化（DDG）提高了一个数量级，并生成亲和力单调增加的突变路径，以了解SARS-CoV-2 Omicron的尖峰进化。该研究或为蛋白质生物工程、药物设计、抗体重新配制等应用提供潜在的好处。（Nature Machine Intelligence，2.28）

用于肠道复苏的可摄入、自推进装置 ^[2]

美国麻省理工学院的研究团队开发了一种用于肠道复苏的可摄入、自推进装置（INSPIRE），能够通过管腔电刺激恢复蠕动。研究人员在离体/体内猪模型中验证了装置的最佳部署、肠电腔接触、自推进能力、安全性和降解，INSPIRE使麻醉动物的肠收缩改善了44%，使化学诱导的肠梗阻病例改善了140%，运动能力显著改善所花费的时间从对照组的平均8.6天减少到实验组的2.5天。这种非侵入性选择为肠梗阻和其他运动障碍的治疗提供了有前途的解决方案。（Science Robotics，2.28）

生物医药

多感官40Hz刺激促进淀粉样蛋白的类淋巴清除 ^[3]

美国麻省理工学院的研究人员发现多感官伽马刺激可减轻阿尔茨海默病小鼠模型中的致病性淀粉样蛋白负荷。40Hz视听结合的刺激增加了6个月大的阿尔茨海默病5XFAD小鼠皮质中脑脊液的流入和间质液的流出，这与AQP4极化增加和脑膜淋巴管扩张有关；抑制类淋巴清除可消除该刺激对淀粉样蛋白的去除作用；血管活性肠肽中间神经元通过调节动脉搏动来促进类淋巴清除。该研究表明调节类淋巴系统或成为清除大脑淀粉样蛋白的新策略。（Nature，2.28）

区室化的眼部淋巴系统介导眼脑免疫 ^[4]

美国耶鲁大学的研究团队揭示了后眼和大脑因共享淋巴回路而产生统一的免疫反应，突出了眼睛未被充分研究的免疫学特征。与眼睛前室（AC）的淋巴引流系统不同，眼睛后室（IVT）通过视神经鞘中的淋巴脉管系统引流至颈深部淋巴结，可通过淋巴刺激器VEGFC进行调节。基于大脑中单纯疱疹病毒（HSV）的免疫反应，可观察到玻璃体内（位于IVT）免疫可以保护小鼠免受颅内病毒的攻击。而抑制视神经上的淋巴信号传导能减少对腺相关病毒的免疫反应并确保多次给药后维持疗效，有助于克服基因治疗的一大限制。（Nature，2.28）

航空航天

DART撞击导致小行星Dimorphos的变形与重塑 ^[5]

瑞士伯尔尼大学的研究团队探究了2022年美国宇航局双小行星重定向测试（DART）成功撞击的小行星Dimorphos的物理特性。对撞击的模拟表明，Dimorphos的内聚强度非常弱，堆积密度低于约2,400kg/m ³ ，且其表面和浅亚表层的巨石体积分数较低（≲40vol%）。由此说明Dimorphos呈现碎石堆状，而DART撞击导致了Dimorphos的整体变形和表面重塑。（Nature Astronomy，2.26）

使宇宙再电离的大部分光子来自矮星系 ^[6]

法国索邦大学的研究团队报告了对再电离时期的8个绝对星等（M _UV ）介于约-17mag和-15mag之间的超微弱星系的分析结果。研究发现，在宇宙最初的一亿年里，微弱星系产生的电离光子比通常假设的值高出4倍，这意味着大部分重新电离宇宙的光子可能来自这些矮星系。该发现揭示了超微弱星系在早期宇宙演化中所发挥的关键作用。（Nature，2.28）

现代能源

通过多孔集流器设计提升高能电池的倍率性能 ^[7]

美国斯坦福大学的研究团队设计了一种多孔集流器，用于高能量和极快速充电电池。这种多孔设计允许锂离子同时通过集流器和隔膜，从而将锂离子的有效传输距离缩短一半，并在不影响能量密度的前提下将倍率性能提高了4倍。配备这种集流器的多层袋式电池具有高比能量（276Wh/kg）和显著的快速充电能力，充电速率分别为4C（78.3%电量状态）、6C（70.5%电量状态）和10C（54.3%电量状态）。（Nature Energy，2.28）

稳定剂提升空气环境制备太阳能电池效率 ^[8]

中国科学技术大学的研究团队揭示了空气环境中制备钙钛矿的退化机理和“全过程稳定剂”设计原则，实现了常规空气环境中（25-30℃，相对湿度30-50%）一步法制备高效p-i-n反式钙钛矿电池的突破。研究人员们合成了一种离子液体型的“全过程”稳定剂——甲酸二甲基胺（DMAFo），成功抑制了有机阳离子的去质子化和卤素离子的氧化，使钙钛矿溶液能够在空气环境和加热条件下长期储存。基于以上进步，团队在空气环境中制造的1.53-eV p-i-n器件获得了25.4%的实验室最高效率和24.7%的稳态认证效率。（Nature Energy，2.26）

材料科技

抗疲劳的3D打印钛合金 ^[9]

中国科学院的研究团队在Ti-6Al-4V合金中首次发现，高温下3D打印态组织的晶界迁移及气孔长大与相转变过程表现出异步的特性。利用这一热处理工艺窗口，他们发明了一种缺陷与组织分步调控的新工艺，最终制备出几乎无气孔的近Net-AM组织Ti-6Al-4V合金，其拉-拉疲劳强度从原始态的475兆帕提升至978兆帕，增幅高达106%，为目前已报道材料中的最高水平。（Nature & 中科院，2.28）

粉末材料的纤维化 ^[10]

中国浙江农林大学的研究团队开发了一种通用的纤维化方法，以二维纤维素作为介体，将各种粉末材料加工成微/纳米纤维，为颗粒提供结构支撑并保留其自身的特性和结构。研究展示了源自各种粉末客体的120多种纤维样品，涉及不同形态、密度和粒径的元素、化合物、有机物和混合物。具有可调节直径和客体含量的定制纤维可以轻松构建成各种几何形状的高性能宏观材料，提供了一种为不同应用领域创建模块库的通用、强大且非破坏性的策略。（Nature Materials，2.28）

量子信息

用于实验型光子多参数估计的变分量子算法 ^[11]

意大利罗马大学的研究团队开发了一种能够有效优化量子多相传感器的变分量子算法（VQA）。研究人员利用集成光子器件的可重构性，实现了混合量子经典反馈环路，增强了估计性能。实验结果表明，与未优化或随机选择测量设置的情况相比，此方法的估计精度和噪声鲁棒性显著提高。VQA方法的抗噪声能力帮助有效地探索和优化高维多参数空间，是量子传感和光子电路量子信息处理实际应用的有前途的工具。（npj quantum information，2.28）

新型量子传感器证实铈氢化物超导性 ^[12]

美国加州大学和中国吉林大学等机构的研究团队利用可以施加高压并能同时感应磁场的量子设备获得了富氢材料是超导体的证据。使用氮空位色心以亚微米空间分辨率在兆巴压力下进行金刚石压腔的局部磁力测量，通过同时进行磁力测量和电传输测量，研究人员在铈氢化物CeH ₉ 中观察到了超导的双重特征：迈斯纳效应的抗磁性特征，以及电阻急剧下降到接近零，证实了其在91K的临界温度和137GPa的压力下具有超导性。（Nature，2.28）

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