四组分蛋白质纳米笼的设计：通过程序化对称性破缺实现 学术背景 蛋白质纳米笼（protein nanocages）是一类具有高度对称性的蛋白质组装体，广泛应用于疫苗开发、药物递送和纳米材料设计等领域。自然界中的病毒通常通过对称性破缺（symmetry breaking）来构建复杂的结构，尤其是高三角数（higher triangulation number, T）的二十面体（icosahedral）结构。然而，自然界中尚未发现通过对称性破缺构建的四面体（tetrahedral）或八面体（octahedral）高T数结构。为了探索这一领域，研究人员提出了一种通用的设计策略，通过伪对称化（pseudosymmetrization）三聚体构建块，构建高T数的四面体、八面体和二十面体纳米笼。 论文来源...
单晶二维半导体的生长式单片三维集成技术研究 学术背景 随着现代电子工业的快速发展，三维（3D）集成技术逐渐成为提升电子器件性能的重要手段。传统的二维（2D）集成电路在尺寸缩小和性能提升方面面临诸多挑战，尤其是在纳米尺度下，电阻-电容（RC）延迟问题日益突出。为了克服这些限制，研究人员开始探索三维集成技术，通过垂直堆叠芯片来减少互连距离，从而降低功耗并提高数据传输效率。 目前，通过硅通孔（Through-Silicon Via, TSV）技术是唯一能够实现单晶器件三维集成的方法。然而，TSV技术存在成本高、芯片对齐困难以及占用宝贵芯片空间等问题。此外，传统的单片三维（Monolithic 3D, M3D）集成方案虽然具有潜力，但在低温下在非晶或多晶表面上生长单晶半导体材料仍然是一个巨大的挑战。...
MINFLUX 纳米显微镜在生物组织中的应用：突破荧光显微镜的分辨率限制 学术背景 荧光显微镜在生物学研究中扮演着至关重要的角色，但其分辨率受到衍射极限的限制，通常只能达到约200纳米。近年来，超分辨率显微镜（super-resolution microscopy, SR）技术的发展突破了这一限制，使得研究人员能够在纳米尺度上观察生物分子的分布。然而，在复杂的生物组织中，尤其是较厚的样本中，光学像差、光的吸收和散射等问题严重影响了超分辨率显微镜的性能。为了在生理相关的环境中实现纳米级分辨率的蛋白质分布可视化，研究人员一直在探索新的成像技术。 MINFLUX（minimal photon fluxes）纳米显微镜是一种新兴的光学成像技术，它结合了坐标靶向和坐标随机超分辨率显微镜的优点，能够在极...
装载多西环素的钙磷酸盐纳米颗粒对LPS诱导神经炎症的小鼠的保护作用 在神经科学研究领域，神经炎症（neuroinflammation）是许多神经病学疾病的一个重要病理特征。神经炎症是中枢神经系统（CNS）对多种损伤性触发因素（如缺血、感染、创伤、免疫反应或暴露于有毒蛋白质）的一种复杂反应。当这种炎症反应无法得到有效中止时，会导致持续性炎症，从而造成严重的神经损伤和相关疾病，如抑郁症、阿尔茨海默病、帕金森症以及痴呆症等。在这种背景下，本文作者们开展了一项研究，以评估多西环素（doxycycline, DX）及其负载的钙磷酸盐纳米颗粒（dx@cap）和果胶涂层的多西环素钙磷酸盐纳米颗粒（pec/dx@cap）对脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的神经炎症小鼠的影响，并探...
纳米聚合物靶向NF-κB和NLRP3减少老年和Tau蛋白病的神经炎症和提高认知功能 研究背景 老化是认知功能下降的主要风险因素，同时也是大多数神经退行性疾病的主要风险因素，例如阿尔茨海默病(AD)。这些认知下降与Tau蛋白的病理性聚合紧密相关，这是AD的标志性特征，也随着年龄的增长而增加。一个关键的宏观机制是神经炎症，其特征是先天免疫信号的激活、胶质细胞激活、神经元健康下降以及神经毒性促炎细胞因子的释放。因此，确定减少神经炎症策略在老化和Tau蛋白病的背景下具有重要意义。 NF-κB和NLRP3信号轴是老化和Tau相关神经炎症的主要驱动因素，并在促进大脑老化和AD的不利过程中发挥中心作用。然而，当前针对NF-κB或NLRP3的治疗可能具有不利的全身效应，并且大多数还没有在临床上得到转化。在这...
干涉散射显微镜研究及多粒子追踪的空间相干性控制 背景介绍 干涉散射（iSCAT）显微镜因其在检测和成像孤立纳米粒子和分子方面的卓越表现，在无标签光学成像方法中已表现出无与伦比的性能。然而，当成像复杂结构如生物细胞时，由样品不同位置散射场的叠加会产生类似散斑的背景，从而对揭示精细特征带来显著挑战。研究论文中提出，通过控制照明的空间相干性，可以在不牺牲灵敏度的情况下消除虚假散斑背景。 研究来源 这项研究论文的主要作者包括Mahdi Mazaheri, Kiarash Kasaian, David Albrecht, Jan Renger, Tobias Utikal, Cornelia Holler和Vahid Sandoghdar。研究机构涉及Max Planck Institute for ...
数值分析嵌入TiO2-Au-MXene的矩形开放通道PCF生物传感器用于脑肿瘤诊断 学术背景与问题陈述 近年来，具有成本效益和高可靠性的生物传感器的开发成为一个研究热点。这些传感器旨在检测分析物的微小浓度，种类繁多，涵盖了各种技术，用于监测和检测细胞和液体。光子晶体（photonic crystals, PHCs）和PHC纤维（photonic crystal fibers, PCFs）因其紧凑尺寸、电磁干扰抵抗性、对分析物需求量少、结构设计灵活且易于集成等优点，迅速占据了传感器技术的热门选择。 特别值得注意的是，基于表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）的光纤生物传感器表现出色。SPR现象通过光纤和贵金属相结合，可以剧增检测灵敏度，尤其在生物医学领...
超分子组装激活的单分子磷光共振能量转移用于近红外靶向细胞成像 在近几年，纯有机磷光共振能量转移（Phosphorescence Resonance Energy Transfer, pret）研究成为了一个热门课题。本文中，作者们通过客体分子烷基桥连的甲氧基四苯乙烯苯基吡啶衍生物（tpe-dpy），不同参数的葫芦脲（Cucurbit[n]uril, n = 7, 8），以及β-环糊精修饰的透明质酸（Hyaluronic Acid, hacd），构建了一个具有大斯托克斯位移（367nm）和近红外（NIR）发射的单分子pret系统。作者们通过这种系统成功应用于癌细胞的线粒体靶向成像。 研究背景 超分子组装因其在分子识别、催化、荧光材料、医学和传感中的重要应用而长期备受关注。特别是基于大环化合物的...
实时三维分析离子胶体结晶 背景与动机 在分子晶体研究中，结构通常通过散射技术来识别，因为我们无法直接观察内部结构。微米级别的胶体粒子由于其较大的体积，使得我们能够通过光学显微镜实时观察其结晶过程，然而，实践中这一过程仍然受到缺乏“X射线视野”的限制。为了解决这一问题，研究者们开发了一种折射率匹配的荧光标记胶体粒子系统，在水溶液中演示了离子晶体的稳定形成，并证明了其结构可以通过大小比和盐浓度进行控制。 研究来源 该研究由纽约大学（New York University）化学系的Shihao Zang、Adam W. Hauser、Sanjib Paul、Glen M. Hocky和Stefano Sacanna进行，并于2024年在《Nature Materials》期刊上发表。该论文的DOI...
使用生成细胞自动机研究金的手性形态发生 背景与研究目的 手性（chirality）在自然界中无处不在，并且可以通过特定的分子相互作用和多尺度耦合在系统间传递和放大。然而，手性形成的机制以及生长过程中的关键步骤尚未完全理解。在本研究中，我们通过训练基于实验结果的生成细胞自动机（cellular automata, CA）人工神经网络，识别从非手性到手性形态的金纳米粒子的两种可区分的途径。手性最初由沿对映异构高指数平面边界的不对称生长的性质所决定。基于深度学习的手性形态生成解释不仅提供了理论理解，还允许我们预测前所未有的交叉路径及其结果形态。 作者与机构 本文由Sang Won Im、Dongsu Zhang、Jeong Hyun Han、Ryeong Myeong Kim、Changwoon ...