背景介绍 脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是当前医学界面临的一大难题，尤其是神经功能的恢复。研究表明，神经元在脊髓再生中扮演着关键角色，但在复杂的病理环境中，神经元受到多种因素的影响，导致其迅速进入衰老状态。衰老的神经细胞不仅失去增殖能力，还会通过分泌衰老相关分泌表型（Senescence-Associated Secretory Phenotype, SASP）诱导周围细胞进入衰老状态，形成恶性循环，进一步加剧局部组织的退化。现有的治疗手段，如清除衰老细胞的senolytic疗法，虽然能短期缓解症状，但未能从根本上解决细胞衰老的问题。因此，寻找一种能够逆转神经细胞衰老、促进神经功能恢复的新型治疗方法成为当前研究的重点。 论文来源 这篇研究论文由来自Shanghai...

学术背景 随着全球气候变化的加剧，建筑能源消耗，尤其是空调系统的能耗，持续增加。据统计，建筑空调系统占全球年电力消耗的约10%，这一数字随着碳排放的增加而不断攀升，进一步加剧了全球变暖的恶性循环。被动辐射热管理技术，特别是通过选择性光谱调制的辐射冷却技术，被认为是解决这一问题的潜在方案。这种技术通过散射太阳光（0.3-2.5 μm）并通过大气窗口（8-14 μm）将热量辐射到外太空（约3 K），从而实现无需额外能源输入或环境污染的自动温度调节。 然而，现有的辐射冷却材料，如玻璃、块体、薄膜和涂层，通常存在柔韧性和透气性不足的问题，限制了其在特定物体表面的应用。纤维基材料由于其优异的柔韧性和可塑性，被广泛应用于各种场景。然而，现有的纤维材料在机械强度和耐久性方面存在显著缺陷，尤其是在户外冷却应...

学术背景 在组织修复过程中，慢性缺氧（chronic hypoxia）会对干细胞的功能产生负面影响。骨膜干细胞（Periosteal Stem Cells, PSCs）作为骨修复的主要贡献者，其功能在缺氧条件下的变化尚不明确。尽管缺氧在组织修复早期可能对某些干细胞有益，但长时间的缺氧会引发细胞凋亡（apoptosis），从而阻碍骨再生。因此，开发一种能够根据时间需求精确调节氧气供应的系统，对于优化PSCs功能、促进骨再生具有重要意义。 本研究旨在解决以下问题： 1. 缺氧对PSCs的时效性影响：缺氧在何时从有益转为有害？ 2. 智能氧气供应系统的开发：如何设计一种能够远程控制氧气释放的系统，以应对缺氧对PSCs的负面影响？ 3. 血管生成与骨再生的协同作用：如何通过药物（如普伐他汀，Prav...

学术背景 伤口感染是全球范围内患者和医疗专业人员面临的重要问题，尤其是在处理严重伤口时，不合适的敷料可能会增加感染风险，延长愈合时间，甚至导致更高的死亡率和经济负担。传统的伤口敷料，如纱布和创可贴，虽然广泛使用，但存在诸多局限性。例如，纱布可能导致过多的血液流失，且限制了手部等部位的活动，而创可贴则缺乏透气性，容易在出汗后导致伤口区域潮湿，增加感染风险。因此，开发一种既能有效防止感染，又具备良好透气性、延展性和防水性的新型伤口敷料成为了当前研究的重点。 近年来，纳米纤维和微纤维膜因其柔软性和优异的变形能力，被认为在伤口修复中具有巨大潜力。然而，传统的静电纺丝技术虽然能够生产纤维敷料，但其复杂的工艺和高电压电场可能会损害生物活性分子的活性。因此，研究人员开始探索其他纤维制备技术，以克服这些限制...

学术背景 随着智能可穿戴设备的快速发展，压力传感器作为核心组件，在健康监测、人机交互和人工智能等领域受到广泛关注。压力传感器根据其传感原理主要分为电容式、压电式、摩擦电式和压阻式等类型。其中，压阻式压力传感器因其结构简单、灵敏度高和制造成本低而成为研究热点。然而，如何在实现高灵敏度的同时扩大检测范围，仍然是压阻式传感器在实际应用中的一大挑战。 石墨烯因其优异的导电性、高比表面积和出色的机械强度，在传感器领域表现出色。然而，石墨烯在实际应用中的机械和电气性能往往难以达到理想水平，影响其耐久性和性能一致性。石墨烯纤维作为石墨烯的宏观组装体，继承了石墨烯的优异性能，并因其纤维形态具有良好的可编织性和耐磨性。然而，在制备石墨烯纤维时，如何平衡应力、应变和电气性能仍是一个难题。通过优化纺丝工艺和后处理...

超弹性苯丙氨酸二肽晶体纤维在可穿戴和植入式生物电子中的应用 背景介绍 随着柔性生物电子学的快速发展，开发具有高弹性、透气性并能实现与人体共形变形的压电材料和器件已成为一个重要的研究课题。传统的无机压电陶瓷（如氧化锌、钛酸钡和锆钛酸铅）虽然具有高压电系数，但其与人体组织的机械性能不匹配，限制了其在实际应用中的使用。有机压电聚合物（如聚偏氟乙烯和聚乳酸）虽然具有良好的生物相容性，但其压电效应较弱且拉伸性有限。因此，寻找一种既能保持高压电性能又具有良好弹性、透气性和生物相容性的材料成为当前研究的重点。 苯丙氨酸二肽（Phenylalanine Dipeptide, FF）因其优异的压电性能和机械特性，被认为是制备可穿戴和植入式设备的理想材料。然而，FF晶体固有的刚性、脆性和单分散性限制了其在柔性器...

四足机器人应用的柔性步态传感器研究 背景介绍 随着机器人在日常生活和工业生产中的广泛应用，尤其是在需要标准化、持久性和重负荷操作的场景中，智能机器人的发展逐渐成为趋势。然而，机器人在复杂环境中的操作仍面临诸多挑战，例如救援任务、自动化物流、自主运输和智能家居等领域。这些机器人需要理解其工作环境并自主操作，而机械运动的稳定性是其中的关键因素。传统的稳定性保障方法包括使用精确的传感器来监测姿态和环境，并结合复杂的控制系统来调整运动。然而，随着应用场景的复杂化，现有的传感器技术已无法满足需求，特别是在不规则地形和障碍物导航方面。 为了应对这些挑战，研究人员开始探索新型传感器技术，尤其是能够同时检测压力和振动的柔性传感器。这类传感器可以模仿生物机械感受器的功能，帮助机器人更好地感知外部环境。本研究提...

聚酰亚胺纤维表面修饰促进韧带-骨愈合的研究 学术背景 前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament, ACL）损伤是全球范围内常见的运动损伤之一，每年约有1/1250的人需要进行ACL重建手术。目前，ACL重建的主要方法包括自体移植和异体移植，但这些方法存在免疫排斥和供体部位并发症等问题。人工韧带，尤其是不可降解的聚合物材料，因其优异的机械强度和术后恢复快等优点，逐渐成为临床上的重要选择。然而，现有的人工韧带材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate, PET）在骨再生方面的生物活性不足，导致纤维包裹形成，阻碍了韧带-骨愈合，增加了手术失败的风险。 聚酰亚胺（Polyimide, PI）是一种具有优异机械性能、热稳定性和生物相容性的聚...

高精度碱基编辑技术在灵长类和人类视网膜中的应用 研究背景 Stargardt病是一种目前无法治愈的遗传性神经退行性疾病，主要由于ABCA4基因的功能缺失突变导致黄斑变性和失明。ABCA4基因编码的蛋白是一种膜脂翻转酶，位于光感受器和视网膜色素上皮细胞（RPE细胞）中，负责防止有毒视黄醛在视网膜中的积累。Stargardt病最常见的突变是ABCA4基因中的c.5882G>A（p.Gly1961Glu）点突变，该突变导致蛋白质功能丧失，从而引发疾病。 尽管已有一些关于碱基编辑在细胞系和小鼠模型中的研究，但在人类和非人灵长类（NHPs）的神经组织中实现高效基因编辑仍是一个挑战。本研究旨在开发一种基于腺相关病毒（AAV）的腺嘌呤碱基编辑策略，以纠正ABCA4基因中的c.5882G>A突变，并在人类和...

学术背景 神经科学领域一直致力于理解神经回路如何生成和控制复杂行为。尽管简单的模式生物（如软体动物、甲壳类动物和环节动物）因其可访问的神经系统和大型特征性神经元为研究提供了宝贵的模型，但在许多情况下，对神经回路的理解受限于缺乏详细的大脑图谱。特别是对于软体动物，尽管其大脑由形态一致且功能可研究的神经元组成，但其神经系统中的神经元总数、组织原则以及详细的神经元级别图谱仍然不明确。这些问题限制了对神经回路功能的系统性研究。 为了解决这一挑战，本研究利用同步辐射X射线断层扫描技术（Synchrotron X-ray Tomography, SXRT）对软体动物模型Lymnaea stagnalis（一种经典的软体动物模型）的大脑进行高分辨率成像，构建了其摄食回路的详细3D图谱，并基于此图谱指导了关...