编者按
科技兴则民族兴，科技强则国家强。为了更好的展现学校科研动态，增强广大科研工作者的认同感、归属感、自豪感，激发科研创新活力、促进学科交叉融合，科学研究院将持续汇总报道校内各单位重要科研进展，诚邀各单位积极来稿。
OUTLINE
内容速览
1.电子与信息工程学院谢曦教授团队在微针阵列电子导管研究中取得重要进展
2.材料科学与工程学院岳晚教授课题组在小分子n型有机电化学神经元突触取得最新进展
3.中法核工程与技术学院核数据团队在《NST》发表论文：基于随机森林预测超重核素衰变模式与寿命
4.测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队在南极冰盖融化遥感监测算法真实性检验方面取得新进展
5.肿瘤防治中心高瑛、康铁邦团队发现治疗HPV阳性宫颈癌患者的新策略
6.附属第六医院任东林、林宏城团队新发现：原来是它让新辅助化疗在直肠癌治疗中大显身手
（1）电子与信息工程学院谢曦教授团队在微针阵列电子导管研究中取得重要进展
内窥镜引导下的导管器械，是治疗体内器官肿瘤、息肉和结石的重要工具，它可以在体内器官进行消融、切除、碎石和注射等手术治疗。然而，当前导管设备存在以下局限性:1)功能选择受限，缺乏多模式整合的传感和治疗能力:2)缺乏传感功能，特别是缺乏生化检测功能;3)导管设备通常只能在组织外操作，无法检测粘膜下组织的生理指标。这些局限性限制了对病灶的实时精确定位以及手术中对病变程度的原位评估。
针对以上难题，本论文研制了一种能兼容内窥镜、膀胱镜等微创手术场景，进行多功能诊疗应用的微针阵列电子导管器械。首先，研究了具有微创式穿透组织黏膜功能的微针电极的多功能化修饰方法从而实现了生化传感(葡萄糖、离子、pH、ROS)、肌电传感、肌电调控、电穿孔消融、药物递送等11种诊疗功能的微针电极的制备。其次，研究了一种能兼容手术导管的小面积微针阵列的混合制备与降维加工方法，实现了单微针精度可独立寻址的传感与调控功能，并验证了MXene/碳纳米管杂化材料电子介体的修饰对于微针电极电化学性能的提升作用，以及微针穿透黏膜对于提高电穿孔与药物递送效率的效应最后，通过机械设计与电路布局，将多功能微针阵列与手术导管集成为能与微创手术场景兼容的多功能诊疗电子导管器械，实现对组织内环境进行原位传感与治疗。
多功能微针阵列传感集成生物电子导管的示意图
以上研究成果以“Petromyzontidae-biomimeticmultimodal microneedles-integrated bioelectronic catheters for theranosticendoscopic surgery”为题发表在Advanced Functional Materials。
来源：中山大学电子与信息工程学院
https://mp.weixin.qq.com/s/bHo0yKxl6yWr2i_q5Fj1nA
（2）材料科学与工程学院岳晚教授课题组在小分子n型有机电化学神经元突触取得最新进展
有机混合离子电子导体(OMIEC)，由于其低操作电压、高化学跨导、良好生物相容性、可溶液加工等优势，已广泛用于有机神经形态电子领域（如人工突触、神经接口），有效地推动了下一代神经形态硬件和生物混合系统，并有望解决能耗过大而面临的冯诺依曼瓶颈。然而，目前已开发的OMIEC大多数是空穴传输（p型）材料，电子传输（n型）材料由于不稳定性导致其性能和种类严重滞后。但是，n型材料对于构建逻辑电路、基于电子转移的生物传感是必不可少的。因此，亟待开发高性能和高稳定的n型OMIEC。此外，相比于聚合物OMIEC，小分子OMIEC具有高结晶性、灵活定制结构、易于合成和纯化、明确的构-性关系等优点，无链纠缠有助于微结构控制和器件性能的增强，在场效应晶体管（OFET）、有机太阳能电池、以及近年来兴起的有机电化学晶体管（OECT）等有机电子领域引起了极大的关注。然而，由于材料稀缺且缺乏有效的分子设计策略，基于小分子n型OMIEC的有机电化学神经元突触（OENS）目前尚未见报道。
前期，岳晚教授课题组已报道开发了一系列小分子n型OMIEC（gNR体系）及其有机电化学晶体管器件，取得了一定的研究进展。鉴于此，本文采用分子内S-O非键相互作用“构象锁”策略并将n型稠合的全受体小分子OMIEC与微妙的侧链优化相结合，设计了两种新型n型小分子OMIEC，亲水性EG侧链的gNR-EG和疏水性线性丁基侧链的gNR-Bu，首次报道了基于小分子n型OMIEC的有机电化学神经元突触（sn-OENS）。
sn-OENS不仅成功地模拟了基于固态凝胶电解质门控的多模态神经形态功能，而且还实现了在水环境中传感检测多巴胺 (DA) 神经递质。在固态电解质模式中，在单个sn-OENS器件中实现了多模态突触特性，包括突触可塑性的鲁棒可调性，例如，短期可塑性、长期可塑性、双脉冲易化、长期抑制/促进、尖峰时间依赖可塑性、尖峰电压依赖可塑性，以及动态滤波、信号分离、学习记忆和
识别等神经形态功能。值得注意的是，采用gNR-Bu的OENS对模型人工神经网络表现出高达94%的识别准确率，在环境条件下保持超过600 s的高度稳定的电导状态，以及优异的环境稳定性，100天后兴奋性后突触电流可保留54%（环境条件下，且无任何封装），通过简单调整栅极电压作为补偿，进一步提高到90.9%，明显优于之前的n型有机突触。更令人印象深刻的是，在溶液电解质门控模式中，基于gNR-EG和gNR-Bu的器件能够感知亚微摩级水平的DA突触传递信号。
OENS在溶液电解质门控中的突触行为
以上研究成果以“Versatile Neuromorphic Modulation and Biosensing based on N-type Small-molecule Organic Mixed Ionic-Electronic Conductors”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。材料科学与工程学院博士生刘日平为论文第一作者，博士生朱修远为共同第一作者，岳晚教授为唯一通讯作者。
来源：中山大学材料科学与工程学院
https://mp.weixin.qq.com/s/h44RA8DNMMKbccKPN4A1CA
（3）中法核工程与技术学院核数据团队在《NST》发表论文：基于随机森林预测超重核素衰变模式与寿命
超重新元素和新核素合成在核物理领域中备受关注。在过去的三十年间，德国、日本、美国、俄罗斯等国的实验室包揽了107至118号元素的合成，而我国在这一方面尚未有所突破。
当前，合成目标为119或120号新元素的任务面临极大的挑战。这些元素极其不稳定，半衰期极短，且可能存在多种衰变模式，这为合成后的鉴别带来极大的困难。新元素的合成需要以年为单位的实验束流时间，若无法确定其是否为新元素，之前的一切努力都将付诸东流。由于目标新元素及其子核都是实验上未发现的，因此，准确预言超重核素的衰变模式和半衰期对鉴别新元素至关重要。
在研究中，该团队采用了宏观模型结合随机森林算法的方式，对212Po以后核素的alpha衰变、beta负衰变、beta正衰变、轨道电子俘获和自发裂变之间的竞争进行比较。结果表明，该方法的预测准确性很高，对主衰变模式的预测正确率达到了96.9%。
研究团队发现，对于尚未被实验观测到的第119至122号元素，alpha衰变将成为主导的衰变模式，而库仑排斥的增强和奇偶效应会导致自发裂变在一些偶偶核素中占据主导地位。此外，预测的半衰期表明，由于裂变位垒和库仑排斥之间的竞争，在298Fl西南部存在一个较长寿命的自发裂变岛。
以上研究成果以“Random forest-based prediction of decay modes and half-lives of superheavy nuclei”为题发表于期刊Nucl. Sci. Tech. ，本论文第一作者为中法核工程与技术学院2022级博士生蔡博帅，通讯作者为袁岑溪老师。
来源：中山大学中法核工程与技术学院
https://mp.weixin.qq.com/s/ins5jW-lPQIYMC_pKsRboQ
（4）测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队在南极冰盖融化遥感监测算法真实性检验方面取得新进展
南极冰盖季节性的表面融化是影响极地冰盖-大气界面能量的关键过程，对极地地表能量平衡和冰架稳定性有着极其重要的影响。被动微波遥感是大范围监测南极冰盖表面融化的重要手段之一。由于实地融化量观测资料的缺失，现有研究多使用自动气象站气温评价融化监测算法。然而，由于太阳辐射会直接导致冰盖表层/近表层升温，气温达到融点并不代表融化事件的发生，也不能直接用来验证遥感监测结果。针对上述问题，在不依赖冰盖表面实地观测资料的情况下，Zheng et al.（2019）曾发展了一种基于categorical triple collocation（CTC）的冰盖表面融化监测算法的相对验证和结果融合方法。但是，该方法只能定性描述相对独立观测系统的可靠性，还是无法量化验证不同遥感算法的精度。
本研究首先对比了各算法的遥感变量时序变化特征和融化阈值差异，从算法使用的主体变量和阈值设定方面，比较各变量对于持续融化事件和瞬时融化事件的敏感性。然后，使用多个指标验证了不同算法对于冻融状态的识别精度，结果显示，基于微波辐射传输模型的冰盖融化监测算法表现出较高的冻融判断精度（OA = 95.56%，Kappa Index = 0.68），在识别冰盖表面冻融物候（融化天数、融化开始时间、融化结束时间）方面也体现了较高的精度和可靠性。
考虑到大部分实测站点并不具备足够全面的气象观测要素进行高质量融化量模拟。因此，本研究对比了使用融化量和空气温度进行冰盖冻融判断的可靠性。研究发现将气温高于−0.8℃作为判断冰盖发生消融的标准时精度最高（但可靠性仍较低），可以作为缺乏原位融化量数据时的替代方案。
最后，本研究基于表现最优的融化监测算法对南极冰盖表面融化趋势进行了深入分析。整体而言，南极冰盖融化强度和融化范围并未出现显著的变化趋势，但东南极的威尔克斯地附近冰架表面融化显著增加（99%置信区间），具有统计显著性的融化趋势主要分布在各冰架接地线附近。
南极冰盖表面融化年际趋势变化（1979-2020年）
以上研究成以“Toward a real validation of passive microwave snowmelt detection algorithms over the Antarctic Ice sheet”为题发表于遥感领域期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation。测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队博士研究生张子谦为文章第一作者，团队骨干成员郑雷副教授、团队首席科学家程晓教授为文章的通讯作者。
来源：中山大学测绘科学与技术学院
https://mp.weixin.qq.com/s/nJXnuq_ddFRNF2T0itiQfQ
（5）肿瘤防治中心高瑛、康铁邦团队发现治疗HPV阳性宫颈癌患者的新策略
宫颈癌是最常见的妇科癌症，病因学上与人乳头瘤病毒HPV的持续感染有关。宿主先天免疫系统和入侵的HPV都已经发展出复杂而有效的机制来相互抵消。干扰素基因刺激因子STING是一种先天免疫感知信号的接头蛋白，在抗病毒和抗肿瘤免疫中起着关键作用，而病毒致癌蛋白E7，特别是来自HPV16/18的病毒致癌蛋白E7负责宫颈癌细胞增殖，并可抑制STING的活性。鉴于先天免疫和病毒之间相生相克、互相博弈的关系，STING和E7癌蛋白之间相互抑制的相互作用似乎在HPV相关癌症的发展中起着重要作用。
STING作为胞内DNA传感通路的重要接头蛋白，在宿主抗病毒先天免疫应答、抗肿瘤的适应性免疫应答等过程中发挥重要作用。此前，康铁邦团队的研究发现一种新型细胞器Rafeesome介导激活型STING的胞外分泌，通过在细胞间转移促进抗肿瘤免疫。这个新的研究结果从病毒相关肿瘤与天然免疫的角度出发，聚焦于天然免疫明星分子STING对HPV E7致癌蛋白的作用，不同于人们对STING抗肿瘤免疫作用的普遍关注，独辟蹊径地着眼于STING激动对宫颈癌增殖的影响，即STING具有免疫非依赖的新功能。提示：STING激动剂作为放疗增敏剂或者宫颈癌治疗性疫苗辅剂。
该研究发现TBK1介导的HPV16/18 E7癌蛋白Ser71/Ser78位点的磷酸化促进其E3连接酶HUWE1介导的泛素化-蛋白酶体降解。因此，STING-TBK1激活可降解E7癌蛋白，抑制宫颈癌细胞增殖和肿瘤生长，且不依赖于其先天免疫防御。这个研究也提供了宿主先天免疫防御与致癌病毒互相博弈的一个新视角，研究提示，激活STING/TBK1通路可能是治疗HPV阳性宫颈癌患者的一种有希望的策略。
研究示意图
以上研究成果以“激活的STING/TBK1通过降解HPV16/18 E7蛋白抑制宫颈癌生长”发表于Cell Death & Differentiation。肿瘤防治中心黄晓丹医师、霍蓝青博士、肖倍倍、欧阳翼副主任医师为共同第一作者；中山大学肿瘤防治中心高瑛博士、康铁邦研究员、曹新平主任医师为共同通讯作者。
来源：中山大学肿瘤防治中心
https://mp.weixin.qq.com/s/HCavllcn9P6hGLUSS8_laQ
（6）附属第六医院任东林、林宏城团队新发现：原来是它让新辅助化疗在直肠癌治疗中大显身手
结直肠癌是全球第三大最常见的恶性肿瘤。在中国，直肠癌患者所占的比例高于西方国家。局部进展期直肠癌患者接受新辅助化疗，可显著提高手术切除率，降低局部复发率，并可规避放疗带来的风险。
肿瘤免疫微环境显著地影响肿瘤治疗效果。越来越多的研究指出新辅助化疗不仅具有化疗药物对肿瘤细胞的直接杀伤作用，而且还参与调节肿瘤微环境，启动抗肿瘤免疫，从而实现肿瘤治疗作用。另外新辅助化疗的疗效不佳也与肿瘤微环境的免疫抑制相关。然而，新辅助化疗的免疫调节作用机制尚不清楚。
考虑到上述问题，研究团队招募了29例直肠癌患者，在新辅助化疗前后分别取样，并对样本进行了单细胞转录组测序和空间转录组测序。研究团队根据疗效将样本分为CR（完全缓解）、PR（部分缓解）和NR（无明显缓解）三个分组进行治疗前后和不同疗效之间的多维度分析，构建了肿瘤微环境在新辅助化疗前后动态变化的细胞图谱，实现肿瘤微环境如何影响新辅助化疗疗效的系统研究。
研究团队首次发现新辅助化疗对微环境中的多种细胞成分产生了重要影响，并和疗效相关。值得注意的是，研究团队发现肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）在新辅助化疗中被明显重塑，分化出了新的细胞亚型，揭示了CAFs亚群的复杂性以及肿瘤促进和免疫激活的双重作用。一方面，一部分的CAFs（CAF_PI16、CAF_SLIT2和CAF_ADAM28）与新辅助化疗疗效相关，且这些CAFs可通过分泌CXCL12、SLIT2和DCN对CD8+效应T细胞和树突状细胞进行富集和活化，进而发挥抗肿瘤免疫，抑制肿瘤的进展。另一方面，部分CAF亚群表达大量与血管生成、ECM重塑、EMT和肿瘤侵袭等促肿瘤功能相关基因。研究团队观察到CAF_FAP通过MIR4435 - 2HG增强肿瘤EMT，并与较差的新辅助化疗疗效相关。
研究示意图
以上研究成果以“Cancer-associated fibroblasts undergoing neoadjuvant chemotherapy suppress rectal cancer revealed by single-cell and spatial transcriptomics”为题发表于Cell Reports Medicine。附属第六医院黄亮副主任医师、博士后陈华显为论文共同第一作者，任东林教授、林宏城副主任医师为共同通讯作者。
来源：中山大学附属第六医院
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