环磷酸鸟苷酸合成酶[Cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate(GMP-AMP) synthase, cGAS蛋白]-干扰素刺激因子(Stimulator of interferon genes, STING蛋白)(cGAS-STING)信号通路是识别细胞质中异常DNA、 激活先天免疫应答系统的重要通路. cGAS蛋白在识别细胞质内异常DNA后, 可催化三磷酸腺苷(ATP)和三磷酸鸟苷(GTP)合成环状鸟苷酸二磷酸腺苷(Cyclic GMP-AMP, cGAMP). cGAMP作为第二信使激活STING蛋白, 促进I型干扰素的释放, 从而引起一系列免疫反应. cGAS-STING通路可以调控肿瘤的转移和增长, 参与抗肿瘤的先天免疫反应, 探究cGAS-STING通路的作用机制在肿瘤免疫治疗中具有重要意义. 本综合评述介绍了cGAS-STING通路的作用机制, 概述了目前在抗肿瘤免疫治疗中激活cGAS-STING通路的各类策略.
动脉粥样硬化是一种多因素驱动的慢性复杂性疾病, 主要特征为动脉内壁的脂质积累、 炎症反应以及最终的纤维斑块形成. 斑块的形成始于异常累积的脂质被动脉壁内的巨噬细胞吞噬, 形成所谓的泡沫细胞. 尽管泡沫细胞的形成在血管病理性重塑进程中扮演着核心角色, 但目前对巨噬细胞泡沫化进程中脂质代谢紊乱的深入研究还相对欠缺. 本文构建并优化了脂质组学分析流程, 并将该流程用于巨噬细胞泡沫化进程中的代谢重编程分析, 共鉴定到16个脂质亚类的645个脂质分子. 使用主成分分析、 时间序列模式分析和火山图分析, 揭示了不同时期的泡沫细胞脂质水平存在显著差异. 随着氧化低密度脂蛋白孵育时间延长, 泡沫细胞脂质代谢失调程度增加, 脂质亚类中甘油三酯、 溶血磷脂、 醚磷脂水平上调, 而磷脂酰丝氨酸水平下调. 甘油三酯的显著累积增强了巨噬细胞的炎症反应, 通过进一步吞噬氧化低密度脂蛋白促进了泡沫细胞的形成; 同时, 磷脂酰丝氨酸和溶血磷脂酰胆碱在泡沫细胞晚期合成显著增加, 表明泡沫化进程与细胞凋亡正相关, 这些脂质分子可能作为信号分子趋化巨噬细胞对凋亡细胞的清除. 本文不仅揭示了巨噬细胞在泡沫化进程中炎症反应的显著上调, 还阐明了脂质代谢紊乱与细胞凋亡信号传递之间的紧密联系.
外泌体是多泡体与细胞质膜融合时释放的细胞外囊泡， 含有蛋白质、 脂质和核酸等. 它以细胞外囊泡的形式运送货物， 参与多种癌症过程（如侵袭和转移）， 被认为是液体活检的新兴靶标， 其在细胞通讯、 信号传导和免疫应答中发挥着重要的作用. 质谱法已成为蛋白质组学研究领域不可或缺的一部分， 外泌体的蛋白质组学分析是发现潜在癌症生物标志物的一种很有前途的方法. 高分辨率分离、 高效质谱分析和全蛋白质组数据库的最新进展都有助于患者样本中外泌体的成功分析. 本文综合评述了外泌体的分离方法、 蛋白质组学分析技术以及基于外泌体的蛋白质组学分析在临床疾病诊断的应用研究. 最后， 对外泌体分离和蛋白质组学面临的挑战及在临床应用中的前景进行了展望.
表面增强拉曼光谱（SERS）是一种已被广泛应用于疾病诊断、 药物筛选及生物分析等领域的光谱检测方法， 它不仅可以提供丰富的化学指纹信息， 而且具有灵敏度高、 抗光漂白和光降解能力强等优点. 然而， 由于SERS增强基底的结构均一性差和化学分子吸附数量的不确定性， 导致检测结果重现性差， 其定量分析面临诸多挑战. 通过引入内标信号可以消除或减少外部干扰因素， 从而实现SERS的准确定量分析. 本文首先阐述了内标法的机理， 然后介绍了内标法的主要类型， 接着举例说明了内标型SERS探针在环境分析、 食品药品分析以及生物分析等领域的应用， 最后展望了内标型SERS面临的挑战及未来发展方向.
碳点是一类新兴的零维碳纳米光学材料, 在众多领域备受关注. 近红外光相比于可见光具有更深的组织穿透能力和更低的散射, 在生物成像等领域优势明显. 随着科研人员的探索, 碳点发光带隙的调控从最初的蓝紫光向长波长不断红移. 近年来, 近红外波段吸收/发光的碳点也相继被报道. 本文以本课题组在近红外碳点领域的一系列工作为基础, 总结评述了近红外碳点的制备策略及多方面应用的最新进展, 并对未来的发展方向进行了展望.
超分子纳米药物递送平台因具有性质多样化、 药物释放可控及制备简易等特点而备受关注. 据报道， 富含酚羟基结构的多酚可与不同性质类药物产生非共价相互作用， 自组装成超分子纳米系统， 从而实现不同路径的药物递送. 同时， 多酚自身具备抗肿瘤、 抗菌、 抗氧化、 抗炎和保护心脏等功能， 这使得基于多酚的递送系统在疾病治疗方面前景广阔. 本综合评述概述了多酚型超分子纳米递送系统构建中包括的超分子相互作用力. 根据所负载药物的性质(例如疏水性药物、 蛋白质、 DNA等)， 分类阐述了不同相互作用力在药物负载中发挥的功能. 最后， 对当前基于多酚的超分子纳米系统中存在的争议性问题进行了评述总结. 本文可为各种新兴的多酚基材料的设计和基础研究提供参考.
纳米材料选择性诱导肿瘤细胞发生程序性细胞死亡(PCD)被视为一种很有前途的癌症治疗方法. 铜死亡是一种最近被发现的由细胞内铜离子过载引起、 以脂酰化线粒体酶的聚集和Fe-S蛋白质丢失为特征的全新的PCD模式. 目前, 多种纳米材料已被开发并用于诱导肿瘤细胞铜死亡, 实现癌症治疗. 大量的研究表明, 将铜死亡与其它肿瘤治疗方式联合使用可取得更好的治疗效果, 展现出巨大的潜力. 本文综合评述了细胞铜死亡的相关机制及特征, 总结和概括了纳米材料诱导的肿瘤细胞铜死亡策略及相关机制, 重点分类概述了纳米材料诱导的铜死亡联合治疗的最新研究进展, 并对这一新兴的肿瘤治疗方式的未来前景进行了总结和展望.
细菌蛋白质组成分析对于了解其生物学、 生理学及其与环境的相互作用至关重要. 质谱是用于蛋白质分析的最有力工具之一， 在蛋白质的分子量确定、 表达水平测量及结构修饰分析等研究中不可或缺. 本文比较了蛋白质指纹质谱、 自上而下蛋白质组学和自下而上蛋白质组学等3种广泛使用的质谱方法在细菌蛋白成分分析中的表现. 结果表明， 自下而上蛋白质组学提供了最高的蛋白覆盖率， 同时也在不同菌种之间显示出最大的蛋白质图谱重合度. 相比之下， 蛋白质指纹质谱显示出最高的检测再现性以及菌种区分或鉴定的高效性. 自上而下蛋白组学检测到的细菌蛋白质数量明显少于自下而上蛋白质组学， 但其可以与蛋白质指纹质谱兼容(二者均偏向于检测高丰度、 高稳定和高亲水性的核糖体蛋白质)， 在菌种鉴定的同时为蛋白标志物的 发现提供重要手段. 本文对基于质谱的蛋白质组成分析方法进行了比较， 为特定分析目标的方法选择提供了指导意见. 这将对于细菌感染诊断、抗生素耐受性分析和抗生素作用靶点发现等多个领域的研究具有重要价值.
在醋酸缓冲溶液中于室温合成了COF-LZU1， 并用于固定化漆酶和辣根过氧化物酶. 通过优化反应浓度、 时间、 缓冲溶液pH值、 温度、 洗涤溶剂和干燥方式等条件， 在pH=4.5的醋酸缓冲溶液中， 于室温下搅拌30 min， 合成了具有高结晶度的COF-LZU1， 其比表面积高达501 m2/g， 且具有较高的热稳定性(480 ℃). 在最优反应条件下， 以COF-LZU1为载体， 采用原位包埋法对漆酶和辣根过氧化物酶进行固定化， 并对其性质进行了研究. 实验结果表明， 固定化酶的活性高达84.26%和73.66% (相对于游离酶活性)， 且在循环使用10次后， 其相对活性仍保持约80%. 通过多个结合位点， COF-LZU1可有效稳定酶的活性构象， 使其不易发生结构变形， 提高了酶的热稳定性、 pH稳定性和重复使用性等. 醋酸缓冲溶液是生化实验中常用的缓冲溶液， 本研究中其既作为溶剂又作为催化剂， 与现有合成方法相比， 该方法更有利于提高生物分子的稳定性， 并有望为固定化酶提供新的解决方案.
非金属掺杂石墨烯基催化剂在催化析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)领域具有良好的应用前景. 本文基于石墨烯常见双空位缺陷构建了非金属N掺杂的催化材料, 对所有可能存在的活性位点进行了研究. 通过密度泛函理论(DFT)计算发现, 13个碳活性位点均不能有效吸附H2O, 而O2可以被有效吸附. 计算结果表明， 最优的ORR催化位点是C12位点, 其催化ORR的过电势为0.71 V; 毗邻吡啶N的C10位点和C3位点的ORR催化效果稍差, 过电势分别为0.75 V和0.78 V. 研究结果证明非金属N掺杂缺陷石墨烯材料可应用于催化ORR, 可为非金属催化OER/ORR反应提供理论支撑和指导.
单细胞蛋白质组学分析能揭示细胞个体之间蛋白质的精细差异， 在诸多重要领域具有重要的应用价值， 已成为目前的研究热点； 其难点在于单细胞内的蛋白质极其微量， 需要解决样品处理过程中的损失问题、 色谱质谱检测的灵敏度问题和低信号强度质谱数据的解析利用问题. 本文从单细胞分选、 样品处理、 色谱质谱采集和数据分析等方面， 综合评述了目前基于质谱的单细胞蛋白质组学分析方法的研究进展及其在生物医学领域的应用， 并展望了其未来的发展前景.
外泌体作为疾病诊断、 监测和治疗的非侵入性生物标志物， 在体液中广泛存在. 作为细胞间信使， 外泌体携带有丰富的蛋白质、 核酸和代谢物， 目前大多数研究集中在蛋白质和RNA上. 最近， 外泌体代谢组学在疾病检测和疾病病理生理学研究中展示出临床价值和潜在优势， 但仍存在诸多挑战， 特别是外泌体分离和代谢物检测. 本文综合评述了外泌体分离和代谢物检测方面的技术进展和挑战， 并通过案例研究， 展示了不同类型体液的外泌体代谢物作为生物标志物在疾病早期诊断和治疗中的潜力.
防晒吸收剂是防晒产品中的关键物质， 是吸收紫外线的有效成分. 然而， 传统的有机和无机吸收剂都存在未知的人体健康及环境危害、 稳定性和水溶性差以及紫外吸收波长范围较窄等问题， 因此， 研发环境友好的广谱抗紫外防晒吸收剂材料对于防晒产品的开发具有重要意义. 碳点材料因其化学稳定性好、 光学性能优异、 制备方法简单、 成本低及环境友好等优点而展示出良好的应用前景. 本文首先以盐酸多巴胺及邻苯二胺、 柠檬酸及尿素为原料， 通过简单水热法制备并提纯出UVB和UVA吸收碳点材料(分别命名为 O-CDs和A-CDs)， 并利用X射线光电子能谱(XPS)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析方法表征了其组成和形貌结构， 通过紫外吸收光谱(UV)和荧光光谱测试了其光学性能. 研究结果表明， 将O-CDs和A-CDs以最佳质量比1∶1.5混合， 可制成广谱抗紫外碳点防晒吸收剂材料（命名为B-CDs）. 将B-CDs作为有效防晒吸收剂成分制备了可顺滑书写的墨水添加剂， 并测试了其一定周期内(120 h)的抗紫外光稳定性. 结果表明， 所制备的碳点作为防晒墨水成分具有抗紫外辐射效果显著、 稳定性好的优点， 说明碳点材料作为广谱防晒吸收剂在防晒产品中的应用具有可行性.
分子结内的电荷传输过程受到分子骨架以及锚定基团等多种因素的影响. 为了探索分子骨架对分子结电荷传输特性的影响， 本文设计并合成了3种以不同π共轭面积的苯、 萘和蒽为分子骨架， 以噻吩为锚定基团的分子（DT-B, DT-N, DT-A)， 并结合扫描隧道显微镜裂结技术（STM-BJ）及密度泛函理论（DFT）， 对不同 π共轭面积的稠环芳烃分子结中的电荷传输过程进行了研究. 结果表明， 3种分子均存在高电导（GH）与低电导（GL）两种电导态， 对应单分子结中Au-π与Au-S两种结合构型. 对于GL态， π共轭面积的增大使得HOMO能级逐渐接近金费米能级， 呈现出GDT-A>GDT-N>GDT-B的电导趋势. 对于GH态， 电导值不会随π共轭面积的增大而发生明显改变， 但稠环芳烃扭转角的增大会引起空间位阻的增强， 使Au-π结合概率降低， 导致Au-π与Au-S两种分子构型的比例发生了改变.
基于液态镓铟合金（EGaIn）上电极和自组装单分子层（SAM）来构筑功能性分子器件是近年来的研究热点之一. 目前， 国内在EGaIn基功能性分子结（MJ）的研究方面处于起步阶段. 本文综合评述了以EGaIn为上电极进行分子结研究的优势， 以及自组装单分子层-分子结（SAM-MJ）的构筑， 对近年来EGaIn基分子结在整流、 记忆、 光电开关、 热电以及固态阻抗方面的成果进行了总结， 分析了EGaIn分子结存在的难题， 并对未来分子器件的发展方向进行了展望.
细胞摄取和内涵体逃逸是纳米药物递送的两个关键屏障. 研究发现, 细胞外表面的硫醇可以通过巯 基-二硫化物/二硒化物交换反应同时克服这两个屏障. 然而, 该策略增强纳米药物递送的能力有限. 为了解决上述问题, 本文采用机械力(超声)来提高硫醇-二硫化物/二硒化物交换反应的动力学, 进而提高药物递送效率. 研究结果为提高纳米药物递送效率提供了新方法.
采用密度泛函理论研究了B， N共掺杂富勒烯C70[C68B(n)N(m)， n， m=1~5， 分别代表B和N取代的C位点]的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)性能. 结果表明， C68B(n)N(m)在热力学上是稳定的， 且其ΔG*OOH和ΔG*O与ΔG*OH均呈良好的线性关系. 其中， C68B(4)N(2)与C68B(5)N(2)催化剂的ORR过电位为0.45 V， 与商业Pt催化剂相当； C68B(4)N(1)的OER过电位最低（0.38 V）， 优于传统RuO2催化剂(0.42 V)， C68B(1)N(3)也表现出与RuO2相当的OER活性. 通过精确调控B， N共掺杂位置， 可显著降低ORR与OER过电位， 提升C70的催化性能. 根据活性趋势图， C68B(n)N(m)的最佳ORR和OER活性分别出现在ΔG*O-ΔG*OH=0.92 eV和ΔG*O-ΔG*OH=1.42 eV处. 研究结果为设计和发现新的非金属碳基电催化剂提供了线索.
含有重原子的多重共振热激活延迟荧光(MR-TADF)表现出低能量损失、 强烈吸收、 高系间窜跃(ISC)效率和长三重态寿命. 本文选择3种不含重金属原子的MR-TADF分子, 分别结合氧、 硫和硒原子(BN-2O, BN-2S和BN-2Se); 利用理论计算和纳秒瞬态吸收光谱研究了这些分子的重原子效应, BN-2O, BN-2S和BN-2Se的ISC效率分别确定为39.4%, 74.7%和95.0%, 且三重态寿命均超过10 μs. 由BN-2Se和1,4-双（三异丙基硅乙炔基）萘(1,4-DTNA)组成的上转换系统在溶液中获得了高达8.7%的上转换量子产率(ΦUC, 最大值为50%), 且阈值激发强度(Ith)为1.7 mW/cm2, 低于太阳光辐照度(2.7 mW/cm2). 此外, 廉价的BN-2S和BN-2O也表现出良好的上转换量子产率, 分别为5.9%和3.9%, Ith也分别低至6.2和15 mW/cm2.
分子筛是一种具有规则孔道结构的无机微孔晶体材料, 广泛应用于工业吸附分离和催化过程. 本文从已知的260余种分子筛拓扑结构中选取了14种能够以纯硅、 硅铝和磷酸铝形式合成的拓扑结构, 通过高通量计算方法探究了有机结构导向剂(OSDA)对这些不同元素组成的分子筛骨架的结构导向作用. 研究结果表明, 不同的OSDA对元素组成结构的导向作用有显著差异, 某些OSDA倾向于导向纯硅或硅铝结构, 而另一些则更倾向于导向纯磷酸铝结构. 本文所得结果不仅有助于加深对OSDA在分子筛合成中作用机制的理解, 还可为设计和合成具有特定元素组成的分子筛提供理论依据.
为了解决生物酶不稳定、 易失活及纳米药物递送效率较低的问题, 研究人员将纳米酶的高效稳定催化作用与微纳米马达的自主运动能力相结合, 设计并制备了基于纳米酶的微纳米马达, 用于在病变部位主动 靶向递送药物并响应特定信号可控释放药物, 在药物递送应用中表现出巨大的潜力. 本文基于纳米酶马达 “动-控-用”的发展思路, 综合评述了代表性的构建微纳米马达的纳米酶, 探讨了微纳米马达的运动调控策略, 系统地梳理了基于纳米酶的微纳米马达在精准药物递送领域的前沿应用, 并对该技术在实际应用中面临的挑战和未来发展进行了总结与展望.
