G蛋白偶联受体（GPCR）在多种生理过程中发挥着关键作用，是新药发现的重要靶标。然而，传统的GPCR配体发现方法需要投入大量的时间和资源。人工智能方法的出现为GPCR配体的识别和优化提供了有利的工具，改变了GPCR配体发现的研究方式。本文从数据资源、数据描述、模型设计等方面介绍了如何利用人工智能方法构建GPCR配体发现模型，并分析了人工智能方法在GPCR药物领域的应用；提出了一种基于人工智能方法整合多组学数据的GPCR配体筛选策略；探讨了人工智能方法在GPCR研究领域面临的挑战和未来发展方向。人工智能方法与多学科的交叉融合将提高GPCR配体发现的效率。
移植是终末期肝病最有效的治疗方法，但由于供体器官的短缺而受到限制。扩大标准供体（ECD）供肝在临床实践中越来越多地用于缓解这一挑战。然而，这些移植物耐受缺血的能力下降，危及冷保存期间器官的活力。机器灌注（MP）旨在改善器官保存并减少移植后并发症。然而，越来越明显的是，单独使用MP无法达到ECD供肝的最佳保存状态。因此，人们逐渐开始重视改良的 MP 策略，包括使用不同的灌注剂、改良的灌注方式并结合不同的治疗干预策略。本文提出了“机械灌注+”的新理念，代表这些旨在提升器官功能并可能实现ECD供肝体外再生的机械灌注新策略。为此，本文总结了现有和改良的MP策略，并阐述其在临床场景中修复不同ECD供肝的优势。
为了解决抗原性漂移的不确定性和当前流感疫苗的低效性，迫切需要一种通用疫苗。在本研究中，一种称为计算优化广谱反应抗原（COBRA）的策略被用于生成1918年至2021年收集的流行性感冒病毒样本的血凝素球状头部（HA1）的共识序列，以追踪其渐进性变化，并将其纳入设计的构建体中。利用基于塞姆利基森林病毒RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）的真核表达系统pJHL204，通过沙门氏菌介导的细菌感染，将携带不同HA1区域的构建体注入真核细胞。通过蛋白质免疫印迹和免疫荧光法证实了重组蛋白的表达。用所设计的构建体免疫小鼠产生了体液反应，其免疫球蛋白G（IgG）水平显著增加，以及细胞介导的免疫反应也显著增加，其中CD4+和CD8+ T细胞增加了1.5倍。具体来说，构建体#1和#5促进了产生CD4+和CD8+ T细胞的干扰素-γ（IFN-γ）的生成，使反应偏向了辅助性T细胞（Th1）途径。此外，产生白细胞介素-4（IL-4）的T细胞表达上调4倍。其保护效果得到验证，对选定的病毒株产生高达4倍的中和抗体，且血凝抑制滴度高于40。设计的构建体具有广泛的保护性免疫反应，导致流感A/PR8/34、A/Brisbane/59/2007、A/California/07/2009、KBPV VR-92和NCCP 43021株小鼠的病毒滴度显著降低，肺部炎症最小。这一发现彻底改变了流感疫苗的设计和递送；沙门氏菌介导的COBRA-HA1是一种高效的体内抗原呈递方法。这种方法可以有效地抗击季节性H1N1流感毒株和潜在的疫情暴发。
肝细胞核因子1α（HNF1A）、肝细胞核因子4α（HNF4A）和叉头框蛋白A2（FOXA2）是调控肝脏中复杂基因网络的关键转录因子，形成一个转录调控环路。Encode和ChIP-Atlas数据库确定了这些转录因子在许多糖基转移酶基因中的识别位点。本研究结合10个候选糖基因，对HNF1A、HNF4A和FOXA2进行计算机模拟分析，证实这些转录因子在肝脏中显著富集。之前的研究确定了HNF1A是血浆糖蛋白岩藻糖基化、聚糖分支和半乳糖基化的主要调控因子。本研究旨在从功能上验证了这三个转录因子对下游糖基因转录表达的作用以及对聚糖表型的可能影响。使用最先进的规律成簇间隔短回文重复序列/死亡CRISPR相关蛋白9（CRISPR/dCas9）分子工具来下调人肝癌细胞系HepG2细胞中的HNF1A、HNF4A和FOXA2基因。结果表明，这三个基因的下调单独或成对地影响了许多糖基因的转录活性，尽管糖基因的下调并不总是伴随着相应的聚糖结构的明确变化。这种效应可以被更好地视为总HepG2 N-糖基组的总体变化，主要是由于双触角聚糖的扩展。本文提出了另一种用于评估N-糖基组组成的替代方法，通过量化每个聚糖结构中的单体数量来估计糖基组的整体复杂性。还提出了一个模型，显示了HNF1A-FOXA2和HNF4A-FOXA2的相互激活影响了HepG2细胞中的糖基因和蛋白糖基化。
本文介绍了一种基于K波段圆极化液晶相控阵（LCPA）的系统研究和验证，包括设计、空口（OTA）阵列校准和实验验证。该液晶相控阵包含16个移相辐射通道，每个通道由圆极化堆叠贴片和基于加载差分线结构的液晶移相器（LCPS）组成。由于其慢波特性，在液晶层厚度仅为5 μm的情况下，液晶移相器的最大相移范围超过360°，品质因数为78.3(°)·dB-1。在此基础上，提出了一种基于相态遍历法的空口自动校准方法，该方法能够提取每个独立液晶相控阵通道的相位电压曲线。所提出的液晶相控阵剖面高度仅为1.76 mm，实验测得在峰值增益为12.5 dBic下实现了-40°~ +40°的圆极化波束扫描，扫描损耗小于2.5 dB。该液晶相控阵在25.5 ~26.0 GHz频带范围内同时具有反射系数低于-15 dB、轴比小于3 dB、波束偏移小于3°、增益波动小于2.2 dB的性能，总效率达到34%。该圆极化波束扫描低剖面液晶相控阵及其系统设计和校准方法在各种毫米波应用中具有广阔的前景。
截至2021年，中国公路养护总里程达到525万公里。超薄罩面作为最常用的路面养护技术之一，可以显著提高路面的经济效益和环境效益。为了促进超薄罩面的低碳发展，本文主要研究了超薄罩面几种功能性的作用机理及影响因素。首先，对超薄罩面的抗滑性能、降噪性能、抗车辙性能和抗裂性能进行了评价。结果表明，优质集料可使超薄罩面的抗滑和抗车辙性能提高5%~20%。优化后的级配及改性胶结料可将超薄罩面的噪声降低0.4~6.0 dB。高黏度改性胶结料可使超薄罩面混合料的抗车辙性能提高10%~130%。玄武岩纤维可使超薄罩面的抗裂性提升20%以上。由于超薄罩面具有更薄的厚度及更好的道路性能，其基于性能的工程成本与传统罩面相比，可降低30%~40%。另外，研究了超薄罩面的几种环保功能，包括融雪除冰、废气降解和路面降温。由于超薄罩面的厚度较薄，有利于氯化物融雪材料向路表的扩散。因此，自融雪超薄罩面的融雪效果较好。此外，含有光催化材料的超薄罩面混合料可以分解20%~50%的尾气污染物。彩色超薄罩面最高能够将路面温度降低8.1 ℃。而含有热阻材料的超薄罩面的上下表面温差最高可达12.8 ℃。此外，本文总结了功能型超薄罩面在全世界的一些典型工程应用。本综述有助于研究人员更好地理解超薄罩面的功能性，同时可促进未来多功能低碳道路养护的实现。
堆石混凝土坝是近几十年来坝工界最重要的前沿进展之一。该技术采用高自密实性能混凝土填充自然堆放大块石的空隙，形成密实的大体积混凝土，修建大坝。堆石混凝土坝创造性地使用大量块石，从而减少水泥用量、降低水化热，显著提升工效，是环境友好的新型筑坝技术。堆石混凝土筑坝需要解决浇筑密实性与大尺寸复合材料物理力学性能两个基础科学问题。本文围绕堆石混凝土坝相关基础研究以及在设计理论、建造工艺、质量控制方面取得的最新进展进行了系统性回顾，并从环境友好、本质安全、节约人工多个视角对下一代混凝土筑坝技术进行了前瞻性展望。
在评估臭氧的水平和垂直传输以及分析大气物理化学特性时，明确臭氧的垂直分布至关重要。卫星遥感是获得高空间分辨率臭氧廓线最有效的方法之一。高分五号卫星上搭载的环境痕量气体监测仪（EMI）是我国能够用于臭氧廓线监测的第一台紫外可见超光谱卫星光谱仪。然而，由于测量误差缺失和低信噪比，使用EMI观测的后向散射光谱来反演臭氧廓线极为困难。例如，将为欧洲TROPOMI（Tropospheric Monitoring Instrument）卫星开发的算法应用于EMI载荷，将导致反演87% EMI像元的臭氧反演失败。因此，本研究开发了一种适用于EMI仪器特性的臭氧廓线反演算法，反演结果在大多数地区的拟合残差小于0.3%。EMI臭氧廓线与臭氧探空仪数据高度吻合，在五个不同纬度区域的最大平均偏差为20%。将EMI平均核矩阵卷积应用于臭氧探空仪廓线匹配两者的垂直分辨率后，EMI平流层臭氧柱浓度和对流层臭氧柱浓度也与臭氧探空仪数据表现出很高的一致性。EMI臭氧廓线的低层（0~7.5 km）与来自中国国家环境监测总站（CNEMC）的近地面臭氧监测结果体现出一致的季节变化特征。然而，EMI臭氧廓线的高层（9.7~16.7 km）则与其表现出不同的变化趋势，该高度的臭氧浓度峰值出现在2019年3月。使用EMI臭氧廓线，结合位势涡度和相对湿度数据，成功捕获到了2019年8月11日至15日华中地区发生的平流层入侵事件，并且同期CNEMC臭氧浓度快速升高，表明高空臭氧向下传输是加剧地表臭氧污染的重要原因之一。
预处理是厨余垃圾生物处理厂中用于去除塑料和其他杂质不可或缺的工艺步骤。但是，预处理无法完全去除塑料杂质，而且可能产生次生微塑料。为了验证这一假设，本文全流程分析了六个厨余垃圾预处理系统的碎塑料和微塑料（> 50 μm）的数量和特性。这六个预处理系统的预处理技术分为三类，用于处理源头破袋投放或袋装化投放的厨余垃圾。同时还分析了微塑料的潜在来源，识别了微塑料的关键次生环节，计算了微塑料沿预处理系统的物质流量，以全面评析微塑料在厨余垃圾预处理系统中的来源和归趋。结果表明，在袋装化投放的厨余垃圾预处理出料中，微塑料含量高达每千克湿重(1673 ± 279)~(3198 ± 263)个（particles·kg-1 ww），主要的微塑料次生环节为生物质破碎机、生物水解反应器和粗破碎机。相比之下，无论采用何种预处理技术，厨余垃圾经源头破袋投放可使得预处理后的微塑料丰度减少8%~72%。预处理之后，每100 t厨余垃圾会产生460万~20 560万个微塑料。本研究确认预处理是次生微塑料的重要来源，表明生活垃圾分类对控制微塑料污染的重要性；同时建议厨余垃圾进行源头破袋投放，以大幅降低预处理过程的微塑料次生风险。
由于每一代新技术的成本和复杂性不断增加，因此实现历史预期的集成电路性能改进具有挑战性。为了克服这一局限性，在微电子领域探索和开发新型的互连材料和工艺是非常有必要的。钼（Mo）作为一种先进的互连材料，因其小电阻率尺寸效应和高内聚能而引起人们的关注；然而，这类材料的有效加工方法尚未得到广泛的研究。本文研究了封闭纳米孔中离子的电化学行为，该封闭纳米孔对模板辅助电沉积法制备的纳米级Mo和Mo-Co合金的电学性能和微观结构产生影响。电解液中的添加剂与金属离子和纳米孔相互作用，有利于沉积出极纯的金属材料。在本研究中，加入硼酸和四丁基硫酸氢铵（TBA）来抑制析氢反应。TBA通过刺激纳米孔上的表面导电来加速Mo在表面的还原。通过高深宽比纳米孔工程合成的直径为130 nm的金属钼纳米线的电阻率为（63.0 ± 17.9）μΩ·cm。本文还评估了不同组成的Mo-Co合金纳米线的电阻率，以取代不可缩减的常规阻挡层/衬层。在Mo组成为28.6%（原子分数）的情况下，Mo-Co纳米线的电阻率为（58.0 ± 10.6）μΩ·cm，表明该纳米线与TaN和TiN等传统阻挡层相比具有优越的电学性能和黏附性能。此外，密度泛函理论和非平衡格林函数计算证实，由Mo基材料构建的过孔结构的垂直电阻比传统的Cu/Ta/TaN结构低21%。
纳米尺度流动在自然界广泛存在，与许多行业技术领域密切相关，如非常规油气开采、二氧化碳地质封存、地下储能、燃料电池、海水淡化和生物医学等。在纳米尺度上，界面力超越体积力占主导地位，并且非线性效应变得尤为重要，传统理论不再适用。在过去几十年中，为了探究纳米尺度下的流体流动，人们开展了一系列的实验、理论分析和模拟研究，极大地促进了该方向基础知识的进步。然而，目前这一领域仍缺少一个评论性综述，限制了人们对该领域的深入理解和对其研究方向的认知。因此，本文系统梳理了纳米尺度下单相和多相流体流动的实验、理论和模拟研究，并明确指出了当前的研究局限和未来的发展方向。这些见解将推动纳米尺度非线性流体力学的发展，并为相关领域提供指导。
可转移多黏菌素耐药基因mcr-1及其变异体的出现、蔓延严重威胁了多黏菌素作为临床治疗多重耐药革兰阴性菌感染最后一道防线药物的药效。寻找抗生素佐剂是恢复多黏菌素对其耐药菌敏感性的有效策略。然而，鲜有研究探索抗生素佐剂对多黏菌素耐药基因传播的影响。本研究发现，来源于饲料添加剂博落回散中的白屈菜红碱（4 mg∙L-1）在体外抑菌试验能使多黏菌素对mcr-1阳性大肠杆菌的最小抑菌浓度（MIC）降低16倍（由2.000 mg∙L-1至0.125 mg∙L-1），且在肠道感染模型中与对照组相比，能降低约104个菌落形成单位（CFU）的mcr-1阳性大肠杆菌菌载量。同时，白屈菜红碱在体外试验中能降低mcr-1阳性质粒的接合转移频率（超过100倍），且在体内肠道接合转移模型中能显著降低该质粒的接合转移频率（5倍）。机制研究发现，白屈菜红碱通过靶向细菌细胞膜上的磷脂成分，增大细胞膜的流动性，抑制了细菌呼吸作用，扰乱质子动势（proton motive force, PMF），产生活性氧（reactive oxygen species, ROS），造成细菌胞内三磷酸腺苷（ATP）耗竭，下调了mcr-1及接合转移相关基因的转录水平，从而实现既能增强多黏菌素对抗耐药菌作用，又能抑制耐药质粒接合转移的双重作用。白屈菜红碱的双重作用拓展了抗生素佐剂的应用范围，并提供了应对多黏菌素耐药的新思路。
乙型肝炎病毒（HBV）感染威胁着全球公共卫生安全，是导致肝脏相关疾病发病率和死亡率的主要原因。HBV持续感染引起的肝脏疾病检查方法包括实验室检测、超声、计算机断层扫描（CT）、核磁共振和肝活检等，重复的检查和多次诊断可能导致患者每次就医面临高额费用。因此，迫切需要建立一种经济有效的诊断方法简化HBV相关疾病的医疗流程。基于临床血液检测，本研究构建复杂网络模型并定义功能恢复力评价指标，可以帮助医生评估患者的肝脏状况。通过结合网络模型和动力学，发现导致患者向肝硬化或肝癌转化的关键血液指标及其相应的阈值，为进一步研究疾病临界状态和预防疾病恶化提供思路。结果表明功能恢复力的诊断宏观平均精度为84.74%，而在没有影像或活检辅助的情况下医生凭经验诊断的宏观平均精度为55.63%。从经济角度，与一般诊断方法相比，功能恢复力可以为大多数中国患者每次就诊节省至少30美元，为大多数美国患者节省至少400美元。在全球范围内，每年将节省至少105亿美元。因此，功能恢复力可以全面评估患者的肝脏状况，减少影像学检查的次数，避免肝脏疾病诊断过程中医疗资源的浪费。
工业物联网（IIoT）的流行导致工业机器人越来越容易受到网络攻击。为详细分析工业机器人所面临的网络风险，本文收集了两台ABB IRB120机器人和五台来自其他不同原始设备制造商（OEM）的工业机器人的300万个通信数据包。本文从机密性-完整性-可用性（CIA）三个维度分析工业机器人的漏洞。基于分析出的漏洞，本文设计了一种针对工业机器人行为操控的自动化信息物理攻击软件CORMAND2。CORMAND2不仅通过篡改工业机器人的用户代码导致工业机器人异常运行，还重放以前记录的、正常的工业机器人的运动状态数据，导致监测控制和数据采集（SCADA）系统难以检测出工业机器人的异常。本文在6款工业机器人上测试了CORMAND2，实验结果表明CORMAND2能够绕过现有基于工业机器人运动状态数据的攻击检测器。本文还提出了缓解该攻击的方案。
本研究提出了一种用于采集各类手-物体交互数据的可重构数据手套设计，该数据对于训练具身智能体完成精细操作任务至关重要。为了应对不同的操作任务，该可重构数据手套基于一个统一的实时手势捕捉系统，并具备三种运行模式。在触觉感知模式下，手套系统通过由柔性压敏材料制成的定制力传感器感知操作过程中手部的施力情况，同时避免了传感器对手部运动的干扰。虚拟现实模式能够通过检测手指和物体的碰撞事件，以一种基于包笼抓取的方法实现对虚拟物体的稳定抓取。利用有限元方法，手套的仿真模式首次实现了对操作任务的四维细粒度数据采集，包括手和物体在三维空间中的运动以及物体的物理变量（如应力和能量）在时间维度上的变化，从而分析动作背后的物理和因果关系。在一系列实验中，我们详细评估了数据手套及其子系统：①实现了手势和手部施力的记录，②提高了虚拟现实中的操作流畅性，③模拟了不同工具使用中的物理效果。基于这三种模式，该可重构数据手套通过在物理和虚拟环境中收集和重建细粒度的人类抓取数据，为具身智能体的操作技能学习开辟了新的途径。
耐化学性纺织品对于在工业生产、化学事故、实验室操作及公路运输等多重场景中保护人体安全至关重要。然而，制备一种能够耐化学侵蚀、热湿调控以及实时运动监测的纺织品依旧是一个挑战。本文展示了可拉伸分层芯鞘结构纱（HCSY）的设计、制备和应用，以实现耐化学性、热管理和智能传感纺织品的一体化制备。HCSY基于可大规模制备的纺纱工艺，由氨纶、导电银纱以及聚四氟乙烯（PTFE）组成。HCSY不仅具有优异的耐化学侵蚀性能，还可以用作人体实时运动监测的多功能可拉伸电子元件和智能纺织品的基本元件。此外，通过控制织物的拉伸可以实现理想的动态热管理。HCSY在未来开发具有高耐用性、灵活性和可扩展性的智能防护纺织品方面具有广阔的前景。
维生素B1作为一种抗利尿和抗氧化剂被广泛应用于医疗保健和食品行业，以维持神经传导、心脏和胃肠道的正常功能。本研究报道了由市售2-氰基乙酰胺进行的维生素B1的八步连续流全合成工艺。本研究提出的连续流工艺基于化学、工程和设备设计的创新基础，与间歇釜式工艺相比，生产的性能和安全性均有所提高。本文使用各种微通道流反应器、微混合器、连续分离设备和连续过滤器等装置，对连续流合成工艺中的问题和挑战进行了精确的研究和控制，包括混合、意外堵塞、溶剂切换、放热反应和避免副反应等。维生素B1全合成的连续流工艺总停留时间约为3.5 h，产品纯度高，分离产率为47.7%。该八步连续流动技术方案至少涉及绿色化学的6个关键准则。因此，连续流技术的应用对于提高生产安全性、减少废物污染，尤其是提高批量操作的生产效率至关重要。
