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陳溫福院士團隊孟軍教授課題組在生物炭-微生物協同治理抗生素污染方面取得新進展

本項目結合目前先進的生物技術、面膜和抗菌醫用敷料生產技術培育兩類高附加值新型生物技術產品：生物纖維面膜和抗菌性生物醫用敷料。 目標產品生物纖維面膜，基料采用了微生物合成納米纖維素材料，是100%的純天然材料，材質均勻細致，韌性、持水性強，與皮膚相容性、服貼性佳，是生產面膜的理想基料。采用新型清潔發酵生產工藝和后處理技術，大批量提供優質生物纖維面膜原料，獨立研發，推出保濕、美白兩大類生物纖維面膜。 目標產品抗菌促愈醫用生物敷料，是在細菌纖維素基體中均勻植入納米銀粒子后，通

本項目中我們將從分子結構入手，設計開發BODIPY使其不僅可以診斷早期AD，并能干預抑制AD發展，開發出基于BODIPY的阿爾茲海默癥人工智能藥物，達到AD早期診斷和干預治療的目的，為臨床AD早期診療提供理論基礎和技術支持。整個研究工作具備以下特點：（1）設計開發近紅外BODIPY熒光探針對細胞和活體進行成像可避免生物背景熒光的干擾；（2）BODIPY對與AD早期相關的Aβ寡聚體具有特異響應，為臨床前AD早期診斷提供科學依據；（3）BODIPY通過與Aβ聚集的作用點結合，呈現熒光，到達有效診斷的目的，在此基礎上Aβ聚集纏結的作用點被BODIOY占據從而達到一定程度上抑制AD發展的目的；（4）將抑制Aβ聚集的天然小分子藥物山柰酚與BODIPY有效結合，可進一步提高AD早期診療的效果。   Scheme 1. Aβ derives from the proteolytic cleavage of a larger glycoprotein named amyloid precursor protein. (A) A near-infrared BODIPY probe (NB-K) was synthesized which detected and drove self-assembly of FF. (B) NB-K designed according to the structure of FF and the two aromatic rings of FF overlap well with the two aromatic rings of NB-K. When NB-K binds to Aβ oligomers, free rotation of three benzene rings of NB-K is restricted resulting in 1650% increasing of NB-K fluorescence. (C) Overview of the amino acid sequences of the Aβ-related peptides Aβ1–40 and Aβ1–42. (D) Aβ produces β-folds and then aggregates to form tetrad oligomers. NB-K could be potentially useful in the early diagnosis (via imaging) of AD via binding to the FF of oligomeric Aβ. On the other hand, the tetramer could rotate 90° along the β-fold axis to form fibrils. Aβ源自β-和γ-分泌酶對糖蛋白（稱為淀粉樣前體蛋白（APP））的蛋白水解切割（Scheme 1C）。二苯丙氨酸二肽（FF）是Aβ折疊起始作用點，對Aβ聚集過程起著關鍵作用。四個β折疊的Aβ通過FF的π-π堆積作用和其它氨基酸之間的氫鍵作用以面對面的方式排列形成Aβ寡聚物，這是AD早期的重要生理標志，嚴重損害了大腦的健康。當β折疊的Aβ形成四聚體Aβ寡聚物時，FF幾乎被完全暴露，這為近紅外BODIPY熒光探針（NB-K）與FF有意組合提供了極好的機會（Scheme 1D），并能夠通過熒光信號傳輸有效地診測早期AD。Aβ寡聚物沿β折疊鏈方向逐漸以90°旋轉，變成Aβ原纖維，其比Aβ八聚體更大，且與中期/晚期AD有關。當β折疊的Aβ形成原纖維時，疏水性片段（包括FF）聚集在球形結構的核心，大多數FF參與Aβ的自組裝并形成球形結構，導致NB-K與Aβ原纖維的結合不良（Scheme 1D）。而且，Aβ單體表現出更大的自由彈性，這可能導致NB-K對Aβ單體的不良反應。總的來說，NB-K可以有效地分化以響應寡聚體和單體/原纖維，從而達到AD早期診斷的目的。如Scheme 1B所示，FF的兩個芳環與NB-K的兩個芳環很好地重疊，形成穩定的π-π結構。FF的羧基和氨基進一步促進了NB-K-FF的結合。NB-K和ThS在染色Aβ方面的主要區別如下：1）NB-K的分子量約為ThS的三倍。由于更大的空間位阻，NB-K不能進入由芳香環形成的淺槽，因此NB-K不能染色結合Aβ原纖維。 2）Aβ中的NB-K結合基段為FF。當Aβ形成β折疊時，折疊點恰好在FF，然后Aβ形成Aβ寡聚體。如Scheme 1所示，Aβ寡聚物中的FF幾乎完全暴露，結果是NB-K會牢固結合識別響應Aβ寡聚物。    Figure 1. (A) Aβ aggregation assay: in vitro study to detect Aβ aggregation over time. ThT was used to detect formation of fibrillary Aβ species. Total fluorescence (%) was plotted as the fluorescence intensity divided by the maximum fluorescence intensity obtained during the plateau; (B) and (C) Fluorescence emission of NB-K and ThT response to buffer (background fluorescence, black line), oligomer and fibrils; (D) △I refers to the increased fluorescence intensity, I0 corresponds to background fluorescence of NB-K or ThT; Aβ morphology was evaluated by SEM after 160 hours incubation with NB-K (E) or ThT (F). 單體Aβ可以在24小時內衍變形成Aβ寡聚物，在72小時后開始有Aβ纖維形成。硫黃素-T（ThT）是市售檢測Aβ原纖維的綠色熒光探針，以它為參照對比NB-K，以實時監測單體Aβ隨時間的衍變聚集。在72小時后，ThT熒光強度略有增加，表明Aβ原纖維的形成（Figure 1A, ）。而對于NB-K，熒光強度在10小時后迅速增加，僅在40小時后才達到平穩狀態，這表明NB-K縮短了Aβ衍變聚集成核相時間（Figure 1A, ）。 在24小時NB-K熒光強度急劇升高，這應與NB-K陽性Aβ物種有關，即Aβ寡聚體。換句話說，NB-K抑制寡聚體轉變為原纖維。此外，使用熒光光譜法評價了NB-K在Aβ寡聚物和原纖維的溶液中區分識別Aβ寡聚物與Aβ原纖維的能力。對于Aβ寡聚物和Aβ原纖維，NB-K熒光分別增強了1650％±15％和450％±10％（Figure 1B, 1D）。相比之下，ThT熒光強度并未隨Aβ寡聚物而增加，而隨Aβ原纖維而增加了460％±10％（Figure 1C, 1D）。這說明ThT只對Aβ原纖維有熒光響應信號，而NB-K對Aβ寡聚物有很好的熒光響應信號，相比之下，NB-K對Aβ寡聚物的熒光響應性能高于ThT對Aβ原纖維熒光響應。此外，分別在ThT和NB-K存在下，Aβ單體衍變聚集160小時后，通過SEM觀察Aβ單體最終衍變聚集形態。我們發現，在NB-K存在下，Aβ顯示出六邊形結構（Figure 1E），而在ThT存在下，Aβ顯示出復雜的如斑塊狀的聚集體結構（Figure 1F）。這表明NB-K可能影響Aβ的構象聚集，從而產生有序排列的結構，而ThT對Aβ單體衍變聚集沒有良性影響。    Figure 2. Epifluorescence microscopy of transgenic AD mouse (APP/PS1) brain stained with ThS or NB-K. ThS emission was obtained at 488 nm (left panels) and NB-K fluorescence was obtained at 561 nm (middle panels). Merged images of ThS and NB-K are shown on the right panels. Hippocampus is shown in A-C, whereas cortex is shown in D-F. G-I are magnified images from dotted squares in D-F, respectively. Scale bar: 100 µ (A-F), 50 µ (G-I). 在Aβ聚集的過程中，核心纏結成不溶性的原纖維，周圍是由可溶性寡聚物組成的環狀結構，這些可溶性寡聚物正在慢慢向原纖維衍變。AD腦組織的ThS / NB-K雙重染色清楚地表明了這種現象，如Figure 2所示，Aβ原纖維的ThS綠色熒光染色被Aβ寡聚物的NB-K紅色熒光染色所包圍。 另外，在正常對照小鼠的腦切片中，未觀察到NB-K染色，進一步說明NB-K對Aβ寡聚物的特殊識別性和熒光信號響應性，這對AD早期診斷預防研究無疑是一個有價值的信息。

隨著機器學習與人工智能的發展，傳統的CPU已經無法滿足大規模神經網絡訓練的需要。在當前機器學習與神經網絡的熱潮下，美國互聯網和IC巨頭紛紛推出自己的神經網絡/人工智能芯片，搶占這一未來市場。我們研發的神經網絡/人工智能芯片可以驗證多種深度學習算法及應用，具有完全自主知識產權，是將來可以挑戰美國人工智能芯片領域的一個重要突破。

本發明公開了一種仿人工霧霾監測系統與方法，包括透氣不透光的前端箱體和后臺計算機，前端箱 體內設目標物、恒定光源、圖像采集設備和數據傳輸單元，目標物為紅黑相間的棋盤格陣列圖片，恒定 光源置于前端箱體內側頂部;圖像采集設備與目標物相對設置，圖像采集設備通過數據傳輸單元向后臺 計算機傳輸數據。后臺計算機計算目標圖像的顏色特征、形狀特征和紋理特征，獲得各特征相對于無霧 霾時目標圖像對應特征的變化率，根據各特征變化率獲得霧霾指數，基于霧霾指數通過映射函數獲得霧 霾濃度。本發明從一個新角度實現了霧霾監測，成本低，易部署，能實現整個區域的全面霧霾監測，從 而為空氣污染防治提供更加豐富的信息。

本發明公開了一種加利福尼亞紅參人工育苗的方法，包括在養殖槽投喂促熟飼料對海參進行培養，以及海參性腺指數超過15％時,向養殖海參的養殖槽中加入1％的螺旋藻液攪勻進行培養。采用上述方案對加利福尼亞紅參進行人工育苗，促熟飼料能夠滿足加利福尼亞紅參性腺快速發育的營養需求，配比科學，其可有效使得海參快速成熟；螺旋藻液可有效刺激雄性和雌性海參排精、排卵，實現排精、排卵的同步性，從而保證加利福尼亞紅參可靠的人工育苗。

本發明提供了一種皇冠草人工種子制備方法，將皇冠草幼嫩葉片作為外植體，在附加有BA(6?芐氨基嘌呤)和ZT(玉米素)的MS培養基上培養30天后，獲得的皇冠草的成熟體細胞胚，在無菌條件下將體細胞胚切下，并加入到含有MS培養基的3％海藻酸鈉溶液中混合，用無菌滴管將含有體細胞胚的包埋液滴入到2％的氯化鈣溶液中，半小時后用無菌水進行漂洗，即可制成皇冠草人工種子。本發明解決了皇冠草在培植過程中繁殖率較低的問題，以葉片作為外植體材料易于獲得，不受季節影響，繁殖速度快，成活率高。

本項目從提高系統溶解氧水平、增大碳源利用效率、優化季節性濕地植物 配置、提高濕地植物經濟附加值等角度入手，開展了近十年的系列技術研發， 發明了嵌套式增氧、分段進水、人工弓棚、季節性濕地植物混合配置、濕地植 物高附加值資源化材料制備等技術，顯著提高了人工濕地水質凈化技術的污染 物去除效率和運行的穩定性。