科技进展

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1. 面向机器智能的情感分析

彭俊杰

自然杂志 2024, 36 (2): 150-156. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.01.013

摘要（27）

PDF（pc）（1479KB）（36）

大模型的兴起，尤其是以大模型为基础的人工智能技术的发展与应用引起了全社会对人工智能技术的广泛关注。人工智能技术已经在很多方面达到甚至超越人类，可以替代人工完成一些技艺要求较高的工作。不过，在人工智能迈向人类智慧的道路上，仍然有许多难题亟待克服与解决，其中一个重要的问题就是情感分析与理解问题，如让机器准确理解人类的情感。针对该问题，文章从情感的定义与分类入手，对情感分析研究需要解决的问题，研究方向、研究现状、面临的挑战、应用前景与展望等进行了讨论。

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2. 二氧化钒发射率的调控方法与实践

曹传祥, 张志强, 张良苗, 陈长, 高彦峰

自然杂志 2024, 46 (1): 50-62. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.01.006

摘要（92）

PDF（pc）（4661KB）（74）

二氧化钒(VO₂)是一种常用的相变材料，它能在68 ℃附近可逆地改变光学、电学特性以响应外部温度刺激。自20世纪90年代以来，人们对VO2光学特性进行了广泛的研究，并在紫外、可见和近红外区域的调制方面取得了重大进展，而室温黑体辐射所处的中远红外区能量只相当于太阳辐射的15%，因而获得的关注较少。然而随着研究的深入，研究者发现中远红外光区的长波辐射对热调控也具有至关重要的作用，甚至在太阳辐射较强的白天也是不容忽视的，因此有关VO2发射率调控的研究受到越来越多的关注。文章聚焦VO₂发射率调控的最新研究进展，着重介绍VO₂发射率的调控手段以及常温热辐射调控性能，并对其应用前景进行了展望。文章指出，VO₂发射率可以有效调控室温黑体辐射能量，通过新型结构如Fabry-Pérot谐振腔、超材料等与VO₂的有机结合，极大丰富了VO₂发射率的调控手段，展现出显著的调控效果，这对于实现具有更高节能效率的智能建筑、空间热管理以及红外伪装具有很大的潜力。

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3. 基于微纳米技术的细胞内递送的物理方法

袁子群, 毛志宇, 高兴华, 胡国辉, 巫金波, 张萌颖

自然杂志 2024, 46 (1): 63-72. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.05.011

摘要（164）

PDF（pc）（11203KB）（226）

随着生物医药学的发展，向细胞内递送外源性大分子在基础生物学和临床应用中至关重要，但基于病毒载体的传统生物方法存在通量低、毒性大、递送性能低以及耗时等问题。文章综述了电穿孔、声穿孔、微注射和细胞挤压等基于细胞膜破坏实现胞内物质递送的技术，这些通过微纳米技术完成的高通量胞内物质递送的物理方法，可以弥补传统生物方法的很多缺陷，实验证明了其在保证细胞活性的基础上具有可观的转染效率。文章重点描述了基于细胞挤压实现细胞内递送的微流控操作平台与其机理，并讨论各种通过膜破坏技术完成细胞药物或分子递送技术的优势、局限性和发展前景。

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4. 动脉粥样硬化中的表观遗传机制及治疗作用

童晓岚, 宋佳欣, 姜继宗

自然杂志 2024, 46 (1): 73-82. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.04.013

摘要（61）

PDF（pc）（2200KB）（47）

动脉粥样硬化(atherosclerosis, As)的发展过程与炎症反应、脂质代谢紊乱以及环境等因素密切相关。表观遗传的研究主要涉及DNA甲基化、非编码RNA调控、组蛋白修饰和染色质重塑等调节机制。越来越多的研究揭示表观遗传参与了As的发生发展。表观遗传的异常变化在介导泡沫细胞产生、内皮功能障碍、血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell, VSMC)表型转换等方面发挥着关键作用。文章对表观遗传在As中的调控机制和治疗作用进行阐述，并总结其最新研究进展，旨在从非遗传因素角度为临床As的早期诊断和个性化治疗提供参考。

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5. 膜蛋白靶向降解技术研究进展

赵俗, 张衡, 李焱, 王贞超

自然杂志 2023, 45 (6): 434-442. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.06.008

摘要（129）

PDF（pc）（1719KB）（159）

膜蛋白是细胞间相互作用的主要参与者，在信号传导、分化增殖、应激响应等生命过程中均扮演着重要的角色。传统小分子抑制剂与抗体分别通过抑制和阻断膜蛋白与其配体之间的相互作用来发挥作用，但往往存在抑制不彻底或诱发耐药性的问题。新兴的蛋白质靶向降解技术为药物发现提供了全新思路，通过在溶酶体或蛋白酶体中特异性降解目的蛋白，使其彻底丧失蛋白质功能，极大地拓展了成药范围。文章简要讨论了近年来膜蛋白靶向降解技术的研究进展，并展望这些技术在临床治疗中的广阔应用前景。

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6. 光学微瓶谐振腔传感器研究进展

王梓杰, 张琦, 张小贝, SUMETSKY Michael, 王廷云

自然杂志 2023, 45 (6): 443-454. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.06.010

摘要（101）

PDF（pc）（5145KB）（133）

作为光学微腔的一类，回音壁模式微瓶谐振腔可将光限制在极小三维区域振荡，具有高品质因子和低模式体积的特点。此外，其天然的中空通道可与微流控技术相结合，是实现光流传感器的重要平台。文章首先概述微瓶谐振腔的发展历程；然后简述微瓶谐振腔的传感机理，包括模式漂移、模式劈裂和模式展宽；接着对微瓶谐振腔理论模型和制备工艺进行介绍；随后着重阐述空心微瓶谐振腔的传感应用，包括温度传感、压力及超声波传感、生化传感、气体传感、磁场传感、液体属性传感、水凝胶相位传感等；最后对微瓶谐振腔的传感应用进行总结和展望。

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7. 量子纠缠与时空结构

林淑怡, 葛先辉, 田立君

自然杂志 2023, 45 (6): 455-462. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.05.012

摘要（126）

PDF（pc）（2026KB）（124）

众所周知，自然界中存在着四种基本相互作用，分别为强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。然而，前三者可以在量子力学的框架下自洽，只有特殊的引力相互作用尚未与其他相互作用统一。因此，追求引力的量子化是现代物理学最迫切和首要的目标。物理学家们发现，可以利用量子场论的方法来研究引力理论。在这过程中，我们发现量子纠缠、几何以及时空定域性之间的关系，这似乎暗示了通往量子引力的研究方向。通过量子纠缠，我们希望进一步探索量子引力领域，为引力的量子化找到一个突破口，从而发现时空的本质。文章简要回顾量子纠缠熵的历史发展，并讨论纠缠熵与几何之间的关系。

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8. 癫痫与糖尿病的相关性研究

何敏, 汪煜楠, 赵琳琳, 任彦学, 于倩, 张惊宇

自然杂志 2023, 45 (6): 463-467. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.

摘要（80）

PDF（pc）（1211KB）（98）

随着糖尿病和癫痫的发病率逐年升高，二者的共病现象亦随之增加，且已有研究证实糖尿病与癫痫存在一定的相关性，但对于二者共病的认识仍不充分。文章就糖尿病共病癫痫的流行病学、发病机制以及治疗管理等方面的最新研究进展进行综述，以期为糖尿病共病癫痫的临床诊断及治疗提供理论依据和研究思路。

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9. 中国化石讲述兔形类起源与演化

李茜

自然杂志 2023, 45 (5): 371-381. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.03.008

摘要（170）

PDF（pc）（6296KB）（128）

兔形类是现生哺乳动物重要的组成部分，然而有关兔形类的起源、分类位置及其与其他哺乳动物之间的系统发育关系等问题，曾是学界长期争议的话题。20世纪70年代以来在中国发现的有关化石为解决以上争议发挥了重要作用。经研究，安徽潜山盆地发现的安徽模鼠兔代表了兔形类祖先的“态模”，在分支系统上是与兔形目最为接近的化石类群。发现于内蒙古二连盆地的远古道森兔是兔形目中已知最早的代表，因此被誉为“世界第一兔”，也表明了兔形目的亚洲起源。依据以安徽模鼠兔为代表的基干兔形类化石，通过形态解剖学和分子生物学的综合研究表明，兔与鼠系统关系最为密切，兔形类和啮齿类为啮型动物下的姐妹群。近年来，通过综合地层学的工作，在中国内蒙古始新世和渐新世地层中发现大量的兔形类化石，这些化石为探讨兔形目研究中尚未解决的热点问题带来新的可能。

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10. 神经丝轻链蛋白在自身免疫性脑炎中的研究

童晓岚, 潘雪, 高娟

自然杂志 2023, 45 (5): 382-388. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.04.014

摘要（96）

PDF（pc）（1894KB）（161）

自身免疫性脑炎(autoimmune encephalitis, AE)是一类与神经元自身抗体或中枢神经系统(central nervous system, CNS)自身免疫生物标志物相关的炎症性中枢神经系统疾病的总称。神经丝轻链蛋白(neurofilament light chain, NfL)是神经元细胞骨架中选择性表达最多且最为重要的蛋白质，已有研究证实NfL水平升高可以作为多种神经退行性疾病发生或发展的重要标志物。最近的研究发现，NfL与AE的早期筛查与诊断、疾病发展与治疗以及预后检测与评估等有关，有望成为AE疾病治疗的潜在生物标志物。基于此，文章从NfL的基本结构功能、检测方法和AE疾病诊断等方面进行了综述，尤其是对NfL在AE的前期诊断筛查、疾病进展监测和预后治疗评估方面的作用进行了着重分析，表明NfL在AE临床治疗中的潜在应用前景。

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11. 三叉神经痛的分类及临床诊疗

赵琳琳, 汪煜楠, 张惊宇

自然杂志 2023, 45 (5): 389-393. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.04.015

摘要（96）

PDF（pc）（1260KB）（113）

三叉神经痛是一种发生于头面部三叉神经分布区域内，症状表现为骤发、骤停、闪电样、刀割样、烧灼样、顽固性、难以忍受的剧烈疼痛的疾病。其发病机制尚不明确，可能与神经病变、免疫炎症机制及离子通道相关。目前，治疗三叉神经痛仍以药物治疗为主，药物治疗无效时可考虑电生理治疗或手术治疗，包括射频热凝术、微血管减压术以及球囊压迫术等。文章综述了三叉神经痛的分类及临床诊疗的研究进展，以期为其临床尽早确诊及治疗提供新的理论基础。

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12. 超快太赫兹自旋电子学若干关键科学问题的思考

马国宏

自然杂志 2023, 45 (4): 308-316. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.02.012

摘要（339）

PDF（pc）（2019KB）（277）

超快太赫兹自旋电子学研究的是太赫兹光子与磁振子的相互作用的科学问题，尤其是太赫兹光子与反铁磁磁振子间的相互作用的科学和技术问题。文章针对该领域的研究现状和面临的挑战，从自旋电子学太赫兹辐射源、太赫兹脉冲对反铁磁磁振子的激发及调控，以及太赫兹光子与磁振子的强耦合三个方面进行综述与思考，希望能对超快太赫兹自旋电子学的研究起到抛砖引玉的作用。

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13. 氢燃料燃气轮机与大规模氢能发电

李星国

自然杂志 2023, 45 (2): 113-118. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.006

摘要（1177）

PDF（pc）（2928KB）（873）

清洁可再生氢能源的利用被视为CO₂ 减排的一个重要途径，受到世界各国的高度重视。从电能到氢能再到电能的高效转换是氢能利用的核心技术之一。产业上大规模高效氢能到电能的转换技术需要100 MW以上的功率，而依靠目前的燃料电池技术难以满足。氢燃料燃气轮机可以实现大规模氢能到电能的转换，且转化效率会随着功率的提高而提高，将是一种重要的氢能发电技术。文章对氢燃料燃气轮机的性能特点、各国研究动态、机种类型和特点、输出功率和热效率、氨燃气轮机等进行了介绍，同时提出利用氢燃料燃气轮机实现从水到水循环的氢能利用系统的设想。

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14. 隐孢子的争议与研究

王凯, 徐洪河

自然杂志 2023, 45 (2): 119-126. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.02.007

摘要（296）

PDF（pc）（3279KB）（227）

陆生植物的出现是地质历史时期生物演化的重大事件，深刻地改变了大气和地表环境，为陆地生物的发展和繁盛奠定了基础。隐孢子是分布在寒武纪中期至早泥盆世地层中的一类孢型植物化石，对探索陆生植物的起源和早期演化历史具有重要科学意义。然而，对于隐孢子的定义存在明显争议，目前仍无法统一。结合近年来国内外研究成果，文章对这类化石的基本问题和相关研究进行梳理与回顾。对隐孢子化石在形态学、系统分类学和古生物地理学等方面的综合研究，极大地促进了对早期陆生植物起源与演化的新认识，并为地球生命演化及远古环境变迁提供新见解。

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15. 线粒体相关内质网膜对线粒体功能的影响

孙照鑫, 冯红

自然杂志 2023, 45 (2): 127-138. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.01.010

摘要（1848）

PDF（pc）（2697KB）（874）

线粒体是一种具有半自主性的细胞器。生物体内的生物合成、呼吸、分泌及机械运动等全部细胞活动所需要的化学能都是由线粒体提供的。线粒体相关内质网膜(MAMs)是与线粒体紧密联系的脂筏样结构域，位于线粒体与内质网(ER)之间。MAMs不仅仅在结构上连接ER和线粒体，还富含多种连接和功能蛋白，因此MAMs必然会对ER和线粒体功能产生影响。文章综述了MAMs的结构、分子组成及其对线粒体功能的影响，主要集中在线粒体融合、线粒体分裂、线粒体自噬、线粒体能量代谢及线粒体活性氧生成等方面，以期为通过MAMs调控线粒体功能来改善相关疾病提供参考。

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16. 中性粒细胞胞外诱捕网与自身免疫病

耿晓柯, 于树祥, 闫建设

自然杂志 2023, 45 (2): 139-147. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.01.009

摘要（546）

PDF（pc）（2425KB）（338）

中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs)是激活的中性粒细胞，将去浓缩的核染色质和相关蛋白等释放至胞外而形成的网络结构。NETs可防止感染。然而，近年来发现NETs存在于多种疾病的病理环境中，并与疾病的发生和发展密切相关。文章就NETs在银屑病、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)、类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)、抗中性粒细胞胞浆抗体(anti-neutrophil cytoplasmic antibodies, ANCA)相关血管炎(ANCA-associated vasculitis, AAV)、1型糖尿病(type 1 diabetes, T1D)等自身免疫病病理中的作用及机制的研究进展做简要综述。

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17. 氢燃烧特性对氢内燃机性能的影响

李星国

自然杂志 2023, 45 (1): 57-67. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.007

摘要（803）

PDF（pc）（2755KB）（517）

氢能开发是“双碳”战略中的重要一环，目前氢能主要是通过氢燃料电池把化学能转变成电能的形式得以应用。与此不同，氢内燃机则是将氢能直接转变成机械能，应用在交通、机器运转、发电等众多领域，对氢能发展具有重要的推动作用。氢内燃机与传统内燃机的最大区别是用氢气取代传统的化石燃料，因此，氢气的燃烧特性对内燃机的性能具有很大影响，对内燃机的结构也提出新的要求。至今从氢燃烧特性的角度去理解氢内燃机的研究不多，为此，文章尝试从氢气燃烧特性的角度出发理解氢内燃机的性能，并重点对氢内燃机的热效率、输出功率、NO_x排放、异常燃烧等性能进行分析和讨论。结果显示，氢内燃机比传统内燃机和氢燃料电池在节能减排、输出功率、成本等方面具有更加优异的综合性能，是氢能-电能转换的另一种有效的方法。氢内燃机的发展也能促进氢能的大规模应用，其性能受到氢气燃烧特性的影响，氢燃烧特性的控制对氢内燃机性能的提高非常重要。

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18. 聚集体自噬研究进展

花蕊, 葛亮, 马欣宇

自然杂志 2023, 45 (1): 68-78. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.01.008

摘要（587）

PDF（pc）（2439KB）（504）

错误折叠蛋白在细胞内大量堆积后会形成蛋白聚集体，干扰细胞正常生理活动，以至引发各种人类疾病，尤其是神经退行性疾病。因此，研究聚集体的形成和清除过程对治疗神经退行性疾病具有重要意义。蛋白聚集体在形成过程中会受到相分离的调控，在液相、固相等多种状态间转变，这影响了聚集体的性质及其清除方式。尽管细胞内多种蛋白质量监测系统均可参与错误折叠蛋白的清除，但是一旦聚集体形成，通常需要通过自噬途径清除，即聚集体自噬过程。在聚集体自噬中，p62、NBR1、TAX1BP1、Tollip、CCT2等自噬受体能够帮助自噬系统识别蛋白聚集体，在聚集体的清除中发挥重要作用。文章主要介绍聚集体的形成以及通过自噬清除的过程，并聚焦于聚集体自噬领域的最新研究进展。

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19. 胎儿血红蛋白再生治疗β-血红蛋白病

赵飞燕, 吴宇轩

自然杂志 2022, 44 (5): 389-397. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.011

摘要（444）

PDF（pc）（2124KB）（232）

β-血红蛋白病是世界上最常见的遗传疾病，该病最初的治疗策略为病毒载体介导的基因治疗，但由于花费昂贵、疗效有限、存在安全隐患等问题进展缓慢。近些年，基因组编辑技术成为开发β-血红蛋白病新型治愈方案的有力工具。文章回顾了胎儿血红蛋白再生策略治疗β-血红蛋白病的最新进展，其中破坏BCL11A红系增强子的方式因其安全、有效、临床价值高而备受青睐。β-血红蛋白病基因治疗策略的下一步发展值得期待，有望完全治愈β-地中海贫血和镰状细胞贫血症这两种遗传性血液病。

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20. DNA感受器AIM2在心血管疾病中的研究

陆琳, 吴诚洁, 涂均楚, 李玉洁, 张瑜, 李杨欣

自然杂志 2022, 44 (3): 231-240. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.005

摘要（552）

PDF（pc）（1671KB）（366）

黑色素瘤缺乏因子(absent in melanoma 2, AIM2)，是PYHIN(含pyrin和HIN结构域蛋白质)家族的一员，在感应双链DNA(dsDNA)和组装AIM2炎症小体方面发挥重要作用。AIM2炎症小体，具有促炎症和促焦亡特性，与心血管疾病的发生发展密切相关，可在动脉粥样硬化斑块、主动脉瘤壁和受损心肌中被激活，且激活受到多种因素的严格调控。文章总结了AIM2的最新研究进展，介绍不同因素对AIM2炎症小体激活的机制和作用。此外，还探讨了AIM2与动脉粥样硬化、主动脉瘤、心肌梗死和心力衰竭病理之间的相互影响，为更好地理解AIM2在心血管疾病中的病理作用、开发新治疗方法助力。

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