从环境保护到能源结构、医疗健康,从理论研究到机制创新、成果转化。近期川大在学术、科研方面有哪些新进展、新成果?
一起来看!
轻工学院郭俊凌团队联合发文报道
绿色低碳净水纳米技术进展
我校轻工科学与工程学院郭俊凌教授团队联合电子科技大学邓旭教授团队与华中科技大学李岩教授团队,在国际期刊《Nature Nanotechnology》发表了题为“Hand-powered interfacial electric-field-enhanced water disinfection system”的研究成果,并受邀撰写Research Brief。我校轻工科学与工程学院2021级博士研究生张亚静为论文共同一作。
图1 手驱动界面电场增强(IEFE)水消毒系统示意图
随着全球水源性疾病频发和电力短缺问题日益严峻,开发无需集中供电、可现场部署的便携式水消毒技术成为重要研究方向。现有光催化消毒体系虽具有潜力,但受限于对光照条件的高度依赖,在阴天、夜间及高浊度水体中难以实现实时、高效消毒。机械能驱动的水消毒策略(如压电和摩擦电方法)因能够将机械能转化为电能并生成活性氧(ROS),为“无电力、全天候”水消毒提供了新思路。然而,这类方法普遍存在能量耗散高、界面反应效率低、消毒速率慢等问题,难以达到世界卫生组织6-log(99.9999%)的灭菌标准。
针对上述挑战,我校郭俊凌教授联合邓旭教授及李岩教授创新性地提出了一种界面电场增强(Interfacial electric-field-enhanced, IEFE)策略,实现了纳米级界面电场的精确调控,并据此开发出手摇驱动的无电力快速水消毒系统,构建了简易、低成本且高性能的便携式消毒装置。更重要的是,该研究提供了一种从界面电荷调控出发的催化剂设计范式,打开了摩擦发电与界面催化结合的新方向,为能量转化与环境净化领域的交叉研究奠定基础。
化学学院蔡镇锋课题组在Pt(111)表面催化
氢化反应过程的纳米尺度研究领域取得新进展
氢气参与的催化加氢反应是精细化工与能源转化领域中最重要的基础反应之一,其中硝基芳烃加氢生成苯胺类化合物尤为典型,被广泛应用于药物、染料、农用化学品及高分子材料的合成。现有研究多依赖于对多分散纳米颗粒体系的宏观平均表征或独立的理论计算,往往掩盖了真实活性位点的局域反应特征,难以实现对分子级反应动态的直接验证。如何实现对此过程的原位、纳米级分辨表征仍是实验化学面临的重要挑战。
针对上述难题,蔡镇锋课题组基于在“表面反应过程原位表征”方向上的研究基础,与瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)的Naresh Kumar研究员与Jeremy O. Richardson教授合作,研究在单个纳米反应区间内(探测体积内分子数少于100个)直接观测到动态反应的特征振动演化过程,并在分子层面揭示了金属表面催化氢化的动力学过程。
该研究在纳米尺度上实现了对Pt(111)表面选择性氢化反应的精准动力学表征,提出了基于原位TERS观测与理论模拟协同验证的反应机制阐释路径,为理解过渡金属表面的催化氢化反应规律提供了新的实验依据。研究成果对深入揭示表界面催化氢化反应机理、推动高选择性氢化催化剂的理性设计具有重要科学意义。并以 “Mechanistic Insights into Nitroarene Hydrogenation Dynamics on Pt(111) via In Situ Tip-Enhanced Raman Spectroscopy” 为题在线发表在 Journal of the American Chemical Society上。四川大学为第一单位,化学学院蔡镇锋研究员、瑞士苏黎世联邦理工学院Naresh Kumar研究员与Jeremy O. Richardson教授为共同通讯作者。本研究中拉曼光谱部分的理论计算得到了中国科学技术大学张尧教授团队的大力支持。本研究得到了国家自然科学基金委、四川省科技厅及四川大学的经费支持。
生物医学工程学院孙勇/樊渝江团队揭示
黑磷纳米片的免疫治疗新机制
我校生物医学工程学院/国家生物医学材料工程技术研究中心樊渝江教授和孙勇研究员在Nature Nanotechnology上发表研究论文,揭示黑磷纳米片通过大幅增强线粒体氧化磷酸化逆转肿瘤细胞固有的糖酵解代谢方式,抑制肿瘤增殖的同时激活免疫,为肿瘤免疫治疗带来新思路。
团队基于前期发现:特定结构纳米磷酸钙能激活黑色素瘤内的免疫浸润(ACS Nano 2022, 16, 18921),以此提出基于磷元素的抗肿瘤免疫治疗研究。调节细胞内磷代谢会影响多种生物合成过程并可能调控肿瘤细胞进展,通过转录组联合磷酸化蛋白组确认:外源性聚乙二醇化黑磷纳米片(BPP)在黑色素瘤细胞内代谢为磷酸盐过程中,调节了多个重要信号通路,抑制了黑色素瘤细胞中促存活基因表达,降低了PD-L1 蛋白表达,从而阻碍了肿瘤恶性进展。通过荷瘤小鼠血清中增加的促炎细胞因子含量、高表达的肿瘤浸润淋巴细胞CD8+ T细胞、以及肿瘤和淋巴结中低表达的CD4+ 调节性T细胞,证实了BPP对机体免疫的激活。在脾脏中,BPP介导了效应记忆CD8+ T细胞的激活,诱导了免疫微环境的“正向调节”。同时,BPP协同PD-1/PD-L1抑制剂显著提升免疫疗效。这种肿瘤抑制和持久性免疫激活效应也在多种荷瘤小鼠模型中被证实。这些结果证实黑磷纳米片有望作为一种双重功能的肿瘤抑制剂和免疫调节剂。
论文的共同第一作者为杨越迪博士(2023年毕业)和博士生赵明达,生物治疗国家重点实验室仝爱平教授为本论文的免疫学研究提供了重要建议和帮助。同时,与四川大学共建“新型免疫佐剂开发与应用”校企联合实验室的华诺泰生物医药科技有限公司王海龙和刘公兵先生,为BPP的临床前安全性评价提供了切实可行的检测方法。本研究项目得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金以及联合实验室基金资助。
建环学院楚英豪教授团队在环境和工业
催化领域研究取得新进展
我校建环学院楚英豪教教授团队在《Journal of the American Chemical Society》(JACS)在线发表了题为《Pronounced Catalytic Enhancement through Phase Partitioned Metal-Organic Framework Gas Shuttles》的研究论文。环境科学与工程系2021级博士研究生伍世林为论文第一作者,楚英豪教授、阿德莱德大学Tao Li和Christian Doonan教授为论文共同通讯作者,四川大学建筑与环境学院与阿德莱德大学为论文的共同通讯单位。
文章设计了一种具有疏水内核和亲水外壳的核-壳结构MOF材料U6P@U6,其在水相中能保持永久孔隙性,作为“气体穿梭体”在气-液界面吸附氢气,并通过对流将其输送至催化剂表面,从而显著加速氢气的传质过程。在羟甲基糠醛(HMF)氢化反应中,仅添加3.7 wt%的U6P@U6,即可在温和条件下实现350%的反应速率提升,且可支持六倍催化剂用量而不受传质限制。机理研究表明,该增强效应主要源于氢气在MOF颗粒中的扩散速率比在水中提高了140倍。该策略不仅为解决三相反应中的气体传质瓶颈提供了通用思路,也为开发高效、低成本的多相催化系统开辟了新路径。研究制备MOF颗粒所用的关键载体材料S-1沸石由楚英豪教授团队在四川大学实验室自主合成,其在催化分解含氯有机污染物方面也显示出优异的特性。
水利水电学院林鹏智教授揭示全球海上
风电和太阳能光伏资源在低碳转型中的作用
我校山区河流保护与治理全国重点实验室与新加坡国立大学合作,在Science Advances上发表了一项关于利用海上可再生能源破解全球低碳转型困局的研究成果,水利水电学院/山区河流保护与治理全国重点实验室林鹏智教授为论文的第一通讯作者。该研究指出,若能在条件适宜的近海区域系统布局海上风电与光伏,到2050年,这两种能源有望满足全球高达30%的电力需求,为破解陆地资源紧张与监管瓶颈提供关键的替代路径。该项研究可为全球各国制定更加平衡的能源战略提供参考。
海上风能和太阳能光伏每单位面积潜在年发电量的全球分布
研究结果表明,仅利用全球1%的适宜开发海域,到2050年,海上太阳能光伏发电预计可满足全球22%的年电力需求,海上风电则可贡献9%。这一能源结构的重大变革,将推动全球每年二氧化碳排放量减少超过90亿吨,约占当前全球排放量的16%,对实现国际社会设定的低碳目标至关重要。
研究特别指出,中国在海上光伏领域蕴藏着巨大潜力。从长远看,海上光伏有望满足中国未来近10%的电力需求。实现这一目标的核心挑战在于工程技术:必须开发出能抵御极端海洋环境的漂浮结构、可靠的系泊系统,以及能够应对恶劣波浪条件的光伏设施。研究建议,我国可充分借鉴在海洋工程领域积累的宝贵经验,尽快牵头制定适用于深远海环境的光伏系统设计与运营标准,并将成功实践向全球推广,引领海上可再生能源技术的发展。
华西基法学院刘肖珩教授团队开发新型仿生脂质体通过重编程巨噬细胞线粒体代谢和表观遗传治疗动脉粥样硬化
我校华西基础医学与法医学院刘肖珩教授团队在Nature Communications发表了题为“Reprogramming mitochondrial metabolism and epigenetics of macrophages via miR-10a liposomes for atherosclerosis therapy”的研究论文。报道了一种负载流体剪切力响应性miR-10a的仿生脂质体(miR-10a@H-MNP),可以靶向斑块炎性巨噬细胞,通过恢复线粒体代谢功能和重塑表观遗传状态来重编程斑块内巨噬细胞为抗炎表型。该研究提出了一种通过精确调节线粒体代谢来阻止动脉粥样硬化进展的治疗策略,具有巨大的临床应用潜力。
该研究发现,miR-10a@H-MNP可以通过调节巨噬细胞线粒体代谢和表观遗传状态,有效地重新编程巨噬细胞表型。通过解决靶向递送和微环境响应药物释放的双重挑战,该策略不仅减轻了动脉粥样硬化,还为治疗其他免疫记忆驱动的慢性炎症性疾病提供新思路。
华西基础医学与法医学院房飞副研究员(专职科研)为论文第一作者;刘肖珩教授为论文通讯作者。该工作受到国家自然科学基金的资助。
华西医院牵头研发的乙肝病毒mRNA疫苗
获
美国临床试验许可批准
我校华西医院生物治疗全国重点实验室通过科技成果转化孵化的企业——成都威斯津生物医药科技有限公司自主研发的全球首个针对乙肝病毒(HBV)相关疾病(肝癌)的mRNA治疗性疫苗WGc-0201注射液获美国食品药品监督管理局(FDA)临床试验许可(IND)批准。这是我校华西医院科技成果转化的又一重大突破。
WGc-0201注射液是基于自研mRNA技术平台开发的一款治疗性癌症疫苗,系全球首个针对乙肝病毒相关疾病设计开发的mRNA治疗药物。其采用自有知识产权的mRNA序列设计与高效靶向LNP递送系统,可激活针对HBV及其相关肿瘤的双重免疫反应,从而打破病毒驱动型肿瘤的免疫耐受。WGc-0201注射液已在中国开展的研究者发起的临床试验(IIT)中验证了良好的安全性与免疫原性;此次获得美国FDA临床试验许可批准,也为后续全球开发与注册路径打下了坚实基础。
作为一款针对乙肝病毒相关肝癌的mRNA治疗性疫苗,WGc-0201注射液兼顾抗病毒与抗肿瘤双重免疫机制,有望打破传统疗法对于肿瘤异质性控制不足的局限。更为重要的是,其不仅是一款用于肝癌治疗的候选产品,还具备从病毒驱动肿瘤模型向“功能性治愈”型免疫治疗转化的潜力;可通过单药形式启动临床试验,也可与抗病毒药物、免疫检查点抑制剂等组合使用,用于实现乙型肝炎功能性治愈或提升肝癌治疗效果,为开发下一代mRNA免疫疗法奠定基础。
未来,我校华西医院将持续优化完善“产学研合作”与“科技成果转化”的政策和举措,在生物医药领域加快人才引育和创新药物研发,进一步提升科技创新与成果转化能力,助推我国生物医药产业高质量发展。
华西医院多学科团队发布中国大规模队列研究成果
近日,我校华西医院呼吸和共病研究院院长李为民教授联合医工结合创新转化中心主任黄进教授,高原医学研究院副院长、神经疾病研究所副所长陈蕾教授团队在医学顶级期刊《英国医学杂志》(the BMJ)发表以“Breadth versus depth: balancing variables, sample size, and quality in Chinese cohort studies”为题的分析性文章(Analysis),首次从实证出发揭示了当前中国大规模队列扩张中变量广度、样本量深度与研究质量之间的结构性失衡,并提出价值驱动的系统性解决方案。李为民教授、黄进教授、陈蕾教授为通讯作者;健康数据科学研究室主任林逸飞副研究员为第一作者。该文章被收录在BMJ“推进中国及国际队列研究”专辑中,也是该专辑中唯一一篇作者为全临床医生的研究文章。
该研究为中国乃至全球队列科学提供了创新范式:队列应以科学问题与人群健康收益为核心,而非单一规模扩张;应强调基于临床需求和社会责任的“希波克拉底流行病学” (Hippocratic epidemiology),实现科学价值、健康价值与社会价值的三位一体的整合统一。文章的发表,标志着华西医院原创的队列建设模式获得国际学术权威认可,并为全球主动健康与精准医学指明了可实践的治理方向。未来,我校华西医院将继续推进多民族、多组学、多地域、多中心的联盟队列建设,通过研究设计的前瞻性和可干预性推动健康影响最大化,以原创证据为全球健康贡献中国力量。
【今日大川】
来源丨轻工科学与工程学院 化学学院
生物医学工程学院 建筑与环境学院
华西医院 华西基础医学与法医学院
图片丨刘欣佟
编辑丨钱佳欣
责编丨袁月