摘要：在医学影像学领域，早期肝纤维化的精准诊断一直是挑战重重。针对非酒精性脂肪肝这一高发代谢性疾病，中国科学院合肥物质科学研究院的研究团队开发了一种创新的T1-T2双模态磁共振成像纳米探针，为早期肝纤维化的检测提供了更为精确、灵敏的工具。

在医学影像学领域，早期肝纤维化的精准诊断一直是挑战重重。针对非酒精性脂肪肝这一高发代谢性疾病，中国科学院合肥物质科学研究院的研究团队开发了一种创新的T1-T2双模态磁共振成像纳米探针，为早期肝纤维化的检测提供了更为精确、灵敏的工具。

近期，一项基于无噪声光子回波方案的研究，成功将可集成量子存储器的存储时间从10微秒级提升至毫秒级，同时实现了超过光纤延迟线的存储效率，为长程量子网络的实际应用开辟了新道路。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第136期。

1

《Advanced Science》丨创新生物矿化技术推动肝纤维化早期诊断进步

纳米探针Fe3O4/Gd@BSA-pPB通过T1和T2双模成像对肝纤维化的早期诊断

非酒精性脂肪肝病作为一种常见的代谢性疾病，若不及时干预，可能会发展为非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化甚至肝癌。早期诊断和干预对于延缓或逆转肝纤维化至关重要。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院研究员王俊峰团队依托稳态强磁场实验装置磁性测量系统，构建了用于非酒精性脂肪肝早期肝纤维高效诊断的生物型核磁共振成像（MRI）纳米探针。

尽管MRI是一种有效的无创影像检测技术，用于早中期肝纤维化的检测，但由于病变早期范围局限、信号变化小等因素，传统T1/T2加权成像在灵敏度方面存在不足，并且容易受到肝脏解剖结构及伪影干扰。现有的MRI探针主要分为两类：基于Gd/Mn对比剂的探针具有较高的特异性；而基于无机纳米材料的探针则在纵向弛豫率和成像对比度上优于传统的Gd-DTPA。然而，这些探针仍面临Gd离子泄漏、代谢安全性欠佳及靶向性不足等问题。

王俊峰团队的研究成果基于仿生矿化技术，采用生物矿化的牛血清白蛋白作为模板，设计并开发了高灵敏度、高靶向性的T1-T2双模态MRI纳米探针。该探针特别针对以肝星状细胞激活和PDGFRβ过表达为特征的早期肝纤维化，表现出良好的磁性和优异的r1和r2弛豫率。此外，通过PDGFRβ特异性肽段修饰，使得探针能够在细胞实验中精确靶向活化的肝星状细胞。

研究进一步使用7T MRI实现了T1和T2图像在1小时内的叠加，精确定位纤维化特定区域。体内实验表明，该探针具有优异的生物相容性，为早期纤维化病灶的诊断提供了更加精准的方法，并在相关疾病的预后评估和复发监测方面展现出潜在的临床应用价值。

原文链接：

2

《Science Advances》丨量子存储技术大跃进，存储寿命和效率实现双重突破

长寿命可集成量子存储实验示意图，插图显示存储器入射端面的细节。

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队中的李传锋、周宗权研究组在可集成量子存储领域取得了重要进展。他们基于原创的无噪声光子回波（NLPE）方案，将量子存储器的存储时间从10微秒级提升至毫秒级，并突破了传统光纤延迟线的效率限制。

光量子存储器是构建大规模量子网络的关键组件，其规模化应用需要实现小尺寸和低功耗的目标。自2011年起，国际上通过多种工艺尝试在稀土掺杂晶体中制备可集成量子存储器，但因噪声难以滤除及存储效率受限，这些装置只能实现原子激发态的存储，存储时间仅达10微秒级，且存储效率低于光纤延迟线，这从根本上限制了它们在远程量子通信中的实际应用。

为解决这些问题，研究组利用飞秒激光微加工技术，在掺铕硅酸钇晶体中制备了圆对称凹陷包层光波导，实现了基于偏振自由度的噪声滤除。结合团队原创的NLPE方案，他们提升了存储效率，实现了原子基态自旋波的可集成量子存储。近期，该团队更进一步，在晶体表面集成了共面电波导，通过施加射频磁场控制铕离子核自旋跃迁的动力学解耦，将自旋波量子存储寿命延长至毫秒级。当光量子比特的存储时间达到1.021毫秒时，其存储效率达到了12.0±0.5%，远超对应延时的光纤延迟线传输效率。

这一成果不仅首次实现了存储效率超越光纤延迟线的突破，而且为长程量子网络的实际应用奠定了基础，同时展示了NLPE方案在解决长寿命量子存储信噪比问题方面的潜力。

原文链接：

3

《The Innovation》丨新一代卫星系统实现全球太阳辐射高精度监测

多星组网地表太阳辐射观测（GSNO）系统及成果图

中国科学院空天信息创新研究院研究员胡斯勒图和石崇联合国内外多家科研机构，包括国家卫星气象中心、中国科学院国家空间科学中心等，构建了基于最新一代地球静止卫星的多星组网地表太阳辐射观测（GSNO）系统。该系统通过建立多源异构卫星观测遥感模型，实现了近全球尺度地表太阳辐射最高时空分辨率的探测，并提升了探测精度。

GSNO系统如同“阳光扫描仪”，能够精确监测地表太阳辐射变化，为清洁能源利用、农业估产、气候变化应对及人体健康提供数据支持。它解决了多星协同过程中的光谱差异和观测几何差异问题，实现了风云四号、葵花八号、欧洲第二代气象卫星和美国地球静止环境业务卫星的一体化融合应用，填补了极轨卫星观测频次低和单一静止卫星观测区域有限的不足。

该系统通过对亚洲、欧洲、北美洲等多个地区的连续无缝监测，实现了从区域到近全球观测的跨越，可同步解析太阳短波辐射、光合有效辐射、紫外线A/B辐射及其直射与散射分量。针对云对地表太阳辐射的影响，研究团队开发了智能云检测系统和非规则冰云粒子散射模型，并结合不同卫星的光谱特征，建立了高精度云遥感算法。同时，使用人工智能及辐射传输模型相结合的方法，将辐射传输计算速度提升了9万倍且误差小于0.3%。

GSNO系统现能提供空间分辨率为5公里、每小时一次的近全球地表太阳辐射监测数据，日均误差为27.48W/m2，适用于局部地区气象灾害监测、光伏电站选址等场景，并为太阳能资源利用、粮食估产、生态碳汇测算以及公共卫生领域提供了重要数据支撑。

原文链接：

4

《Nature Biotechnology》丨双链RNA结构创新药物为阿尔茨海默病患者带来曙光

AAV递送的ds-cRNA在5xFAD小鼠海马组织中减少Aβ斑沉积，抑制胶质细胞增殖。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲研究组揭示了双链RNA依赖的蛋白激酶R（PKR）在阿尔茨海默病（AD）发生与发展过程中异常激活的现象，并开发了一种基于具有分子内短双链结构环形RNA（ds-cRNA）抑制PKR异常激活的新策略。

AD是一种以淀粉样蛋白（Aβ）沉积、Tau蛋白过度磷酸化及神经炎症为特征的神经退行性疾病，现有治疗多集中于Aβ斑块清除，而对神经炎症干预有限。研究发现，在AD患者和小鼠模型中，PKR呈异常激活状态，与神经炎症及神经元损失相关联。

传统PKR小分子抑制剂由于特异性差、毒副作用大，难以临床应用。然而，ds-cRNA能够特异性结合并抑制PKR的异常激活，显示其作为新型RNA疗法的潜力。利用5×FAD和PS19两种小鼠模型，该团队研究了PKR活性的变化，发现随着疾病进展，PKR磷酸化水平上升，与神经炎症及AD病理表现正相关。PKR基因敲除改善了小鼠空间记忆能力，且ds-cRNA相比传统抑制剂C16，能更高效地结合PKR，无显著毒性。

此外，通过腺相关病毒（AAV）介导的递送方式将ds-cRNA靶向表达于神经元和小胶质细胞中，可减少海马区Aβ斑块和磷酸化Tau蛋白沉积，降低约2倍神经元损失。单次给药效果可持续至少6个月，在AD早期和晚期模型中均能改善小鼠的空间记忆能力。RNA测序分析表明，ds-cRNA通过抑制PKR激活，降低了小胶质细胞炎症反应，恢复突触功能相关基因表达，从而缓解神经炎症，改善AD病理表型，为AD的RNA治疗提供了新思路。

原文链接：

5

《Nature Astronomy》丨探索宇宙深层奥秘：基于相干效应的新引力波认证技术 ‍

透镜引力波信号的艺术图。

强透镜引力波是由大质量天体（例如星系或星系团）引起的引力透镜效应影响下的引力波事件，因其高精度的时间测量特性，在宇宙学研究中具有重要价值。然而，引力波的空间定位精度较差，通常在数平方度至数十平方度范围内，加上参数估计误差，使得传统的“双胞胎”或“多胞胎”信号搜索方法面临高误报率的问题。

为了克服这一挑战，研究团队在现有方法基础上引入了新的判据，即要求多像引力波之间的时间延迟符合星系透镜模型预测，并存在特定相位差。但这些改进仍未完全解决问题。最终，团队发现当引力波穿越透镜星系时，会因受到星系内部致密天体的微引力扰动而在波形中产生独特的相干效应特征，这种微角秒量级的特征成为强透镜引力波独有的标识。

原文链接：

6

《Nature Chemistry》丨太阳光驱动的丙烷脱氢反应：一种新的绿色化学工艺

科学家开发出铜单原子催化剂实现低温丙烷脱氢反应

中国科学院大连化学物理研究所的张涛院士及团队成员王爱琴、刘晓艳、杨冰与中国科学院上海高等研究院高嶷团队合作，在单原子光热协同催化丙烷脱氢反应方面取得了重要进展。丙烷脱氢是制备丙烯的关键工业过程，但传统方法需要在500°C至800°C的高温下进行，能耗高且催化剂易失活。即使通过引入氧气降低温度，也会导致丙烯过度氧化的问题。

研究团队利用Cu1/TiO2单原子催化剂，在近环境条件下实现了光热协同催化丙烷脱氢反应，将反应温度降至50°C至80°C，最高反应速率可达1201 μmol·gcat-1·h-1。实验表明，Cu单原子、水气和光热协同作用对反应至关重要。通过同位素示踪实验、原位EPR、CO-DRIFTS和DFT计算等手段，研究揭示了该反应机制：光解水生成的氢气和羟基中，羟基吸附在催化剂表面，从丙烷中提取氢原子形成丙烯和水；水参与反应但不被消耗，起到了催化剂的作用。此外，Cu单原子促进了光生电子和空穴的分离，并在C-H键活化和丙烯脱附过程中发挥了关键作用。这一发现与传统的丙烷直接脱氢和氧化脱氢方法不同，成功规避了高温操作带来的局限性。

更重要的是，研究还发现太阳光可以直接驱动Cu1/TiO2单原子催化剂上的丙烷脱氢反应，为温和条件下的强吸热反应提供了新思路。

来源：京津冀消息通