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《Science》推出上海交大专刊 聚焦六大学科领域
2016-03-27 16:22     (点击: )
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日前,Science杂志为全球读者带来一期聚焦上海交通大学科研成果的专刊:Pushing the boundaries of scientific research: 120 years of addressing global issues,展现了一所充满古典和时代气息,敢为人先,勇于创新,始终把学术研究推向世界,并引领国际前沿的全新的上海交大。  

那么,上海交大的科学家们都在做些什么?他们又会对我们的生活产生怎样的影响?这本杂志中都有哪些不容错过的看点?    

看点一:关注上海交大科研进展

作为国际最权威的学术期刊之一,Science聚焦于重要的原创性科学研究和科研综述。近年来中国高校的科研成果取得了瞩目进展,吸引了Science、Nature等顶尖学术刊物对中国学术界的极大关注。包括上海交通大学在内的中国知名高校所取得的一系列重大科研进展,是Science此次给予高度关注的重要原因。    

看点二:上海交大120周年校庆的学术献礼

上海交大即将迎来双甲子诞辰,专刊的推出无疑是对交大120周年校庆隆重的学术献礼:其聚焦于国际学术焦点问题,收录了23篇上海交大科研团队的研究成果,涵盖了工程技术、物理、数学、生物农业、生物医学和经济等六大学科领域;同时通过《Science》杂志在国际学术界的影响力,集中呈现上海交大120年来持之以恒的学术追求精神,回应“学在交大”的深刻内涵。    

看点三:向世界介绍交大 让学者读懂交大

《Science》杂志是国际上著名的自然科学综合类学术期刊,发行量在国际学术刊物中居首位,周发行量达13万册,每期印刷版读者人数70余万,每期网络版浏览人数达1560万。读者多为来自发达国家的学者及高级知识分子,其中67%的人拥有博士学位。杂志面向全球范围发行,其中北美及欧洲地区占总发行量的80%。    

交大此次交大120周年校庆专刊将与《科学》杂志正刊一起全球发行。卷首文Seizing opportunities, fighting for change全面介绍了上海交大在新时代下勇于抓住机遇,大胆进行改革取得的一系列成就,并从教育教学、社会贡献、创新进步、文化传承四大方面进行了系统性的回顾和总结。    

看点四:主编是这样看交大的

专刊主编Sean Sanders博士在卷首介绍中高度评价了上海交大深厚的科研基础及实力,认为上海交大在自然科学、工程技术及医学等方面拥有研究优势,并对上海交大所取得的前沿性成果做了提纲挈领式的介绍,看似寥寥数语却言简意赅,从其优美的文笔中读者看到的是一个既古老又现代,既历经沧桑,却又朝气蓬勃,敢为人先,敢于创新,始终把学术研究推向并引领国际最前沿的一个全新的上海交大。Sanders博士指出,上海交大的科学家们从自然界中汲取了无尽的灵感,如启迪于蝶翅鳞片的遗态材料研究;他对上海交大科研团队在国际上的领军作用表示肯定,如暗物质研究、强激光技术及应用等,对上海交大在植物雄性不育、青蒿素生物合成、干细胞及肿瘤研究等诸多领域所做出的先驱性探索表达了自己的赞赏和期待,也坚信在下一个百年,上海交大必将续写辉煌。    

看点五:工程技术

工程技术(Engineering)领域共收录了8篇文章。机械动力与工程学院郑平院士课题组刊文:Microscale surface effects in boiling and condensation heat transfer,该文聚焦于微尺度相变传热领域。他们构建了Gong-Cheng格子Boltzmann方法汽液相变数值模型,首次通过模拟获得从自然对流区至膜态沸腾区的沸腾曲线;建立了非均相成核热力学模型、凝结传热理论模型以及适用于粗糙结构表面的临界热流密度理论模型。这些理论研究成果阐明了微尺度界面效应(表面亲疏水性以及微纳结构)对相变传热的影响,对微电子芯片冷却技术的发展以及高热流密度散热系统的设计具有重要的指导意义。    

交大材料科学与工程学院丁文江院士课题组刊文“Wrapped by graphene”: An efficient way to achieve high-capacity, reversible hydrogen storage through nanoencapsulated hydrid。他们在研究中发现,基于高容量固态储氢材料通常面临着放氢温度高、吸放氢速度慢甚至不可逆的缺陷,对此课题组采用纳米限域的方法首次合成了石墨烯纳米胶囊装载硼氢化钠的复合可逆储氢材料,它具有良好的吸放氢性能且多次循环后仍能保持高吸放氢容量(>7wt%)。该方法未来或可应用于其他储氢或储能材料体系,对该领域的发展具有重要意义。    

交大材料科学与工程学院邓涛教授课题组刊文Thermal energy materials: Learning from nature,在文中他们提出基于仿生学原理研究新型热能材料:制备了基于三维多层微梁结构的高灵敏、非制冷型仿生热探测材料;构筑了基于黑蝴蝶储热御寒原理的新型太阳能热储存材料体系;研制了具有超润湿性仿生微纳结构的高性能热能传输系统;设计开发了基于界面蒸发的仿生高效热能转化系统。    

交大材料科学与工程学院张荻教授课题组刊文Morphogenetic materials inspired from butterfly wing scales,在启迪于蝶翅鳞片的遗态材料研究中他们阐述了“遗态材料”学术思想,秉承“天人合一”设计准则,课题组借用经亿万年自然优化生物自身多层次、多维、多尺度本征结构为模板,通过物化手段,利用生物精细结构与人工组分之间耦合关系,制备既遗传自然生物精细形态,又有人为赋予特性新材料,这类具有自然生物精细分级构型功能材料在环境与能源方面具有高效优异的性能。    

交大化学化工学院车顺爱教授课题组刊文Chirality within chirality—multioptical activities of hierarchical nanostructures,她们的研究成果为手性光学材料的设计合成以及光学性质的调控提供了新的可能性。光学活性——对左右手性圆偏振光的选择性响应——是手性物质的基本属性也是手性材料的应用基础。特殊性质的无机材料的多维、多尺度、“手性叠手性”的多级手性膜结构,具有基于不同机理的多重光学活性,并且其间协同作用极大地增强材料对光响应的手性选择性。    

交大化学化工学院崔勇教授课题组刊文Engineering metal-organic framework materials for enantioselective chemical processing。如何制备具有手性诱导功能的多孔材料一直是研究的重点和难点,课题组通过手性分子的功能设计和金属导向的配位组装,合成了一系列具有大的比表面积、丰富的晶内孔道及手性活性位点的金属-有机框架(MOFs),成功应用于手性化学品和药物的不对称催化合成与分离中,揭示了固体材料中手性诱导、传递与放大的一些特点和规律。    

交大电子信息与电气工程学院过敏意教授课题组刊文Dynamic task scheduling for modern large-scale parallel architectures。 目前,大规模并行计算机已经广泛应用在包括生物医药,物理模拟,计算化学,航空航天等几乎所有的前沿科学研究领域。然而由于缺乏高效的资源管理技术,计算机硬件的利用效率较低,并浪费了大量的能源。针对主流的并行计算机结构,课题组研究了高性能和低功耗的任务调度系统。通过在并行计算机中使用该系统,能够显著提升计算机的资源使用效率,明显优化应用性能,并同时大量减少计算机的能量消耗。    

交大环境科学与工程学院周保学教授课题组刊文:Applying nanophotoelectrocatalytic oxidation of organic pollutants to COD sensing,该文聚焦于环境污染物的快速检测技术。化学需氧量(COD)作为水污染监控的关键指标,存在着测定时间长、污染严重、难以测量难降解有机废水和低浓度水的问题,基于纳米光电催化的研究,该课题组发展了二氧化钛纳米管阵列COD传感技术和光电催化COD检测新方法,为实现COD的快速、准确、绿色化检测奠定了工作基础。    

看点六:自然科学

物理(Physics)和数学(Mathematics)等自然科学领域共收录4篇文章。上海交通大学张杰院士课题组刊文:Laser-driven plasma accelerators and ultrafast radiation sources。激光等离子体加速产生的电子束和辐射源具有短脉宽、高亮度、小型化、精确同步等特点,在科学研究、医疗、工业等领域具有广泛应用前景。上海交大激光等离子体实验室围绕其核心科学技术问题开展了深入的研究,从原理上解决了长期困扰该领域的稳定性、可控性和束流品质等瓶颈,为超快电子束和辐射源的实用化做出了重要贡献。    

交大船舶海洋与建筑工程学院廖世俊教授课题组刊文:Steady-state resonant water waves with time-independent wave spectrum。波浪在自然界普遍存在,波浪谱研究对诸如船舶、海洋石油勘探平台、波能发电等具有重要的理论价值。而波浪共振对波浪谱的演化具有重要影响。传统理论认为,共振波系的波浪谱总是随时间周期变化,因为传统方法无法获得波浪谱不随时间变化的共振波系。该课题组应用廖世俊教授提出的“同伦分析方法”,首次在理论上获得定常共振波系,并首次在实验室观察到定常共振波。该研究丰富和加深了人类对共振水波的理解和认识,显示了“同伦分析方法”的原创性和潜力。    

交大物理与天文系季向东教授课题组刊文:PandaX: A direct search for dark matter。由上海交大领导的PandaX国际合作组在四川锦屏地下实验室开展了中国首个大型液氙暗物质探测实验。PandaX一期实验建造了120公斤级的高灵敏度液氙探测器,在实验运行期间内没有发现暗物质的信号,澄清了世界上其它合作组至今发表的所谓暗物质“疑似事例”的性质。现阶段PandaX正在进行500公斤级的二期实验的准备工作,有望将目前的暗物质探测灵敏度提高一个数量级。    

数学系蔡申瓯教授课题组刊文“Adaptation:The optimization of biological transport networks”。根据他们的研究,大型生物需要通过血管、叶脉等输运网络实现物质的有效输送。这一网络结构在有效能耗意义下的优化能使生物获得竞争优势,从而在自然选择中保存下来。课题组回顾了其建立的局部刺激驱动的生物输运网络演化模型。该演化机制能自动实现网络结构的优化。在没有流量分布涨落的情况下,最优网络为树状结构,而足够强的流量分布涨落能使得最优网络包含圈结构。该模型已成功的应用于预测胚胎期斑马鱼脑血管剪裁现象和解释少量圈结构的稳定性,并说明血管剪裁使得血管系统更有效。    

看点七:生物农业

生物农业(Bioagriculture)领域收录了2篇文章。生命科学技术学院张大兵教授课题组刊文:Improving food security: Using male fertility for hybrid seed breeding,该研究致力于回应粮食安全问题。雄性不育遗传资源的发现及其在杂交育种中的利用是提高粮食产量、解决粮食安全的重要途径。课题组总结了近年来人们利用遗传学和基因组学手段鉴定了杂交种生产上使用的细胞质和细胞核雄性不育系分子机理;另外,总结了在水稻花药发育和花粉形成方面相关的转录因子、信号传导分子等方面研究进展,展望了利用生物技术手段控制作物雄性不育和杂交制种的新手段。    

交大农业与生物学院唐克轩教授课题组刊文:Improving artemisinin content in Artemisia annua by transcription factor regulation,该文旨在探究通过转录因子调控策略来提高青蒿中的青蒿素含量。青蒿素是治疗疟疾的特效药,但其在青蒿中的含量很低,因此如何提高青蒿素含量一直是该领域的研究热点。课题组建立了青蒿基因共表达分析策略和RNA-seq高通量测序分析策略,筛选出了能正调控青蒿素生物合成的转录因子AaORA和AabZIP1,并由此成功培育出了高产青蒿素的青蒿株系。    

看点八:生物医学

生物医学(Biomedicine)领域共收录8篇文章。医学院附属第九人民医院戴尅戎院士课题组刊文:Enrichment techniques of autologous bone marrow stem cells for bone regeneration: Translational medicine from bench to bedside,该文主要探索如何实现干细胞技术向临床应用的转化。戴尅戎院士领导的研究团队从骨髓干细胞离心富集技术入手,通过自主创新,研发出适合临床(骨)组织修复的骨髓干细胞快速筛选富集复合循环系统(SECCS),利用干细胞技术修复节段性骨缺损,促进骨愈合。该产品能在手术同期使用,无需体外细胞培养,已在国家食品药品监督管理局批准下,开始了多中心的临床试验,取得了满意的疗效。    

交大基础医学院陈国强院士课题组刊文:Hypoxia-inducible factor 1 in solid tumors and leukemia,他们认为,调节细胞对肿瘤微环境——低氧反应的重要蛋白质是低氧诱导因子-1(HIF-1)。他们的研究显示多梳蛋白4(CBX4)通过类泛素化修饰HIF-1a蛋白,增加其转录功能,进而促进肿瘤新生血管生成。HIF-1能够抑制凋亡诱导因子AIF的表达,后者保护抑癌蛋白PTEN不被氧化修饰,参与肿瘤细胞的内皮-间质细胞转化。然而,与实体瘤不同,低氧通过稳定HIF-1a有利于急性髓系白血病细胞分化成熟。    

交大生物医学工程学院徐学敏教授课题组刊文:Thermo-immune therapy: A noveltreatment for metastatic cancer,基于他们过去十年的研究工作,徐学敏研究团队提出了通过局部热物理作用激发全身抗肿瘤免疫响应的新型治疗方法,并进行了大量动物实验。结果表明,通过该热物理免疫治疗方法,不仅能有效破坏原位肿瘤细胞,而且还能激活释放足够的抗肿瘤免疫因子,建立持久的机体抗肿瘤免疫能力,抑制肿瘤转移。该治疗方法一旦成功应用于临床,将对于肿瘤治疗产生具有里程碑式的意义。    

交大医学院附属瑞金医院谢玉才教授课题组刊文:Tracing stem cell homing through live imaging,他们首次利用双光子显微镜建立了动态追踪归巢的造血干细胞的方法,结合此方法,首次发现了移植的带有绿荧光的造血干细胞倾向于归巢到骨小梁的骨内膜区,该区既包括成骨微环境也包括血管微环境,两者密不可分。骨内膜区在骨髓损伤时促进了造血干细胞的扩增。该文同时总结了近年来监测干细胞和微环境的不同方法及其进展。    

交大医学院附属新华医院张军教授课题组刊文:Strengthening clinical research in China,该文深入剖析了我国目前临床研究的现状与挑战,阐述了国家政策对临床医学研究的支持和推动,论证了中国临床医学研究拥有的巨大资源与潜力,为开展和继续推动临床医学研究给出了指导性建议,为国家政策扶持和海内外交流研究提供了极大的帮助。    

交大附属第一人民医院黄倩研究员课题组刊文:Caspase 3, friend or foe in cancer therapy? 该文总结了课题组近十年的研究成果,围绕肿瘤再增殖研究放化疗后肿瘤复发的机制,创新性提出细胞凋亡的终结者——Caspase3的激活除引起细胞凋亡可起到治疗肿瘤的目的以外,激活的Caspase3还可通过切割与其结合的其他蛋白分子,使其活化,刺激肿瘤细胞增殖,导致肿瘤复发。发现不依赖钙的磷脂酶(iPLA2)、蛋白激酶PKC-delta等是Caspase3下游的关键分子,并首次描述了Caspase3-iPLA2-AA-PGE2信号通路,以及Caspase3- PKC-delta-Akt/p38-VEGF信号通路在肿瘤再增殖过程中起重要作用,揭示了一种涉及肿瘤复发的全新机制。    

交大医学院附属新华医院刘颖斌教授课题组刊文:Whole exome and targeted gene sequencing identifies recurrent ERBB3 mutations in gallbladder cancer。该文探讨了胆囊癌预防和治疗的新途径。胆囊癌是胆道系统最常见的恶性肿瘤,预后极差。该研究团队通过全基因外显子组测序和靶向测序,在国际上首次发现了胆囊癌体细胞突变以C>T颠换最为常见,并且鉴定出ERBB3在胆囊癌病人中发生高频突变(11.8%)。进一步功能学实验证实了ERBB3点突变在胆囊癌发生发展中发挥重要功能。    

交大药学院周虎臣教授课题组刊文:Targeting protein-protein interactions in Rho GTPase regulation using small molecules,该研究聚焦在癌症治疗方面。 蛋白-蛋白相互作用在所有生物调节机制中起核心作用,但是其干扰剂的研究由于存在诸多挑战而滞后。Rho GTPases中的Cdc42对癌细胞的侵入性伪足的生成和游走密切相关,是一个潜在的阻断癌症转移的治疗靶点。课题组通过分析它与ITSN的相互作用,发现ZCL278作为第一个有效的Cdc42抑制剂,能够有效抑制成纤维细胞的伪足形成和前列腺癌细胞的游走。    

看点九:经济

环境科学与工程学院耿涌教授课题组刊文:Sustainability, well-being, and the circular economy in China and worldwide. 文章指出,循环经济强调经济发展从传统的线性模式向“减量化、再利用和再循环”的模式转变,以实现资源利用效率的最大化和环境排放的最小化,因此已经成为中国创建生态文明的重要举措。由于发展阶段的不同,应对日益突出的污染问题仍然是中国循环经济的主要动力,而西方国家的循环经济已经转向提高资源效率。在此背景下,中国循环经济需要从重视数量向重视质量转变,建立科学的评价指标核算资源价值和生态系统服务价值,政府通过绿色采购引导绿色消费,尽快启动绿色产品及服务的认证,并利用西部地区的后发优势推动循环经济在西部地区的实施。    

来源:上海教育新闻网 2016.03.27  

原文:《Science》推出上海交大专刊 聚焦六大学科领域

[作者]: 王佳仪 刘煜昊

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