近日，南方科技大学研究教授刘铮与中山大学肿瘤防治中心曾木圣教授、中山大学孙逸仙纪念医院孔祥炜博士在Cell子刊Cell Reports Medicine上发表题为“Potent human monoclonal antibodies targeting Epstein-Barr virus gp42 reveal vulnerable sites for virus infection”的研究成果。该研究为EB病毒（Epstein-Barr virus）的中和性抗体与疫苗研发奠定了重要基础。EB病毒感染全球超过90%的成年人，其感染与多种疾病包括多发性硬化症、鼻咽癌和B细胞恶性肿瘤有关，是全球重大的健康问题之一。尽管EB病毒具有广泛影响和显著的临床意义，但目前尚无针对EB病毒的疫苗或靶向治疗方法。学界对EB病毒感染和持久性的复杂机制理解仍然有限。EB病毒表面糖蛋白42（gp42）对病毒入侵宿主B细胞至关重要。然而，gp42与宿主细胞相互作用的分子机制尚未完全了解。该项研究使用全人源抗体噬菌体展示库，成功分离并鉴定出两株针对gp42的抗体2C1和2B7，填补了国际上尚未分离出针对EB病毒gp42的全人源单克隆抗体的研究空白。该研究通过体外与体内功能实验验证了这两株抗体的中和能力，结合结构分析展示两个抗体结合于gp42上的不同表位，提出了抗gp42抗体能够阻碍病毒融合过程的中和机制，并首次发现gp42抗体在上皮细胞上的中和作用，为未来基于gp42的EB病毒疫苗设计提供了重要参考。此外，研究证明抗体2C1可有效预防EB病毒感染人源化小鼠，为开发基于抗体的预防或治疗EB病毒感染的策略提供了新方向。本研究的结构解析工作由南方科技大学冷冻电镜中心刘铮课题组主导，采用单颗粒技术对gH/gL/gp42-2C1、gH/gL/gp42-2B7复合物进行结构解析，从分子层面明确了抗体的中和表位。通过分析抗体2C1与gp42结合的复合物结构，显示2C1与gp42结合的位点不同于gp42与受体分子HLA-II结合的位点，这一结构信息为抗体中和机制提供了实验数据支持，为基于gp42的EB病毒疫苗设计提供了重要的结构基础。 查看详细>>

近日，南方科技大学生命科学学院沈庆涛课题组针对生物大分子组装柔性的难题，基于冷冻电镜单颗粒技术，开发了直接赋值颗粒欧拉角（Euler angle–assigned reconstruction，EAAR）的重构方法，首次解析了真核细胞中转运必需内吞体分选复合物-III(Endosomal Sorting Complexes Required for Transport-III，ESCRT-III)平面螺旋多聚体结构。该研究成果以“Three-dimensional architecture of ESCRT-III flat spirals on the membrane”为题，发表在国际学术期刊PNAS上。ESCRT是一类进化保守的生物大分子机器，广泛存在于古菌、细菌和真核生物中，负责真核细胞中所有背离细胞质方向的膜重塑过程，如细胞分裂、细胞核膜重塑、质膜损伤修复和神经元修剪等。ESCRT的功能紊乱会导致癌症与神经退行性疾病等的发生。ESCRT分子机器由ALIX、ESCRT-I、ESCRT-II、ESCRT-III和Vps4五个亚复合物组成，其中，ESCRT-III负责膜重塑中最重要的膜形变和膜分裂过程。课题组在2014年率先利用冷冻电镜观测到ESCRT-III的平面螺旋多聚体形式（Journal of Cell Biology，2014，cover story）（图1）。然而，ESCRT-III平面螺旋多聚体具有直径细、高度卷曲、严重优势取向等特点，给其三维结构解析带来巨大挑战，严重制约了对ESCRT-III介导的膜重塑机制的理解。基于中央截面定理，三维重构的关键步骤在于计算每个颗粒精准的欧拉角（?，θ，ψ）；目前，欧拉角是通过颗粒与模板的匹配获取的，极易陷入局部最优值陷阱，造成重构错误。在本研究中，课题组收集了擎转后的样品数据，开发了描绘ESCRT-III平面螺旋多聚体的图形软件，充分利用相邻颗粒之间的几何约束，通过数学计算求取颗粒初始欧拉角，开发了直接赋值颗粒欧拉角的重构方法EAAR，成功解析了ESCRT-III不同构象的三维结构，第一次勾勒出ESCRT-III在膜上的组装形式和组装机制（图2）。该工作为研究ESCRT-III多聚体由平面螺旋向圆顶结构转变提供了初始构象，为研究ESCRT-III介导的膜重塑提供了新方向。研究中所提出的EAAR的重构方法，有效规避了冷冻电镜单颗粒重构中的局部最优解问题，也为解析脂质体和细胞器等膜系统上受几何限制、具有严重优势取向的大分子复合物的结构提供了新的策略。 查看详细>>

近日，生物医学工程系副教授王文锦团队与南方科技大学第二附属医院（深圳市第三人民医院，以下简称“深圳三院”）党委副书记、院长卢洪洲教授，胸外科主任乔坤、陶筱婷医生深度合作，以“Camera-based Respiratory Imaging for Intelligent Rehabilitation Assessment of Thoracic Surgery Patients（基于视频呼吸成像的胸外科术后患者康复评估）”为题在学术期刊IEEE Internet of Things上发表研究论文。该研究获得了国家自然科学基金委员会的官方报道与关注。在针对胸外科术后患者的康复评估研究中，南科大与深圳三院组成的医工团队首次利用相机阵列式监测实现了肺部呼吸运动的空间成像，并通过深度神经网络对肺部康复状态实现智能化评估诊断。该研究从肺部康复的临床诊断机制出发（包括听诊法和触诊法），利用相机像素阵列式的呼吸运动监测判断患者胸部左右区域的呼吸对称性，使用生物医学工程系“无线健康感知实验室”自主研发的高精度光流法PixFlow提取视频中患者微弱的胸部呼吸运动，生成呼吸强度空间热力分布图，并基于原型对比学习的深度神经网络对呼吸运动成像进行自动化分析，从而实现对患者肺部术后康复状态的智能评估。与临床“金标准”CT或X-ray影像相比，研究团队提出的创新方法在45例胸外科患者上验证了其临床有效性。临床试验表明，非接触视频生理监测不仅可用于连续的生命监护（如重症监护室、新生儿监护室、睡眠中心），也可用于快筛式的疾病筛查或康复评估，将在生命监护和康复诊断方面发挥重要作用，对推动“非接触监护技术”的国产化创新具有重要的示范性作用。 查看详细>>

2023年10月8日至12日，南方科技大学材料科学与工程系李辉教授课题组博士生白晓芳、文曾银、金依琦及硕士生孙玉姣，赴瑞典哥德堡参加了第244届ECS（Electrochemical Society）会议，并于会议上积极分享自己在电解水及燃料电池领域的相关研究成果，吸引了众多学者关注。会议期间，白晓芳、文曾银和孙玉姣三位同学进行了精彩的海报分享，展示了她们在电化学领域的研究成果。白晓芳展示了用于质子交换膜电解水（PEMWE）的新型高稳定性和高活性的析氧型催化剂设计。孙玉姣针对PEMWE低铱载量膜电极面临的挑战提出自己的见解及解决方案。文曾银则分享了她利用CO分子屏蔽效应调整质子交换膜燃料电池催化层中铂表面的离聚物分布的相关研究。另外，金依琦同学进行口头报告，深入探讨了碱性阴离子交换膜电解水中聚电解质的稳定性问题以及提升策略。在此次会议中，她们还与业内多名知名专家进行了深入的交流。李辉教授对学生们表示赞赏，“参会学子不仅在学术研究上有出色的表现，在此次国际学术交流中也展现出了较强的沟通和表达能力，充分展示了南科学子的风采。”据悉，ECS会议是全球最大的电化学盛会，为全球学者提供了一个展示最新研究成果、交流学术观点以及建立国际合作关系的平台，并推动全球电化学领域的不断创新与发展。会议包括口头报告、海报展示、专题讨论等多种形式，涵盖了电化学领域的各个方面，从电池技术到新能源材料，都有着广泛而深入的探讨。 查看详细>>

5月21日至5月26日，2023 SID Display Week（国际信息显示学会显示周）在美国洛杉矶盛大召开。当地时间5月22日，SID显示周举行了2023年的荣誉和奖项颁奖仪式，为那些在显示行业中取得优秀创新成果和做出重大贡献的获奖者颁发奖项。我校电子与电气工程系讲席教授孙小卫荣获SID Slottow-Owaki奖，该奖表彰他在中国和东南亚地区平板显示器行业持续的学生培养和专业培训。孙小卫现为南方科技大学讲席教授，纳米科学与应用研究院执行院长，电子与电气工程系创系主任，白俄罗斯国立信息与无线电大学荣誉教授，长期从事平板显示方面的研究。孙教授是亚太材料学院院士，美国光学学会(OSA)、国际光学工程师学会(SPIE)、英国物理学会(loP)会士(Fellow)，是中国大陆学者第一个国际信息显示学会会士(SID Fellow)。在新加坡南洋理工大学和南方科技大学任教期间，他培养了大批平板显示方向的高端技术人才（博士超过50人）。据悉，Slottow-Owaki奖（Slottow-Owaki Prize）旨在表彰在信息显示领域对学生和专业人员的教育和培训做出的杰出贡献。该奖项由SID董事会根据荣誉奖项委员会的推荐并通过董事会全体认可后颁发，由Dr.Tsutae Shinoda and Fujitusu,Ltd的慷慨捐赠提供资金。 查看详细>>

近日，南方科技大学环境科学与工程学院教授郑一团队在水资源领域顶尖刊物Water Resources Research上发表“Assimilating Low-Cost High-Frequency Sensor Data in Watershed Water Quality Modeling:A Bayesian Approach”一文，解决了环境物联网在水环境监测与管理应用中遇到的技术瓶颈。在线传感器是环境物联网最敏锐的”感官系统”，能为环境监测与管理提供高频、近实时的数据。在流域水环境管理中，相比传统的人工采样-实验室分析，在线传感器在成本、时效性方面优势突出。但安装在自然水体中的传感器容易受到生物污染、背景离子等因素干扰，不易维护和校准，数据误差通常十分显著。在水环境监测、预警与管理中如何充分、有效地利用在线传感器数据，成为现实工作中的一个技术瓶颈。针对这一瓶颈，课题组发展了一种基于严格贝叶斯分析的多源数据同化方法（BCMSO），以流域水质模型为平台，融合常规水质监测数据（低频、高成本、低误差）和在线传感器数据（高频、低成本、高误差），显著提升河流水质监测和预报的能力。通过严谨的数学推导，研究从理论上证明了BCMSO的合理性，并通过数值实验揭示，BCMSO可有效消除传感器数据误差对水质预报的影响，显著降低水质预报的不确定性。BCMSO方法被进一步用于枫浦溪流域硝氮污染管理的实例。该流域位于我国福建省漳州市（图1），是重要的蜜柚产地，农业氮素面源污染突出。厦门大学合作方对该流域进行了多年的观测研究，并在流域出口处装置了在线传感器，获取了高频（每20分钟）的电导率数据。电导率数据与硝氮浓度存在显著正相关，可作为河流硝氮浓度的替代观测参数。基于BCMSO方法，实现SWAT水质模型对电导率数据的同化，使流域出口断面硝氮浓度的预报更加准确，并显著缩小了预报值的不确定性范围（图2）。这一不确定性的减少，可使该流域氮素管理安全边际（Margin of Safety）的设置成本从1.06亿元/年降低到0.34亿元/年。本研究不但解决了环境物联网应用中的重要技术问题，也展示了环境大数据用于环境管理的巨大潜力和广阔前景，对于当前我国数字孪生流域建设、智慧环保等工作具有重要的意义。南科大环境科学与工程学院研究副教授韩峰为论文第一作者，南科大环境科学与工程学院硕士研究生胡兆平为第二作者，郑一为通讯作者，共同作者包括厦门大学教授陈能汪等。南科大是论文第一单位。以上研究得到了国家自然科学基金和深圳市科技创新委员会的支持。论文链接：https://doi.org/10.1029/2022WR033673 查看详细>>

近日，南方科技大学生命科学学院副教授龚欣课题组在前期解析人源SPT-ORMDL3复合物结构和功能的基础上，进一步针对拟南芥的SPT-ORM1复合物展开研究。以“Mechanism of sphingolipid homeostasis revealed by structural analysis of Arabidopsis SPT-ORM1 complex”为题在Science Advances杂志上发表研究论文，揭示了植物鞘脂合成稳态调控的关键机制。鞘脂（Sphingolipids）是所有真核细胞中的重要膜成分和生物活性信号分子，参与了多种重要的生命活动。生物体内鞘脂的水平需要维持平衡，过多或过少都会对生物体的正常生长和对外界环境的响应产生不利影响。在动物体内，鞘脂稳态失调可能导致多种疾病，如癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等。而在植物体内，鞘脂水平的稳态调节为植物体调节自身生长和应对各种生物和非生物的胁迫非常关键。所有真核生物鞘脂合成的第一步，也是整个鞘脂合成过程的限速步骤，是由内质网膜上的SPT复合物所催化的。ORM/ORMDL蛋白是SPT活性稳态调控的关键蛋白家族，在所有真核生物中都保守存在。2021年龚欣课题组报道了人源SPT-ORMDL3复合物apo、底物结合的结构揭示了该酶的整体组装和底物选择性的分子机制（Liet al.,Nat.Struct.Mol.Biol.,2021）。然而，ORM/ORMDL蛋白如何根据细胞内鞘脂水平调控SPT活性，在所有真核生物中仍然是一个谜。研究团队首先通过重组表达、纯化获得了性质均一的拟南芥SPT-ORM1复合物蛋白，并利用单颗粒冷冻电镜技术，成功解析了拟南芥SPT-ORM1复合物的三维结构（图1）。有意思的是，研究人员在三维结构中观察到明显的脂质分子密度，并通过后续的一系列研究将其确定为来自于细胞内源的神经酰胺分子。通过将神经酰胺结合位点突变和相应的生化实验，研究人员发现神经酰胺的结合对SPT活性的抑制具有重要作用，也证明了神经酰胺结合可以诱导并稳定ORM1的N末端处于一个抑制底物结合的构象，从而降低SPT的活性。基于该研究中的结构生物学发现和大量的生化实验，研究人员最后提出了一个在拟南芥中SPT活性稳态调控的工作模型（图2）。在该模型中，ORM1可以利用其N端竞争性地抑制SPT，降低SPT对底物的亲和力。该模型中更为重要的是，SPT-ORM1复合物可以作为内质网中的神经酰胺感受器（ceramidesensor），通过感知内质网膜中神经酰胺的含量来控制SPT的活性：当神经酰胺水平不足时，ORM1的N端片段高度柔性，不能有效抑制底物的结合，使得鞘脂合成增加以恢复鞘脂稳态；随着鞘脂合成的增加，神经酰胺积累到高于细胞所需的水平，神经酰胺会与SPT-ORM1复合物结合并诱导ORM1的N端和LCB2a的N端之间形成β-折叠片，将ORM1的N端片段稳定在抑制底物结合的构象，从而下调鞘脂的合成。最后，通过分子对接分析，研究人员发现针对拟南芥SPT-ORM1复合物提出的通过神经酰胺感应调节鞘脂稳态的机制，可能也存在于人源SPT-ORMDL复合物中，因此该研究为后续研究其他高等生物中鞘脂合成稳态的调控机制提供了重要的参考。南科大生命科学学院博士研究生刘鹏、研究副教授谢田为本论文共同第一作者，龚欣为论文通讯作者。美国健康科学统一服务大学教授Teresa M.Dunn、内布拉斯加大学林肯分校教授Edgar B.Cahoon、湖南大学教授姚瑞枫参与了课题。该工作得到了国家自然科学基金、广东省科技厅、深圳市科创委的资助。冷冻电镜数据收集和处理得到了南科大冷冻电镜中心的支持，质谱实验得到了分析测试中心的支持。论文链接：http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0728 查看详细>>

2023年2月23日，我校纳米科学与应用研究院与瑞典隆德大学NanoLund在瑞典隆德签订了开展联合科学研究的谅解备忘录（MoU,Memorandum of Understanding）。参加签约仪式的有南方科技大学纳米科学与应用研究院院长Lars Samuelson教授，执行院长孙小卫教授，隆德大学NanoLund主任Anders Mikkelsen教授，MAX IV实验室部门主管、隆德大学教授Pedro Fernandes Tavares，隆德大学NanoLund教授Vanya Darakchieva，和深圳综合粒子设施研究院科技委员会主席Ulf Karlsson教授。双方会在先进纳米材料和相关的科学、工程和生命科学领域开展全方位的合作。 查看详细>>

近期，南方科技大学机械与能源工程系副教授葛锜团队在Nature Communications上发表文章Centrifugal multimaterial 3D printing of multifunctional heterogeneous objects，提出了离心式DLP多材料3D打印方法，并研发了Centrifugal Multimaterial(CM)3D打印系统，用于制造大幅面复杂三维异质结构，并从体素尺度实现对结构的成分、性能与功能的精准控制。与单材料3D打印不同，多材料3D打印能够在三维空间任意布置两种或者更多性质或功能截然不同的材料，这极大地丰富了3D打印的设计与制造能力。目前，多材料3D打印的实现方式主要以喷墨或者墨水直写为主。这些方法对于打印材料的多样性，多材料结构的特征尺寸都有一定的限制。数字光处理（Digital Light Processing-DLP）是一种高速、高精3D打印技术。但是，如何快速、有效地去除在材料切换过程所导致的大量粘附在结构上的残余液体，是实现DLP多材料3D打印的关键问题。如图1所示，CM 3D打印系统可实现最大幅面180 mm×130 mm的多材料打印，并可同时打印四种以上材料。CM 3D打印系统适用于打印包括水凝胶、软/硬高分子材料、形状记忆高分子、导电弹性体，甚至陶瓷在内的各种不同功能与性能的材料，打印材料的模量可跨越8个数量级（103 Pa to 1011 Pa)。南方科技大学机械与能源工程系2020级博士生程健翔为论文第一作者，葛锜为论文唯一通讯作者，南科大为论文第一单位。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市科技创新委员会的支持。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35622-6 查看详细>>

近日，南方科技大学电子与电气工程系刘凡助理教授、袁伟杰助理教授课题组针对6G通信感知一体化技术进行了系统研究，并取得了一系列进展，相继在IEEE Journal on Selected Areas in Communications、IEEE Transactions on Signal Processing和IEEE Transactions on Wireless Communications等无线通信与信号处理期刊上发表5篇论文，并输出多项工业界标准提案及白皮书。下一代无线通信系统将使智慧城市、智能工业、车联网、远程医疗等新兴技术的实现成为可能。这些新兴技术都有一个共同特点，即同时需要高质量的无线通信能力和稳健且高精度的感知能力。因此，通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications,ISAC)被广泛认为是6G网络的关键使能技术。该技术能够在通信与感知之间共享频谱、硬件平台，乃至基带波形和信号处理，从而提升系统的频谱效率、能量效率和硬件效率。进一步地，还可以通过通感两种功能的互相辅助、互相增益来提升彼此的性能。近日，刘凡助理教授受邀在通信领域期刊IEEE Journal on Selected Areas in Communications发表了题为"Integrated Sensing and Communications:Toward Dual-Functional Wireless Networks for 6G and Beyond"的综述论文[1]。该文是业界首篇全面阐述通感一体的技术性综述论文，涉及到通感一体的发展历史、技术背景、用例与标准化进展、信息论、信号处理、网络架构等多个方面，受到业界广泛关注与好评。刘凡助理教授为该文第一作者，南科大为第一单位。北京邮电大学博士后崔原豪为论文通讯作者。通信感知一体化中的核心问题是一体化波形设计，即设计一种双功能发射波形，使之能够在进行高速率通信的同时，具有高精度的感知能力。传统通感一体波形设计方法多采用波束图样逼近方法，或波形相似性约束方法，无法直接提升系统的感知精度指标。为此，课题组提出一种针对多天线多用户下行通感一体化场景的基站端波形优化方法，在最小化感知精度的克拉美-罗下界的同时，保证多用户的通信服务质量。该优化问题为非凸问题。研究表明，该优化问题在单用户场景下具有最优解析解，在多用户场景下具有隐藏的凸性(Hidden Convexity)，进而可以由半正定松弛(Semidefinite Relaxation)方法在多项式时间内得到全局最优解，显著提升了系统的目标角度估计精度。该研究成果[2]以"Cramér-Rao Bound Optimization for Joint Radar-Communication Beamforming"为题发表在信号处理顶级期刊IEEE Transactions on Signal Processing上，刘凡助理教授为第一作者，南科大为第一单位。中国科学院数学与系统科学研究院刘亚锋副研究员为论文通讯作者。通信感知一体化中的另一难题是如何在一个统一的理论框架下对通信与感知性能进行分析。为解决这一问题，课题组进一步考虑了基于空间扩展的正交时频空间调制(SS-OTFS)架构的通感一体化波形设计，可以将待感知目标信息、通信符号、通信与感知信道三者统一在时延-多普勒域中进行等效表征。在SS-OTFS框架下，通信与感知问题可以简化为时延-多普勒域上的检测与估计问题。本项工作针对雷达感知提出了一系列波束跟踪，角度估计，以及功率分配算法；分析了通信符号的成对差错概率(Pairwise Error Probability)，并由此提出一种符号级预编码方案来进一步增强通信与感知性能。该研究成果[3]以"A Novel ISAC Transmission Framework based on Spatially-Spread Orthogonal Time Frequency Space Modulation"为题发表在通信顶级期刊IEEE Journal on Selected Areas in Communications上，南科大访问学生李双洋（现为澳洲西澳大学博士后）为第一作者，袁伟杰助理教授为通讯作者，南科大为通讯单位。论文链接：[1]https://ieeexplore.ieee.org/document/9737357[2]https://ieeexplore.ieee.org/document/9652071[3]https://ieeexplore.ieee.org/document/9724198[4]https://ieeexplore.ieee.org/document/9171304[5]https://ieeexplore.ieee.org/document/9791349[6]https://ieeexplore.ieee.org/document/9947033工业界技术报告链接：[7]https://www.imt2030.org.cn/html//default/zhongwen/chengguofabu/yanjiubaogao/list-2.html?index=2[8]https://www.china-cic.cn/upload/202202/24/b9f23a4c8b1640babd34a7526beadbc5.pdf 查看详细>>