科大资讯｜近期科研成果速览（六月下）

中国科大在细胞衰老的溶酶体代谢组学研究中取得重要进展

中国科学技术大学生命科学与医学部熊伟教授团队与仓春蕾教授团队通过建立单溶酶体代谢组质谱检测技术，首次实现基于单个溶酶体代谢组学信息的溶酶体分型，并深度探索了细胞衰老过程中溶酶体代谢组学的异质性改变。该研究成果于2021年6月14日在线发表在自然杂志子刊《Nature Methods》上。

单溶酶体代谢组学分析平台

研究组建立了世界上首个单溶酶体代谢组质谱分析平台，该平台是一种基于单溶酶体膜片钳与超低速感应纳升电喷雾质谱相结合的技术平台，实现了对细胞内单个溶酶体直接无需任何前处理的代谢组检测，更为真实的保留了溶酶体内代谢组的信息（图1）。通过该技术平台，研究组对细胞衰老过程中各种类型溶酶体的代谢异质性变化进行了深入研究。首先基于单溶酶体代谢组，对至少四种细胞来源（肾细胞、成纤维细胞、上皮细胞等）的溶酶体进行分类，发现在各类细胞中溶酶体均被分为了5个亚群，且均包含了内吞溶酶体和自噬溶酶体。接下来基于单溶酶体代谢组学分析研究了细胞衰老过程中各类溶酶体的代谢变化。发现自噬溶酶体中大多数代谢物显著下调，而内吞溶酶体则相反。在数量上，细胞中自噬溶酶体的比例显著降低，从22%下降到10%，而内吞溶酶体的比例从15%上升到了23%，其它类型溶酶体的比例变化则不明显。此外，研究组也对5个溶酶体亚群在细胞衰老过程中的代谢变化分别展开了解析，发现每类溶酶体亚群的代谢组学改变均不相同。这就说明细胞衰老过程中溶酶体的代谢变化是存在溶酶体类型特异性的，因此研究衰老过程中各类溶酶体的变化异质性是针对性解决细胞衰老及其相关疾病的重要路径之一。

中国科学技术大学生命科学与医学部朱洪影副教授，博士研究生李倩倩、廖铁鹏为论文共同第一作者。熊伟教授和仓春蕾教授为论文的共同通讯作者。

中国科学技术大学发现介导ILC3s识别组织损伤的关键危险识别受体

2021年6月8日，中国科学技术大学周荣斌/江维教授团队在Immunity发表研究论文，率先证明ILC3s可直接识别组织损伤并发现GPR34在其中发挥关键作用。

利用葡聚糖硫酸钠(dextran sodium sulfate, DSS)诱导的结肠损伤模型，研究者发现清除中性粒细胞会导致小鼠肠道损伤加重、修复减弱。机制研究发现清除中性粒细胞后小鼠结肠组织中ILC3s细胞的活化及产生的IL-22减弱，且补充IL-22可恢复DSS诱导的结肠损伤，说明结肠损伤过程中中性粒细胞介导了ILC3s的活化。为进一步探究中性粒细胞如何活化ILC3s，利用体外共培养和代谢组学分析，研究者发现凋亡的中性粒细胞可通过释放溶血磷脂酰丝氨酸(lysophosphatidylserine, LysoPS)诱导ILC3s活化和IL-22产生。进一步利用基因缺陷小鼠和小分子拮抗剂，研究者证明凋亡的中性粒细胞和LysoPS通过激活ILC3s表达的G蛋白受体GPR34促进ILC3s活化。为进一步探究GPR34在组织修复中的作用，研究者利用Gpr34全身敲除小鼠和ILC3s条件敲除小鼠证明GPR34在结肠和皮肤损伤模型中对ILC3s活化、IL-22产生及组织修复中均发挥重要作用。

该研究的创新性体现在：（1）首次证明三型固有淋巴细胞可直接识别组织损伤；（2）发现GPR34是一种新的危险识别受体；（3）提示GPR34可作为治疗炎症性肠病和皮肤炎症的潜在干预靶标。

中国科学技术大学博士后王夏琼、博士研究生蔡娟、林柏龙为该论文的共同第一作者。

中国科大构筑抑制电解液“溢流”的二氧化碳电解池阴极

中国科学技术大学的高敏锐教授研究组受狗尾草表面超疏水纳米结构启发，利用电化学沉积法在气体扩散层(GDL)上生长分层级高曲率铜结构。所制备电极具有优异的疏水性和亲气性，能够在催化过程中有效地捕获CO2气体并富集碱金属阳离子，构建稳定的气-固-液三相界面，抑制大电流密度下的电解液溢流，实现长时间内的大电流催化稳定性。相关成果发表在《美国化学会会志》上。

该工作被选为Supplementary Cover论文

该工作发展了一种仿生疏水结构的分等级高曲率铜电极，能有效防止电解液过度接触造成的“溢流”现象。此外，大量的针尖结构也能进一步增强界面电场，富集阳离子，起到稳定反应中间体和促进碳-碳偶联的作用。这项工作为流动电解池中高效稳定的气体扩散电极设计提供了新思路。

论文的共同第一作者为中国科大博士研究生牛壮壮、高飞跃和张晓隆。

中国科大在硫化锑缺陷性质研究中取得进展

中国科学技术大学陈涛教授团队研究了硫化锑 (Sb2S3) 薄膜中深能级缺陷态性质，建立了低维材料硫化锑深能级缺陷与其结构及化学计量比之间的依赖关系，揭示了低维材料独特的缺陷机制，从而为调控该类材料的性质、为制备高质量的太阳能电池薄膜材料提供了新的思路。该成果于2021年5月31日发表在Nature communications.

该工作通过真空气相法调控了薄膜元素组分，制备出富锑和富硫的硫化锑薄膜。研究通过多种元素和结构表征手段证实了材料的纯度，这对于缺陷性质的分析非常重要。然后，基于深能级瞬态谱技术，对两类硫化锑薄膜材料的缺陷性质进行了细致的表征。发现硫化锑中阴阳离子的反位缺陷是该材料的主要缺陷形式，并表现出显著的阴阳离子化学计量比的依赖关系。相比于富锑的Sb2S3太阳能电池，富硫的硫化锑薄膜材料深能级缺陷种类少，浓度低，捕获截面小，对载流子寿命危害较轻，更有利于提高器件的性能。同时，因其一维结构的特点，该材料也显示出对间隙缺陷的包容性，在间隙的位置引入杂质并不会降低载流子的寿命，从而为调控该材料的性能提供了一个新的思路。

论文的第一作者是中国科学技术大学化学与材料科学学院博士生连伟涛，通讯作者为中国科学技术大学化学与材料科学学院陈涛教授。

中科大牵头自主研发4G地震仪服务云南漾濞余震观测

5月26日，中国地震局发布新闻公布参与云南漾濞6.4级和青海玛多7.4级地震的科考单位，中国科学技术大学因在云南漾濞第一时间部署自行研发的新一代4G实时地震监测系统位列其中。

用于余震精定位的川滇地区1.0版本公共速度模型

该智能地震仪由我校地球和空间科学学院李俊伦、姚华建及王宝善三位教授牵头、指导、规划并测试，联合具有专业地震仪器设计经验的合肥国为电子有限公司近期共同研发完成。

该自主研发的4G智能地震仪和与之配套的软硬件一体化地震实时智能监测系统显著地提高了地震监测的工作效率，使之更有效地服务于地震趋势分析和灾情研判。该系统的研制面向自然灾害风险防范的国家重大需求，未来将继续在我国的地震监测、救灾以及保障人民生命财产安全中发挥重要作用。

中国科大实现新型的固态自旋量子相干操控

我校郭光灿院士团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、王俊峰等人与匈牙利魏格纳物理研究中心Adam Gali教授合作，在国际上首次实现了反斯托克斯激发的固态自旋体系的相干操控，该技术在量子信息处理及量子精密测量中具有重要用途。该成果5月28日发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。

实验结果图。图a-d分别比较了反斯托克斯(1030 nm激发)和斯托克斯（720 nm激发）的激发过程、光谱、ODMR谱和自旋回波探测

研究团队首次在碳化硅的硅空位色心中实现了反斯托克斯激发下的ODMR探测，即激发光的能量小于色心辐射光子的能量。

通过研究反斯托克斯激发硅空位色心的荧光与激光功率以及样品温度的关系，研究团队证明反斯托克斯荧光来自于声子辅助的单光子吸收过程，可用于全光的温度传感。在此基础上，对比反斯托克斯和斯托克斯激发下ODMR谱和激光功率，微波功率以及样品温度的关系，发现两种激发手段具有相似的变化规律，但是反斯托克斯激发的ODMR谱的对比度大约是斯托克斯激发的3倍。研究团队进一步实现了反斯托克斯激发下的硅空位色心自旋的相干操控，实验结果显示其信号对比度大约是后者的3倍。该工作为反斯托克斯激发的ODMR技术应用于量子信息处理和量子精密测量奠定了重要基础。