一、受珍珠启发的功能性生物材料制备、表征及在食品包装中的应用

有人钟意海边拾贝的欢脱惬意，有人享受烟火气里贝类海鲜的肥美可口，而“吃货”钟佳琦则在品尝贝类的同时，“顺手”在国际顶刊发表了一篇论文。品味着贝类的鲜美多汁却意外被它独特的层状复合结构吸引贝壳内部在光线下呈现不同的色彩且质地坚硬具有保护性如果可以模仿珍珠层的内部结构，让食品包装不仅具有美学欣赏价值，还具有保护剂和传感器的作用，就可以进一步提升食品包装的性能一篇论文的思路就此打开。

近日，江南大学食品学院金征宇院士团队在国际食品顶刊《Trends in Food Science & Technology》发表了题为“Pearl-inspired functional biomaterials: Review of their preparation, characterization, and application in food packaging（受珍珠启发的功能性生物材料制备、表征及在食品包装中的应用）”的综述论文。Jiaqi Zhong为第一作者。陈龙副研究员为通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104774

几个世纪以来，珍珠各层的形成、形态和特性一直吸引着科学家和工匠。珍珠层是在软体动物的壳内形成的，具有独特的层状复合结构，其特征是有机物质和碳酸钙晶体交替层。理解珍珠形成的复杂性不仅仅具有美学欣赏价值。最近，人们对探索受珍珠启发的材料在各个领域（包括食品行业）的潜在应用越来越感兴趣。本文首先回顾了珍珠层的形成、结构和力学性能，旨在阐明如何组装仿生功能材料以用于食品领域。讨论了包括自组装、生物矿化、3D 打印和真空过滤等各种制造方法在模仿天然珍珠复杂结构方面的潜力。随后强调了这些受珍珠启发的仿生材料在食品包装中作为保护剂和传感器的潜在应用。

将珍珠层状结构融入包装材料中可显著提高其机械性能和阻隔性能。此外，包装材料的光学性能可以进行精细调整。例如，可以将其设计为光学透明的同时具有紫外线屏蔽能力。还可以设计成具有彩虹般的外观，这可能会增强某些食品包装材料的美学吸引力。模仿珍珠层的方法正被用于提高适用于包装材料的生物基薄膜的功能性能，并创造新的功能，如传感和自修复。这些特性可能会提高包装食品的质量、安全性和保质期。

然而，这一领域仍需要进一步的研究和开发。与传统包装材料相比，生物基材料在模拟珍珠层的 “砖 - 泥” 结构方面的应用仍然有限，应该探索更广泛的生物材料和组装方法。此外，虽然在提高受珍珠启发的生物材料的机械性能方面已经取得了重大进展，但复制其多尺度结构特征以实现其他功能仍然是一个挑战。研究人员目前正专注于增强界面相互作用并优化这些材料的微观和纳米结构以解决这个问题。目前，大部分研究仍处于实验室阶段，在扩大到工业生产方面存在重大挑战。研究人员正在致力于开发可扩展的制造技术和连续生产设备，例如可控分层和高效的自组装方法，这可以实现大规模生产，同时保持生物材料的结构完整性。这些领域有望成为未来研究的重点。此外，在食品包装中进行严格的安全评估至关重要，特别是关于化学迁移和微生物污染方面。许多处于探索早期阶段的研究尚未解决这些问题。因此，建议建立标准化的长期测试和监测协议，以满足监管要求并确保消费者安全，最终促进这些材料在食品包装中的实际应用和更广泛的采用。

二、靶向氧化还原通路是治疗去势抵抗性前列腺癌的潜在手段

江南大学陈永泉教授课题组王荣博士等在Advanced Science在线发表了题为“Identification of PRDX5 as A Target for The Treatment of Castration-Resistant Prostate Cancer”的研究论文。该研究通过一系列的细胞、动物水平挖掘验证，提出了PRDX5通过调控氧化还原影响去势抵抗性前列腺癌（CRPC）进展的新机制，并挖掘了其靶向新型小分子药物聚普瑞锌（Polaprezinc，POL）在细胞、动物、以及临床对CRPC的治疗效果。对前列腺癌临床耐药提供了新型靶标，为CRPC患者提供了联合阿比特龙治疗的新型药物的可能性，以延长CRPC患者生命周期。

论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38115765/

PRDX5抑制剂聚普瑞锌对CRPC患者肿瘤的稳定作用

三、挖掘老黄酶催化不对称MBH反应的隐藏功能

江南大学生物工程学院刘立明教授团队基于MBH (Morita-Baylis-Hillman)反应与老黄酶(OYE)天然还原反应之间的底物相似性，挖掘了OYE催化非天然MBH反应的混杂功能；通过MD及QM计算模拟系统阐释了GkOYE催化MBH反应的分子机制；随后，通过提高底物结合亲和力和翻转产物选择性的策略进行蛋白质工程改造，获得了对映体互补的突变体GkOYE.11和GkOYE.13。这些结果为手性MBH产物的酶法合成提供了全新工具。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50141-2

解锁老黄酶催化不对称MBH反应的隐藏功能

四、机器学习增强羧酯酶的立体选择性发散进化

江南大学生物工程学院倪晔教授团队采用机器学习辅助实现酶立体选择性的定向进化，通过开发的高通量筛选方法，将训练后的机器学习预测模型应用于设计组合突变体，成功实现羧酸酯酶AcEst1立体选择性的发散进化，构建了(R)-和(S)-立体选择性的突变酶，在1 M底物浓度下实现(R)和(S)-环己-3-烯-1-羧酸（CHCA）的合成制备，并通过QM/MM揭示了羧酯酶及其突变体立体选择性调控的分子机制。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53191-8

五、面向水系锌离子电池低温环境应用的高熵电解液研究

江南大学纺织科学与工程学院的贾浩研究员团队通过共溶性溶剂组合的高熵电解液策略来改善低温下水系电解质的冻结问题，同时抑制日历腐蚀，并提升锌离子的转移动力学。研究发现，通过等体积混合多组有机溶剂组分，不仅实现了氢键的重构，还改变了电解质中锌离子的溶剂化环境。高熵电解质策略以其低成本、高效率和可扩展性等优势，为下一代水系储能系统的发展提供了新思路。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202304285

高熵电解液调控锌离子水合结构原理示意图

六、高分子气凝胶复合材料

江南大学化学与材料工程学院刘天西、樊玮教授团队编著的《高分子气凝胶复合材料》一书，最近由科学出版社出版。作者团队创新性地提出纳米颗粒实现气凝胶孔径调控的新策略，研发了高柔弹性聚酰亚胺纳米纤维气凝胶新材料。本书系统地总结了现阶段高分子气凝胶复合材料的国内外研究进展及成果，为研发高性能、多功能的高分子气凝胶复合材料提供理论指导与技术支撑，对高分子材料学科的发展具有一定促进作用。

七、耐应变功能纳米复合材料的固液两相增材制造

江南大学机械工程学院刘禹教授、王震宇副教授团队研发了一种增材式固液两相组装工艺，成功制备了具有3D双连续相系统的纳米复合材料。这一新型复合材料由柔性固相和导电液相交替排列而成，这种独特的固液两相结构使得复合材料在外部应变干扰下呈现出极为稳定的导电性能和电磁屏蔽性能，为解决传统固相纳米复合材料功能特性易受外部应变影响的难题提供了新思路。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202404373

八、用于极端环境下空气过滤和氨气传感的纤维素基自供电医疗保障装置

江南大学机械工程学院王利强教授团队为了在空气污染、有毒气体排放和微生物滋生等极端环境中保护人体健康。课题组采用纺丝和退火处理，将形成肖特基结的纳米杂化片接枝到纤维素纳米纤维并构建自供电医疗保障装置。该装置实现了低压降（52 Pa）和高过滤效率（PM0.3为 98.72 %）之间的平衡，即使在高温高湿条件下也表现出卓越的稳定性。而且可精确检测痕量 NH 3，比商用 NH₃ 监测器提前28s预警。这项研究为开发应用于在恶劣环境中的多功能自供电可穿戴医疗设备提供了一种新方法。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110323

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c05089

九、透明目标检测分割方面取得新进展

江南大学人工智能与计算机学院晏涛副教授课题组在透明目标检测与分割方面的研究工作取得重要进展。提出利用重影这一玻璃表面固有光学特性来实现玻璃表面检测，有两个主要的技术创新。首先，构建了一个重影图像成像模型，以描述玻璃表面上主要反射和背景透射之间的强度和空间关系。基于该模型，构建了一个新的玻璃表面重影数据集（GSGD）。其次，提出了一种名为GhostingNet的新方法。该方法由重影效果检测（GED）模块和玻璃表面检测（GSD）模块组成。GED模块的关键组成部分是一个新颖的双反射估计（DRE）模块，对反射层的空间偏移进行建模，用于检测重影效应以指导GSD模块进行玻璃表面检测。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10684046

GhostingNet 网络结构图

十、通过声学非厄米纹理实现工程高阶拓扑约束

江南大学理学院胡博伦教授及合作者在非厄米高阶拓扑声子晶体研究中取得了重要进展。研究人员在二阶拓扑声子晶体结构中引入非厄米增益和损耗因子，成功观测到拓扑角态和边界态的能量增强或衰减，并通过调节非厄米因子实现了对声局域强度的灵活调控。这一成果为基于经典波的非厄米与高阶拓扑效应研究，及其在能量收集、波动信号处理等领域的应用提供了新的思路。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202406567

十一、微波传感器为气体检测和海洋环境监测提供全新方案

江南大学集成电路学院顾晓峰教授、梁峻阁副教授团队开发了三款创新的微波传感器。第一款是利用冷凝效应检测丙酮气体的微波传感器，无需传统敏感材料，通过降温至丙酮沸点以下，使气体在传感器表面冷凝，实现了精确检测。第二款是多层结构的微波海洋环境传感器，它增强了电磁场强度，无需敏感材料即可监测海雾生成、盐含量和湿度，提高了监测的准确性和稳定性。第三款是微波传感器阵列，结合神经网络算法，能同步高精度检测固体材料的多种特性参数，如距离、形状、厚度等，适用于工业自动化和物质电磁特性分析。这些传感器的开发为相关领域带来了新的技术和应用前景。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.4c01108

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400524011808

https://ieeexplore.ieee.org/document/10216782

十二、低功耗、高帧率浮栅图像传感器

江南大学集成电路学院顾晓峰教授、虞致国教授课题组在图像传感器技术上提出了一种新型的读出架构，优化了浮栅图像传感器（FGIS）的性能。该架构解决了扩大像素阵列时遇到的数据量大、读出速度慢和功耗高的问题。研究实现2500×2500像素FGIS的高帧率每秒270帧，以及低功耗每列43.87微瓦，较传统设计节能52%。新架构通过引入旁路电流钳位电路和正反馈单元的单斜率模数转换器，显著提升了传感器性能，限制了非线性变化，并扩展了动态范围至75分贝。此外，随机噪声和固定图案噪声均达到优秀水平，显示了该技术在图像传感器领域的应用潜力。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10678840