新突破！同济团队，好样的！

瞄准基础前沿和关键核心技术，科研攻坚快马加鞭，新发现、新突破持续涌现。近日，同济大学又有医学、生命科学、材料、化学等领域的一批重要科研成果接连发表于国际权威期刊，受到学界关注。

胞内酸碱度（pH）是重要的生化信号，与细胞生理功能紧密相关，但细胞如何感知及适应胞内pH变化仍然未知。医学院/附属东方医院章小清/刘玲/房玉江团队前期研究创新性地发现了Smad5是细胞内的共性酸碱度感受器，实时感知胞外微环境，包括温度、酸碱度和渗透压改变所导致的胞内pH变化，进而通过调控代谢反应来维持胞内能量稳态。研究团队提出细胞中存在一条共性的胞内pH-Smad5信号转导通路的初步构想。

3月20日，团队在《细胞·代谢》（Cell Metabolism）上发表了题为“Cytosolic pH is a direct nexus in linking environmental cues with insulin processing and secretion in pancreatic β cells”的研究成果。该研究首次在体内证实了胞内pH-Smad5信号通路的生理病理功能，揭示了这一通路异常在糖尿病发病中的病理生理机制，以及通过模拟胞浆碱化来改善糖尿病胰岛素分泌不足表型，为糖尿病的防治提供了新的思路。 

动物在面临潜在威胁时，通常会展现出警觉行为。在警觉行为状态下，为了能够对捕食者或危险做出快速反应，动物会降低运动速度甚至保持静止，对周围环境变化保持高度警惕和持续关注，同时提高对厌恶刺激的敏感度，这对于动物的生存和种群延续至关重要。由于缺乏合适的动物模型和行为范式，产生和维持大脑警觉状态的神经机制尚未被揭示。

3月22日，医学院宋建人团队在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Serotonergic modulation of vigilance states in zebrafish and mice”的研究成果。该研究首次解析了中缝核5-HT神经元以非传统的激活方式在神经环路水平塑造斑马鱼和小鼠大脑警觉状态的内在机制，有助于理解行为状态产生所必需的神经调质和神经环路之间的相互作用。

哺乳动物的早期胚胎发育过程伴随细胞分化潜能的转变，具有全能性的合子在囊胚时期完成第一次细胞命运决定，形成内细胞团 (inner cell mass, ICM) 和滋养层 (trophectoderm, TE)。这一谱系分化过程受到染色质修饰和转录因子(transcription factor, TF) 协同调控，其中，TF的结合位点有限并且具有瞬时性，在微量胚胎样本条件下解析其对于胚胎发育的调控机制存在巨大挑战。

4月3日，生命科学与技术学院高绍荣/江赐忠/高睿/陈嘉瑜研究团队在《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上发表题为“Defining a TFAP2C-centered transcription factor network during murine peri-implantation” 的研究论文。该研究揭示了小鼠早期胚胎发育阶段以转录因子TFAP2C为中心的调控网络，提出代谢、表观环境和遗传信息三级联合调控TFAP2C的结合，从而驱动胚胎发育的顺利进行，帮助研究者更好地理解早期胚胎发育和细胞命运决定。

CTCF是一种在哺乳动物中高度保守的DNA结合蛋白，对于染色质高级结构的调控起到至关重要的作用，参与转录激活/抑制、基因印记、X染色体失活等重要事件的调节。但是，胚胎早期CTCF结合数据的缺失使得对CTCF在早期胚胎发育过程中作用的研究陷入瓶颈。

3月13日，生命科学与技术学院高亚威/张勇/高绍荣团队在《基因与发育》（Genes & Development）上在线发表了题为“ADNP modulates SINE B2-derived CTCF-binding sites during blastocyst formation in mice”的研究论文。该研究首次绘制了小鼠植入前胚胎的CTCF结合动态，发现了物种特异性转座子介导的卵裂期特异的CTCF结合特征，发现了囊胚分化过程中ADNP介导的CTCF结合限制，在理解转座子调控发育与基因组进化方面具有重要意义。

电解水作为一种可持续制备氢气的方法受到了人们的广泛关注。尽管Pt（铂）被认为是最优异的析氢反应（HER）催化剂，但是在碱性介质中Pt裂解水分子产生质子能力较差，严重限制了HER的反应速率。同时Pt储量稀少且价格昂贵，难以实现大规模商业化应用。

近日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了材料科学与工程学院马吉伟团队及其合作者的研究论文“Facilitating alkaline hydrogen evolution reaction on the hetero-interfaced Ru/RuO₂ through Pt single atoms doping”。该研究通过设计在具有异质界面的Ru/RuO₂复合结构中掺杂微量Pt单原子，制备了高效的碱性电解水制氢催化剂，在降低催化剂成本的同时大幅提升了碱性HER催化性能，并采用先进的原位技术以及理论计算揭示了催化剂的反应机理，为开发高性能、低成本的贵金属基碱性析氢催化剂提供了可行的指导，并有望应用于实际的H₂生产。

开发更高效的能量转换材料是许多尖端应用研究中长期追求的目标，如医疗诊断和微机电系统。得益于独特的压电效应，压电陶瓷被广泛用于上述领域的超声换能器和压电能量收集器中。近年来，基于居里温度和压电性能等因素的综合考虑，KNN基压电陶瓷已成为无铅材料中最受广泛研究的铅基压电替代材料。

近日，材料科学与工程学院翟继卫研究团队成果以“Multiscale reconfiguration induced highly saturated poling in lead-free piezoceramics for giant energy conversion”为题，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。该研究利用织构化工艺和中熵诱导NPB相界策略的协同优化，基于模板晶体生长法以及两步烧结法制备了T-xBHT织构压电陶瓷，表现出优异的压电能量收集和超声换能特性，在无铅和铅基压电陶瓷中都具有很强的竞争力。该研究不仅展示了高性能KNN基压电陶瓷设计的新思路，并为压电性能和潜在的多尺度结构建立了密切联系。

含有季碳手性中心的化合物广泛存在于医药、农药等精细化学品中，因此季碳手性中心的对映选择性构筑具有重要意义。

近日，化学科学与工程学院杨泽鹏课题组研究成果以“Enantioselective Construction of Quaternary Stereocenters via Cooperative Photoredox/Fe/Chiral Primary Amine Triple Catalysis”为题在线发表于国际知名期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。该研究利用外球机制机理，通过光氧化还原/铁/手性伯胺三重协同催化的策略，成功构建了一系列季碳手性中心化合物，为该类化合物的精准构筑提供了一种新思路。

近日，该课题组也实现了一例非活化烷基醇（β-羟基酮）与芳基溴的立体汇聚式脱氧还原偶联反应，相关研究成果以“Ni-catalyzed enantioconvergent deoxygenative reductive cross-coupling of unactivated alkyl alcohols and aryl bromides”为题在线发表于国际知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。

非线性光学吸收材料在人工智能芯片、光限幅、光开关和脉冲激光产生等领域具有重要的科学价值和实际应用前景。虽然二维材料是一类极具前景的非线性光学材料，但当前二维材料的性能提升策略难以同时实现非线性吸收系数和调制深度的提升。

近日，化学科学与工程学院黄智鹏/张弛研究团队成果以“Prominent Nonlinear Optical Absorption in SnS₂-Based Hybrid Inorganic–Organic Superlattice”为题发表于国际材料学著名学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。该研究通过季铵离子插层实现了二维材料(SnS₂)非线性光学吸收系数和调制深度的同步提升，提出介电增强是有机无机超晶格非线性光学性能提升的主要机制，也表明有机离子插层可成为一种提高二维材料非线性光学吸收性能的有效策略。

由于具有安全性高、成本低、能量密度/功率密度高、环境友好等优点，水系锌离子电池在新型可充电电池中极具竞争力。保持快速锌离子沉积的同时实现无枝晶锌负极成为当前研究的热点和难点。

近日，化学科学与工程学院刘明贤团队研究成果以“In situ Nafion-nanofilm oriented (002) Zn electrodeposition for long-term zinc-ion batteries”为题发表于国际化学领域知名期刊《化学科学》（Chemical Science），并被遴选为期刊后封面文章。该研究设计了一种以全氟磺酸树脂 （Nafion） 为添加剂的新型电解液，显著提高了锌离子沉积/剥离效率，获得无枝晶锌负极及长寿命锌离子电池。

近日，该团队设计了多电子双极型四硝基卟啉大环有机正极材料，构建了高能量密度和长循环寿命的锌-有机电池，相关成果以“Multielectron Redox-Bipolar Tetranitroporphyrin Macrocycle Cathode for High-Performance Zinc-Organic Batteries”为题发表于国际知名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。此外，该团队综述论文以“Non-Metal Ion Storage in Zinc−Organic Batteries”为题，在线发表于国际知名期刊《先进科学》（Advanced Science）。

仿生学是探索生物系统的优秀特征，包括结构、特性、功能、能量转换和信息控制，并有效地应用于技术系统和工程的一门学科。柔性仿生传感器 （FBSs）作为一种传感平台，可以弯曲、拉伸、变形形状，在轻微的机械变形或特征变化下检测外部物理或化学刺激，如声音、压力、位移、温度或气味等。开发用于听觉和嗅觉传感的光响应双峰FBSs在促进环境监测、灾害预警和医疗保健等方面非常有前景。

近日，化学科学与工程学院闫冰团队研究成果以“Biomimetic Eu@HOF photoactivated sponge as ultrasensitive auditory and olfactory sensor for infrasound wave monitoring and bimodal information integration”为题在线发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。该研究巧妙地将仿生学思想融合于氢键有机框架光激活器件设计之中，制备出超灵敏的听觉-嗅觉光响应柔性仿生传感器，并能同时应用于物理刺激次声波与化学刺激挥发性气体的监测和双峰信息集成，在实现双模态交互、模拟复杂的生物经系统以及促进环境监测、灾害预警和医疗保健等方面非常有前景。

不久前，《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）还以“Smart Multiple Photoresponsive Tongue for Sensing Umami, Sour and Bitter Tastes Based on Tb³⁺ Functionalized Hydrogen-Bonded Organic Frameworks”为题，发表了该团队另一成果。该研究通过将荧光和磷光信号结合，开发了一种具有多模式光响应的智能味觉传感器，可以有效识别出鲜味、酸味和苦味。

电合成耦合制氢（ESHP）大多涉及水相催化剂重构，但准确识别和控制该过程仍是一项挑战。当前ESHP中使用的大多数催化剂都表现出重构行为，可能会导致偶氮电合成催化剂失活或发生选择性改变。

近日，化学科学与工程学院赵国华团队研究成果以“Accelerated Dynamic Reconstruction in Metal‐Organic Frameworks with Ligand Defects for Selective Electrooxidation of Amines to Azos Coupling with Hydrogen Production”为题，在线发表于国际知名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该研究通过配体缺陷调控金属有机框架（MOFs）的电子结构并暴露其不饱和位点，以促进偶氮电合成（ESA）耦合制氢催化剂的重构。该研究深入揭示了水相ESHP系统中MOFs电催化剂重构过程和高活性的起源，为调节电催化剂重构以实现高选择性ESHP提供了理论指导，具有巨大的工业应用潜力。

醇化合物来源广泛、价格低廉，是一种理想的替代有机卤代物作为C(sp3)源的偶联试剂。然而，具有普适性的醇脱氧转化的方法还十分有限。

近日，化学科学与工程学院徐涛课题组发展了一种基于外源自由基加成得到磷自由基中间体实现醇的直接脱氧转化的新方法，相关研究成果以“Deoxygenative Transformation of Alcohols via Phosphoranyl Radical from Exogenous Radical Addition”为题，在线发表于化学领域著名国际学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该新型策略可以实现多羟基化合物的选择性转化，同时用于快速获得先前方法难以获得的重要药物中间体中，因此有望在有机合成化学领域发挥重要价值。

有机卤化铅钙钛矿已被广泛认为在光催化领域有巨大潜力，但绝大部分三维结构不稳定，且要还原CO₂获得C₂₊还原产物非常困难。

近日，化学科学与工程学院费泓涵课题组研究成果以“Modulating Inorganic Dimensionality of Ultrastable Lead Halide Coordination Polymers for Photocatalytic CO₂ Reduction to Ethanol”为题，发表于国际知名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该研究通过有机配体的单原子变化（NH vs. CH₂）来调控有机卤化铅的维度，以亚氨基基团与层间碘化铅组份发生配位，实现二维到三维的结构转变，构建了一例具有高水稳定性的三维碘化铅配位聚合物，大幅降低了激子结合能，在水蒸气环境下光催化CO₂还原至乙醇。

圆偏振发光（Circularly Polarized Luminescence， CPL）作为手性物质的激发态信息，在3D显示、自旋信息通讯、信号加密与存储、不对称合成、生物成像与传感等前沿科技领域具有重要应用前景。超分子自组装可通过各种非共价作用高效传递手性、显著放大手性信号并提高CPL材料发光不对称因子（glum），已成为构筑CPL材料的重要方法之一。

近日，化学科学与工程学院刘国锋课题组发展了一种基于多级次组装调控金属有机三螺旋的圆偏振发光增强与手性翻转的新方法，相关研究成果以“Hierarchical Self-Assembly Promoted Circularly Polarized Luminescence Enhancement and Handedness Inversion of Metal-Organic Helicate”为题，在线发表于《中国化学会会刊》（CCS Chemistry）。该新型配位组装策略，可简便构筑多种金属有机三螺旋结构，并通过层级组装逐级放大和调控材料的CPL性能，为深入理解手性传递机制和开发具有动态可调的CPL材料提供了新的思路。

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面向国家重大战略需求

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努力实现更多“从0到1”的突破

助力高水平科技自立自强

为加快发展新质生产力注入新动能

来源：医学院、生命科学与技术学院

材料科学与工程学院、化学科学与工程学院

编辑：樊宗鑫

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