近日，上海科技大学物质科学与技术学院高得伟课题组实现了1,2-双硼酸酯多取代位点C−B键的选择性炔基化和烯基化反应，揭示了其按照1,2-硼迁移过程和在多取代位点的C−B键直接偶联的汇聚式途径进行反应的机理，纠正了过去相关文献中认为该反应“单纯按照1,2-硼迁移机理进行”的认知误区。相关成果发表于国际化学领域代表期刊《有机化学通讯》（Organic Letters）。有机硼化合物在合成化学、药物化学和材料化学等研究中发挥着重要作用。目前研究主要集中在有机单硼化合物的转化上，对多硼化合物选择性转化的报道相对较少，此类化合物的合成、应用与功能研究亟待开发。上海科技大学高得伟课题组围绕“如何调控有机硼的区域发散性与立体专一性精准构筑”这一重要科学问题开展研究。近期他们发现有机锂试剂能够与1,2-双硼酸酯形成五元环的独特活化模式，实现了在1,2-双硼酸酯的多取代C−B键位点上进行选择性炔基化和烯基化反应。机理研究表明，该反应通过汇聚式途径进行...

光谱测量是科学和工业研究中非常强大且广泛使用的表征工具之一。传统光谱仪通常需要使用机械可移动的部件，虽然能实现超高的光谱分辨率和极宽的光谱范围，但其笨重的尺寸和重量阻碍了将其集成到实验室光学系统、汽车电子系统、工业检测设备，甚至是智能手机的可能。近日，上海科技大学信息科学与技术学院陈佰乐、虞晶怡课题组联合提出了一种基于AlGaAs/GaAs渐变带隙PN结探测器（p-graded-n junction photodetector，简称pGn PD）的单像素智能微型光谱仪，并为光谱仪定制化设计了神经光谱场(Neural Spectral Fields, NSF)光谱重建方法，实现了高光学灵敏度、高光谱准确度和高光谱分辨率的单像素智能微型光谱仪。该成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。图1 智能微型光谱仪常规的光电探测器通常只能检测入射光强度，无法判断入射光的光谱信息。为得到光谱信息，需外置光栅或者多个光学滤波片结合单像素探测器进行多次测量。研究人员首次提出并制...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院薛加民课题组与华东师范大学和东南大学团队合作，揭示了新型滑移铁电与传统铁电的不同性质，展示了它在多值存储方面的应用潜力，相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。铁电的研究已有百年历史。近年来低维铁电体系蓬勃发展，为铁电家族引入了新的成员。其中的二维铁电绝缘体天然地适合制备成铁电隧穿结，对其进行研究将推进相关基础科学和应用技术的发展。薛加民课题组和合作者在前期工作的基础上（Advanced Materials 34, 2203990 (2022)），制备了基于三个原子层厚的氮化硼铁电器件，如图一a所示。由于层间转角，他们发现在器件中同时出现了面外铁电和反铁电的畴（图一b）。 图一：a 器件示意图。b 两套三角形铁电畴重合，交错形成铁电和反铁电区域。 通过利用导电原子力显微镜，他们精细测量了铁电和反铁电区域的隧穿曲线，发现了有趣的铁电极化逐层反转的特性。如图二所示，研究者确...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院黄焕明课题组通过自由基-极性交叉环加成反应（RPCC）实现了β-单取代以及β, β-二取代环状胺的多组分单步合成。该方法首次使用简单底物伯磺酰胺在同一反应中同时作为氮自由基前体和亲核试剂，发展了RPCC用于杂环化合物的合成新方法，为构建β取代环胺提供了新的逆合成思路。相关成果发表于国际化学领域代表期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。环胺是合成化学中的基本组成部分。在美国FDA批准的1894种药物中，有59%的小分子药物含有环胺基序，并且哌啶和吡咯烷基序分别排名第1和第5。近年来，随着光催化氧化还原反应的突破，环状胺的自由基合成方法取得了长足发展，但通常仅局限于单组分或双组分反应，通过简单底物的多组分合成依旧非常困难。传统方法难以合成β取代的环状胺，且由于位阻效应，β, β-二取代的环状胺的合成往往更具有挑战性。 图1 环状胺的常规逆合成思路哌啶衍生物...

氢能是一种环保无污染和具备高能量密度的能源。基于无机半导体的光催化分解水过程是一种绿色环保的制氢工艺，可将太阳能转化并储存在氢气分子中。在光催化分解水反应中，半导体催化剂的光吸收、体相电荷分离和表面电荷注入被普遍认为是实现高效转换的三个关键因素。目前常见的半导体材料难以同时满足宽光谱吸收和高电荷分离效率这两大关键点。近日，上海科技大学物质科学与技术学院马贵军课题组采用熔盐辅助固相法成功地合成了一种窄带隙的氧硫化物纳米片Y2Ti2O5S2（YTOS），发现这一材料具有晶面选择性电荷迁移特性，表现出优异的体相电荷分离能力，并进一步显著提升光催化分解水反应活性，实现高效的太阳能制氢。这项研究首次证实了钙钛矿氧硫化物光催化剂的各向异性电荷迁移特性，对于提升这一类材料中的电荷分离和表面催化效率至关重要。成果发表于化学领域学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。图1：贵金属及金属氧化物...

半导体材料是芯片工业的基础，新型半导体材料的研发为提升和扩展半导体芯片的功能带来了更多机遇。近年来，随着器件性能的快速提升，有机无机杂化铅卤素钙钛矿材料已成为公认极具前景的新型半导体材料。对于传统半导体材料和器件，通过控制电学掺杂分布构建内建电场是一种常见的提高太阳能电池载流子提取效率的方法。但是对于铅钙钛矿材料，目前一般认为铅卤素钙钛矿是双极性半导体，难以利用本征缺陷进行有效的电学掺杂；且由于钙钛矿的载流子扩散长度较大，普遍认为内建电场对于其中的载流子收集并非必要；此外，目前实验测得的钙钛矿载流子浓度一般在1013~1014级，也不足以形成有效的电场用于载流子提取。针对上述问题，上海科技大学物质科学与技术学院宁志军团队、纪清清团队、郑帆团队，中国科学技术大学樊逢佳团队，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈琪团队和上海同步辐射光源高兴宇团队合作，证明了通过分子远程掺杂可以实现对铅卤素钙钛矿薄膜...

近日，iHuman研究所安德烈·萨利课题组在Nature Communications发表了题为“In situ structure of actin remodeling during glucose-stimulated insulin secretion using cryo-electron tomography”的研究论文，利用超分辨率荧光成像和冷冻电子断层扫描技术，结合量化分析，深入探讨了葡萄糖刺激下胰岛素分泌（Glucose stimulated insulin secretion, GSIS）过程中肌动蛋白丝的重塑现象。这项研究为肌动蛋白丝在胰岛素释放过程中的结构性重塑提供了直接的原位证据。 肌动蛋白丝是细胞骨架的关键组成部分，在细胞的结构维持、迁移、分裂以及对线粒体、溶酶体和胰岛素分泌颗粒等亚细胞结构的运动控制中也扮演了重要角色。肌动蛋白丝的重塑通过Rho GTPase和PI3K/Akt的相关细胞信号通路触发。在胰岛β细胞中，肌动蛋白丝在GSIS过程中起着双重作用，不仅调节胰岛素分泌颗粒（ISGs）的运输和释放，还在细胞膜附近由“障碍物”转变为“助推器”。尽管早期的...

2月23日，上海科技大学生命科学与技术学院2020级本科生张诗琪作为第一作者的最新研究成果，以“Dynamic Cytoophidia during Late-stage Drosophila Oogenesis”（果蝇卵子发生后期的细胞蛇动态）为题在学术期刊International Journal of Molecular Sciences（《国际分子科学杂志》）发表。核苷酸CTP是组成RNA的四种基本核苷酸之一。从头合成CTP的限速步骤是由CTP合酶（CTPS）催化的。2010年在果蝇卵巢中首次发现CTPS形成丝状结构，被称为细胞蛇。除果蝇外，在其他物种如细菌、古菌、酵母、植物、斑马鱼和人类中也发现了细胞蛇。因此，CTPS形成细胞蛇是一种在进化中极为保守的现象，形成细胞蛇是细胞内分离原则之一。细胞蛇存在于卵巢细胞的三个主要细胞类型中，包括卵泡细胞、护理细胞和卵母细胞。先前的研究主要集中在卵子发生的早中期，而对卵巢快速生长和发育的后期阶段关注较少。其中主要原因是后期卵巢的发育速度特别快，难以在活体中捕捉到后期卵巢...

近期，上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室齐彦鹏课题组联合北京理工大学王秩伟团队在拓扑半金属ZrTe2中发现压力诱导的超导电性及拓扑转变，成果发表于国际学术期刊《先进科学》（Advanced Science）。二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDCs)是继石墨烯之后的新型范德瓦耳斯材料，其天然的二维特性以及强自旋轨道耦合作用(spin-orbital coupling, SOC)带来了诸如金属-绝缘体转变、电荷密度波(charge density wave, CDW)、能谷电子学特性、非常规超导电性等新颖物理性质，使这类材料成为研究低维量子物理和新一代电子器件的又一理想平台。ZrTe2是一种典型的过渡金属二硫族化合物，近期研究表明其在常压下具有非平庸的拓扑性质，通过Cu、Ni等元素插层也可以在ZrTe2中引入超导电性。这些特点使得ZrTe2成为实现拓扑超导的候选材料之一。图1| ZrTe2压力下的输运测试。 高压处理可在不引入无序的条件下改变材料的晶体结构、...

先导编辑是一种通过融合Cas核酸酶与逆转录酶的新型基因编辑系统，能够实现非同源重组依赖的任意碱基替换、DNA片段插入和删除，在疾病治疗和农业育种等领域有重大应用前景。先导编辑已被广泛应用于多种真核细胞，如人类细胞、小鼠细胞和植物细胞等的基因组编辑，但该系统在细菌中的应用仍旧受限，目前只在大肠杆菌的质粒上实现编辑。1月27日，上海科技大学物质科学与技术学院化学与物理生物学研究部季泉江团队在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表研究成果。本项研究发现了细菌中限制先导编辑的关键因子，阐明了3ʹ→5ʹ DNA 外切酶降解先导编辑中间产物的分子机制，并通过抑制3ʹ→5ʹ DNA 外切酶实现了先导编辑在细菌中的高效基因组编辑。研究人员首先将先导编辑系统应用于耻垢分枝杆菌和大肠杆菌的基因组编辑，意外发现同样的先导编辑系统在耻垢分枝杆菌中的编辑效率远高于在大肠杆菌中的编辑效率，推测遗传背景的不同可能是导致这种差异的关键因素。...

旋转异构体由于相近的自由能和较低的旋转能垒，其分离和观测长期以来都是有机立体结构化学的一大挑战。近期，上海科技大学物质科学与技术学院系统材料学研究部章跃标课题组发展了动态共价有机框架（dynaCOF）新体系，通过客体分子诱导和稳定化，结合冷冻三维电子衍射和准原位同步辐射粉末衍射技术，成功实现了首例COF旋转异构体的原子级观测及其演化规律的跟踪。该成果发表于国际学术期刊《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)。图1. (A) COF旋转异构体的结构参数；(B) COF旋转异构体的相变过程及纽曼投影式；(C) COF结构单元旋转异构体的能量地图 DynaCOF是新一代的柔性多孔晶体，是研究客体控制功能有机分子构象和物化性质的研究平台。前期，课题组已经在客体依赖的动态响应、分子自适应传感、对称性破缺和能带调控和按需调控柔性等取得了系列进展。该工作通过在有机单体中...

2月14日，上海科技大学生命科学与技术学院王皞鹏团队联合刘雪松团队和复旦大学附属眼耳鼻喉科医院吴海涛及陈健团队在学术期刊Cell Research发表论文“CAR-Toner: An AI-Driven Approach for CAR Tonic Signaling Prediction and Optimization”。该工作基于人工智能算法CAR-T细胞治疗设计平台CAR-Toner，实现了CAR-T细胞功能的高通量、高精度及自动化优化。嵌合抗原受体（Chimeric Antigen Receptor, CAR）技术是利用人工设计的抗原受体 (CAR)引导T细胞识别并消灭肿瘤细胞的一种肿瘤免疫细胞治疗。除了癌症治疗，CAR-T细胞治疗在自身免疫病、纤维化疾病、抗衰老等临床适应症中也显示出巨大潜力。随着CAR-T细胞治疗的不断普及，对其功能调控机制的研究也在不断深入。王皞鹏团队在研究中重点关注了CAR的基底信号（Tonic Signal）对CAR-T细胞功能的影响。基底信号是一种持续且不依赖于抗原存在而产生的激活信号。2023年，团队揭示了CAR受体表面的正电荷聚集斑块（Pos...

人类CC趋化因子受体8（CCR8）是癌症免疫治疗和自身免疫疾病领域的新兴靶点。深入了解CCR8的分子识别，尤其是与非肽类小分子配体的相互作用，对于药物研发具有重要意义。2月2日，上海科技大学iHuman研究所徐菲团队在国际学术期刊《科学进展》(Science Advances) 上发表题为“Unveiling the structural mechanisms of nonpeptide ligand recognition and activation in human chemokine receptor CCR8”的研究论文，揭示了趋化因子受体CCR8识别非肽配体并激活的分子机制。研究发现其正构口袋中保守的结构基序可能参与趋化因子受体家族中广泛的配体与对应受体的识别与结合。此外还发现CCR8特有的口袋残基，形成了对配体选择性识别至关重要的“滤网”。这一成果有助于深入了解配体与趋化因子受体之间的分子相互作用，为基于结构的靶向性治疗方法的开发提供了新的线索。趋化因子受体（ Chemokine receptor, CKR）是表达在一些特定细胞表面的G蛋白偶联受体。这些...