期刊封面
科技·前沿 | 近期科研成果扫描(4)
▲具有电路集成性的高频微型超级电容器(杂志封面)
随着摩尔定律的发展,电路中基于MOS管的逻辑器件体积不断减小,但是以电容器为代表的无源元器件并未获得突破性发展。在电源滤波电路中广泛存在的电解电容是目前电路中所占空间最大的分立元器件,并已成为发展下一代小体积、多功能以及具备柔性的电子设备的主要阻碍之一。近年来,基于电化学双电层和赝电容效应的微型超级电容器作为微型储能元件得到快速发展和广泛应用。然而,受限于微电极中的离子扩散速度,此类超级电容器难以在超过一赫兹的频率下工作,故而无法作为滤波电容在电路中使用。本研究创新性地基于低维纳米材料中的快速氧化还原反应,设计了一种兼具高频率响应与高电容密度的电化学电容,并结合一步成型的电极图形化技术,成功使得微型超级电容器的工作频率突破百赫兹,不仅满足了低频滤波电路的频率需求,且面电容密度达到了目前商用钽电解电容的4倍。
研究显示,基于新型高频微型超级电容器的滤波电路和振荡电路相比于传统基于电解电容的电路,在工作性能以及柔性电子应用方面展现出明显的优势,且可以节约95%以上的体积。未来,此工作可进一步集成在集成电路芯片之中,有望取代目前占据电路中最大体积的电解电容器。
▲高频微型超级电容器 (a)器件,(b)电极结构设计,(c)和(d)在电源滤波电路中的应用
王晓红为论文通讯作者,微纳电子系2015级博士生徐思行为论文第一作者。王晓红团队一直致力于可集成式微能源的研究,包括能量收集与转换、储存与电源管理等方面。近年来,相关工作相继发表于《美国化学学会·纳米》《纳米能源》《微系统与纳米工程》等高水平期刊。
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T细胞抗原识别机制
聚焦免疫治疗新靶点
3月19日,清华大学药学院张永辉课题组在《免疫学》期刊上在线发表了题为“膦抗原通过结合乳糜蛋白诱导结构变化激活Vγ9Vδ2 T细胞”(A structural change in butyrophilin upon phosphoantigen binding underlies phosphoantigen-mediated Vγ9Vδ2 T cell activation)的研究论文,报道了γδ T细胞的抗原识别机制,揭示了免疫治疗的新靶点。这是继2018年底该课题组在《细胞》期刊上发表关于“甲羟戊酸通路是疫苗佐剂靶点”工作后,在免疫治疗领域的又一最新进展。同时,这两项工作也代表了张永辉课题组在脂化学生物学,尤其是类异戊二烯代谢领域的最新研究成果。
自然界是丰富多彩的,其生物合成的多样性与两个类异戊二烯焦磷酸小分子IPP、DMAPP息息相关(图1)。这两个小分子衍生出自然界分布最广的天然产物,即类异戊二烯化合物,它们存在于植物、细胞、寄生虫及细菌等几乎每一种生命形式中,包括青蒿素、紫杉醇、胆固醇以及辅酶Q10等众多分子。探索类异戊二烯化合物的功能、调控对象及其生理学意义曾长期是上世纪科学领域所关注的前沿课题。
在真核细胞中,DMAPP和IPP最终生成了胆固醇,同时也产生了下游长碳链的类异戊二烯焦磷酸例如GGPP等(图1)。上个世纪科学家们(Konrad Emil Bloch, Joseph Goldstein、Michael Brown等)关注于胆固醇的生物合成及其负调控机制,这些杰出的工作帮助人类深入地了解了生命体的奥秘,并促进了他汀这一历史销售量最大的小分子药物的诞生。相比较而言,科学家对GGPP的关注相对较少。2018年11月,张永辉课题组曾在《细胞》期刊上发表文章,报道树突状细胞中GGPP的含量可以影响小G蛋白(例如Rab5)的脂化修饰,影响了内体运输、MHC-多肽抗原复合物的丰度,以及最终对CD4和CD8 T细胞的活化。根据T细胞受体链组成的不同,CD4和CD8 T细胞被划分为αβ T细胞。αβ T细胞能通过其表面受体TCR特异性识别靶细胞表面MHC分子呈递的“非我”或肿瘤新生多肽抗原,这是现代免疫治疗的核心理论之一。
▲图1:各种类异戊二烯焦磷酸的化学结构,其中DMAPP、IPP是合成胆固醇及GGPP的起始底物,而GGPP可以调控αβT细胞对抗原的识别;HMBPP则是目前γδT细胞刺激活性最强的膦抗原。
而根据TCR链的不同,还有一类T细胞叫做γδ T细胞。人外周血中主要的γδ T细胞亚群是Vγ9Vδ2 T细胞。与αβ T细胞不同的是,这类γδ T细胞并不识别多肽抗原,但能有效地杀灭肿瘤和病原体。这是因为肿瘤细胞中胆固醇代谢通路异常会使其累积大量的DMAPP、IPP;同时,病原体包括革兰氏阴性菌和疟原虫能产生另外一种类异戊二烯焦磷酸HMBPP。DAMPP、IPP和HMBPP能激活γδ T细胞,这些类异戊二烯焦磷酸化合物被称为“膦抗原”。其中,HMBPP比DAMPP、IPP在化学结构上多一个羟基(图1),但活性却强于后者近千倍。
文章来源:《航空航天医学杂志》 网址: http://www.hkhtyxzz.cn/zonghexinwen/2020/0714/378.html