增强现实和虚拟现实技术领域再传利好，科学家突破超构表面偏振复用容量的物理极限，该超构表面在不同偏振的单色可见光照射下可观测到11种独立的全息图像；为解决术后粘连问题，科学家开发了一种可以快速吸水并凝胶化的水凝胶前体粉末，该水凝胶可以防止多种器官的术后粘连；过敏性鼻炎可能是鼻腔菌群作祟？科学家发现唾液链球菌通过与过敏性鼻炎患者鼻腔黏膜Muc5ac蛋白结合，促进其粘附定植和富集，并加重过敏性鼻炎的炎症反应……基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第三十二期。
1.《Science》｜科学家突破光学超构表面偏振复用容量极限
偏振复用超构表面的设计新原理示意图
最近，南京大学彭茹雯、王牧研究组与美国东北大学刘咏民研究组联合，创新性地将精心设计的光学响应噪声引入琼斯矩阵方案中，突破超构表面偏振复用容量的物理极限，理论演绎并实验证实利用单一超构表面成功获得高达11个独立偏振通道，该超构表面在不同偏振的单色可见光照射下可观测到11种独立的全息图像。该研究结果为目前光学超构表面偏振复用的最高容量。
基于该理论策略，研究团队又进一步证实这种新型的偏振复用技术能够与其它复用技术，比如空间复用，角动量复用等相融合，并实验展示单一超构表面（样品大小仅 0.33mm × 0.33mm）能够产生36种独立的全息图像，形成包含26个英文字母和10个数字的全息键盘图案。该研究为发展亚波长尺度下高容量光学显示、信息加密、数据存储提供新思路，在光通信和互联、光计算、光传感与探测、增强现实和虚拟现实（AR/VR）技术等领域具有广阔的应用前景。
2.《Nature》｜磁存储材料新技术！可提升信息存储速度和密度
多层堆叠、密排列的全反铁磁随机存取存储器的展望示意图
反铁磁材料便是一类新型磁存储材料，作为数据存储介质，相邻数据位可以密排列以提升存储密度，并且可使数据写入速度大幅提升。此前已有的反铁磁存储器件的电信号输出，主要依赖面内电子输运的各向异性磁电阻效应，高低阻态之间的电阻差值很小，常温下数据写入后难以有效读出，导致出现乱码等无效储存情况。
为此，北京航空航天大学材料学院磁性功能材料研究团队、华中科技大学物理学院、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所加工平台合作攻关,突破了原子级平整反铁磁金属单晶薄膜的关键制备技术，通过界面应力诱导非共线反铁磁单晶薄膜的晶格四方度变化，产生了单轴磁各向异性，以及显著的反常霍尔效应。基于该反常霍尔效应，实验发现了全反铁磁异质界面（共线反铁磁/非共线反铁磁）的交换偏置效应，从而设计制备出多层膜新型全反铁磁存储器件，大幅提升了数据读出可靠性。器件的常温高低阻态差值提升了近3个数量级，使超快速响应超高密度反铁磁随机存取存储器的研制成为可能，有望大幅提升手机、计算机等信息产品运行速度。
3.《Science Advances》｜科学家识破罕见脑肿瘤细胞“间谍”
论文配图
香港科技大学吴若昊教授及其博士后研究员于雷博士带领的研究团队开发了一种新型多功能单细胞多组学分析技术scONE-seq。这种技术不仅能分析冷冻细胞及难以取得的细胞类型，如骨胳和大脑；同时也大大简化了收集肿瘤中的DNA和RNA数据的实验流程。
星形胶质瘤是一种致命且具扩散性的脑肿瘤，患有此类肿瘤的患者在确诊后五年内的存活率仅为 5% 左右。团队利用其新型单细胞技术，在星形胶质瘤患者样本中发现了一种细小而独特的肿瘤细胞亚群。这种独特的肿瘤细胞群体通过伪装成大脑的正常星形胶质细胞，逃过使用其他常见肿瘤测序方法的检测。此外，团队亦发现这种“间谍”肿瘤细胞具有耐药性分子特征；有关“间谍”肿瘤细胞在肿瘤恶化中所起的作用将是未来研究的重要方向。这项发现将为一些最复杂和罕见肿瘤的研究带来突破，并为未来的药物靶标发现开辟新方向。
4.《PNAS》｜粘弹性预防术后粘连屏障研究方面取得新进展
FJG粉末设计和内镜递送示意图
术后粘连几乎是所有外科手术的后遗症之一。为此，西安交通大学仿生工程与生物力学研究所与一附院吕毅教授团队合作，开发了一种可以快速吸水并凝胶化的水凝胶前体粉末，使用分层水合的策略，实现了在组织原位形成Janus水凝胶层。
团队首先利用甲基丙烯酰化修饰破坏了大分子多糖的分子间作用，从而提高了大分子多糖的吸水能力；同时利用硼酸酯键的快速动态加成，使粉末在水合后快速凝胶化。在递送到组织表面后，FJG粉末会快速吸收组织表面水分并形成牢固黏附的水凝胶，进而利用阳离子壳寡糖溶液将上层粉末水合并使上层水凝胶表面阳离子化，以获得上表面不具有黏性的Janus水凝胶。
为推动临床转化，团队还开发了气体辅助的粉末递送装置，该装置可以在内窥镜辅助下，将FJG粉末均匀地递送到目标组织表面，并原位形成粘弹性Janus水凝胶屏障。粘弹性的FJG水凝胶可以防止多种器官（心、肝、肠）的术后粘连，并在临床前转化的大动物实验中验证了其在微创手术中的可行性及有效性。
5.《Nature Microbiology》｜鼻腔菌群与宿主互作加重过敏性鼻炎
论文配图
上海交通大学医学院附属仁济医院苗平、简颖、江一鸣研究团队发现，与健康人相比，过敏性鼻炎患者鼻腔菌群的组成具有显著差异，链球菌属和罕见小球菌属是过敏性鼻炎患者鼻腔微生物群中的优势物种。进一步差异菌种鉴定发现，唾液链球菌的丰度在过敏性鼻炎中显著增加，而健康对照组显著富集的葡萄球菌属丰度显著降低。
研究者推测唾液链球菌的促炎作用可能与上皮细胞独特的粘附有关。体内外实验证明，唾液链球菌对过敏原暴露的上皮细胞的粘附明显增加。粘蛋白Muc5ac分泌的增加是过敏性鼻炎的特征之一，敲除Muc5ac，唾液链球菌与上皮的粘附以及过敏性鼻炎加重均消失。因此唾液链球菌通过增加与Muc5ac结合，能够在过敏性鼻炎的环境下与鼻上皮保持密切接触，促进鼻腔上皮细胞促炎细胞因子、过敏级联反应的细胞因子以及嗜酸粒细胞趋化因子-1（CCL11）表达，进而加重过敏性鼻炎反应。
筛选鼻腔菌群标志物并确定其功能，将为临床诊断、鉴别诊断以及更精准的疗效评估提供实验室依据和靶点。
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发表于 2024-3-26 11:03:16
