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硅基内置低暗电流光电二极管... - CDN
与传统体硅相比，绝缘体上硅（SOI）衬底具有许多优势，包括低漏电流、低电容、低功耗、更好地抵抗短沟道效应（SCE）和卓越的缩放能力[1 – 4]。这使得SOI衬底不仅适用于传统的MOSFET，而且由于天然的衬底隔离[5 – 8]和更简单的多栅极设计，它也对新型半导体器件具有吸引力，例如TFET和Z2-FET。此外，建立在SOI平台上的光电探测器（PD）也表现出优异的光电性能。高工作速度、高抗辐射和低寄生电容的优势使基于SOI的PD在电子和光子集成电路（EPIC）、光通信系统和航空航天等许多应用领域中极具竞争力[9 – 16]。为了在 SOI 薄膜中形成 pn 光电二极管，通常使用常规离子注入来掺杂 Si 沟道 [17]。然而，离子注入会损坏并降低 Si 的质量，这个问题在缺乏种子层以促进再结晶的超薄 SOI 薄膜中尤其严重。此外，用于激活掺杂剂的高温退火可能会引起应力和损坏，并进一步降低器件的性能。为了克服这些缺点，可以使用电场诱导的静电掺杂 [18,19] 来形成 pn 结并完全避免离子注入。之前，我们已经证明在
改造 hfCas12Max 以提高基因编辑效率
成簇的规律间隔的短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 (CRISPR-Cas) 系统为原核生物提供了针对病毒病原体的适应性免疫。1 这些天然的细菌防御系统已被设计成用于基因治疗、动物和植物育种以及遗传学研究等不同领域的基因组编辑的多功能工具。2 Cas9 和 Cas12a 是高效且广泛使用的基因编辑工具，在寻找其他 RNA 引导的核酸酶的过程中，已经从基因组序列数据库中发现了许多其他 Cas12 蛋白以及 TnpBs 和 IscBs。3、4 然而，与 Cas9 相比，这些新发现的核酸酶的编辑效率较低。蛋白质工程策略已被成功用于提高编辑效率、扩大靶位兼容性并减少 RNA 引导的核酸酶的脱靶效应。 5 , 6 例如，蛋白质工程显著改进了 xCas12i，产生了 hfCas12Max，据报道，其基因编辑活性在哺乳动物细胞中超过了 Cas9。 5 hfCas12Max 在植物中的功效尚未得到评估。在本研究中，我们对此进行了检查，并测试了 hfCas12Max 的编辑效率是否可以进一步提高。我们将已知可增强 Cas12i3 活性的同源突变整合到 hfCas12Max 支架中，生成了 hfCas12Max 变体 (hfCas12Max**)，在哺乳动物细胞和植物中具有强大的编辑效率。
基因操作方法增强 NK 细胞免疫疗法的临床应用
摘要 自然杀伤 (NK) 细胞是先天免疫系统中的一类细胞毒性淋巴细胞。虽然它们具有天然的细胞毒性，但基因改造可以增强其肿瘤靶向能力、细胞毒性、持久性、肿瘤浸润并防止衰竭。这些改进有可能使基于 NK 细胞的免疫疗法在临床应用中更有效。目前，有几种病毒和非病毒技术用于基因改造 NK 细胞。对于核酸递送，近年来，电穿孔、脂质纳米颗粒、脂质转染和 DNA 转座子等非病毒方法越来越受欢迎。另一方面，包括慢病毒、γ 逆转录病毒和腺相关病毒在内的病毒方法仍然广泛用于基因递送。此外，基因编辑技术（例如基于成簇的规律间隔的短回文重复序列、锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶）是该领域的关键方法。本综述旨在全面概述嵌合抗原受体 (CAR) 武装策略并讨论关键的基因编辑技术。这些方法共同旨在增强 NK 细胞/NK 细胞 CAR 免疫疗法的临床转化。关键词：免疫疗法；自然杀伤细胞；细胞因子诱导的记忆样 NK 细胞；CAR-NK 细胞；基因编辑；基因传递；CRISPR。
神经外科期间脑肿瘤和混合现实导航的专用工具
抽象的脑肿瘤手术需要在完全去除肿瘤组织的同时最大程度地减少脑功能丧失之间进行微妙的权衡。功能磁共振成像（fMRI）和扩散张量成像（DTI）已成为对人脑功能的非侵入性评估的有价值工具，现在用于确定应避免的大脑区域以防止功能障碍后的功能障碍。但是，图像分析需要不同的软件包，主要是出于研究目的而开发的，并且通常在临床环境中很难使用，从而阻止了前库氏映射的大规模扩散。我们开发了一种专门的软件，能够在单个应用程序中对多模式MRI Presurgical映射进行自动分析，并将结果转移到神经元操作器中。此外，使用优化的混合现实方法将成像结果集成在市售可穿戴设备中，并自动锚定从MRI获得的3维全息图，并使用患者的身体头部固定。这将使外科医生能够实际上探索更深的组织层，突出了需要保留的临界大脑结构，同时保留了天然的Oculo-Mans协调。该程序的增强人体工程学将显着提高手术的准确性和安全性，并为医疗保健系统和相关工业投资者提供巨大的预期收益。
人工智能时代的蛋白质结构预测 - NSF-PAR
机械活性蛋白对于无数生理和病理过程至关重要。在单分子力谱 (SMFS) 技术的进步的指导下，我们已经在分子水平上了解了几种机械活性蛋白如何响应机械力。然而，即使是 SMFS 也有其局限性，包括在力加载实验中缺乏详细的结构信息。这就是分子动力学 (MD) 方法大放异彩的地方，它以飞秒时间分辨率提供原子细节。然而，MD 严重依赖于高分辨率结构的可用性，而大多数蛋白质都无法获得高分辨率结构。例如，蛋白质数据库目前已存储 192K 个结构，而 Uniprot 上有 231M 个蛋白质序列。但许多人打赌这个差距可能很快就会缩小。在过去的一年里，基于人工智能的 AlphaFold 首次能够根据蛋白质序列预测近乎天然的蛋白质折叠，从而在结构生物学领域引起了轰动。对于某些人来说，AlphaFold 正在推动结构生物学与生物信息学的融合。从这个角度来看，使用计算机模拟 SMFS 方法，我们研究了 AlphaFold 结构预测在研究葡萄球菌粘附蛋白的机械性能方面的可靠性。我们的结果表明，AlphaFold 可以产生极其可靠的蛋白质折叠，但在许多情况下无法准确预测高分辨率蛋白质复合物。尽管如此，结果表明 AlphaFold 可以彻底改变对这些蛋白质的研究，特别是通过允许高通量扫描蛋白质结构。同时，我们表明 AlphaFold 结果需要验证，不应盲目使用，否则可能会获得错误的蛋白质机制。
人工智能时代的蛋白质结构预测
机械活性蛋白对于无数生理和病理过程至关重要。在单分子力谱 (SMFS) 技术的进步的指导下，我们已经在分子水平上了解了几种机械活性蛋白如何响应机械力。然而，即使是 SMFS 也有其局限性，包括在力加载实验中缺乏详细的结构信息。这就是分子动力学 (MD) 方法大放异彩的地方，它以飞秒时间分辨率提供原子细节。然而，MD 严重依赖于高分辨率结构的可用性，而大多数蛋白质都无法获得高分辨率结构。例如，蛋白质数据库目前已存储 192K 个结构，而 Uniprot 上有 231M 个蛋白质序列。但许多人打赌这个差距可能很快就会缩小。在过去的一年里，基于人工智能的 AlphaFold 首次能够根据蛋白质序列预测近乎天然的蛋白质折叠，从而在结构生物学领域引起了轰动。对于某些人来说，AlphaFold 正在推动结构生物学与生物信息学的融合。从这个角度来看，使用计算机模拟 SMFS 方法，我们研究了 AlphaFold 结构预测在研究葡萄球菌粘附蛋白的机械性能方面的可靠性。我们的结果表明，AlphaFold 可以产生极其可靠的蛋白质折叠，但在许多情况下无法准确预测高分辨率蛋白质复合物。尽管如此，结果表明 AlphaFold 可以彻底改变对这些蛋白质的研究，特别是通过允许高通量扫描蛋白质结构。同时，我们表明 AlphaFold 结果需要验证，不应盲目使用，否则可能会获得错误的蛋白质机制。
玻尔兹曼机与费曼路径积分的类比
摘要：机器学习对科学、技术、健康以及计算机和信息科学等多个领域产生了重大影响。随着量子计算的出现，量子机器学习已成为研究复杂学习问题的一种新的、重要的途径。然而，关于机器学习的基础存在着大量的争论和不确定性。在这里，我们详细阐述了一种称为玻尔兹曼机的通用机器学习方法与费曼对量子和统计力学的描述之间的数学联系。在费曼的描述中，量子现象源于路径的优雅加权和（或叠加）。我们的分析表明，玻尔兹曼机和神经网络具有相似的数学结构。这允许将玻尔兹曼机和神经网络中的隐藏层解释为路径元素的离散版本，并允许对机器学习进行类似于量子和统计力学的路径积分解释。由于费曼路径是对干涉现象和与量子力学密切相关的叠加原理的自然而优雅的描述，这种分析使我们能够将机器学习的目标解释为通过网络找到路径和累积路径权重的适当组合，从而累积地捕获给定数学问题的 x 到 y 映射的正确属性。我们不得不得出结论，神经网络与费曼路径积分有着天然的联系，因此可能提供了一种被视为量子问题的途径。因此，我们提供了适用于玻尔兹曼机和费曼路径积分的通用量子电路模型。
混合脂质块共聚物膜可实现多种纳米孔的稳定重建和血清的稳健采样
生物纳米孔是在单分子水平上检测生物分子的强大工具，使它们成为生物样品的传感器。然而，在存在生物液的情况下，纳米孔居住的脂质膜可能不稳定。在这里，用两亲聚合物PMOXA-PDMS-PMOXA和PBD-PEO形成的膜被测试为纳米孔传感的潜在替代方法。我们证明，聚合物膜可以具有增加对应用电位和高浓度的人血清的稳定性，但是稳定的广泛生物纳米孔的插入最常受到损害。另外，杂种聚合物脂质膜包含PBD 11 PEO 8和DPHPC的1：1 W/W混合物，在为所有经过测试的纳米孔创造合适的环境时，表现出较高的电气和生化稳定性。分析物（例如蛋白质，DNA和糖）有效采样，表明在杂化膜中，纳米孔显示出类似天然的特性。分子动力学模拟表明，脂质形成了由聚合物基质散布的12 nm结构域。纳米孔被分配到这些脂质纳米域和隔离的脂质中，可能具有与天然双层中相同的结合强度。这项工作表明，在[PBD 11 PEO 8 + DPHPC]膜中使用纳米孔进行的单分子分析是可行的，并且在人血清存在下呈现稳定的记录。这些结果为新型纳米孔生物传感器铺平了道路。
通过大麦（Hordeum vulgare L.）使用CRISPR-CAS9使用gibberellin 3-氧化酶1的基因编辑的新的半昏迷等位基因，其鞘磷脂长度增加了（hordeum vulgare L.）
总结绿色革命是基于gibberellin（GA）激素系统的遗传修饰，其基因突变降低了GA信号，赋予了较短的身材，从而使植物适应现代农业条件。具有较短身材的强大GA相关突变体通常会降低鞘总序长度，因此由于干旱条件下的幼苗出现而产生的折现收益率增长。在这里，我们将Gibberellin（GA）3-氧化酶1（GA3OX1）作为大麦的替代半弱基因，它结合了植物高度的最佳降低，而无需限制了红细胞和幼苗的生长。使用大型大麦加入收集的大型领域试验，我们表明天然的Ga3ox1单倍型将植物高度适中降低5-10厘米。我们使用了CRISPR/CAS9技术，生成了几种新型GA3OX1突变体，并验证了GA3OX1的功能。我们表明，改变的GA3OX1活性改变了活性GA同工型的水平，因此，鞘总成长度平均增加了8.2 mm，这可以提供必不可少的适应性以在气候变化下保持产量。我们透露，CRISPR/CAS9诱导的GA3OX1突变将种子休眠增加到理想水平，这可能会使麦芽产业有益。我们得出的结论是，选择HVGA3OX1等位基因为开发具有最佳身材，更长的鞘翅目和其他农艺特征的大麦品种提供了新的机会。
通过使用 CRISPR-Cas9 对大麦 (Hordeum vulgare L.) 中的赤霉素 3-氧化酶 1 进行基因编辑，获得具有增加胚芽鞘长度的新型半矮化等位基因
摘要 绿色革命基于赤霉素 (GA) 激素系统的遗传改造，通过“矮化”基因突变降低 GA 信号，使植物矮化，从而使植物适应现代农业条件。矮化的强 GA 相关突变体往往胚芽鞘长度缩短，由于干旱条件下幼苗出苗效果不佳，导致产量降低。这里我们提出赤霉素 (GA) 3-氧化酶 1 (GA3ox1) 作为大麦的另一种半矮化基因，它既能最佳地降低植物高度，又不限制胚芽鞘和幼苗的生长。通过对大量大麦种质进行大规模田间试验，我们发现天然的 GA3ox1 单倍型可适度降低植物高度 5 – 10 厘米。我们使用 CRISPR/Cas9 技术，生成了几个新的 GA3ox1 突变体并验证了 GA3ox1 的功能。我们发现，改变 GA3ox1 活性会改变活性 GA 异构体的水平，从而使胚芽鞘长度平均增加 8.2 毫米，这可以为在气候变化下保持产量提供必要的适应性。我们发现 CRISPR/Cas9 诱导的 GA3ox1 突变将种子休眠期增加到理想水平，这可能有利于麦芽行业。我们得出结论，选择 HvGA3ox1 等位基因为开发具有最佳身高、更长胚芽鞘和额外农艺性状的大麦品种提供了新的机会。