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实现可持续 DT 聚变能燃料循环的技术开发和材料研究
第一代商用聚变能工厂的设计采用氘-氚 (DT) 燃料循环。燃料成分氚是一种半衰期为 12.3 年的放射性氢同位素，而氘是一种稳定的天然水成分，两者在 DT 等离子体中“燃烧”。为了实现持续、高效的商用聚变能工厂设计，需要在氚生产（整体增殖和提取）工艺和工程系统以及氚作为气体的处理（包括同位素分离和杂质去除处理）方面取得技术进步。工艺建模和核算方法的改进将有助于降低在制品氚库存，从而提高工厂效率并满足任何将要制定的安全、环境损害和不扩散法规。作为美国氚和轻同位素科学与技术以及国防任务工程处理系统的领先实验室，萨凡纳河国家实验室正在利用其在氢气处理、同位素分离和净化技术方面的能力，设计/建造托卡马克排气处理 (TEP) 系统，这是 ITER 中使用的 DT 燃料循环的主要处理系统。这些任务中使用的能力和经验被应用于与美国能源部合作的公私合作伙伴关系中，以开发可持续的 DT 燃料循环设计，以促进美国聚变能的商业化
利用 CRISPR-Cas 技术开发多病原体检测系统，用于快速现场诊断
快速准确地检测多种病原体对于有效的疾病管理非常重要，特别是在现场环境中，及时诊断可以显著影响公共卫生结果。传统的诊断方法虽然有效，但往往面临与敏感性、特异性和同时检测多种病原体的能力相关的挑战。CRISPR-Cas（成簇的规律间隔短回文重复序列）技术的最新进展为开发强大的诊断系统提供了新的可能性，CRISPR-Cas 是一种创新的基因工程工具。CRISPR-Cas 系统以其精确的基因编辑而闻名，可以用于分子诊断，以识别与各种病原体相关的特定核酸序列。这种方法有可能创建一个多病原体检测系统，能够在不同的现场条件下提供快速准确的结果。本研究探讨了这种系统的开发，重点是整合 CRISPR-Cas 技术以增强实时诊断多种病原体的能力。
使用纤维增强和增材制造技术开发 DEMO 偏滤器的材料和组件
免责声明 本信息是根据美国政府机构资助的工作编写的。美国政府及其任何机构或其任何雇员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或实用性做任何明示或暗示的保证，也不承担任何法律责任或义务，也不表示其使用不会侵犯私有权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定商业产品、流程或服务并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构对其的认可、推荐或支持。本文表达的作者的观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构的观点和意见。
对选定的生存力和杀伤力测试数字技术开发和实施项目进行评估
本报告确定了参与开发和演示数字技术使用所需活动的选定项目，这些技术是实现全频谱生存力和杀伤力评估所必需的。全频谱生存力和杀伤力评估旨在扩大所涵盖系统的生存力和杀伤力测试范围，不仅包括针对动能威胁的测试，还包括针对非动能威胁的测试，例如网络威胁、定向能武器、电磁频谱火力以及化学、生物、放射和核威胁。全频谱生存力和杀伤力评估还旨在利用数字技术在系统的整个生命周期内对生存力和杀伤力进行评估，因为部署的系统和威胁都会随着时间的推移而不断发展。本报告是根据《2022 财年国防授权法案》（NDAA）第 223 条编写的，该条要求部长与相关官员协调，开发：（1）数字技术，以便对美国法典第 10 篇第 2366 条（现为 4172 条）要求的实弹测试进行建模和仿真，以及（2）使用物理实弹测试数据来指导和改进此类数字技术的过程。部长通过作战测试和评估（DOT&E）主任评估并选择不少于三家公司参与本指令要求的演示活动。更具体地说，主任应选择：（1）陆军至少选择一个这样的项目；（2）海军或海军陆战队至少选择一个这样的项目；（3）空军或太空部队至少选择一个这样的项目。为了满足国会的这项指令，DOT&E 对指定用于实弹测试和评估的涵盖系统进行了调查。 DOT&E 评估认为，已使用数字技术的实弹测试和评估项目最适合：（1）成功展示如何使用数字技术实现全方位的生存力和杀伤力评估，以及（2）确定需要解决的任何不足，以成功建立使用数字工程的全方位生存力和杀伤力评估流程，作为实弹测试和评估的未来标准。因此，DOT&E 选择了以下四个项目参与所需活动，以开发和展示数字技术如何实现全方位的生存力和杀伤力评估：1. 未来远程突击机，符合国会要求，至少包括一项来自陆军的此类项目。未来远程突击机项目正在提供该飞机的数字模型及其驾驶舱的模拟器，这两者都被评估为全方位生存力评估的推动者。该计划打算在整个采购生命周期中使用数字孪生，以支持对支持持续评估生存能力的过程进行评估，因为系统和威胁都在不断发展。该计划还实施了系统理论过程分析，可用于开发基于任务的高级风险评估，以进行全频谱生存能力评估。该计划是中间层采购途径的一个示例，可以展示如何实现全频谱生存能力，而不管采购途径如何。最后，该计划处于初始开发阶段，允许
利用沉积和剥离化学技术开发水系锰基电池的机遇
和可扩展的储能技术。[5–10] 可充电电池[11–19] 被认为是最有效的储能技术，已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网规模的储能。尽管锂离子电池在目前的电动汽车和便携式电子设备市场上占据主导地位，[20–24] 但由于成本相对较高、使用寿命有限和安全问题，它们在电网规模储能中的应用才刚刚起步。[25–30] 其他现有的可充电电池如钠硫 (Na-S)、铅酸和氧化还原液流电池已逐渐应用于电网储能，但它们遇到了需要克服的不同障碍，如图 1 所示。例如，Na-S 电池由于在高温 (≈ 350°C) 下工作而存在潜在的严重安全问题。铅酸电池的循环稳定性较差（通常少于 1000 次循环）。氧化还原液流电池的能量密度相对较低，系统成本较高。相比之下，水系充电电池由于制造简单、运行速度快、安全性好，为电网储能提供了一种替代的储能技术。[31–37] 其中，水系锰 (Mn) 电池由于具有成本低等优势，吸引了大量研究和行业关注，[38,39]
基于物联网技术开发高功能仿生手假肢结构的理念
摘要 本文分析了高性能仿生手假肢设计中主要问题的解决途径，提出了设计时必须同时解决的主要任务。通过对当今常见的仿生手假肢的结构和工作原理的分析，发现其主要缺点，这些缺点要么与设计的不完善有关，要么与旨在提供触觉的信息处理以及用于形成仿生假肢元件控制信号的生物信号的选择和处理等有关。提出了仿生假肢结构开发的概念，该概念涉及将作者提出的基于内骨骼的假肢机电设计与触觉传感器以及特殊设计的 EMG 传感器和执行器相结合，它们根据物联网原理组合成一个网络，其中包括使用专门的信息支持来积累和处理这些信号，并基于人工智能和云技术元素的应用为假肢执行机构和执行器形成相应的控制信号。
临床适用微环境分类器作为软组织肉瘤肿瘤缺氧生物标志物的技术开发和验证
背景：软组织肉瘤 (STS) 是罕见的异质性肿瘤，需要生物标志物来指导治疗。我们之前得出了一个预后肿瘤微环境分类器（24 基因缺氧特征）。在这里，我们开发/验证了一种用于临床应用的检测方法。方法：在 28 份前瞻性收集的福尔马林固定石蜡包埋 (FFPE) 活检样本中比较了靶向检测 (Taqman 低密度阵列、nanoString) 的技术性能。通过与临床样本中的 HIF- 1 α /CAIX 免疫组织化学 (IHC) 进行比较，对 nanoString 检测进行了生物学验证。曼彻斯特 (n = 165) 和 VORTEX III 期试验 (n = 203) 队列用于临床验证。主要结果是总生存期 (OS)。结果：两种检测均表现出极好的可重复性。 nanoString 检测在体外缺氧条件下检测到 24 个基因特征的上调，而在体内 CAIX 表达高的肿瘤中，16/24 个缺氧基因上调。在曼彻斯特队列（HR 3.05，95% CI 1.54 – 5.19，P = 0.0005）和 VORTEX 队列（HR 2.13，95% CI 1.19 – 3.77，P = 0.009）中，缺氧高肿瘤患者的 OS 较差。在合并队列中，缺氧高肿瘤患者的 OS 独立预后（HR 2.24，95% CI 1.42 – 3.53，P = 0.00096）并与较差的局部无复发生存期相关（HR 2.17，95% CI 1.01 – 4.68，P = 0.04）。结论：本研究全面验证了更适合 FFPE STS 活检的微环境分类。未来用途包括：(1) 选择高风险患者进行围手术期化疗；(2) 生物标志物驱动的缺氧靶向治疗试验。
使用精确的基因组编辑技术开发自下而上的多能干细胞衍生的实体瘤模型
基因组和组织工程的抽象进步刺激了癌症建模创新的显着进步和机会。人类诱导的多能干细胞（IPSC）是在特定于疾病的遗传背景下研究细胞过程的已建立且强大的工具；然而，它们在癌症上的应用受到许多转化细胞对成功重编程的阻力的限制。在这里，我们在基因工程的背景下回顾了实体瘤的人IPSC建模的状态，包括如何将基础和主要编辑纳入“自下而上”的癌症建模中，这是我们使用基因工程来诱导转化的基于IPSC的癌症模型创造的术语。这种方法规定了对癌细胞进行重编程的需求，同时允许解剖具有高度的精度和对照的转化，进展和转移的遗传机制。我们还讨论了建立未来模型的重大工程方法的优势和局限性。
使用基因工程技术开发具有镰刀菌耐药性和理想植物建筑的香蕉品种
香蕉（Musa spp。）是全球重要的水果作物。真菌fusarium oxysporum f。 sp。cubense（foc）导致镰刀菌，被广泛认为是最具破坏性的植物疾病之一。fusarium Wilt先前已经破坏了全球香蕉的生产，并继续这样做。此外，由于目前使用高密度的香蕉种植园，具有理想植物建筑（IPA）的理想香蕉品种具有较高的耐药性，最佳的光合作用和有效的吸水性。这些特性可能有助于增加香蕉的产量。基因工程对于大多数品种的不育而具有焦点耐药性和理想植物建筑的香蕉品种的开发很有用。然而，基因工程带来的持续免疫反应总是伴随着降低的屈服。为了解决这个问题，我们应该对MUSA基因组进行功能遗传研究，并结合基因组编辑实验，以揭示免疫反应和香蕉中植物结构形成的分子机制。对与焦点抗性和理想结构相关的基因的进一步探索可能会导致具有理想结构和病原体超级耐药性的香蕉品种的发展。这种品种将帮助香蕉在全球范围内保持主食。