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中科院公布今年二季度亮点工作成果

2019-08-01 19:36:50

据“中科院之声”公众号(zkyzswx)8月1日消息,经中国科学院有关职能部门和专家推荐,同时参考广大网民在相关亮点工作筛选活动中的网络投票意见,中科院2019年第2季度科技成果转移转化亮点工作、科技创新亮点成果已最终确定,现予以正式发布。

中科院2019年第2季度科技成果转移转化亮点工作共3项,分别为:

1. 百吨级无焊缝整体不锈钢环形锻件研制成功

完成单位:中国科学院金属研究所

利用中国科学院金属研究所研发的金属构筑成形技术,直径15.6米、重150吨的无焊缝整体不锈钢环形锻件轧制成功,实现百吨级金属坯分级构筑成形。在中核集团的委托和支持下,金属所组建产学研团队,应用太钢高纯净连铸板坯,在山东伊莱特重工股份有限公司制成该环形锻件,其特点是整体无焊缝、均质化程度高、组织均匀性好,将应用于我国第四代核电机组。

在该项目中,金属所团队研发出金属构筑成形技术,并揭示构筑界面的愈合机制和组织演化机理,改变大锻件“以大制大”思路,开发出表面活化、真空封装、多向锻造、分级构筑、整体轧环等系列关键技术,消除了多层金属间的界面,使核电机组支承环锻件构筑界面位置与基体金属在成分、组织、性能上完全一致,实现了“以小制大”的新型加工制造,提升品质的同时降低了制造成本。

相关技术已应用于水电、风电、核电等领域。

百吨级无焊缝整体不锈钢环形锻件,文内图片均来自中科院公众号

2. 新型多光谱相机助力智慧农业

完成单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所张军强团队研发出的一款新型多光谱相机MS600实现量产。该相机可直接应用于农林行业,判断作物长势和病虫害情况,助力智慧农业,未来将在智慧林业、环境监测、灾害现场信息获取等更多领域发挥作用。

该相机具有6个光谱通道,具有质量轻、成本低、个性化的特点。科研通常使用的光谱相机重量多在1公斤以上,不便于行业应用和产业化推广,而MS600多光谱相机重量约为200克,便于安装在无人机上进行大范围遥感监测,且价格仅为进口设备的一半。

作为我国行业级多光谱相机,MS600被国际主流无人机影像处理软件Pix4D多光谱载荷库收录。

搭载在无人机上的多光谱相机

3. 青蒿素实现绿色规模化生产

完成单位:中国科学院过程工程研究所

2019年5月,中国科学院过程工程研究所研发的青蒿素绿色规模化生产工艺成功实现转化应用。青蒿素作为一种来源特殊的天然提取药物,目前主要利用有机溶剂反复浸提黄花蒿茎叶生产,技术存在选择性低、溶剂损失严重等问题;将青蒿素与其他组分分离的过程处理时间过长、能耗高,导致处理量受限,一直很难像化学合成药物那样高效、大规模连续生产。

过程工程所通过萃取过程强化、低温结晶纯化等新方法,解决了制约青蒿素规模化、连续化生产的关键技术及系统集成等关键难题,为青蒿素生产工艺绿色升级开辟了新路径。该工艺已成功在河南省禹州市天源生物科技有限公司转化应用,生产运行结果表明,整套工艺运行稳定,溶剂回收率可达99.9%,能耗与传统工艺相比降低43%,年产青蒿素可达60吨。

60吨/年青蒿素生产线

中科院2019年第2季度科技创新亮点成果共6项,分别为:

1. 抗艾滋病新药塞拉维诺获批进入临床研究

完成单位:中国科学院药物创新研究院/上海药物研究所、昆明动物研究所

2019年5月5日,由中国科学院药物创新研究院/上海药物研究所和昆明动物研究所合作开发的抗艾滋病化学1类新药塞拉维诺(Thioraviroc)获得国家药品监督管理局颁发的临床试验通知书,同意开展临床试验。临床前研究结果显示,与现有唯一针对CCR5靶点的临床药物马拉维诺相比,塞拉维诺对CCR5受体具有更好的拮抗活性,对多种艾滋病病毒株、临床株以及耐药株的抑制活性和治疗指数优于上市药物马拉维诺或与其相当;塞拉维诺具有良好的大鼠和犬的药代动力学特性,种属差异小、对CYP450酶无抑制和诱导作用,无潜在的药物-药物相互作用;安全性良好。塞拉维诺及其系列化合物目前已获得多国专利授权。该成果为我国抗艾滋病创新药物研发提供了新思路。


抗艾滋病新药塞拉维诺片

2. 青藏高原发现丹尼索瓦古老型智人活动证据

完成单位:中国科学院青藏高原研究所

中国科学院“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”专项研究取得新成果。中科院院士、中科院青藏高原研究所研究员陈发虎带领团队分析了甘肃夏河县新发现的古人类下颌骨化石,可以确定其为青藏高原的丹尼索瓦人。

2016年起,研究团队就针对该化石开展了年代学、体质形态学、分子考古学、生存环境、人类适应等多学科综合分析。结果发现,该化石目前是除阿尔泰山地区丹尼索瓦洞以外发现的首例丹尼索瓦人化石,也是青藏高原发现的最早人类活动证据(距今16万年前)。该研究为进一步探讨丹尼索瓦人的体质形态特征及其在东亚地区的分布、青藏高原早期人类活动历史及其对高海拔环境适应等问题提供了关键证据。

该研究将史前人类在青藏高原活动的最早时间从距今4万年推早至距今16万年,为现代藏族和夏尔巴人等高原人群的高海拔环境适应基因找到了可能的本地来源,并首次从考古学上验证了此前只发现于阿尔泰山地区丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人曾在东亚广泛分布的推测。相关成果于2019年5月2日在线发表于《自然》。

下颌骨化石

3. 系留浮空器“极目一号”驻空高度超过7000米

完成单位:中国科学院空天信息研究院、青藏高原研究所、长春光学精密机械与物理研究所

在西藏纳木错开展的第二次青藏高原综合科学考察研究中,由中国科学院空天信息研究院等研制的系留浮空器“极目一号”于2019年5月23日凌晨到达海拔7003米的高度,这是迄今已知的同类型同量级浮空器驻空高度的世界纪录。

空天信息院等自主研发的“极目一号”是高原试验版,体积2300立方米,可携带科学探测仪器进行垂直剖面和驻空观测。在浮空器升空过程中,多种仪器同步观测纳木错流域的大气物理与大气化学等多种参数,可为研究青藏高原的气候环境变化提供依据。此次“极目一号”浮空器综合观测地表至海拔7000米高空的大气水汽稳定同位素、大气黑碳和大气甲烷含量等大气组分,首次获得了青藏高原海拔7000米高空的大气组分变化科学数据。


在纳木错湖畔锚泊的“极目一号”浮空器

4. 植物根系微生物组的调控研究获重要成果

完成单位:中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所等

中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所、中国科学院-英国约翰·英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心白洋研究组与英国约翰·英纳斯中心Anne

Osbourn研究组合作,揭示了拟南芥三萜类化合物对根系微生物组的调控规律。该工作系统解析了拟南芥中形成基因簇的三萜合成遗传网络。该网络的关键基因在植物根系特异表达,并具有潜力合成50多种未知的根系化合物。与不能合成三萜的水稻和小麦相比,52%拟南芥特异的根系微生物组被三萜合成基因显著调控。通过分离培养的细菌资源库与纯化/合成的单种或混合化合物共培养,研究发现三萜化合物直接调控特异的根系细菌种类。同时,根系细菌可以特异性修饰和利用拟南芥三萜化合物。

该研究为利用植物天然化合物促进根系益生菌在绿色农业中的应用提供了理论依据。相关成果于2019年5月10在线发表于《科学》。

拟南芥根系化合物调控根系微生物组组成

5. 发现单碱基基因编辑造成大量脱靶并开发出优化解决方法

完成单位:中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/神经科学研究所

CRISPR/Cas9及其衍生工具是广泛应用的新一代基因编辑工具。然而,其脱靶风险一直备受关注,也是阻碍该技术应用于临床的主要瓶颈之一。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉团队与合作者率先建立了一种名为GOTI(Genome-wide Off-target analysis by Two-cell embryo Injection)的新型DNA脱靶检测技术,并使用该技术发现:近年来兴起的单碱基编辑技术有可能导致大量无法预测的脱靶,因而存在严重的安全风险。

进一步研究将脱靶检测范围扩大至RNA水平,首次证明常用的三种单碱基编辑技术均存在大量的RNA脱靶。对其进行突变优化后,研究人员最终获得了能够完全消除RNA脱靶的高精度单碱基编辑工具。

相关研究成果分别于2019年2月28日和6月10日在线发表在《科学》和《自然》上。“GOTI”技术为基因编辑工具的安全性评估带来了新工具,有望成为新的行业检测标准。改造后的单碱基编辑器或可在未来成为一种更加安全、更加精准的基因编辑工具。

单碱基编辑器存在严重DNA和RNA脱靶

6. 首次完成强关联纠缠体系的量子随机行走实验

完成单位:中国科学技术大学、中国科学院物理研究所

量子随机行走是经典随机行走在量子力学中的拓展,利用量子叠加态的特性,粒子在格点中行走特性需要用量子力学的波函数统计规律来诠释。量子随机行走本身可以模拟多体物理体系的量子行为,并且理论上最终可用于通用量子计算,因而引起高度关注。

中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟团队基于此前实现的12个量子比特多体真纠缠态,联合中科院物理研究所理论团队,首次在固态量子计算系统中实验演示了强关联纠缠体系的量子随机行走。团队研究了单粒子及双粒子激发下一维短程耦合的量子随机行走,观察到了高保真度的态、纠缠度及关联函数在时空光锥中的含时演化。此外,实验上首次观察到了由于边界反射及波函数干涉形成的次级纠缠波阵面的传播行为。在引入双粒子激发的情况下,实验上观测到了由时间依赖的长程反相关的强关联光子形成的费米子化行为,描绘出光子的反聚束行为。

该工作为未来利用量子随机行走进行多体物理现象的模拟以及通用量子计算研究打下了基础。相关成果于2019年5月2日在线发表在《科学》上。

单光子在11个一维链超导量子比特中的随机游走。

A/D、B/E、C/F分别为从中间位置、最左端及最右端开始激发量子比特并进行随机游走。

实验上清晰地观察到了激发在边缘的反射形成的回波,与理论吻合。

近年来,中科院在社会各界的大力支持下,在全院科研人员的共同努力下,重大科技成果不断产出,并持续通过成果转移转化服务国民经济主战场。为进一步增进公众对中科院亮点工作的了解,同时促进院属各单位进一步加强对重大成果的传播推广,中科院2017年开始启动“中科院科技创新亮点成果”、“中科院科技成果转移转化亮点工作”亮点工作筛选活动,每季度举行一次。

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来源:观察者网 | 责任编辑:连政
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