福建師范大學多個團隊取得科研新突破

福建師范大學作為百年省屬重點高校，爭創國家“雙一流”建設高校，既是省委省政府賦予學校的重大職責使命，也是歷代福建師大人的夙愿擔當，是學校重中之重的工作。學校官微圍繞“質量、特色、貢獻”導向推出系列專題，全方位展示學校辦學成果，進一步堅定全校師生奮勇沖刺“雙一流”的信心與決心。

近期，我校師生團隊積極突破學科壁壘，在多個學科領域實現新突破，相關研究得益于國家自然科學基金等項目的強力支持，創新成果發表于國際高水平學術期刊, 引發了學界廣泛關注。

歐陽松應教授團隊

揭示細菌抗噬菌體系統SPARDA激活機制

Argonaute（Ago）蛋白是一類在生物界中廣泛存在的保守蛋白家族，真核生物Ago（eAgo）由四個結構域組成：N端結構域、PAZ結構域、MID結構域和PIWI結構域，它們通過兩個連接區（L1和L2）相連，并作為RNA誘導沉默復合物（RISC）的核心成分，在RNA干擾中發揮關鍵作用。

原核生物同樣廣泛存在Ago蛋白（prokaryotic Argonaute, pAgo），且其多樣性更為顯著。根據結構域組成，pAgo可分為長pAgo與短pAgo，其中短pAgo占比超過60%。而短pAgo僅含有MID結構域和一個催化失活的PIWI結構域，因此不具備切割靶核酸的能力。這類蛋白通常與編碼TIR、Sir2、DUF3457等特征結構域的基因位于同一操縱子，形成有功能的蛋白質復合物。目前，短的pAgo介導的抗噬菌體機制研究有限。

我校生命科學學院歐陽松應教授團隊2024年關于原核生物的SPARSA系統的研究，發現pAgo和相關效應蛋白形成一個帶正電通道，而gRNA和tDNA結合在該通道，進而引發細胞內NAD+的快速耗竭導致流產感染，起到抗噬菌體感染作用（Nat Commun丨歐陽松應/龍鳳/李金宇合作揭示效應蛋白SPARSA系統在細菌免疫中的激活機制）。

SPARDA（Short Prokaryotic Argonaute and DNAse/RNase-Endonuclease）是一種新型抗噬菌體系統，該系統將APAZ結構域與一個DREN核酸酶結構域融合，在識別外源核酸后，SPARDA通過DREN核酸酶結構域對多種核酸底物產生廣泛的“附帶”切割活性。然而，關于SPARDA的組裝機制及其非特異性核酸酶活性的激活機理仍有待闡明。

近日，我校歐陽松應教授團隊與廈門大學夏寧邵院士團隊合作，在《Nature Communications》上在線發表題為“Filament assembly induced by the recognition of target DNA activates the prokaryotic Argonaute SPARDA system”的論文，對來自Novosphingopyxis baekryungensis的SPARDA系統進行了深入研究，通過冷凍電鏡技術揭示了與gRNA完全配對的tDNA可誘導SPARDA組裝成纖維狀結構，并且該纖維狀組裝導致DREN核酸酶結構域發生四聚化，從而激活其核酸酶活性。

研究首先解析了SPARDA-gRNA復合物的冷凍電鏡結構（分辨率2.77?），發現gRNA誘導了SPARDA的二聚化，由pAgo和DREN-APAZ形成二聚體。為了進一步闡明tDNA識別gRNA時DREN被激活的機制，團隊進一步解析了SPARDA-gRNA-tDNA三元復合物的冷凍電鏡結構（分辨率2.64?），發現gRNA和tDNA結合后，會誘導SPARDA形成纖維狀結構（圖1）。

圖1

研究團隊進一步解析了SPARDA形成纖維狀結構，發現在纖維狀結構中DREN結構域會形成一個四聚體，并形成有利于底物結合的通道，從而促進核酸底物的積累和切割。他們意外捕捉到了DREN結構域結合過量的gRNA-tDNA的狀態，為理解SPARDA的底物切割機制提供了重要證據。

通過一系列冷凍電鏡結構的解析，研究團隊揭示了SPARDA在靶DNA激活過程中經歷“單體?→?二聚體?→?單體?→?絲狀結構”的動態轉變（圖2）。這些結果共同闡明了一種依賴纖維狀組裝的激活機制，為理解短pAgo介導的抗病毒免疫應答提供了重要的結構基礎。

圖2

我校生命科學學院歐陽松應教授、王勖榮博士和廈門大學夏寧邵院士團隊鄭清炳高級工程師、李少偉教授為共同通訊作者。我校生命科學學院在讀博士生張婉月、甄向凱研究員，廈門大學博士生江羽宸、李煜為共同第一作者。該工作得到國家自然科學基金等項目資助。

姚胡蓉教授團隊

在Nature子刊發表重要科研成果

近日，我校物理與能源學院姚胡蓉教授在鈉離子電池層狀氧化物正極材料領域的研究中取得重要進展，創新性地將電負性與構型熵結合，用于量化并預測高熵層狀氧化物的堆疊結構傾向。

鈉離子電池層狀氧化物正極（Na?TMO?）的性能高度依賴于其堆疊結構（O3型或P2型）。通常鈉含量是決定結構類型的關鍵因素。然而，在高熵或多組分體系中，由于過渡金屬（TM）種類增多、相互作用復雜，組成與結構之間的關聯變得模糊，“陽離子勢”等規則失效，使得高性能、高穩定性正極材料的合理設計面臨挑戰。

研究創新性地提出“電負性熵權重（Wx）”這一物理化學描述符，首次將離子電負性與構型熵結合，用于量化并預測高熵層狀氧化物的堆疊結構傾向?；诖死碚撝笇?，團隊成功設計高Wχ值的低鈉含量O3型高熵層狀氧化物正極材料Na0.67Ni0.18Cu0.18Fe0.15Co0.15Mn0.17Ti0.17O2（O3-Na0.67），即使鈉含量降低到0.538仍為O3結構。該材料展現出優異的結構穩定性、空氣穩定性、循環性能（200圈容量保持率93.02%）及倍率能力，并在鉀離子電池中也表現出良好穩定性。該研究為合理設計復雜組分的高性能電極材料提供了全新的理論方法。

研究成果1月8日以“Electronegativity and Entropy Design of Layered Oxides for Sodium-ion Batteries”為題，發表在國際頂級期刊《Nature Communications》。

我校為第一作者單位，碩士研究生甘露為第一作者，姚胡蓉教授為本文通訊作者。相關成果分別與中國科學院化學研究所郭玉國研究員、寧德時代歐陽楚英合作完成。

陳大欽教授團隊

在鈣鈦礦量子點玻璃領域

取得重要進展

全無機CsPbBr3鈣鈦礦量子點玻璃因其優異的光學性能和長期穩定性，被認為是實現Rec.2020寬色域顯示的理想綠光材料，但其在綠光長波段（530 nm以上）仍面臨量子效率低的瓶頸問題。

針對當前CsPbBr3@Glass在綠光波段光學性能難以滿足Rec. 2020色域要求這一挑戰，我校物理與能源學院陳大欽教授團隊創新性提出了F離子摻雜結合水淬冷工藝的協同調控策略。該方法通過有效調節玻璃網絡聚合度，抑制離子擴散和表面缺陷積累，成功制備出發射波長為531 nm、量子效率高達95%的CsPbBr3@Glass。在525-535 nm的視覺敏感光譜范圍內，其亮度達到商業β-塞隆綠粉的兩倍，且實現95.1%Rec.2020色域覆蓋。進一步利用優化后的紅綠CsPbX3@glass（X3=Br3，Br1I2）粉末制備的轉光膜與藍光導光板耦合，構建出9英寸白光背光單元，并在此基礎上，構建鈣鈦礦量子點玻璃基背光顯示原型器件。相較于商用YAG基背光顯示器件，該原型機表現出了更加優異的色彩還原能力與色彩表現力，證實了其在寬色域顯示中的商用潛力。

研究成果以“Ultra-Pure 531 nm Green-Emitting CsPbBr3@Glass with a High Quantum Efficiency for Rec. 2020 Backlit Display”為題，發表在國際權威學術期刊《Laser Photonics Reviews》。

福建師范大學為論文第一完成單位，我校碩士研究生賴錦明為第一作者，中國科學院福建物質結構研究所黃萍博士、我校林繼棟博士和陳大欽教授為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金及福建省自然科學基金等項目資助。

王靜研究員團隊

在數字化SERS免疫檢測領域

取得重要進展

表面增強拉曼散射（SERS）技術因具備超高靈敏度和多重檢測潛力，被廣泛認為是新一代生物檢測的重要發展方向。然而，在實際應用中，SERS檢測仍面臨兩個核心瓶頸：一是抗體在納米探針表面的取向隨機，導致信號不穩定；二是傳統強度型讀出方式難以實現可靠定量，限制了其在臨床檢測中的推廣應用。

針對上述關鍵問題，我校光電與信息工程學院王靜研究員團隊圍繞“如何實現穩定、可重復、可量化的數字化SERS檢測”開展系統研究，提出了一種基于雙特異性抗體（Bispecific Antibody, BsAb）的數字化SERS檢測新策略。該策略通過分子工程手段構建具有雙重識別能力的抗體片段，使其能夠在納米探針表面實現定向固定，從源頭上提升識別效率和信號一致性。在此基礎上，研究團隊將該分子設計與自主構建的微流控數字SERS平臺相結合，將傳統連續型拉曼信號轉化為可統計的“數字事件”，顯著降低背景干擾與信號波動，實現了更加穩定和可重復的定量檢測。實驗結果表明，該體系在靈敏度、重復性和抗干擾能力方面均表現優異，并在真實臨床樣本中驗證了其檢測潛力。該研究為構建高可靠性的數字化生物傳感體系提供了新的技術路徑，為SERS技術在疾病診斷和精準醫學中的應用奠定了重要基礎。

研究成果以“A digital SERS platform powered by bispecific antibody fragments for SARS-CoV-2 diagnostics”為題，發表在《Biosensors and Bioelectronics》（SCI一區TOP，IF=10.7）。

福建師范大學為第一單位，王靜研究員為第一作者兼通訊作者，澳大利亞昆士蘭大學Christopher B. Howard博士及Matt Trau教授為共同通訊作者。研究獲得福建省引導性項目、福建省優秀青年科學基金等項目資助。

錢德平教授團隊

在有機太陽能電池非富勒烯受體材料領域

取得重要進展

有機太陽能電池因其柔性、輕量化和可溶液加工等優勢，被視為新一代光伏技術的重要發展方向。近年來，非富勒烯受體材料，尤其是Y系列小分子受體，顯著推動了器件效率的快速提升。然而，隨著效率逐漸逼近理論極限，傳統單分子受體在分子堆積調控、形貌穩定性及規模化應用方面逐漸顯現出局限性。相比之下，寡聚物和聚合化小分子受體在形貌穩定性和加工容忍度方面具有潛在優勢，但其性能提升仍受限于分子結構設計和分子間相互作用調控不足。

針對上述挑戰，我校海峽柔性電子（未來科技）學院馬康橋副教授提出了一種全新的三聚體受體材料構筑策略，通過“側基連接”的方式在側鏈方向實現共軛拓展，成功構筑出具有三葉草形幾何特征的大分子受體結構。不同于傳統依賴端基或中心核連接的設計模式，該策略在保持關鍵功能單元完整性的同時，為三聚體受體的分子構型與電子結構調控提供了更大的自由度，有利于實現更合理的分子堆積和分子間相互作用調節，為高性能寡聚物及大分子受體材料的設計提供了新的分子工程路徑。在該側基連接體系中，研究者進一步通過引入不同空間位阻的烷基鏈，對分子平面性、分子間相互作用以及與給體材料的混溶行為進行了系統調控。研究結果表明，適度的空間位阻能夠在分子平面性與聚集強度之間建立良好平衡，從而形成更加理想的共混膜形貌和高效的電荷輸運通道。該研究清晰揭示了烷基鏈工程在調控分子間相互作用和器件性能中的關鍵作用，為高效有機太陽能電池材料的理性設計提供了重要指導。

研究成果以“Branch-Connected Construction Of Shamrock-Shaped Giant Molecule Acceptors Enables Efficient Organic Solar Cells Through Optimized Molecular Architecture”為題，發表在國際學術期刊《Chemical Engineering Journal》。

福建師范大學為論文第一完成單位，我校碩士研究生覃珊珊為第一作者，馬康橋副教授、陳振宇副教授與錢德平教授為共同通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金及福建省自然科學基金等項目支持。

鄧韋華副教授

在Chemical Society Reviews發表論文

近日，我校化學與材料學院項生昌教授團隊在化學領域頂級綜述期刊Chem. Soc. Rev.（IF = 39）上發表題為“Dimensionally engineered MOF films for chemiresistive sensors”的綜述論文。我校鄧韋華副教授與研究生肖可為共同第一作者，項生昌教授與福建物質結構研究所徐剛研究員為共同通訊作者。

該文指出，痕量氣體的精準檢測在環境、醫療、安全等領域至關重要?；瘜W電阻式傳感器具有實時響應、便攜和非接觸傳感優勢，而金屬有機框架（MOF）薄膜憑借其可調孔隙與豐富化學功能，成為理想的氣敏材料。論文從維度工程角度系統綜述了MOF薄膜在化學電阻傳感器中的最新進展，涵蓋制備策略與傳感應用，依次探討了厚膜、二維薄膜和三維薄膜對不同傳感行為的影響，并展望了機器學習輔助設計、傳感器陣列、高通量篩選等未來方向。

范曦副教授

在鈦鈷簇基多孔材料領域

取得重要進展

己烷異構體（如正己烷、2-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷等）是石油催化裂化汽油的關鍵組分，其分支程度直接影響汽油的辛烷值。傳統分離方法依賴多級蒸餾，能耗高、設備復雜，且分離效率有限。金屬有機框架材料因其可調控的孔結構被視為理想吸附劑，但現有材料多局限于氣相吸附或靜態液相萃取，難以兼顧高選擇性、高容量與快速傳質。

近日，我?；瘜W與材料學院范曦等利用Ti4Co2金屬氧簇作為前驅體，成功制備了具有明確單晶結構的異孔TiCo-MOF（TiCo-TPT），首次實現了在常溫常壓下對己烷異構體的液相連續流高效分離。

研究成果以“High Efficient Liquid-Phase Breakthrough of Hexane Isomers Via a Robust Heteroporous TiCo-MOF”為題，發表在國際材料科學頂級期刊《Advanced Functional Materials》（IF19.0, SCI-Ⅰ, TOP）, 并入選“編輯精選（Editor’s Choice）”論文。

我校為該研究成果的唯一通訊單位，碩士研究生王峰磊和在站博士后葉子銘博士為論文共同第一作者， 通訊作者是我校化學與材料學院范曦副教授和張章靜教授。

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來源：科學技術處

編輯：張怡寧

責編：梁瑩（師）

審核：黃志斌（師）