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Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2023 Vol.24 No.11 P.943-1068
Special Column on Stomatology
Guest Editor-in-Chief: Qianming CHEN; Guest Editor: Hang ZHAO
Reviews
Jinxing HU, Zhiwei JIANG, Jing ZHANG, Guoli YANG
DOI: 10.1631/jzus.B2300003 Downloaded: 613 Clicked: 688 Cited: 0 Commented: 0(p.943-956) <Full Text><PPT> 182
浙江大学医学院附属口腔医院，浙江大学口腔医学院，浙江省口腔疾病临床医学研究中心，浙江省口腔生物医学研究重点实验室，浙江大学癌症研究院，口腔生物材料与器械浙江省工程研究中心，中国杭州市，310000
摘要：作为一种天然的生物聚合物，丝素蛋白（SF）因其具有极低的免疫原性、可调节的生物降解性和优良的生物相容性而成为了生物医学领域的热门材料。目前，SF在生物工程的应用已经利用了多种技术。大多数文献综述着眼在基于SF的生物材料及其不同的应用形式，如薄膜、水凝胶和支架。当SF用作其他生物医学基底材料上的涂层时也很有利用价值；然而，关于含SF涂层的生物材料的综述较少。因此，本文收集了SF涂层在生物材料表面改性中应用的研究进展，阐述了其在生物材料表面修饰的各种制备方法，并介绍了生物材料表面改性的最新进展。此外，本文还讨论了SF涂层在生物医学领域的广泛应用，包括骨再生、韧带再生、皮肤和黏膜再生、神经再生及口腔种植体表面修饰。SF涂层有利于诱导细胞黏附和迁移，促进羟基磷灰石沉积和基质矿化，抑制Notch信号通路，是一种很有前景的骨再生策略。同时，SF涂层复合支架是韧带损伤后再生的候选材料。SF涂层可以提高基底材料的机械性能，并使敷料材料在皮肤和黏膜再生过程中具有整体稳定性。此外，SF涂层由于其只有介电特性、机械柔韧性和促进血管生成的作用，能够成为一种加速神经再生的潜在材料。SF涂层也是口腔种植体表面改性的一种有效手段，可以促进不同材料种植体周围的成骨。本综述对SF涂层生物材料的改进具有一定参考价值，并且有助于实现未来的临床转化。
关键词组：丝素蛋白；涂层；表面改性；Notch信号通路
Jiawen YONG, Sabine GRÖGER, Julia VON BREMEN, Márcia MARTINS MARQUES, Andreas BRAUN, Xiaoyan CHEN, Sabine RUF, Qianming CHEN
DOI: 10.1631/jzus.B2200706 Downloaded: 890 Clicked: 640 Cited: 0 Commented: 0(p.957-973) <Full Text><PPT> 161
1浙江大学医学院附属口腔医院，浙江大学口腔医学院，浙江省口腔疾病临床医学研究中心，浙江省口腔生物医学研究重点实验室，浙江大学癌症研究院，口腔生物材料与器械浙江省工程研究中心，中国杭州市，310000
2德国尤斯图斯-李比希吉森大学医学院口腔正畸科，德国吉森市，35392
3巴西圣保罗大学牙学院，巴西圣保罗市，0550800
4德国亚琛工业大学牙槽外科、牙周与预防科，德国亚琛市，52074
摘要：口腔科激光治疗的研究在过去的十年里取得了巨大的进展。激光引发的光子生物调节效应能够调控牙周组织的生物学特性，促进损伤牙周组织更快愈合。光子生物调节疗法（PBMT）作为一种非侵入性治疗方式，有助于减轻正畸治疗引起的疼痛和牙周组织炎症，同时促进牙周组织愈合。此外，PBMT作为一种可通过改善炎症、调节细胞凋亡和抗氧化反应等生物学作用预防正畸导致的炎性牙根吸收（OIIRR）的新方法，受到越来越多研究者的关注。但也有研究表明，PBMT在正畸牙齿移动（OTM）过程中与OIIRR相关性的循证有效性仅为中等等级，这是由于光子在牙周组织中的穿透呈现指数衰减，难以向牙根表面提供足够的、适量的能量以达到最佳效果；另一方面，光是否能穿透牙周组织到达牙根表面也是影响激光在OIIRR治疗中的另外一个关键未知因素，光子在牙周组织中的穿透深度和能量分布强度尚不可知。因此，研究者需要克服以上局限性，以开发PBMT在正畸中的应用方法。本综述旨在阐述PBMT在OTM和预防OIIRR中的潜在作用及其相关机制，尤其是在OTM期间的免疫调节作用。
关键词组：低水平激光治疗；激光光子生物调节疗法；低强度激光治疗；正畸牙齿移动；口腔正畸学；免疫口腔正畸学
Research Article
Jiajun ZHU, Yuxin YANG, Hai Ming WONG
DOI: 10.1631/jzus.B2300244 Downloaded: 593 Clicked: 702 Cited: 0 Commented: 0(p.974-984) <Full Text><PPT> 187
1国防科技大学计算机学院并行与分布计算全国重点实验室，中国长沙市，410073
2国防科技大学系统工程学院，中国长沙市，410073
摘要：主动异常检测通过查询被采样实例的标签，增量更新检测模型，已被广泛用于检测网络攻击。然而，现有方法不能在动态网络流量上实现预期表现，这是因为：（1）它们的查询策略不能采样具有信息量的网络流量，以使检测模型适应数据分布不断变化的网络流量；（2）它们的模型更新仅依赖于有限的查询流量，不能利用网络流量中巨大的未标记流量。为解决这些问题，提出一种自适应增强的主动先验知识森林模型A3PF，用于网络流量的异常检测。通过利用网络攻击的先验知识，寻找能更好区分异常网络流量和正常网络流量的特征子空间，从而构建先验知识森林模型。一方面，为使模型适应不断变化的网络流量，设计了一种新的自适应查询策略，从动态数据分布的变化和异常的不确定性两个方面对具有信息量的网络流量进行采样。另一方面，基于邻域中网络流量的相似性，设计了一种增强更新方法，为查询流量的未标记邻居生成伪标签，从而在异常检测模型更新过程中能够充分利用大量未标记流量。在CIC-IDS2017和UNSW-NB15这两个入侵检测数据集上的大量实验表明，较之相关方法，A3PF性能显著提升。具体而言，其平均AUC-ROC分别提高20.9%和21.5%，平均AUC-PR分别提高44.6%和64.1%。
关键词组：主动异常检测；网络流量；伪标签；网络攻击的先验知识
Regular papers
Qiuhui YANG, Yeqin FU, Jiaxuan WANG, Hongjian YANG, Xiping ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.B2300019 Downloaded: 565 Clicked: 672 Cited: 0 Commented: 0(p.985-997) <Full Text><PPT> 169
1浙江省肿瘤医院乳腺外科，中国科学院杭州医学研究所，中国杭州市，310022
2温州医科大学研究生培养基地（浙江省肿瘤医院），中国杭州市，310022
3山西医科大学第一临床医学院，中国晋中市，030600
摘要：前哨淋巴结（SLN）是指从乳腺原发肿瘤到腋窝淋巴引流途径中的第一站淋巴结，这些淋巴结的病理状态可以预测整个腋窝淋巴结的情况。因此，准确识别SLN是前哨淋巴结活检（SLNB）替代腋窝淋巴结清扫（ALND）的关键。乳腺癌患者的生活质量和预后与识别SLN后的手术方式有关。目前常用的一些SLN示踪剂包括放射性同位素、纳米碳、吲哚菁绿（ICG）和亚甲蓝（MB）。然而，这些示踪剂都有一定的局限性，如色素沉着、放射性损害以及所需设备价格昂贵。超声造影剂所具有的简便性和安全性可以弥补上述示踪剂的一些不足。该技术也被应用到乳腺癌患者的SLNB，甚至可以初步判断SLN的状态。由于超声造影技术（CEUS）具有高识别率、易操作、无辐射、低成本、定位准确等优点，有望取代传统的活检方法。此外，它还可以显著提高SLN定位的准确性，并有效缩短手术时间。
关键词组：乳腺癌；前哨淋巴结（SLN）；超声造影（CEUS）；超声造影剂（UCA）
Fang LIU, Shirui CHEN, Xinyue MING, Huijuan LI, Zhaoming ZENG, Yuncheng LV
DOI: 10.1631/jzus.B2200682 Downloaded: 531 Clicked: 710 Cited: 0 Commented: 0(p.998-1013) <Full Text><PPT> 225
1广西糖尿病系统医学重点实验室&桂林医学院基础医学院基础医学研究所，中国桂林市，541199
2湖南明舜制药有限公司，中国邵东市，422800
摘要：本研究旨在探究肝细胞核因子1β（HNF1b）对巨噬细胞分拣蛋白（sortilin）介导的脂质代谢和主动脉粥样硬化的影响，以及玉竹（Polygonatum odoratum）黄酮在促进HNF1b的小泛素蛋白（SUMO）化修饰在动脉粥样硬化保护功效中的作用。通过生物信息学、双荧光素酶报告基因分析和染色质免疫共沉淀试验预测了HNF1b是sortilin表达的转录调控因子。HNF1b过表达降低了人髓系白血病单核（THP-1）巨噬细胞中sortilin的表达和细胞内脂质含量，从而抑制了低密度脂蛋白受体基因敲除（LDLR-/-）小鼠的动脉粥样斑块形成。在HNF1b蛋白上鉴定出多个SUMO1修饰位点，并通过免疫共沉淀证实存在SUMO1修饰。HNF1b蛋白的SUMO化修饰增强了HNF1b对sortilin表达的抑制作用，并降低了巨噬细胞中的脂质含量。玉竹黄酮处理促进了SUMO活化酶E1（SAE1）的表达和SAE1催化下对HNF1b蛋白的SUMO化修饰，从而阻止了巨噬细胞中sortilin介导的脂质积累和载脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠的动脉粥样斑块形成，而对SAE1的干扰使得巨噬细胞内脂质代谢的改善和玉竹黄酮治疗对体内抗动脉粥样硬化效果消失。因此，HNF1b通过转录抑制sortilin表达和巨噬细胞内脂质积累，抑制主动脉脂质沉积和动脉粥样硬化的发展，玉竹黄酮促进SAE1催化的HNF1b蛋白SUMO化修饰增强了其抗动脉粥样硬化效应。
关键词组：动脉粥样硬化；脂质蓄积；HNF1b；玉竹黄酮；SUMO化修饰
Muhammad Zahid FAROOQ, Xinkai WANG, Xianghua YAN
DOI: 10.1631/jzus.B2200621 Downloaded: 599 Clicked: 723 Cited: 0 Commented: 0(p.1014-1026) <Full Text><PPT> 183
机构：1浙江大学，海洋学院，中国舟山，316000；2浙江大学海南研究院，中国三亚，572000；3教育部海洋传感技术与装备工程研究中心，中国舟山，316021
目的：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象，探索水下电动机械臂和自主水下航行器（AUV）的集成技术，设计一套全新的适用于500m以上水深的水下机械臂。2.提高AUV的现场操作干预能力和自主作业能力，为海底探测取样作业提供更加有效、经济、方便、快速的手段，在海洋资源探测中发挥更大的作用。
创新点：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象，探索水下电动机械臂和AUV的集成技术，设计了一款全新的适应AUV搭载的水下电动机械手。2.该水下电动机械手的密封方式借鉴了深海液压系统的工作原理，采用压力补偿的方式提升电动机械手本身的耐压性和防水性，提升了电动机械手的适用水深和水下工作的可靠性。
方法：1.基于机器人运动学与动力学理论，进行仿真验证，并搭建水下电动机械手实验平台。2.进行陆上和水下的实验，完成轨迹的跟踪实验，并对水上水下和仿真实验的数据进行对比分析，得到水下电动机械手的轨迹跟踪精度，以验证该机械手的运行精度。
结论：1.在匀加速/减速过程中，机械手关节的运行更加稳定；在从匀减速到停止的过渡阶段有微量的过冲；在匀速运动过程中，关节角度跟踪不稳定，从波动幅度来看，误差范围约为0.01 rad。2.通过进一步分析机械手致动器的运动轨迹误差可以得出，机械手在空气中的绝对跟踪误差峰值约为18 mm，而在水下约为14 mm；机械手在水下的末端运动精度比在水中高，匀速时产生的振动幅度也比在空气中小得多。3.要提高机械臂系统的性能，需要设计更精确的控制系统；进行流体力学分析，还需要搭载配备视觉系统的AUV，以便在水下环境和实际海洋环境中进行下一步的自主操作实验。
关键词组：水下电动操纵器；逆运动学；轨迹规划；轨迹跟踪精度
Haitao YANG, Yan WANG, Hui FAN, Feixue LIU, Huimiao FENG, Xueqing LI, Mingyi CHU, Enzhuang PAN, Daoyang TENG, Huizhen CHEN, Jingquan DONG
DOI: 10.1631/jzus.B2300051 Downloaded: 545 Clicked: 617 Cited: 0 Commented: 0(p.1027-1036) <Full Text><PPT> 228
1江苏海洋大学药学院，江苏省海洋生物资源与环境重点实验室，江苏省海洋生物产业技术协同创新中心，江苏省海洋药物化合物筛选重点实验室，中国连云港市，222005
2连云港市第二人民医院，南京医科大学康达学院附属连云港第二人民医院医学检验科，中国连云港市，222000
3连云港市第一人民医院神经科学研究所，中国连云港市，222000
摘要：随着铜绿假单胞菌（铜绿）的耐药性逐年增强，铜绿感染已经成为公共医疗卫生的重点关注问题。线粒体自噬及其介导的线粒体功能障碍在多种细菌感染中已被报道，但线粒体功能障碍在宿主调控铜绿感染中的作用尚不明确。因此，本研究建立铜绿刺激小鼠巨噬细胞感染模型和小鼠急性铜绿感染模型，探讨铜绿是否通过诱导线粒体自噬改变线粒体功能，进而影响宿主免疫炎症反应和细胞毒性，并通过监测生存率和肺组织病理学变化进一步确定线粒体自噬在小鼠铜绿体内感染模型中的作用。结果表明，铜绿引起小鼠腹腔巨噬细胞线粒体功能障碍，并通过线粒体自噬途径清除铜绿刺激引起的活性氧（ROS）累积，从而抑制铜绿引起的促炎性细胞因子分泌并增强细胞毒性。体内实验进一步确认线粒体自噬在铜绿体内感染中的作用。
关键词组：铜绿假单胞菌；线粒体；线粒体自噬；促炎性细胞因子
Correspondence: Loss-of-function of zebrafish cdt1 causes retarded body growth and underdeveloped gonads resembling human Meier-Gorlin syndrome
Yinan HE, Yong WANG, Yanqing ZHU, Li Jan LO
DOI: 10.1631/jzus.B2300195 Downloaded: 387 Clicked: 569 Cited: 0 Commented: 0(p.1037-1046) <Full Text><PPT> 212
1浙江大学动物科学学院，动物分子营养学教育部重点实验室，中国杭州市，310058
2浙江大学台州医院病理科，中国台州市，317000
摘要：染色质许可和DNA复制因子1（Cdt1）是复制起始许可的主要调控因子，也是组成复制前复合物的核心成员。细胞通过依赖Cdt1的波动水平，且在每个周期中通过调节其总量以确保DNA仅复制一次。Cdt1功能缺陷会造成DNA过度复制，最终导致基因组不稳定。虽然酵母中cdt1和人类Meier-Gorlin综合征（MGS）患者中的CDT1已被广泛研究，但缺乏脊椎动物模型。我们发现在硬骨鱼类分支的几个鲤形目物种（包括斑马鱼）中，Cdt1蛋白在其N末端插入一段其他脊椎动物中没有的独特无序序列。通过分析在cdt1基因中携带移码缺失的遗传性斑马鱼突变体（命名为cdt1zju1），我们发现突变胚胎虽然几乎无任何早期胚胎表型异常，但成年突变斑马鱼却表现出侏儒症、生存能力降低的症状，以及性腺发育不全且不育。此外，我们同样发现除转录本cdt1-201外，斑马鱼还存在第二个cdt1转录本--cdt1-202，它是通过跳过外显子2产生，这在其他生物中暂无报道。有意思的是cdt1-202在cdt1-201纯合突变体中显著上调。上述研究结果表明，cdt1-202转录本可能可以补偿cdt1-201在早期发育过程中的功能损失，但不能补偿后期生长，这可支持斑马鱼作为研究人类MGS的遗传模型。
关键词组：斑马鱼；N端序列；；；侏儒症；不育
Correspondence: Fucoidan sulfate from Sargassum fusiforme regulates the SARS-CoV-2 receptor AXL expression in human embryonic lung diploid fibroblast cells
Xuqiang ZHOU, Weihua JIN, Di JIANG, Yipeng XU, Sanying WANG, Xinna WU, Yunchuang CHANG, Huili SU, Tianjun ZHU, Xiaogang XU, Genxiang MAO
DOI: 10.1631/jzus.B2300087 Downloaded: 550 Clicked: 778 Cited: 0 Commented: 0(p.1047-1052) <Full Text><PPT> 239
1浙江中医药大学生命科学学院，中国杭州市，310053
2浙江医院，浙江省老年医学重点实验室和浙江省老年医学研究所，中国杭州市，310030
3浙江工业大学生物工程学院，中国杭州市，310014
4浙江省肿瘤医院，浙江省核酸适体与临床诊治重点实验室，中国科学院基础医学与肿瘤研究所，中国杭州市，310022
5浙江大学医学院，中国杭州市，310058
6浙江科技学院生物与化学工程学院，中国杭州市，310023
摘要：新冠病毒感染疫情严重威胁着世界各国人民的生命健康。目前，对病毒感染的防治研究主要集中在抑制病毒与分子受体的结合上。AXL作为新发现的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）受体，在协助病毒感染人体呼吸系统中发挥着重要作用，是未来临床干预的潜在靶点。本研究对已发表的单细胞测序数据进行整理和分析，发现AXL在年轻人肺细胞中的表达水平明显高于老年人。人胚肺二倍体成纤维细胞（2BS）是衰老研究的公认细胞株。本文采用2BS细胞构建复制性细胞衰老模型，发现年轻细胞中AXL的蛋白水平明显高于衰老细胞，据此推测年轻人感染的风险可能更高，需要注意防护。我们发现一种羊栖菜褐藻多糖硫酸酯组分（SFW-3）可显著下调年轻2BS细胞中AXL的表达水平，表明SFW-3具有一定的抗SARS-CoV-2感染的研究价值，同时表明2BS细胞株也可作为潜在的SARS-CoV-2体外感染模型。
关键词组：新冠病毒；褐藻多糖硫酸酯；酪氨酸蛋白激酶受体；血管紧张素转化酶2；年龄
Correspondence: HPCAL1 is a novel driver of autophagy-dependent ferroptosis
Liwen WANG, Li Qin, Huimei LIU, Lanfang LI
DOI: 10.1631/jzus.B2300241 Downloaded: 584 Clicked: 610 Cited: 0 Commented: 0(p.1053-1056) <Full Text><PPT> 233
1南华大学药学院药物药理研究所，中国衡阳市，421001
2南华大学衡阳医学院，中国衡阳市，421001
摘要：自噬是细胞内一种高度保守的生理过程，可通过溶酶体系统降解过量或受损的细胞器、有毒的蛋白聚集体和病原体等。最新研究表明，海马钙素样1（HPCAL1）可作为特异性自噬受体和铁死亡的正调节因子。HPCAL1可选择性降解钙粘素2（CDH2），加速脂质过氧化，促进癌细胞铁死亡。iHPCAL1是抑制HPCAL1的小分子化合物，可抑制Erastin诱导的肿瘤细胞铁死亡。此外，它还可以抑制铁死亡诱导的急性胰腺炎。本文通过对HPCAL1在铁死亡中的具体作用机制进行概述，为HPCAL1作为铁死亡相关疾病的潜在治疗靶点提供新思路和理论依据。
关键词组：自噬；铁死亡；脂质过氧化；海马钙素样1（HPCAL1）；钙粘素2（CDH2）
Correspondence: Spatiotemporal coding of natural odors in the olfactory bulb
Mengxue LIU, Nan JIANG, Yingqian SHI, Ping WANG, Liujing ZHUANG
DOI: 10.1631/jzus.B2300249 Downloaded: 545 Clicked: 619 Cited: 0 Commented: 0(p.1057-1061) <Full Text><PPT> 209
1浙江大学生物医学工程与仪器科学学院， 生物传感器国家专业实验室， 生物医学工程教育部重点实验室， 中国杭州市，310027
2浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心，中国杭州市，310027
3中国科学院传感技术联合国家重点实验室，中国上海市，200050
摘要：气味是评价食品新鲜度最重要的参数之一。当气味以其自然浓度存在时，会在嗅觉系统中引发不同的神经活动模式。本研究提出了一种通过检测食物气味进行食物检测与评价的在体生物传感系统。我们通过将多通道微电极植入在清醒大鼠嗅球的僧帽/丛状细胞层上，进而对神经信号进行实时检测。结果表明，不同的气味可以引起不同的神经振荡活动，每个僧帽/丛状细胞会表现出特定气味的锋电位发放模式。单个大鼠的少量细胞携带足够的信息，可以根据锋电位发放频率变化率的极坐标图来区分不同储存天数的食物。此外，研究表明气味刺激后，β振荡比γ振荡表现出更特异的气味响应模式，这表明β振荡在气味识别中起着更重要的作用。综上，本研究提出的在体神经接口为评估食品新鲜度提供了一种可行性方法。
关键词组：脑机接口；嗅球；锋电位活动；神经振荡
Correspondence: Spatial expression of the nonsense-mediated mRNA decay factors UPF3A and UPF3B among mouse tissues
Xin MA, Yan LI, Chengyan Chen, Yanmin SHEN, Hua WANG, Tangliang LI
DOI: 10.1631/jzus.B2300126 Downloaded: 451 Clicked: 570 Cited: 0 Commented: 0(p.1062-1068) <Full Text><PPT> 178
1信息工程大学，中国郑州市，450001
2网络通信与安全紫金山实验室，中国南京市，210096
摘要：物理层密钥生成技术利用无线信道的互易性、随机性生成共享密钥。然而，多径衰落会降低上行链路和下行链路之间的相关性，从而导致较低的密钥生成速率。本文提出一种基于方向图可重构天线的物理层密钥生成方案提升密钥容量。具体地，我们设计了一种基于智能超表面（Reconfigurable reflecting surface,RIS）的可重构天线架构，利用灵活重构天线方向图的能力，提出基于可重构天线的物理层密钥生成协议。通过提出的基于原子范数最小化的多径信道估计算法以及多径信号匹配接收优化算法，可以实现通过减轻多径衰落的影响提高密钥生成速率。仿真结果表明，与现有方案相比，所提出方案能抵抗多径衰落并实现较高的密钥生成速率。此外，研究结果表明，天线方向图自由度的增加可以显着增加密钥容量。
关键词组：物理层安全；密钥生成；智能超表面；多径衰落；方向图可重构天线