从数据到机制:医数交叉驱动肿瘤精准诊疗的研究现状与展望

[摘要]测序组学、电子健康记录和医学影像等多维度异质医学数据的迅速积累,不仅凸显了传统还原论研究范式的局限性,同时也为医学研究革新带来机遇。近年来,生物医学与智能信息科学的深度交叉融合取得显著进展,推动了疾病预测与精准医疗的发展进程,数学已逐步成为其底层核心驱动。通过深化医学—数学交叉研究实现对生命系统本质规律的定量解析将成为本领域取得变革性突破的关键路径。本文系统综述了医数交叉领域的研究进展,重点探讨数学模型在肿瘤诊断、治疗及肿瘤发生发展机制解析等方面的关键作用,深入展望医数交叉在机制导向的数学模型构建、数字生命和虚拟健康等领域的创新潜力与应用前景。通过数学模型的精准构建与应用,实现从“数据关联”向“机制解析”的迈进,医数交叉将为肿瘤预防和诊疗提供突破性解决方案,推动医学的高效化、精准化、智能化变革。

基于超支化梳形多臂共聚物的石墨烯多功能薄膜制备研究

摘要:通过简单的工艺制备高性能、多功能石墨烯薄膜是石墨烯研究领域的重要课题. 本研究利用链行走聚合和原子转移自由基聚合方法相结合的方法,以乙烯和丙烯酸十六烷基酯(HDA)为主要单体设计合成了超支化梳形多臂共聚物HBPE@PHDA,利用其辅助天然石墨液相剥离制得石墨烯分散液,进一步经真空抽滤获得不同组成比例的石墨烯复合薄膜(Graphene/HBPE@PHDA);利用凝胶渗透色谱(GPC)、氢核磁共振(1H-NMR)和熔融流变分析对所得共聚物的结构、组成进行了表征,并对所得石墨烯复合薄膜的微观结构、导热、力学和形状记忆性能进行了评价. 研究表明,所得共聚物由近似球形的超支化聚乙烯(HBPE)核和多重的梳形聚合物侧链聚丙烯酸十六烷基酯(PHDA)构成;该共聚物作为分散助剂可有效促进石墨烯在普通低沸点有机溶剂中液相剥离,获得由该共聚物非共价稳固修饰的低缺陷石墨烯,同时在所得的石墨烯薄膜中可通过其侧链PHDA进行结晶,使所得石墨烯复合薄膜同时呈现优异的力学、各向异性导热和形状记忆性能;以石墨烯比例为60 wt%的样品为例,所得薄膜的拉伸强度可达3.0 MPa,平面热导率达29.4W ,各向异性比例达36.8.本研究为柔性、高强、多功能石墨烯薄膜的简单制备提供了新思路.

2025科技趋势雷达

摘要:《2025 科技趋势雷达》是由慕尼黑再保险集团与其旗下直保公司安顾集团共同发起的项目,梳理与保险行业相关的技术发展趋势。这份报告从保险行业视角出发,为保险公司提供洞见,助力提升认知、激发讨论,并发现新的商业机会。本报告结合了慕再及安顾集团多个部门的专业见解,以及Gartner® 研究中具有可操作性的客观研究成果,全面展示了最新的技术趋势、它们的发展成熟程度以及对保险行业的相关性,帮助保险公司做出更明智的决策,推动业务增长。

石墨烯/凹凸棒石复合润滑添加剂对缸套-活塞环润滑性能的影响

摘要:船舶柴油机作为船舶的核心动力来源,其中的缸套- 活塞环作为重要摩擦副之一,保障其可靠性,而采用优质润滑添加剂是针对缸套- 活塞环磨损控制的有效方法之一。制备了不同类型的石墨烯/ 凹凸棒石(G-ATP)复合润滑添加剂,在不同试验工况下进行了缸套- 活塞环的摩擦学试验。结果表明:制备比例为4 ∶ 1 的G-ATP 复合添加剂材料表现出最佳的减摩抗磨效果,在高速重载工况下平均摩擦系数降低了25.40%,磨损质量降低了70.91%,平均磨痕深度降低了71.78%。同时缸套试样表面粗糙度也得到改善,表面均方根偏差Sq 值降低了61.60%,谷区液体滞留指数Svi 值提升了44.57%。G-ATP 复合添加剂材料的协同润滑能够显著提升缸套- 活塞环的摩擦学性能,凹凸棒石作为石墨烯的负载单元能增强石墨烯的层间滑动,减少摩擦副之间的接触面积并形成优质的摩擦保护膜,使摩擦副接触形式由金属-金属接触转为氧化膜- 氧化膜,降低摩擦系数,同时剥落的凹凸棒石能沉积缸套试样磨损表面产生填充自修复作用并抛光表面,减少磨损。该研究结果为利用G-ATP 复合添加剂抑制船舶柴油机缸套- 活塞环磨损提供了一种方法。

面向超高频植入式RFID芯片的温度传感器研制

摘要:基于0.18μm工艺设计并实现了一款用于超高频植入式RFID芯片的温度传感器。该温度传感器将MOS管作为感温元件,采用基于亚阈值MOS管的低功耗感温核心。传感器利用PTAT和CTAT两种电压延时器构成脉宽产生电路,从而生成脉宽信号,并与时间数字转换器(TDC)一起构成温度量化电路。核心电路的版图面积为298μm×261μm,测温范围为35~45℃。流片测试结果表明,三颗芯片在两点校准后的测温最大误差为±0.4℃,关键温区的最大误差为±0.2℃,实测功耗为623nW。基于流片实测结果,发现了当前芯片的局限性,并提出了未来芯片结构的改进方向。

纱线基柔性应变传感器制备方法研究进展

摘要:纱线基柔性应变传感器作为一维传感器具有较好的柔韧性、可编织特性及可拉伸性能,使其在人体运动监测方面有很大的应用优势。纱线基柔性应变传感器的制备方法主要包括纺丝法、纺纱法、后整理及复合方法,以其制备方法为切入点阐述了各类纱线基柔性应变传感器的制备过程及研究进展,并归纳了各类制备方法的特征和优缺点,最后提出了纱线基柔性应变传感器的未来研究方向,为进一步制备和研究该类传感器提供参考。

基于金属衬底的石墨烯温度传感器仿真

摘要:针对动力设备实时温度测量的需求,研究了一种快响应、宽温区的石墨烯温度传感器。传感器芯片由金属衬底、绝缘层、金属电极层、石墨烯传感层、保护层和金属抗氧化涂层组成。以热导率高的金属为衬底,另外在传统的陶瓷保护层的基础上增加四元金属抗氧化涂层,能够有效阻挡高温下氧气的渗透。利用有限元软件进行分析,当温度由室温升高到1 200 ℃时,采用硬质合金、氧化铝、氮化硅为衬底的芯片响应时间分别为55、660、75 ms,衬底热导率越高,响应速度越快。传感器芯片各层厚度的变化对热应力的影响极大,当金属衬底厚1 000 μm、绝缘层厚0.1 μm、保护层厚0.5 μm、氮化钛打底层厚0.04 μm、氮铝化钛过渡层厚0.3 μm、钛铝硅氮功能层厚0.7 μm、氮化钛硅着色层厚0.5 μm 时,最大热应力较小,为24 966 MPa。该研究为拓展石墨烯温度传感器的耐温范围提供新的思路,为石墨烯传感器应用于高温瞬态测量提供可行性方案。

软材料大变形断裂的相场建模与应用

摘要:软材料具有承受大应变和高可恢复性的独特特性,使其在生命科学和软机器人等前沿领域具有不可替代的作用. 了解此类材料的复杂断裂行为不仅具有迫切的应用需求,也是材料科学、物理学和连续介质力学等基础学科的研究重点. 本文介绍了作者在断裂相场模型方面所做的一些工作,主要关注软材料的大变形断裂相场建模、算法实施以及应用. 在有限变形理论框架下,作者发展一种新的混合多场断裂相场模型,用于模拟近不可压缩软材料的大变形断裂. 从物理裂纹拓扑的角度清楚阐述了不可压缩性与扩散裂纹张开之间的内在矛盾. 为了解决这个问题,该模型利用相场退化函数放松了损伤材料的不可压缩性约束,而不影响完好材料的不可压缩性. 通过修改经典的摄动拉格朗日乘子方法,导出了用于近不可压缩大变形断裂问题的新型多场混合变分格式. 虽然该混合格式切实有效,但通常需要采用满足inf-sup 条件的混合有限元(FE)配置,这进一步加剧了本已昂贵的相场断裂建模的计算负担. 为了能够使用具有数值优势的低阶线性单元,作者采用压力投影技术开发了一种稳定的混合公式. 该公式的优点在于其简单性和多功能性,允许对所有场变量采用低阶单元离散. 考虑到这一特性,作者进一步设计了一种高效的自适应网格划分策略,从而大幅提高了计算效率. 为了更好地应对涉及裂纹成核的自适应场景,提出了一种新的基于能量的网格细化判据. 此外,本文也完整阐述了稳定混合有限元公式的数值处理,以及自适应网格细化,删除技术的核心操作. 所提出的格式的准确性、效率和稳健性已经通过一系列具有代表性的数值案例得到了充分的验证.