【自闭症患者肠道菌群差异可能与饮食偏好有关？[思考]】之前有研究表明，自闭症谱系障碍（ASD）可能部分源于肠道菌群组成的差异，这主要基于科学家观察到某些类型的微生物在自闭症患者体内更常见。
但11月12日，《细胞》刊登的一篇论文https://t.cn/A6xbVb4M提出，这种联系实际上可能是反过来的：在自闭症儿童肠道中发现的菌群差异，可能与自闭症相关的限制性饮食有关，而不是诱发其症状的原因。
“很多人对肠道微生物在自闭症中的作用很感兴趣，但没有很多确凿证据。”论文通讯作者、Mater研究所的Jacob Gratten说，“我们的研究是迄今为止规模最大的，旨在克服之前研究的一些局限性。”
在过去10年里，随着新一代肠道微生物测序技术的发展，微生物组分析变得更自动化，耗时也更少，许多研究已经检验了特定肠道微生物与心理健康的联系。科学家发现，肠脑轴不仅与ASD有关，还与焦虑、抑郁和精神分裂症有关。针对微生物群的新疗法研究是一个日益增长的领域。
在该研究中，研究人员分析了247名年龄在2岁至17岁之间儿童的粪便样本。样本来自99名被诊断为ASD的儿童及其51名健康的兄弟姐妹，和97名未患ASD的不相关儿童。分析对象来自澳大利亚自闭症生物库和昆士兰双胞胎青少年大脑项目。
研究人员通过宏基因组测序对样本进行了分析，该测序着眼于微生物物种的整体基因组，而不是短的基因条形码。研究人员表示，它提供了基因水平的信息，不仅仅是物种水平的信息，还能实现比16S分析更准确的微生物组组成的表征。16S分析是早期许多微生物组与自闭症关联研究使用的一种技术。
“在分析中，我们还仔细考虑了饮食、年龄和性别。”论文第一作者、Gratten团队的Chloe Yap博士说，“微生物群会受环境的强烈影响，这就是为什么我们设计了两个对照组研究。”
基于分析，研究人员发现自闭症与微生物组直接相关的证据有限，但自闭症与饮食具有高度相关性，而且，自闭症诊断与饮食多样性和饮食质量较差有关。此外，自闭症特征程度测量（包括兴趣受限、社交困难和感觉敏感性）和ASD多基因评分（代表遗传因素），以及冲动/强迫/重复行为，也与饮食多样性较低有关。
“总的来说，这些数据支持了一个非常简单和直观的模型，即自闭症相关特征会促进限制性饮食。”Yap说，“这反过来会导致微生物群落多样性降低。”
研究人员承认目前的工作有几个局限性。一是该研究的设计不能排除ASD诊断前微生物组的贡献，也不能排除微生物组与饮食相关的变化影响行为的可能性。另外，他们很难完全排除抗生素对样本人群肠道微生物群的可能影响。最后，目前还没有可比较的数据集来证实这些发现。
“我们希望该发现能够鼓励自闭症研究团体中的其他人在组学研究中定期收集元数据，以解释重要但往往被低估的潜在混杂因素，如饮食。”Gratten说，“我们的研究结果还将重点放在了自闭症儿童的营养问题上，这在临床上是一个重要的但未被充分认识的因素。”
研究人员计划在更大的样本中生成新数据，以复制他们的发现。https://t.cn/A6xGiaDF
但11月12日，《细胞》刊登的一篇论文https://t.cn/A6xbVb4M提出，这种联系实际上可能是反过来的：在自闭症儿童肠道中发现的菌群差异，可能与自闭症相关的限制性饮食有关，而不是诱发其症状的原因。
“很多人对肠道微生物在自闭症中的作用很感兴趣，但没有很多确凿证据。”论文通讯作者、Mater研究所的Jacob Gratten说，“我们的研究是迄今为止规模最大的，旨在克服之前研究的一些局限性。”
在过去10年里，随着新一代肠道微生物测序技术的发展，微生物组分析变得更自动化，耗时也更少，许多研究已经检验了特定肠道微生物与心理健康的联系。科学家发现，肠脑轴不仅与ASD有关，还与焦虑、抑郁和精神分裂症有关。针对微生物群的新疗法研究是一个日益增长的领域。
在该研究中，研究人员分析了247名年龄在2岁至17岁之间儿童的粪便样本。样本来自99名被诊断为ASD的儿童及其51名健康的兄弟姐妹，和97名未患ASD的不相关儿童。分析对象来自澳大利亚自闭症生物库和昆士兰双胞胎青少年大脑项目。
研究人员通过宏基因组测序对样本进行了分析，该测序着眼于微生物物种的整体基因组，而不是短的基因条形码。研究人员表示，它提供了基因水平的信息，不仅仅是物种水平的信息，还能实现比16S分析更准确的微生物组组成的表征。16S分析是早期许多微生物组与自闭症关联研究使用的一种技术。
“在分析中，我们还仔细考虑了饮食、年龄和性别。”论文第一作者、Gratten团队的Chloe Yap博士说，“微生物群会受环境的强烈影响，这就是为什么我们设计了两个对照组研究。”
基于分析，研究人员发现自闭症与微生物组直接相关的证据有限，但自闭症与饮食具有高度相关性，而且，自闭症诊断与饮食多样性和饮食质量较差有关。此外，自闭症特征程度测量（包括兴趣受限、社交困难和感觉敏感性）和ASD多基因评分（代表遗传因素），以及冲动/强迫/重复行为，也与饮食多样性较低有关。
“总的来说，这些数据支持了一个非常简单和直观的模型，即自闭症相关特征会促进限制性饮食。”Yap说，“这反过来会导致微生物群落多样性降低。”
研究人员承认目前的工作有几个局限性。一是该研究的设计不能排除ASD诊断前微生物组的贡献，也不能排除微生物组与饮食相关的变化影响行为的可能性。另外，他们很难完全排除抗生素对样本人群肠道微生物群的可能影响。最后，目前还没有可比较的数据集来证实这些发现。
“我们希望该发现能够鼓励自闭症研究团体中的其他人在组学研究中定期收集元数据，以解释重要但往往被低估的潜在混杂因素，如饮食。”Gratten说，“我们的研究结果还将重点放在了自闭症儿童的营养问题上，这在临床上是一个重要的但未被充分认识的因素。”
研究人员计划在更大的样本中生成新数据，以复制他们的发现。https://t.cn/A6xGiaDF
苏州纳米所单手性碳纳米管高纯度分离技术研究获进展：单手性碳纳米管是一种颇具前途的电子和光电子材料，具有确定的能带结构和近红外吸收发射特性，在碳基集成电路、红外光探测器与量子光源等方面有广泛的应用前景，有望成为下一代碳基电子的核心材料。已有较多方法（如梯度密度离心法、凝胶色谱法、双水相法）可分离得到多种单手性碳管，但这些单手性碳管的直径基本在1.1纳米以下，晶体管器件性能较低，未能体现出单手性碳管的结构特性。
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所先进材料部李清文团队在碳纳米管可控分离及器件应用领域，发展出一系列共轭分子-碳纳米管分离体系，可获得高纯度的半导体型单壁碳纳米管（Chem. Comm. 2013, 49, 10492；Small 2016, 12, 4993；Carbon, 2016, 105, 448；Adv. Mater., 2017, 29, 1603565；Adv. Mater., 2018, 31, 1800750），并在碳纳米管电子器件领域取得进展（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 15719；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 11699）。研究团队与国内多个团队合作，发现这些高纯度半导体碳纳米管在碳基集成电路和多功能电路领域的发展与应用（Adv. Mater. 2020, 32, 9, 1907288；Nat. Comm., 2021, 12, 1798）。
多年来，科研团队致力于聚合物选择性分离单手性碳管研究，合成和筛选了大量不同结构的共轭聚合物体系。研究发现，一些含吡啶单元的共聚物对1.2纳米直径的特定手性碳纳米管具有独特的选择性。在此基础上，研究团队发展出两种单手性碳管的高纯度分离技术——增强超速离心技术（Enhanced Ultracentrifugation E-UCG）和多步提取技术（Stepwise Extraction Processing STEP）。研究分别得到了单手性纯度为92.3%的(10,8)碳管和95.6%的(12,5)碳管，手性纯度均为已报道的大直径单手性碳管中的最高数值。这两种单手性碳管的直径分别为1.24纳米和1.20纳米，其S11吸收峰和荧光发射峰分别在1.50 μm和1.52 μm，均位于通信波长C波段，利于光学集成。科研人员利用(10,8)手性碳管制备出数百个纳米级沟道长度的场效应晶体管，测试结果表明，其半导体纯度达到99.94%。基于(10,8)手性碳管制备的微米级沟道薄膜晶体管的性能颇为出色，平均开关比约为106，迁移率达到61 cm2·V-1·s-1，高于目前已报道的溶液法制备的单手性碳管器件性能。该研究有助于更好的探究手性碳纳米管与聚合物的结构对应关系，实现聚合物的高效筛选，同时，更高的单手性纯度和更好的器件性将进一步促进碳基电子和光电子学的发展。
相关研究成果以High-Purity Monochiral Carbon Nanotubes with a 1.2 nm Diameter for High-Performance Field-Effect Transistors为题，发表在Advanced Functional Materials上（DOI：10.1002/adfm.202107119）。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东省重点研发领域计划等的资助。
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所先进材料部李清文团队在碳纳米管可控分离及器件应用领域，发展出一系列共轭分子-碳纳米管分离体系，可获得高纯度的半导体型单壁碳纳米管（Chem. Comm. 2013, 49, 10492；Small 2016, 12, 4993；Carbon, 2016, 105, 448；Adv. Mater., 2017, 29, 1603565；Adv. Mater., 2018, 31, 1800750），并在碳纳米管电子器件领域取得进展（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 15719；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 11699）。研究团队与国内多个团队合作，发现这些高纯度半导体碳纳米管在碳基集成电路和多功能电路领域的发展与应用（Adv. Mater. 2020, 32, 9, 1907288；Nat. Comm., 2021, 12, 1798）。
多年来，科研团队致力于聚合物选择性分离单手性碳管研究，合成和筛选了大量不同结构的共轭聚合物体系。研究发现，一些含吡啶单元的共聚物对1.2纳米直径的特定手性碳纳米管具有独特的选择性。在此基础上，研究团队发展出两种单手性碳管的高纯度分离技术——增强超速离心技术（Enhanced Ultracentrifugation E-UCG）和多步提取技术（Stepwise Extraction Processing STEP）。研究分别得到了单手性纯度为92.3%的(10,8)碳管和95.6%的(12,5)碳管，手性纯度均为已报道的大直径单手性碳管中的最高数值。这两种单手性碳管的直径分别为1.24纳米和1.20纳米，其S11吸收峰和荧光发射峰分别在1.50 μm和1.52 μm，均位于通信波长C波段，利于光学集成。科研人员利用(10,8)手性碳管制备出数百个纳米级沟道长度的场效应晶体管，测试结果表明，其半导体纯度达到99.94%。基于(10,8)手性碳管制备的微米级沟道薄膜晶体管的性能颇为出色，平均开关比约为106，迁移率达到61 cm2·V-1·s-1，高于目前已报道的溶液法制备的单手性碳管器件性能。该研究有助于更好的探究手性碳纳米管与聚合物的结构对应关系，实现聚合物的高效筛选，同时，更高的单手性纯度和更好的器件性将进一步促进碳基电子和光电子学的发展。
相关研究成果以High-Purity Monochiral Carbon Nanotubes with a 1.2 nm Diameter for High-Performance Field-Effect Transistors为题，发表在Advanced Functional Materials上（DOI：10.1002/adfm.202107119）。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东省重点研发领域计划等的资助。
宁波材料所发展出“光控多色荧光凝胶驱动”调制的智能图案显示系统:自然界中，许多生物体根据生存需要逐渐进化出独特的环境适应行为，如海洋中的章鱼、乌贼等头足类软体生物可以根据环境需要来自适应调节皮肤颜色和图案，以达到交流、伪装等目的。在惊讶于头足类生物皮肤神奇能力的同时，科研工作者也希望发展具有类似精确按需图案显示功能的人工合成软材料，这类材料在传感检测、信息加密、柔性显示、变色伪装皮肤、软体机器人等领域颇具应用价值。
目前，人工合成的智能荧光材料主要是利用外界刺激调控特定荧光团的化学结构转变或聚集结构变化来呈现不同荧光图案，受限于复杂的结构设计和化学合成，且难以兼顾快速响应、稳定可逆、精确多色调控等需求，图案显示能力远落后于真实的头足类生物皮肤。对比研究发现，造成这种差别的重要原因是生物体采用完全不同的颜色显示策略，例如，头足类生物感知外部环境变化后，会立刻通过神经冲动控制皮肤肌肉细胞收缩/舒张，引起特定色素细胞的伸展/收缩，从而同步地呈现出丰富的色彩和图案（图1左）。这促使科研团队思考，人工变色体系是否可以整合这种机械调控荧光团分布的机制，以及如何开发出更为先进的智能荧光显示材料和系统。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子团队基于在智能荧光高分子凝胶的仿生构筑及其功能调控方面的研究基础（Adv. Funct. Mater., 2021, In Press；Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890；ACS Nano, 2021, 6, 10415；Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100417；Aggregate, 2021, 1, e37；Adv. Intell. Syst. 2021, 2000239；Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 8608；Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16243；Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1905514；Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1704568等），创新性提出了一种“光控多色荧光凝胶驱动”调制的智能图案显示系统，如图1右所示，该系统的核心是由二维碳纳米管（CNTs）薄膜、聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜和多色荧光高分子凝胶通过层层复合得到的非对称近红外光响应荧光驱动器。具有光热效应的CNTs层作为信号“处理器”，可将输入的近红外光刺激有效地转换为热量，并传递给相邻的PDMS层。由于PDMS层发生热膨胀，整个驱动器将自发地向荧光凝胶层弯曲，与定制图案显示面板匹配后，即可在器件顶部同步表现出动态可逆的多色荧光图案变化。研究远程调节近红外光功率，同一器件可在相同时间内获得多种不同的荧光图案或信息（图2）。基于其精确的远程时空调控能力、“单输入、多输出”的优势以及对荧光材料的普适性，该类智能荧光显示系统有望在智能变色画、信息加密、动态伪装等领域发挥重要作用，并为多功能仿生变色材料的设计提供新思路。
近日，相关研究成果以Cephalopod-inspired design of photo-mechanically modulated display systems for on-demand fluorescent patterning为题，发表在Advanced Materials（DOI：10.1002/adma.202107452）上，并被选为Editor's Choice article。研究工作得到国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会、中德合作国际交流项目和王宽诚教育基金等的支持。
目前，人工合成的智能荧光材料主要是利用外界刺激调控特定荧光团的化学结构转变或聚集结构变化来呈现不同荧光图案，受限于复杂的结构设计和化学合成，且难以兼顾快速响应、稳定可逆、精确多色调控等需求，图案显示能力远落后于真实的头足类生物皮肤。对比研究发现，造成这种差别的重要原因是生物体采用完全不同的颜色显示策略，例如，头足类生物感知外部环境变化后，会立刻通过神经冲动控制皮肤肌肉细胞收缩/舒张，引起特定色素细胞的伸展/收缩，从而同步地呈现出丰富的色彩和图案（图1左）。这促使科研团队思考，人工变色体系是否可以整合这种机械调控荧光团分布的机制，以及如何开发出更为先进的智能荧光显示材料和系统。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子团队基于在智能荧光高分子凝胶的仿生构筑及其功能调控方面的研究基础（Adv. Funct. Mater., 2021, In Press；Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890；ACS Nano, 2021, 6, 10415；Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100417；Aggregate, 2021, 1, e37；Adv. Intell. Syst. 2021, 2000239；Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 8608；Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16243；Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1905514；Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1704568等），创新性提出了一种“光控多色荧光凝胶驱动”调制的智能图案显示系统，如图1右所示，该系统的核心是由二维碳纳米管（CNTs）薄膜、聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜和多色荧光高分子凝胶通过层层复合得到的非对称近红外光响应荧光驱动器。具有光热效应的CNTs层作为信号“处理器”，可将输入的近红外光刺激有效地转换为热量，并传递给相邻的PDMS层。由于PDMS层发生热膨胀，整个驱动器将自发地向荧光凝胶层弯曲，与定制图案显示面板匹配后，即可在器件顶部同步表现出动态可逆的多色荧光图案变化。研究远程调节近红外光功率，同一器件可在相同时间内获得多种不同的荧光图案或信息（图2）。基于其精确的远程时空调控能力、“单输入、多输出”的优势以及对荧光材料的普适性，该类智能荧光显示系统有望在智能变色画、信息加密、动态伪装等领域发挥重要作用，并为多功能仿生变色材料的设计提供新思路。
近日，相关研究成果以Cephalopod-inspired design of photo-mechanically modulated display systems for on-demand fluorescent patterning为题，发表在Advanced Materials（DOI：10.1002/adma.202107452）上，并被选为Editor's Choice article。研究工作得到国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会、中德合作国际交流项目和王宽诚教育基金等的支持。
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