成果简介：钙离子作为功能最广泛的细胞信使，调节着从心脏搏动到神经传递、从细胞增殖到凋亡等各种生命过程。该成果揭示了细胞钙信号及其分子调控的微观规律。1.细胞微区钙信号的新发现。通过发展显微成像新技术，在细胞迁移前沿发现了决定迁移方向的钙信号-钙闪烁，在细胞膜与肌质网间15纳米微区中首次探测到纳米钙火花，揭示了细胞迁移和心脏收缩的新机制。至此，在国际上已发现的23种细胞钙信号中，有11种为该团队成员所发现，标志着中国学者引领着钙信号研究前沿。2.钙信号的生理调控机制。细胞膜钙通道触发肌质网钙释放产生钙火花是心脏细胞收缩的关键信号。该团队通过特殊的实验设计，首次定量阐明了交感神经递质调控细胞膜与肌质网钙信号耦联效率的微观规律，并发现一种小RNA能够通过相关基因表达精细调控细胞膜与肌质网的钙信号耦联，从分子水平揭示了心脏钙信号调控的新机制。3.钙信号的病理变化机制。该团队发现心衰细胞钙信号耦联效率下降，阐明其原因是一种小RNA通过抑制关键基因的表达，造成细胞膜与肌质网之间钙信号脱耦联。在此基础上设计小核酸药物，成功挽救了小鼠心衰模型中钙火花发生效率，阻止了代偿期心肌肥厚向心衰的病理转化，为防治心衰提供了新的理论基础。

成果简介：肥胖是全球儿童健康的主要威胁，也是慢性非传染性疾病的重要危险因素。2010年中国7～18岁学生肥胖检出率是1985年的38倍，尤其农村男生肥胖呈爆发式增长（90.4倍）。虽然肥胖干预已成为学校卫生的重要工作，但长期以来缺乏适宜防控技术掣肘了相关工作的开展。该研究开发的“控制儿童青少年超重肥胖的适宜技术”，不仅有利于儿童青少年身心健康，更能促进慢性非传染性疾病的防控关口前移，为实现“健康中国2030”立足全人群和全生命周期的健康战略提供了技术支持。 该成果基于六次全国学生体质与健康调研数据，揭示了1985-2010年二十五年间中国学生超重肥胖流行趋势及变化特征，尤其是农村男生爆发式的肥胖增长趋势（90.4倍）；建立以社会生态模型及行为改变理论为指导的“学生-家庭-学校”多维度全方位的肥胖防控适宜技术，内容主要包括研发“五个一”：一套学校肥胖防控制度、一套健康教育材料、一项“5-2-1-1-0”行为目标、一本体育课和课外活动指导用书、一套肥胖学生健康管理档案；建立简便直观的“5-2-1-1-0”行为目标管理模式，获批两项实用新型专利（“一种中国中小学生营养状况评价转盘”和“一种儿童膳食度量工具碗”）。 项目研发的超重肥胖防控适宜技术不仅满足了项目肥胖干预的需要，也被应用于《北京市中小学校卫生防病工作规划（2016年-2020年）》等实际工作中，促进了相关社会公益活动的开展。“一种中国中小学生营养状况评价转盘”帮助家长和儿童快捷、准确地判断学生营养状况，并在2013年全国青少年未来之星阳光体育大会和北京市慢病防控进校园活动中得到推广应用。“一种儿童膳食度量工具碗”解决了学生和家庭日常生活中食物摄取量难以量化的问题，成为便捷有效的膳食营养干预工具。针对项目研究中发现的学生节假日户外活动严重不足的问题，该项目组织开展了“2014年冬季亲子cool跑活动”，推行健康的生活方式，鼓励父母重视儿童户外运动。该项目紧扣国家“十三五”科技创新规划，“坚持把科技为民作为根本宗旨”，同时推进了“健康中国2030”倡导健康文明生活方式的健康理念，促进儿童青少年群体重要健康问题的解决，对于实现“国家中长期科技发展规划纲要”提出的疾病防治重心前移和全民健康具有非常重要的实用价值和社会效益。

成果简介：该项目主要先从理论层次对计算智能方法:主要包括烟花算法、克隆粒子群优化算法和人工免疫算法，进行理论上的深入研究和证明；然后在此基础上对这些算法提出了大量的全新和改进算法，比如增强型烟花算法、进退克隆粒子群优化算法和基于阴性选择机制的人工免疫算法等；最后课题组还将这些算法应用于垃圾邮件检测和计算机恶意程序识别等信息安全领域，从实践中验证这些算法的有效性。 受烟花爆炸现象启发，课题组提出一种全新优化搜索算法——烟花算法，课题组定义了烟花和火花两种对象来表征问题的解，定义了变异和交叉操作来更新解；此外课题组还从理论上对演化算法的收敛性进行了证明。对于传统粒子群优化算法，课题组通过将群体在过去某个时间范围的最好搜索结果克隆并以一定概率变异后加入群体，提出克隆粒子群优化算法。对于人工免疫算法，课题组着重研究了免疫抗体浓度特征的构建和选择，提出了全局浓度和局部浓度特征；此外课题组还提出了一种新的免疫学习机制以及基于免疫危险理论的多分类器集成策略和基于免疫危险区域原理的动态学习策略；通过定义抗原特异性和非特异性信号，并建立信号交互机制，提出用于协同分类的免疫协同机制 通过改进算法的各个算子，进一步提出了动态烟花算法、自适应烟花算法等，这些改进进一步提升了烟花算法在测试函数集的性能。对于克隆粒子群优化算法，课题组通过提高搜索范围和解的多样性，提出了进退克隆粒子群优化算法，进一步提升了算法的鲁棒性。课题组还对烟花算法和粒子群优化算法进行了基于GPU的并行实现，提高了算法的运行速度。对于人工免疫方法，通过兼顾免疫浓度的全局性与局部性特征，以及词汇利用机制，进一步提出了多尺度免疫浓度和词空间划分等特征构建方法。此外，通过改进传统阴性选择中简单清除匹配“自体”抗体的机制，引入“异体”匹配概率和惩罚因子，实现对特征的有效利用；通过完善改进算法中惩罚因子的选取策略，进一步提升算法性能和降低时间复杂度。 课题组将这些计算智能方法应用于信息安全领域的垃圾邮件检测和计算机恶意程序检测与分类问题，实验结果表明，这些方法以及课题组的各种改进策略对信息安全领域相关问题的解决是非常有效的。 该项目共发表学术论文60余篇，8篇代表性论文SCI他引133次，Google Scholar引用795次，出版专著7部，译著2部，获国家发明专利授权3项、软件著作权1项。 研究成果从理论和实际应用两个角度促进了计算智能领域的发展，具有广阔的应用前景和重要的科学意义。

成果简介：该项目属于有机合成化学和药物合成研究领域。在现代合成方法研究中，如何实现简洁、高效、绿色化可持续发展，已成为研究的首要目标。碳、氢、氧、氮是组成有机分子的最主要的元素，含氮化合物被广泛地应用于医药、农药、材料等领域。但是，大自然赋予人类的最丰富、最简单的化工原料却是来源于石油、煤、天然气等石化资源的碳氢化合物，如何利用这些最简单碳氢化合物以及废弃的高聚物（白色污染源）为原料在温和条件下引入氮原子来制备含氮化合物一直是一个意义重大，但由于C-H/C-C键反应性低以及选择性难以控制，因而又非常具有挑战性的研究领域，是面向化学化工行业可持续发展与技术源头创新的挑战性前沿科学问题。长期以来，该领域研究进展缓慢，鲜有文献报道。 该项目从化学反应机理出发，提出了简单碳氢化合物氮化反应的概念和策略（Nitrogenation Reactions），通过自由基反应等氧化过程，发展了多种氮原子引入简单碳氢化合物来制备含氮化合物的新方法，实现了腈、胺、酰胺、吡咯、四氮唑等含氮化合物合成新途径。该项目突破了简单碳氢化合物转化的瓶颈，在含氮化合物制备领域取得了重要的、开拓性的进展，有效地、系统地推动了碳氢化合物转化及氮化反应新反应发现、机制研究、以及在合成中的应用等研究的发展。研究成果多次被Angew. Chem. Int. Ed.、Synform和Synfact等评述，被认为是该领域的一个重要的进展(“an important advance in this area of research”, M. Zanda, Synform, 2009, 08, A71)。负责人也因这些工作受Acc. Chem. Res.邀请撰写综述(代表性论文1)。 该项目围绕氮化反应，系统发表SCI论文58篇，总影响因子513.24，被他引总次数2740，获发明专利2项。10篇代表性论文被他引713次，单篇最高他引161次。项目负责人曾受邀在国际著名的Gordon Conference（戈登会议，美国）以及第1届国际小分子活化会议（日本）上做大会报告，先后受邀在国内外会议做邀请报告60余次，并作为共同主席组织了两次关于“绿色、可持续合成”的国际会议，并被聘为《Scientific Reports》等国际期刊编委，2012年入选中组部首批青年拔尖人才计划，2013年获得国家杰出青年基金，2015年入选英国皇家化学会会士，2016年获聘教育部长江特聘教授，并获得Roche Chinese Young Investigator Award（2014），中国均相催化青年奖（2013），Thieme Journal Award (2013),中国药学会青年药物化学奖(2010)，中国化学会青年化学奖（2010）等多项奖励。

成果简介：研究目的： 开发高效、节能、低成本的光电催化技术，为去除气相中的挥发性有机污染物以及水体中的有机染料和重金属离子提供可行性方案。 主要科学发现点： （1）首次利用平面型器件实现了气相甲醛的光电催化去除，突破了光电催化技术不能应用在气相污染物降解反应的局限，并具有高效的特点。跟传统的光催化氧化甲醛相比，光电催化氧化甲醛的效率提高了16.3倍；应用平面型器件还可以直观地探讨气相或液相污染物和催化剂之间的电荷转移机制，发现了从甲醛（或有机污染物）到TiO<,2>的光致电荷转移过程，完善了对光催化反应机理的理解； （2）首次利用二极管整流的交流电作为光电催化反应的电压驱动模式，可以不需要交流电转换成直流电的装置，直接利用墙壁交流电。这种驱动方式具有高效、节能的优点，更有利于光电催化降解污染物的实用化； （3）首次实现了无半导体光催化剂存在下重金属离子的高效稳定去除，突破了传统光（电）催化技术必须使用半导体光催化剂的业内共识，避免了传统技术中的工艺复杂、催化剂不稳定的问题。新体系光电催化还原六价铬的效率是传统TiO<,2>薄膜的三倍以上，为光电协同（催化）技术的发展和实用化提供了崭新的研究视角，有潜在的工业应用价值； （4）开发新型光催化剂应用于重金属离子的光电催化去除。利用TiO<,2>纳米管光阳极结合大面积Ti网阴极，以及利用新型载钛羟基磷灰石催化剂，实现了高效快速光电催化去除重金属离子，解决了光电催化技术较少应用在重金属还原体系中以及效率低的问题。 成果产生的价值： 该项目发表SCI收录文章17篇，总影响因子59.416，总他引次数118，获得授权中国发明专利3项。相应成果入选北京市自然科学基金“十二五”期间优秀成果选编，并被“Renewable Energy Global Innovations”网站作为研究热点报道。所获3项专利均实施了专利转让，取得了一定的经济效益和社会影响。项目研究为光催化/光电催化协同技术的发展和实用化提供了崭新的研究视角，既有理论意义，又有实践创新，具有工业应用价值和环境保护意义。

成果简介：针对全球范围内大气参数实时监测技术需求，以地表30千米内与人类活动密切相关的大气空间为探测对象，依据大气分子的拉曼散射原理，开展具有自主知识产权的紫外域波长激光雷达探测大气水汽、温度和气溶胶特性的系统及实验研究，主要涉及拉曼激光雷达系统探测技术、微弱信号提取技术与方法、大动态范围的数据拼接与校正技术、多参量并行精细探测及反演技术和模块化系统集成技术与对比实验研究等多学科交叉技术。结合多年来研究大气水汽和温度拉曼激光雷达技术的积累，研制了以特殊分色片和窄带干涉滤光片为核心的高性能拉曼分光系统，实现了大气分子的振动和转动拉曼信号的高效精细提取技术，构建了拉曼激光雷达系统，实现了对大气水汽、温度与气溶胶廓线的精细探测。长期实验探测性能稳定，可靠性高，可作为区域性大气和空间环境地基激光雷达监测基地继续开展长期观测实验研究。研究成果：结合多年研究大气水汽和温度拉曼激光雷达的技术积累，研制了以特殊分色片和窄带干涉滤光片为核心的高性能拉曼分光系统，获得发明专利2件，构建了600毫米口径望远镜的拉曼散射激光雷达系统，实现了对大气水汽、温度与气溶胶廓线的精细探测。（1）振动拉曼信号分光系统：针对激光雷达回波信号中强烈的米-瑞利散射信号，为改善系统的分光效率与提高系统的稳定性，设计并研制了高反射率窄带宽分色片组合的振动拉曼信号分光系统，高效提取了水汽分子的振动拉曼散射信号，实现了米-瑞利散射信号8个量级以上的抑制率，显著提升了系统的探测距离与稳定性。（2）微弱回波信号高效提取技术：针对激光雷达回波信号中的强背景噪声，深入研究EMD-DISPO和Wavelet的噪声滤除技术，设计并选取了合适的小波基参数，利用小波多尺度变换对激光雷达回波信号进行分解和重构，有效滤除激光雷达回波信号中的强背景噪声。（3）大动态范围回波信号拼接及校正技术：针对激光雷达回波信号的大动态范围，为高保真度地获得回波信号，研究了模拟和光子计数探测模式的特征，提出了基于空间方差的数据拼接技术与方法，并结合激光雷达几何重叠因子的校正技术，实现了全程回波信号的有效提取与标定技术。（4）大气多参量精细反演算法：研究了大气水汽、温度和气溶胶精细反演算法，实现了大气水汽、温度、湿度和气溶胶廓线的精细测量。研究和分析了两年的实验观测数据，验证了拉曼激光雷达系统的探测有效性和可靠性。探测实验结果表明，搭建的拉曼激光雷达系统探测气溶胶廓线高达40千米的，温度廓线高达30千米（图2），水汽密度廓线高达15千米（图3）。（5）拉曼激光雷达实验样机与比对观测：利用工程化和模块化设计理念，开展拉曼激光雷达系统集成技术研究，设计友好的大气参数测试界面，编写专业的大气水汽密度、温度、湿度和气溶胶等参数反演程序，完成了高稳定性的拉曼激光雷达实验样机研制（图4）。为验证拉曼激光雷达系统的有效性和可靠性，结合探空气球测量数据，开展多角度多参数对比试验研究。实验与数据分析结果表明，所研制的拉曼激光雷达系统可获得晴空天气条件下30千米高度范围内的大气参数廓线，即使在西安雾霾天气条件下，也可获得10千米高度范围内的大气参数廓线；不同天气条件下的数据对比分析，表明了所研制仪器的有效性和可靠性，可作为区域性大气和空间环境地基激光雷达监测基地继续开展长期观测实验研究。

成果简介：光纤陀螺是上世纪70年代问世的新一代惯性传感器，具有许多独特的优点。长期以来，由于光纤陀螺的战略重要性和生产成本等原因，主要用于国防领域，在国民经济建设领域的推广应用明显滞后。 光纤陀螺现有二个经典的光路技术方案：1）光波导+光纤，2）全光纤。全光纤陀螺具有可靠性高、成本低的特点，特别适合在国民经济建设领域中推广应用，但传统全光纤陀螺的测量精度与动态范围相互制约，因而测量精度偏低，限制了其推广应用。 该项目针对全光纤陀螺存在的问题，通过对基础理论和机理性问题的研究，提出了多项创新理论和技术，大幅度提高了全光纤陀螺的测量精度，大大降低了生产成本，为全光纤陀螺在国民经济建设领域的推广应用奠定了基础。主要科学发现和成果如下： 1）提出了一种新概念的光纤器件，即具有起偏振功能的新型熊猫光纤拉锥耦合器，通过理论分析揭示了其工作原理和制备方法。该成果发表在Scientific Reports、Applied Optics。依托该新概念光纤器件，首次提出并实现了全光纤陀螺的新型最小互易光路，这是全光纤陀螺问世数十年来的一次结构性创新。该成果可提高全光纤陀螺的测量精度、可靠性，并降低生产成本，获美国和中国发明专利权各1项，论文发表在Applied Optics。 2）提出并实施了PZT相位调制器的新型相位调制理论，成果获美国和中国发明专利权各1项，论文发表在Optics Letters。根据对熊猫保偏光纤内部应力的理论分析，首次提出了偏振轴精确自对准理论和方法，突破了熊猫光纤器件制作的关键技术瓶颈，大幅度改善了此类光纤器件的技术参数，提高了成品率，纠正了长期以来关于此类器件工作轴的不恰当选择，论文发表在Optics Express。成果使全光纤陀螺的零点漂移下降了2个数量级，测量精度进入了高精度陀螺等级。 3）在全光纤陀螺电路中引入DSP系统，自主开发新算法，使动态范围扩大了1-2个数量级，噪声指标大幅下降。成果获1项美国发明专利权，2项中国发明专利权，在Optics Letters，Applied Optics，Optical Engineering发表论文共4篇。 2012年以来，项目成果通过技术服务方式进行了转让，合同技术服务费累计469.7万元，项目组已到账309.7万元。依托项目成果研制的全光纤陀螺已在国内外销售100余只，应用于石油勘探和开采、煤炭勘探和开采、地质勘探、高铁轨道检测、车辆自动驾驶等领域，其中36只陀螺出口欧洲、中东、南美洲国家。该成果获2014年日内瓦国际发明博览会金奖和2012年中国发明协会国际发明展览会金奖。

成果简介：基因组学正处于从个体基因组学向细胞基因组学的重大变革中。融合单细胞操纵和基因组技术使项目组能够全面认识给定生理或病理组织的生物状态，在最高分辨率上观察基因型和表型的关系，并能从中获得仅在特定细胞表达的靶点、标志物或信号分子。这些靶点、标志物和相应的单细胞检测手段具有重要的临床应用前景。近年来，国际上报道的单细胞组学技术在通量、覆盖度、准确率、灵敏度和平行性方面均有进一步提升的空间，项目组将研发新一代单细胞组学技术和相关的生物信息技术，解决以往单细胞技术无法回答的临床和科学问题。肿瘤组织内癌细胞和微环境细胞成分复杂、其组织方式、相互作用、克隆差异仍很不清楚；染色体以及基因的异常会引起出生缺陷，反复性流产胚胎停育，虽然已有相对成熟的染色体异常的检测手段，但针对染色体微缺失和平衡易位的产前检测手段还远不能满足临床需求，亟需建立精确、简便、快速、有效的产前尤其是植入前胚胎遗传检测方法。因此，项目组选择肿瘤和生殖为突破口开展研究。一方面，项目组将发展和完善单个细胞基因组、转录组、表观遗传组的精准、无偏、均匀的扩增技术和快速、平行的测序技术，以及单细胞蛋白质检测技术，并提供相应的生物信息学工具和数据库。较现有方法提高检测的灵敏度、特异性，扩展变异类型，提高通量、降低成本、提升自动化水平。另一方面，通过搭建技术与临床紧密合作的团队，项目组将深入推进单细胞组学技术在肿瘤和临床研究中的应用。在肿瘤研究方面，开发血液检测技术，并对肿瘤干细胞和肿瘤组织微环境中的免疫细胞进行研究。在生殖研究方面，开发染色体平衡异位胚胎与正常核型染色体胚胎的鉴别诊断平台，并对囊胚外滋养层单细胞组学分析与胚胎后期发育潜能的关系开展研究，达到全面了解胚胎发育机制，找到影响胚胎着床因素，更准确地进行胚胎遗传学诊断。项目阶段性成果：（1）单细胞基因组测序技术。（2）单细胞转录组测序技术。（3）循环肿瘤细胞的单细胞测序研究。（4）单细胞组学在生殖医学中的应用。（5）肝癌的免疫单细胞研究。

成果简介：构筑任何一个单分子器件的基本思路是将单个分子镶嵌在两个电极之间，形成“电极-分子-电极”的纳米连接（单分子裂结器件）。国际上通常是利用金属作为电极来实现这种连接，从而形成“金属电极-分子-金属电极”的连接器件。可以采用两个方法来实现：①采用扫描隧道显微镜（STM）或导电原子力显微镜（CP-AFM）构筑模型器件；②采用纳米间隙的电极对来构建原理性的连接器件。中国已经具备开展单分子电子器件研究的坚实基础，形成了在国际上有重要影响力的实验和理论研究队伍，在功能分子材料、单分子器件制备方法和功能单分子电子器件等方面取得了一系列原创性成果。在此即将获得突破的背景下，该项目汇聚国内主要实验和理论力量，以发展材料在单分子水平上综合物性的原位高灵敏测量技术和制备高性能单分子元件为目标，建立单分子综合物性原位高灵敏测试的可靠平台，提升单分子输运性能及其调控的研究手段和水平。主要研究内容：研究沿着从“功能分子à理论模型à实际器件”这一研究思路，主要研究内容：首先发展高稳定单分子器件构筑方法学，特别是碳基单分子器件和单分子裂结器件，以满足后续器件的功能化和集成。在该基础上，发展单分子器件的综合物性测量技术，并与第一原理新方法相结合，实现光电磁等外场对单分子新奇效应的调控。基于上述工作基础以及微电子器件的基本元器件，借助功能导向的分子工程学，开发实用且高性能的分子电子器件，并实现高密度器件阵列的演示，如图所示。（1）碳基单分子器件的精准制备关键技术的建立。发展制备原子级可控石墨烯纳米电极的方法，利用电极与分子间不同界面，探索异质界面可能引起的新奇量子现象，研究分子材料的本征载流子输运性能和光电转换功能。（2）单分子原位高时间分辨率动力学的研究。结合锁相放大器和高性能示波器发展低噪音、具有纳秒级时间分辨率的电学实时检测技术，研究有机基元反应及超分子组装的动力学过程，揭示和发现反应及超分子组装的内在新机制；揭示生命现象的本征规律，为准确的分子诊断和个性化治疗发展新的可靠途径，为疾病的早期预防、早期诊断和治疗发展关键性技术。（3）单分子电学测量和拉曼光谱的联用表征技术的发展。发展结合微纳加工和电化学沉积的机械可控裂结芯片制备技术，并探索基于二维材料电极的单分子异质结的原位拉曼光谱表征方法。（4）高性能单分子电子器件的研制。沿着“功能分子设计合成→单分子与电极的精准结合→单分子器件电输运性能测试及多场耦合调控”这一思路，重点研究单分子器件在电输运过程中的开关/整流效应、量子干涉、自旋涨落等单分子尺度独特现象，发展电学性能优于传统器件的分子晶体管、分子整流器、分子级自旋元件等一系列新型单分子器件。（5）单分子器件的新理论和新模型。通过对相关理论计算模拟方法的发展和完善，针对单分子自身特性，分子与电极间的耦合以及外场和外部环境对分子影响的系统性考察和研究，探索单分子尺度下可能产生的新奇物理化学现象，建立单分子器件新的理论模型。（6）1000个单分子器件集成的演示。结合CVD生长石墨烯技术和光刻技术，发展基于碳基电极的单分子器件图案化设计和集成策略，探索与硅基芯片兼容的碳基纳米间隙批量加工技术，初步实现1000个单分子器件集成演示。

成果简介：急性肝衰竭是一临床急危重症，死亡率高达50-80％以上。在国家多项科技项目支持下，项目组围绕急性肝衰竭发病机制、肝移植治疗指征及时机、供体来源的多元化、肝功能衰竭的干细胞解决方案以及术后乙肝主动免疫重建预防乙肝复发等关键技术，开展了集成创新研究，显著降低了急性肝功能衰竭这个重大疾病的死亡率，在多项关键技术上取得了一系列重大突破： 1、手术时机、手术指征的优化与供体来源多元化研究。 如何避免急性肝衰竭的无效肝移植一直是肝移植学界争论的焦点，MELD＞25分被认为是手术禁忌。该研究突破了该手术禁忌，使急性肝衰抢救成功率达到了80％，1、3、5年生存率分别达到76.8％, 75.6％, 74.1％的国际先进水平。其次，抢救急性肝衰竭时供体来源的时限性、紧迫性矛盾极为突出，课题组建立了亲属活体（包括左/右半肝、活体辅助、活体双供肝）肝移植救治急性肝衰竭的技术规范，推动了北京市和解放军总医院公民逝世后器官捐献，为解决供体短缺做出了有益探索。 2、建立肝移植抢救绿色通道和围手术期重要脏器功能保护的技术创新。 项目组建立了肝移植抢救急性肝衰竭的绿色通道，倡导多学科协作、肝移植适时介入的治疗新理念，通过肝病内科→人工肝→ICU→肝移植的无缝连接和围手术期重要脏器功能保护的实践，在北京市最早建立了抢救急性肝衰竭的多学科协作团队，践行了集成医疗理念。 3、急性肝衰竭发生机制及再生修复干细胞解决方案的创新性探索。 项目组首次证明了GSK3β-PPARα-自噬分子信号通路在急性肝衰竭发病机制中的关键作用，为急性肝衰竭的治疗提供了新的治疗靶点；此外，首次通过谱系重编程技术从人成纤维细胞分化出具有真正功能作用的人类肝细胞并大量生产，是干细胞技术领域的一个突破性进展，为干细胞技术治疗急性肝衰竭和各种肝病奠定了重大基础。 4、预防肝移植术后乙肝复发的高效、经济新选择—乙肝主动免疫重建。 中国70％以上肝移植受体的基础疾病为乙肝相关疾病，乙肝复发是决定乙肝肝移植受体长期生存的主要因素。项目组通过10余年乙肝主动免疫重建的基础与临床研究，为预防肝移植术后乙肝复发建立了经济、高效、终身的新选择，具有明显的社会和经济效益。 项目组共发表文章58篇，其中SCI收录17篇，发表在Cell Stem Cell、Hepatology、Liver Transplantation等国际权威杂志，影响因子总计82分。近10年来，共救治了150余例重症急性肝衰竭患者，成功率接近80％。无论是治疗总例数还是救治成功率，均居于国内领先水平。

成果简介：研究目的： 随着新一代的测序技术的发展，越来越多的编码和非编码基因被科研人员所发现。但是面对海量的基因库，科研人员无从下手去研究如此巨大数量的基因。之前常用的基于慢病毒载体的RNA干扰文库虽然广为应用，但是由于RNA干扰技术对于基因表达的抑制能力有限，常常不足以展示出基因相对应的性状。 CRISPR/Cas9技术是第三代基因组编辑技术，也是现在世界上最为前沿的生物技术。基于CRISPR/Cas9技术的高通量遗传筛选平台的出现能够帮助科研人员大规模的快速和高效的分析出编码和非编码基因的功能以及基因在复杂的环境中同其他基因相互作用的机制。 主要技术创新点： 该项目在CRISPR/Cas9技术基础上开发了高通量的遗传筛选技术。该技术分为两种，一种是针对编码基因的高通量遗传筛选技术，另外一种是针对非编辑基因的高通量筛选技术。 针对编码基因的高通量筛选技术使用的是设计并合成完备的sgRNA文库，该文库针对的是编码基因的序列，通过病毒进入到Cas9稳定表达的细胞系中去，控制好病毒滴度，获得大规模的基因移码突变的细胞库。通过对细胞库进行筛选可以高通量的研究基因功能。 对非编码元件进行简单的移码突变并不能起到作用，所以该项目又设计并建立了paired-guide RNA（pgRNA）文库的构建方法，通过pgRNA引入的基因组大片段删除来破坏lncRNA表达及功能，并由慢病毒介导在多个癌细胞系中实现了功能筛选。 有了以上两种高通量筛选的方法，科研人员可以快速高效的对编码基因或者非编码基因进行功能研究，信号通路研究以及其他方面的研究。 成果产生的价值： 该项目开发的这两种高通量筛选平台，依托于现在世界上最为前沿的CRISPR/Cas9技术，已经广泛被全世界各大科研机构所使用。到现在为止，该项目已获得了三项国家发明专利授权，一项发明专利正在受理当中，8篇高水平的文章在《nature》《nature biotechnology》上面发表。同时该项目紧跟时代步伐和政府的领导，实现了产学研用的科研成果转化，将专利转让给博雅辑因（北京）生物科技有限公司，实现了一定的经济效益和社会效益。 基因编辑是近年来在生命科学领域里最为前沿的技术，是科技创新的一个标志性的技术，同时也是应用前景最为广阔的技术。高通量筛选技术能够研究编码基因和非编码基因的功能，帮助药物的研发和靶点的筛选，十分契合首都作为科技创新中心和开放创新核心区的目标，也为首都的经济发展带来强大的驱动力。

成果简介：近几年，散射式扫描近场光学显微术由于其高光学空间分辨、可见光到太赫兹宽波段适用等优势在微纳材料、微纳电光器件物性研究领域展现出独特的优势和特点。在以石墨烯为代表的二维表面电子密度振荡形成的表面等离激元传输性质的研究和以氮化硼为代表的声子极化激元传输性质的研究方面发挥了重要作用。对低维纳米体系等离激元或声子极化激元的传输特性进行表征分析可以获得与其能带、载流子浓度与分布、声子能量、电声耦合等相关信息和图像，这些信息来源于针尖的光学散射，因而具有很高的空间分辨率，对于特定体系可以在大气环境无损的实现2～3纳米的空间光电特性成像。主要研究内容：①理解低维半导体微结构对载流子影响的物理机制。项目组最近的工作初步发现，低维半导体材料因其受限结构对自身声子产生较大作用，导致其能带结构与费米面发生变化，在低维纳米结构上产生载流子集体振荡形成表面等离激元波。其具有类似石墨烯的强电磁场转化能力，且远红外波段传输品质因子比石墨烯高5倍。使用散射型扫描近场光学显微镜，施加电学调控在中、远红外波段成像及动态光谱采集，通过对等离激元光学模式的鉴别及弛豫时间的获取研究关于载流子特性的物理性质。同时进一步发展近场非线性光学成像技术，利用非线性光学现象对表面结构对称性破缺的敏感性，实现高空间分辨的低维材料微观结构与光学响应的研究。②实现实空间Bi₂Se₃二维拓扑绝缘体Dirac等离激元光学近场成像，揭示其色散、衰减及其中的量子尺度效应。项目组利用化学气相沉积或液相合成方法可以制备形状、尺寸和厚度可控的拓扑绝缘体二维原子晶体，使用红外光学近场成像研究Bi₂Se₃纳米结构表面等离激元模式随形状、尺寸、厚度、激发波长以及外加偏压的变化。进一步构建拓扑绝缘体和氮化硼人工超晶格结构，研究Dirac等离激元与声子极化子之间的耦合。③获得微纳结构对材料内部能量和激发的转移过程及其他超快弛豫过程影响的全面信息。基于现有的扫描近场光学系统，结合非线性光学系统及超快光学系统，搭建空间＜10纳米,时间＜100飞秒的高时空分辨率系统，研究材料的激发态和高分辨率光谱以及材料中的微纳结构对内部能量和激发的转移过程及其他超快弛豫过程。并通过实验制备共振结构和纳米聚焦结构，实现巨大的场增强以得到足够高的信噪比，获得时空高分辨成像。其中，关键是要解决两个重要的技术问题是：高时空分辨近场光学成像与光谱采集系统的搭建、光学扫探针上制备共振和聚焦结构提高信噪比。预期目标及其效益：拟发展基于扫描近场光学显微术的飞秒超快技术，实现高时空分辨，从而可对外场作用下纳米材料内发生的各类相互作用过程同步进行空间分辨与瞬态特性测量。与此同时，将光学研究平台上引入非线性技术，实现时间分辨近场非线性光学成像，可对具有对称性破缺的纳米体系表/界面结构的物理性质实时表征和测量，进一步扩大近场系统研究范围。选取低维半导体材料与低维拓扑绝缘体为研究对象并研究其等离激元相关特性，一方面是弥补传统材料如金属等离激元损耗大且不可调控的缺点，另一方面也是为等离激元材料供新的选择。所要实现的高时空分辨技术恰好为纳米尺度各超快过程对应的物理性能与机理研究奠定了不可或缺的技术基础，且能达到基本物性的定量化测量。以上技术在国内尚属空白，若成功搭建，相信定会掀起一股新潮流，并揭示出纳米材料更多现有技术条件无法观测的新奇物性，对促进我国在纳米科技领域取得重大突破以及保持国际竞争中的优势地位具有不可忽视的积极作用。

成果简介：研究目的： 随着云计算、大数据、物联网、智能机器人等新技术的不断涌现，现代社会的信息化程度日益加深，对城市电能配送基础设施的可靠性与安全性要求越来越高；在数据中心、通信网络以及关键信息节点上，计算集群、智能硬件、精密传感器等设备的全天候正常运转，极度依赖高质量和高智能的城市电力供给。在超大特大城市，由于用户需求的多样性、配电网络的复杂性以及负荷的高波动性，电压波动和闪变、网络谐波、频率偏差、三相非平衡等电能质量事件更加突出，现代社会的信息基础设施对提升电能质量、保障线路安全、准确预测负荷、实时调控配电的自动化技术需求极为迫切。该项目基于城市配电网络工程实践，研究了城市配电环网电能质量优化与负荷预测调控自动化系统，为当地的电能质量和配电网的可靠性提升做出了重要贡献，经受了市场的检验，创造了显著的市场价值。 主要技术创新点： 发明了一系列具有自有知识产权的适用于配电网智能传感器、断路器等电力物联网硬件； 发明了一种基于电力计量历史时间序列数据和用户需求模型的负荷预测以及最优负荷调控自动化设备； 发明了一种基于Petri网络的电能质量复杂事件检测与优化分析方法。 成果产生的价值： 上述创新成果在城市配电网络工程实践中得到了应用，为重要区域的配电环网提供了电能质量优化和负荷预测调控系统的软硬件服务，是北京市发改委认定的“北京市电力需求侧管理城市综合试点需求响应负荷集成商”，项目收入超过6000万元，利润902万元，为北京市直接利税超过200万（不含职工工资及保险），600余万终端用户受益，产生了较好的社会和经济效益。

成果简介：信息型太阳能电池组件和分布式智能光伏发电系统属于新能源与高效节能→可再生清洁能源技术及相关产品→太阳能的范围。多年来，项目组主要围绕太阳能电池组件的智能化、光伏发电系统的信息化、分布式光伏发电系统的云管理、光伏发电技术与金融服务的跨界融合等问题进行了系统的理论和应用研究。取得成果如下：第一，结合物联网技术的最新研究成果，将无线传感器网络嵌入太阳能电池组件并用于工作状态参数的实时监测，设计研发了国内首款信息型太阳能电池组件及应用产品。第二，基于信息型太阳能电池组件研发了家用型、微网型和大规模智能型光伏电站管理系统，具有远程监测、无人巡检、故障诊断和信息综合等功能。第三，设计并研发了基于分布式智能光伏发电系统的全球云电站，建成了首个全球光伏云电站集控中心，实现了分布式智能型光伏电站的云管理。第四，以全球云电站的发电量和二氧化碳减排量实时数据为支撑，研发了基于区块链技术的“新能源交易中心”，开创跨界融合的“互联网+太阳能+众筹”新业态。该项目的关键技术研究成果已经获得授权发明专利4项、实用新型专利2项、登记软件著作权6项；发表论文121篇，其中SCI收录论文32篇；完成科技成果鉴定1项；项目团队应邀参加国际学术会议并进行大会报告42人次。湖北民族学院与湖北永恒太阳能股份有限公司合作申报并获批了省级校企共建研发中心1个；获得了湖北省重点产业创新团队；成功助力企业于2013年获得国家级高新技术企业认证。该项目获得多个国家级和省部级科研立项支持并顺利验收结题，2012年科技部科技型中小企业技术创新基金1项，国家自然科学基金项目1项，2014年湖北省科技支撑计划项目1项。

成果简介：确保药品、食品、保健品、化妆品、医疗器械、消毒产品等健康相关产品以及农药、新化学物质的安全性是事关国计民生的重大问题。科学、规范、可靠的评价手段对于确保产品安全性至关重要。中国安全性评价整体发展水平相对滞后，在安全性评价技术研发与应用以及管理规范等方面与发达国家还存在较大差距，不能满足不断增长的健康相关新产品的评价需求。该项目通过引进、吸收、集成国际先进的安全性评价准则与管理规范以及安全性评价新技术，创建了符合国际规范并具有中国自主特色的健康相关产品安全性评价技术平台，建立了涵盖广泛毒性终点范围的以毒理学替代方法为核心的安全性评价技术体系。 项目主要创新点：①建立了涵盖全部健康相关产品种类、多种毒性终点（一般毒性、局部毒性、遗传毒性、生殖发育毒性以及致癌性等）的国际先进、国内领先的技术平台及其管理体系；技术平台在3个项目候选单位同步实施，相继通过了国家食品药品监督管理总局、国家认监委、农业部、环保部等国家级权威认证认可；获批为“药物安全评价关键技术北京市工程实验室”与“食品安全毒理学研究与评价北京市重点实验室”，为首都及中国健康相关产品的研发提供了强有力的技术支撑。同时还通过了国际AAALAC认证，提升了国际核心竞争力。②在光敏剂安全性与光毒性、特殊用药途径药品安全性、免疫毒性、吸入毒性、生殖发育毒性等评价领域，居国内领先地位。构建了常用实验动物血液生化、血液学、毒性病理学、生殖毒性指标等常用背景数据库，建立了规范的毒性病理学诊断技术标准。③集成构建了一套涵盖多种毒性终点（急性毒性、免疫毒性、靶器官毒性、生殖发育毒性等）的毒理学替代方法以及基于毒性通路扰动的毒性测试策略。 该项目的实施为包括北京在内的国内外机构提供了优质的技术服务，累计完成700余种各类产品的安全性评价研究，助推200余个产品获批临床或上市，有力促进了中国相关产品的研发进程。近十年直接经济效益逾2亿元，利税近4000万元。累计发表学术论文180余篇，其中SCI论文60余篇，出版学术专著4部，取得专利5项；已培养博士后、博士及硕士研究生120余名。成立全国性学术组织，主办3次国际性学术研讨会等多种形式的技术培训与推广活动，推动了毒理学新技术方法在安全性评价领域的应用以及管理认可；缩小了与发达国家的差距，对于打破国际贸易技术壁垒具有重要的意义。部分研究成果先后获中华预防医学会科学技术二等奖、中国产学研合作创新成果奖。

成果简介：研究目的： 研究设计一套可视化快速开发平台，基于该平台形成一套企业生产运营管理信息系统并应用于煤炭行业，以满足生产运营的管理需求，保证集团公司及各二级公司在统一监测、统一调度和应急指挥方面的互联互通、资源共享。通过研究Spring、ORM、WebGIS、数据实时传输、瓦斯预测等相关技术，完成系统设计。系统可实现模块化部署，快捷实现动态数据的实时传输，同时保证数据的安全可靠性，减少维护量；能够对全集团的生产、质量、安监、人员等数据进行统一存储监测，实现瓦斯浓度预测，为安全生产管理提供决策支持；能够应用GIS与日常生产有关的图形信息实现联动，基于采掘工程平面图实时显示监测信息、人员信息等的变化情况。 主要技术创新点： 创新点1：研发了企业生产运营管理信息系统并应用于煤炭行业，建立了统一的空间数据库存储模型和应急资源库，实现了基于WebGIS技术的全景导航，生产运营、安全监测、应急资源均可实现一张图管理。 创新点2：首创了基于JavaEE和Spring框架技术的可视化快速开发平台，具有系统可视化建模及软件代码自动生成功能，实现了软件管理和开发过程的标准化，可快速响应需求变化，降低开发成本。 创新点3：提出了一种新的动态数据实时传输方法，利用数据采集模块实时采集二级公司数据，并将采集到数据传输给综合调度系统。数据采集无需部署客户端程序，能够通过数据的加密和压缩以保证安全性；提出了分组的多元自回归模型，通过全面考虑解释因子，研究完成了Adjust Group LASSO算法及有效的惩罚函数，利用局部二次近似迭代算法进行参数估计，提高了瓦斯浓度预测的精确性。 成果产生的价值： 项目为企业生产运营管理信息系统的开发提供了一个基础建设平台，基于该平台可快速构建相应的管理信息系统，提高了开发效率；不仅可应用于煤炭行业，在金融、保险、生产制造等行业也均具有广泛的应用前景。该平台已在中煤集团生产运营管理信息系统、中煤资产管理平台、航信农业监管平台等得到了应用。 基于快速开发平台研发设计的生产运营管理信息系统，可充分满足各种规模企业生产运营管理需求，并建立了统一的空间数据库存储模型和应急资源库，实现了基于WebGIS技术的全景导航，生产运营、安全监测、应急资源均可实现一张图管理。通过在煤炭行业的实际应用，系统运行经济合理，功能完善，取得了明显的经济社会效益。经专家委员会鉴定，项目达到国际先进水平，具有广泛的推广价值。

成果简介：太赫兹（THz）的频段处于微波与激光之间，具有许多独特的特点，是认识自然界的有效的工具之一，在医学、生物、材料和安检等方面具有广泛的应用。多年来太赫兹在科研和应用方面相对滞后，主要是因为缺少有效的太赫兹源。中国工程物理研究院应用电子学研究所黎明研究员团队在国家重大科学仪器设备开发专项“相干强太赫兹源科学仪器设备开发”的支持下，联合清华大学、北京大学、北京应用物理与计算数学研究所等单位，研发了基于自由电子激光的太赫兹源（CTFEL）。该装置主要由直流高压光阴极注入器、射频超导加速器、微波源、低温系统、摇摆器、激光谐振腔、太赫兹传输与测量等系统组成。它产生的太赫兹不仅具有单色、频率可调（1～3 THz）的特点，同时还具有高峰值功率（>0.5MW）、高平均功率（>10W）等优点。

成果简介：传统的各种废气的净化处理方式是先进行脱硝，然后进行除尘，最后进行脱硫处理，并且是相互独立的。但是经过几十年来的实际工业化应用表明，这些技术的效果不佳，处理费用高，且未能从根本上解决问题。而DDS烟道气除尘脱硫脱硝技术相对于传统的技术有了重大的突破。主要创新点包括： 除尘、脱硫和脱硝效率高：可以将烟道气中的灰尘(含PM100、PM10、PM2.5等)含量可降至5mg/Nm<'3>以下，SO<,2>含量可降至30mg/Nm<'3>以下，NOX含量可降至35mg/Nm<'3>以下，这些在多数情况下检测不出，同时还可以有效脱除烟道气中的HCl、HF、二噁英、多环芳烃等有机物（含部分VOCs）和重金属等，实现超低排放或近零排放。 溶液全循环使用：DDS除尘液和DDS脱硫液都是吸收后，然后进行再生，再生后的DDS除尘液和DDS脱硫液又重复使用，如此连续循环。 真正实现变废为宝：将烟道气中将要被排放到大气中的SO<,2>和NOX等废弃物转化成相应的纯液体SO<,2>和硝酸盐等重要化工产品。 适应高硫含量的烟气或废气脱硫。 无二次污染现象：DDS烟道气除尘脱硫脱硝技术是采用全溶剂方式运行，且是全循环使用的，不需要用石灰石或石灰作为脱硫剂，无大量硫酸钙废渣产生，也不会造成设备堵塞现象，避免了严重的土壤和地下水污染的二次污染现象；不用氨作为脱硫剂，也不用氨或者尿素作为脱硝剂，所以避免了氨的逃逸现象而造成的严重二次污染。 溶剂稳定性强：DDS除尘剂和DDS脱硫剂都是高沸点的物质，无毒、无害，稳定性强、抗氧化能力强、变质缓慢，失效时间长，损失少，只需补充跑、冒、滴、漏损失即可。 溶液循环量小：该技术操作气液比大（通常为500～5000），溶液循环量小，能耗低，且运行费用低。 该技术适用于火电、钢铁、水泥、玻璃、冶炼、陶瓷、化工、建材和垃圾焚烧等废气的除尘、脱硫和脱硝。 该成果已获得国内及多个国外专利授权及奖项，发表文章一百多篇，其中被EI和SCI所收录的论文达八十余篇。在2013年底中试试验获得成功，2015年工业化试验应用获得成功！现在已经在包钢集团热电厂3#号锅炉上用于烟道气净化处理，效果很显著.如该成果获得广泛的推广应用，将会开创烟道气处理技术的新时代！并将可以从工业源头消除灰霾现象，使“APEC蓝”永驻。

成果简介：课题组以流域水生生态系统为受体，以保障饮水安全、水环境质量安全及维护水生态健康为核心，从累积性风险的概念范畴出来，全面考虑上游来水污染、流域社会经济发展（工业化、城镇化）、区域土地开发利用等胁迫因素，结合具体流域的特点，确定不同流域类型（水库、湖泊、入海河流）水质安全所要评估的压力源。课题组以累积型水环境风险为关注对象，以模型为主要手段，研究建立了面向不同预警需求的流域水质安全预警技术。一是，着眼于长时间尺度的水质退化风险宏观管理决策需求，建立了基于压力-驱动效应的流域水质安全趋势预警技术方法；二是，着眼于短时间尺度的水质异常波动风险快速应对需求，建立基于受体敏感特征的流域水质安全状态响应预警技术。

成果简介：中原经济区是以郑汴洛都市区为核心、中原城市群为支撑、涵盖河南全省以及周边地区的经济区域，经济总量仅次于长三角、珠三角及京津冀，位列全国第四位。为了对中原经济区大气细颗粒物污染特征及防治对策进行全方位深入的研究，改善中原经济区环境空气质量，郑州大学（环境科学研究院）于2014年1月承担实施了环保公益性行业科研专项经费项目“中原经济区大气细颗粒物来源及控制研究”（项目编号：201409010）。主要研究内容包括进行区域空气质量及污染特征评估，建立典型污染源细颗粒物化学成分谱，开展主要排放源对细颗粒物贡献的定量解析，对典型重污染日进行分析研究，在编制典型城市污染源清单的基础上研究污染源对大气污染的分担率，并提出污染物消减方案和控制对策方案，研究确定中原经济区区域间污染物分布特征、传输影响及其与周边地区的相互影响关系，提出区域大气细颗粒物污染综合优化控制方案。