国家自然科学基金委员会基础科学中心项目——地磁场与生命----成果介绍

成果介绍

孙智多|刘嘉玮等-ACS Nano：磁性铁蛋白温和磁热疗法破解膀胱癌灌注热疗“高温炎症损伤”难题

近日，中国科学院地质与地球物理研究所潘永信研究员、刘嘉玮特聘研究员团队，发展出一种基于磁性铁蛋白（Magnetic Ferritin）的温和磁热治疗新策略。研究团队通过构建酸响应型磁性铁蛋白递送体系，并结合一氧化氮气体治疗，实现了“低温高效”的膀胱癌治疗模式：既增强了肿瘤对温和磁热的敏感性，又有效缓解了治疗过程中的炎症反应。膀胱癌是全球常见恶性肿瘤之一，如何在“安全”与“有效”之间取得平衡，始终是膀胱癌热疗研究中的关键挑战。近日，中国科学院地质与地球物理研究所潘永信研究员、刘嘉玮特聘研究员团队，发展出一种基于磁性铁蛋白（Magnetic Ferritin）的温和磁热治疗新策略。研究团队通过构建酸响应型磁性铁蛋白递送体系，并结合一氧化氮气体治疗，实现了“低温高效”的膀胱癌治疗模式：既增强了肿瘤对温和磁热的敏感性，又有效缓解了治疗过程中的炎症反应。相关成果发表于国际学术期刊《ACS Nano》。图一基于磁性铁蛋白的温和磁热疗法设计与作用机...

2026-07-08
李金华等-CEE：嫦娥五号发现撞击成因磁铁矿：月球磁记录再添关键载体

近期，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员牵头的中外团队，采用“显微学-同步辐射-微磁学”的多技术关联手段，在嫦娥五号月壤中识别出一类撞击成因的磁铁矿（Fe₃O₄）。该磁铁矿在成分-结构-磁畴状态上与地球常见的磁铁矿显著不同，指示其在低氧逸度、富硫的月球微环境下通过界面控制的顺序结晶形成，并具备稳定携带古磁场信息的潜力。需要强调的是，这一发现并不意味着磁铁矿取代金属铁/铁镍合金成为月球的“第一载磁物”；相反，它提示在特定、局地的微环境中，磁铁矿同样可能充当高质量的磁记录者，值得系统开展普查与机... 摘要：行星物质中的载磁矿物，保存着行星磁场起源-演化-强度的“天然录音机”。在月球研究中，长期主流观点认为金属铁和铁镍合金是记录月球磁场的主要载体。近期，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员牵头的中外团队，采用“显微学-同步辐射-微磁学”的多技术关联手段，在嫦娥五号月壤中识别出一类撞击成因的磁铁矿（Fe₃O₄）。该磁铁矿在成分-结构-磁畴状态上与地球常见的磁铁矿显著不同，指示其在低氧逸度、富硫的月球微环境下通过界面控制的顺序结晶形成，并具备稳定携带古磁场信息的潜力。需要强调的是，这一发现并不意味...

2026-04-22
刘沛余|李金华等-mSystems：古老起源趋磁细菌合成细胞内多金属碳酸盐

近期，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员团队联合北京大学，上海交通大学，澳大利亚国立大学等国内外科研机构，首次报道了三株可在胞内形成磁铁矿磁小体与富含钙（Ca2+）、钡（Ba2+）、镍（Ni2+）、镁（Mg2+）的碳酸盐颗粒的MTB，其中两株隶属于古老起源的硝化螺旋菌门（Nitrospirota）。拓展了胞内钙化微生物的系统发育多样性。研究系统揭示了其矿化的亚细胞结构、元素赋存状态、离子选择机制及其在重金属生物地球化学循环中的潜在意义。在地表环境演化和生物地球化学循环中，生物矿化发挥了不可忽视的作用。与动植物复杂的胞内生物矿化系统相比，原核生物长期以来被认为主要通过胞外诱导的方式形成矿物，形成过程受环境因素影响显著。近年来，趋磁细菌（Magnetotactic bacteria, MTB）被发现可以形成多种胞内矿物，如磁小体（magnetosome）和碳酸钙，逐渐成为研究微生物矿化机制与古地磁重建的热点对象。近期，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员团队联合北京大学，上海交通大学，澳大利亚国立大学等国内外科研机构，首次报道了三株可在胞内形...

2026-04-22
张荣荣|李金华等-AEM：α-变形菌纲趋磁细菌及磁小体形态演化新机制

自然界中存在一类“会感磁”的神奇微生物——趋磁细菌（MTB）。它们在细胞内合成由膜包裹的磁性纳米晶体（磁小体），如同“活体指南针”，借此沿地磁场高效定向，在复杂水域中精确迁移。近日，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员团队基于北京玉渊潭发现的新型MTB，开展多学科交叉研究，首次以定量证据表明：决定趋磁细菌“体内磁石”形态的关键不在于细胞外形，而在于其深层的系统发育（遗传）背景。同时，团队提出磁小体基因簇（MGC）“保守骨架—模块化微调”的演化新模型，为理解生物矿化演化规律与精准解读古环境记录提供... 摘要：自然界中存在一类“会感磁”的神奇微生物——趋磁细菌（MTB）。它们在细胞内合成由膜包裹的磁性纳米晶体（磁小体），如同“活体指南针”，借此沿地磁场高效定向，在复杂水域中精确迁移。近日，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员团队基于北京玉渊潭发现的新型MTB，开展多学科交叉研究，首次以定量证据表明：决定趋磁细菌“体内磁石”形态的关键不在于细胞外形，而在于其深层的系统发育（遗传）背景。同时，团队提出磁小体基因簇（MGC）“保守骨架—模块化微调”的演化新模型，为理解生物矿化演化规律与精准解读古环境记...

2026-04-22
纪润佳|林巍等：地质地球所建成国际首个趋磁细菌基因组数据库（GdbMTB）

近日，中国科学院地质与地球物理研究所生物地磁学研究团队，对分散的趋磁细菌基因组数据资源进行系统整合与质量评估，并关联了样品的环境信息和文献来源等元数据，构建了国际首个趋磁细菌基因组数据库（Genomic Database of Magnetotactic Bacteria, 简称GdbMTB），为趋磁细菌的研究和应用提供了可靠的数据基础。GdbMTB具有交互式、用户友好的界面以及与外部数据库的直接链接，方便用户浏览和查询趋磁细菌基因组数据、追溯原始研究并进行跨数据库导航。趋磁细菌是一类在细胞内合成纳米级磁铁矿（Fe3O4）或胶黄铁矿（Fe3S4）颗粒从而感知地磁场方向运动的微生物。它们不仅是研究生物感磁与生物矿化机制的经典模式生物类群，也对重建地球古地磁场与古环境信息、理解生命起源乃至探索地外生命等具有重要意义。随着生物信息学与测序技术的发展，近年来趋磁细菌基因组数据正在迅速积累，但这些数据分散在不同数据库中，质量参差不齐，且缺乏样本来源、环境背景等关键信息的系统整理。数据“碎片化”阻碍了对这类微生物的多样性、分布规律、感磁机制与起源演化的深入认识。 ...

2026-04-22
李建利|姜丽伟等-SNA&TIM等：高灵敏宽量程原子磁强计研究及其在亚磁-地磁场精确模拟中的应用

发展高灵敏度、高分辨率的磁场测量与模拟系统，实现对环境磁场的实时监测、稳定控制，成为推动相关领域精密测量水平提升的核心关键技术之一。北京航空航天大学大科学装置研究院自主研发了高灵敏宽量程原子磁强计，成功构建了磁场精确模拟与稳定控制系统。该系统以量子精密测量原理为基础，利用原子自旋对磁场的极端敏感性，实现了对外界波动的pT级磁场实时监测；结合高性能三轴线圈系统与数字反馈控制算法，能够实现从低于地球磁场六个数量级的“亚磁环境”（~0.01 nT）到“地磁环境”（~ 50 μT）之间磁场的精确模拟。该研究实现了从... 地球磁场诞生于大约40亿年前，地球上的一切生命、物质皆依存于此。在探索物质演化、生物和化学反应磁效应等过程中，磁场的稳定性与可控性是保证精密实验的基石。然而，自然界存在的背景磁噪声、空间磁干扰以及地磁场长期漂移问题，往往对精密实验构成极大破坏，导致微弱信号被淹没，磁场条件一致性难以保障，实验结果的置信度和可重复性面临显著挑战。因此，发展高灵敏度、高分辨率的磁场测量与模拟系统，实现对环境磁场的实时监测、稳定控制，成为推动相关领域精密测量水平提升的核心关键技术之一。为应对这一挑战，...

2026-01-22

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