2022/3/29 14:56:03 阅读：204 发布者：chichi77
科学虽没有国界，但是学者却有他自己的国家。
——巴斯德
第261期
一
可穿戴“抻面”显示器问世，柔软、明亮、拉伸两倍不断
英国《自然》杂志近日发表一篇电子学论文，美国斯坦福大学科学家团队报道了一种极其富有弹性的可穿戴显示器，具有很好的明亮度和机械稳定性。该设计将成为实现高性能可拉伸显示器和电子皮肤的重要进展。
即时展示信息是面向许多用途的人-电子界面的核心功能，这些不同用途包括成像、治疗以及对身体健康和早发疾病的监测。贴合在皮肤上的理想发光二极管显示器（或称LED显示器），需要摸起来柔软，可拉伸且明亮度好。目前的可拉伸发光装置大部分是用无机材料制成的，要么需要高电压，要么可拉伸性、明亮度、分辨率都会在压力下受限。
为解决这个问题，美国斯坦福大学科学家鲍哲南及其同事此次描述了可拉伸全聚合物发光二极管（APLED）的设计和制作流程。研究团队指出，他们的APLED具有很高的明亮度和耐用性，在拉伸至原有长度两倍时仍能正常工作。
为了满足实际应用，APLED贴在人体皮肤上时需要能长时间工作。研究人员使用一种灵活的无线能量采集系统通过无线电波为他们的APLED供电，并证明这一APLED能跟上人类心跳节拍，显示实时脉搏信号。
有机发光二极管是柔性和可弯曲显示器的关键部件，在许多领域都有广泛应用并取得了很大进展，包括光学神经刺激（例如光遗传学），治疗（例如新生儿黄疸），成像（例如超声断层扫描）等等。其可用于持续监测人类的活动健康和预判疾病。研究团队认为，此次新问世的显示器或为将来的电子皮肤和人-电子应用打下基础。
作者：张梦然 来源：科技日报
二
深海微生物抗癌分子机制发现
根据近日发表在《自然·化学生物学》上的论文，美国加州大学-圣地亚哥分校-斯克里普斯海洋研究所揭示了一种被称为salinosporamide A（又名马里佐米）的海洋微生物，关于如何制造出有效抗癌分子的内容，同时他们首次了解了激活该分子的酶驱动过程。
1990年，微生物学家保罗·詹森和海洋化学家比尔·芬尼克，在热带大西洋的沉积物中发现了salinosporamide A，这种海洋微生物可治疗癌症。他们虽分离出了其他salinosporamide类药物，但salinosporamide A具有其他药物所没有的特征，包括抗击癌细胞的生物活性。
研究人员发现，一种名为SalC的酶组装了salinosporamide分子特有的抗癌“弹头”。这项工作解开了近20年来关于海洋细菌如何合成抗癌分子的谜团，并为未来制造新抗癌剂的生物技术打开了大门。
科学家正利用salinosporamide分子进行治疗脑胶质母细胞瘤的第三阶段临床试验。斯克里普斯海洋学和斯卡格斯药学学院的特聘教授布拉德利·摩尔说，该分子具有跨越血脑屏障的特殊能力，这就是它在胶质母细胞瘤临床试验中取得进展的原因。这种分子有一个很小但很复杂的环结构。它最初是一个线性分子，可以折叠成更复杂的圆形。
据悉，大自然制造SalC酶的方式非常简单，它在生物学中很常见，它参与人体脂肪酸和微生物中红霉素等抗生素的生成。此外，SalC酶进行的反应与一般的酮合酶非常不同：一般的酮合酶是一种帮助分子形成线性链的酶；相比之下，SalC通过形成两个复杂的、反应性的环结构来制造salinosporamide。
基于这些信息，科学家们现在或能制造出这种复杂环结构的酶，为未来研究抑制各类疾病的治疗方式打开了新大门。
作者：张佳欣 来源：科技日报
三
《自然》发文：稀土铕可用于量子通信，开拓光量子系统
在量子系统中，材料与光交互的能力将提供重要作用，例如应用于远距离通信和开发光量子计算机。然而，要找到一种能够充分利用光量子特性的材料非常困难。近日，法国国家科学研究中心、斯特拉斯堡大学、德国卡尔斯鲁厄理工学院和法国巴黎国立高等化工学校的科学家团队的合作研究，成功证明了铕分子晶体在量子通信和处理器方面的价值：铕分子晶体具有超窄的光学跃迁，可以实现与光的最佳交互作用，相关成果发表在《自然》期刊上。
为了执行量子计算，一个量子比特的叠加状态必须持续一段时间，这称为相干时间。核自旋在分子中可以使量子叠加态具有较长的相干时间，因为核自旋可以较好地屏蔽环境干扰，保护量子位免受环境影响。
“在实际应用中，我们必须能够存储、处理和传输量子态，”斯特拉斯堡大学-欧洲量子科学中心(CESQ)Mario Ruben教授说，“我们现在已经确定了一种具有前景的新材料：包含核自旋的铕分子。铕属于稀土金属。”
据悉，稀土晶体具有出色的光学与自旋特性，但它们在光子器件中的集成十分复杂。一般分子系统要么缺少自旋，要么光学线宽太宽，无法在自旋与光之间建立可靠的联系。
因此，研究人员通过稀土离子和分子体系结合生成铕分子晶体，以突破这一困难。铕分子晶体的光学线宽极窄，只在几万赫兹范围内，比其它分子系统都更窄。利用这一特性，团队演示了在铕分子晶体中，通过原子频率梳进行光的相干存储，并实现对离子的光学控制。
科研团队采用光学寻址技术，成功地提高了读出速度，防止了电信号的干扰。频率的分离允许对多个分子分别定位，这项研究在分子材料中达到了超过此前1000倍的光学相干性。通过这种方式，核自旋态能够以一种特定的方式被光学操纵。
光子也适合在更大的距离上传输量子信息，以连接量子计算机或安全地传输信息。据称，这也许可以通过在光子结构中整合新的铕分子来实现，以增强光学跃迁。
目前，瑞士日内瓦大学(UNIGE)科学院应用物理系Mikael Afzelius团队已成功使用掺有稀土铕的晶体，将一个量子比特存储在该晶体内长达20毫秒，为远距离量子通信网络的开发奠定了重要基础。
作者：王蕙蓉 来源：澎湃新闻
四
科学家诱导出人类全能干细胞
近日，中国科学院和深圳华大生命科学研究院等多家机构的科研人员，通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞，这是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞，是继科学家成功诱导出人类多能干细胞后，再生医学领域的又一颠覆性突破。相关研究成果已在国际顶级学术期刊《自然》上发表。
研究者们开发了一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法，能够将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞，即相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞。该成果将助力实现未来人体器官的体外再生，对解决器官短缺、异体和异种移植排斥反应等问题有着重大意义。
2012年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了日本科学家山中伸弥 (Shinya Yamanaka)，他成功将已经成熟的体细胞诱导成为囊胚阶段的多能干细胞。要知道，人类囊胚期的细胞是受精卵发育5-6天的状态，其进一步发育的能力比较受限。
而此项研究将该领域往前推进了一大步，首次获得了受精卵分裂仅3天的胚胎细胞。在受精卵发育早期，每天都发生着巨大变化，正是这2-3天，使科学家第一次通过体外诱导得到了人类8细胞期胚胎样全能干细胞。这是迄今为止在体外诱导获得的“最年轻”的人类细胞，具备非常强的发育潜力。这项研究也将有助于解开人类胚胎早期发育的密钥。
“这些全能性的8细胞期胚胎样细胞重建了受精卵仅分裂3次后的胚胎状态，相比过去的多能干细胞，这种细胞可以分化为胎盘组织，并可能发育为更成熟的各类身体组织，为全世界数百万需要进行器官移植的患者带来了福音。”论文通讯作者，中国科学院Miguel A. Esteban教授、Md. Abdul Mazid博士和李文娟博士表示。
“该进展也是再生医学和单细胞测序技术相结合的完美典范”，论文通讯作者、深圳华大生命科学研究院刘龙奇博士介绍说，“通过大规模单细胞多组学图谱的方法，对干细胞技术手段在体外或体内获得的细胞或组织进行高效鉴定和机制解析，将极大地加速再生医学领域的发展。”
这是研究人员首次在真正意义上将人多能干细胞“转化”为全能性的胚胎细胞，使得人们可以将“成年”版本的细胞，逆向转化为具有更多可能性的“婴儿期”版本的细胞。并且，由于这次得到的全能细胞更接近早期胚胎的原始状态，若将其用于再生医学，培育得到的器官也将更接近于真实器官的状态，更有利于移植。
这项研究的突破，得益于单细胞测序技术的进步。在过去，研究人员可能得对成千上万个细胞进行处理和培养，成功的概率只有不到百分之十。如今，基于华大自主开发的单细胞建库测序平台（DNBelab C4），结合华大智造的DNBSEQ测序技术，科学家可以以高灵敏度和准确性的方法进行多维的单细胞分析，快速得到具有重要发育潜能的细胞，并研究这些细胞的发育去向。
此外，研究团队还将诱导得到的全能干细胞分类并注射到小鼠体内进行进一步的发育，然后使用华大的单细胞测序技术进行大规模细胞图谱分析。最终，研究人员确定了实验得到的全能干细胞与人8细胞期胚胎细胞高度相似，证明了该细胞的全能性。这为未来使用患者本人细胞进行器官培养，并用于自身器官移植和替换，提供了科学依据。
该研究由中国科学院和深圳华大生命科学研究院牵头，由英国剑桥大学、吉林大学，以及孟加拉国拉杰沙希大学等多个团队共同参与，且已通过伦理审查，严格遵循相应法规和伦理准则。
作者：刘传书 来源：科技日报
五
直径仅2毫米，磁性机器人可进入最小支气管采样
根据近日发表在《软体机器人》杂志上的论文，英国利兹大学“风暴”实验室团队开发了一种“磁性触手机器人”，直径只有2毫米，大约是圆珠笔笔尖的两倍，可由患者体外的磁铁引导进入肺部狭窄的管道。研究证明，这种机器人可以到达肺部最小的支气管处，可采集组织样本或提供癌症治疗。
目前，医学界使用支气管镜对肺部和呼吸道进行检查，包括使用一个直径约3.5至4毫米的软管状器械穿过鼻子或口腔，进入支气管通道。由于其体积限制，支气管镜只能到达支气管树的上层。
为了更深入地研究肺部，医生使用直径约2毫米的导管或细管通过支气管镜，进入肺的较细小管。但是，医生在如何移动支气管镜方面受到限制，很难将仪器和导管引导到需要的地方。
现在，磁性触手机器人的开发使检查更具可操作性，医生可使用个性化的机器人引导系统来应对不同的手术。
负责监督这项研究的风暴实验室主任皮埃特罗·瓦尔达斯特里教授说：“一个2毫米大小的磁性触手机器人或导管，其形状通过磁性控制以符合支气管树的解剖结构，可以到达肺的大部分区域，这将是检查和治疗可能的肺癌和其他肺部疾病的重要临床工具。”
为减小机器人的尺寸，同时保持运动的可控性，研究人员用一系列相互连接的圆柱形管段制造了机器人，每个管段直径2毫米，长度约80毫米。这种材料由柔软的弹性体或橡胶状材料制成，其中浸渍了微小的磁性颗粒。
由于磁性颗粒的存在，在外部磁场的作用下，相互连接的片段可以进行一定的独立移动。于是，磁性触手机器人具有了高度灵活性，能够变形，并且小到可以避免卡在肺部。同时，安装在患者外部的机械臂上的磁铁被用来引导机器人进入肺部，这一过程将为每个手术量身定做。
手术前，医生将对患者肺部进行扫描，规划机器人通过支气管树的路线，并将其编程到系统中。当患者外部的磁铁移动时，它们会对导管管段中的磁性颗粒产生作用力，导引体内机器人改变形状或方向，从而通过肺部到达可疑病变的位置，进行采集组织样本或提供治疗。
作者：张佳欣 来源：科技日报
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