科學家首次看清呼吸道炎癥“病根”

近日，比利時根特大學、Flanders生物技術(shù)研究所（VIB）和Argenx生物技術(shù)公司的科學家們合作，共同解開了一個與哮喘、過敏性鼻炎等呼吸道炎癥有關(guān)的世紀謎團，并以此為基礎開發(fā)出一種有效逆轉(zhuǎn)疾病的潛在創(chuàng)新療法。

之所以說是世紀謎團，是因為早在1853年，巴黎的Charcot醫(yī)生就在哮喘病人的痰液中觀察到一種被稱為“CLC”的蛋白質(zhì)結(jié)晶，它們總伴隨著炎癥出現(xiàn)，但卻沒有人知道這些晶體與疾病到底有什么關(guān)系。直到最近幾十年，科學家才知道CLC的組分是一種叫作半乳糖凝集素-10（簡寫為Gal10）的分泌蛋白。不過，在細胞內(nèi)，Gal10以溶解形式存在，只有在分泌出來作為免疫防御時才形成晶體。

在實驗中，當研究人員把Gal10晶體和可溶性Gal10分別注入小鼠體內(nèi)后發(fā)現(xiàn)，可溶形式的Gal10沒有對小鼠產(chǎn)生傷害，而Gal10晶體則讓小鼠像哮喘患者一樣在肺部產(chǎn)生了很多黏液。由此，科學家們證明了CLC不只是在炎癥和過敏疾病中出現(xiàn)，而根本就是引起炎癥的根源。對此，研究人員設計了一種針對結(jié)晶Gal10的抗體，不僅幾分鐘內(nèi)就可以把培養(yǎng)皿中的CLC晶體溶解，還可以在幾小時內(nèi)把病人痰液中的CLC溶解。盡管這種潛在的療法還需要更多試驗驗證，但臨床動物實驗數(shù)據(jù)讓我們看到了幫助哮喘等過敏患者減輕癥狀的前景。

普通膠水成分可

用于培養(yǎng)造血干細胞

日本東京大學和美國斯坦福大學等機構(gòu)研究人員在新一期英國《自然》雜志上發(fā)表論文稱，他們設計出了一種造血干細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，可使用高水平的促血小板生成素、低水平的干細胞因子等物質(zhì)培養(yǎng)造血干細胞。與過去一些培養(yǎng)液成本高昂不同，他們的培養(yǎng)液中使用聚乙烯醇（PVA，一些常見膠水中的主要成分）就能取得不錯效果。

研究人員說，使用了聚乙烯醇的造血干細胞培養(yǎng)系統(tǒng)可讓取自實驗鼠的造血干細胞增殖數(shù)百倍，將所得的造血干細胞移植到實驗鼠體內(nèi)后，也有效分化出了白細胞等細胞。

振蕩催化劑：

打破催化速度的極限

近日，明尼蘇達大學和馬薩諸塞大學阿默斯特分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可以加快化學反應速度的新技術(shù)，比目前的反應速度限制快10000倍。相關(guān)研究成果發(fā)表在期刊《ACS 催化》上。

研究人員稱，通過向催化劑施加波浪，打造振蕩催化劑可以打破催化速度的限制，并且千赫茲到兆赫茲的頻率會大大加快催化劑的使用速度。催化能源創(chuàng)新中心主任Dionisios Vlachos教授認為，從常規(guī)催化劑到動態(tài)催化劑的轉(zhuǎn)變將與從直流電到交流電的轉(zhuǎn)變一樣大，它有可能徹底改變我們制造幾乎所有最基本化學品的方式，如材料和燃料。

具有血管、

淋巴管微循環(huán)的腫瘤芯片

近日，哈佛大學醫(yī)學院Yu Shrike Zhang教授課題組設計了一種同時含有一對血管和淋巴管的腫瘤器官芯片（TOC-BBL）。研究人員先通過三維同軸生物打印技術(shù)構(gòu)建出可灌注的中空血管和一端封閉的中空淋巴管，再將其整合于含有乳腺癌細胞的明膠水凝膠中，即構(gòu)成腫瘤芯片。該平臺的構(gòu)建可實現(xiàn)藥物輸送和淋巴回收的微循環(huán)，從而更好地模擬生物分子和藥物的體內(nèi)轉(zhuǎn)運動力學。為了獲得不同的滲透性，該研究分別采用不同濃度的直鏈和支鏈的聚乙二醇（PEG）作為生物墨水的變量組分，調(diào)節(jié)血管/淋巴管的通透性參數(shù)。該項研究為體內(nèi)藥物的篩選提供了一個新方法。

纖維素薄膜：可降解的塑料代替品

美國普渡大學的研究人員于近日從植物的細胞壁中研究出了一種具有良好柔韌性、可降解的薄膜。該薄膜可用于食品包裝、繃帶、膠囊藥物、生物活性物質(zhì)或者農(nóng)業(yè)種植。

研究人員通過對所得的細胞膜結(jié)構(gòu)材料進行加工，從而得到了理想的材料。首先溶解纖維素，并添加氯化鋅，使纖維素緊密鋪展開來，進而實現(xiàn)水分的滲透和溶解。然后通過添加鈣離子促使纖維素網(wǎng)格結(jié)構(gòu)之間形成致密的納米纖維，這樣一來，鈣離子對于薄膜的拉伸強度可以提升到原來的2.5倍，在保留了纖維素的強度和生物降解性的同時，保持了其透明性和活性。

與纖維素相比，塑料材料雖然有著廣泛的應用，但是其對環(huán)境有較大的危害，因此纖維素的替代效果實際意義比較大，對于開發(fā)新的生物降解塑料提供了新的方向。

每秒4萬億幀，

用超快攝像機捕獲光的運動

據(jù)悉，西安交通大學陳烽教授團隊與香港城市大學王立代博士團隊合作，于近日提出了一種全新的壓縮超快時間光譜成像術(shù)（簡稱超快壓縮成像），在幀率、幀數(shù)和精細光譜成像等方面突破了現(xiàn)有超快成像技術(shù)的局限，成功捕獲到光子的運動。相關(guān)成果發(fā)表在《物理評論快報》上。

這種新型的超快成像技術(shù)是探知各種未知瞬態(tài)過程的一項關(guān)鍵技術(shù)，如化學反應過程中原子的運動、超短激光脈沖作用于材料時發(fā)生的瞬態(tài)非線性過程等。超快壓縮成像通過對飛秒激光進行數(shù)字編碼，并在時間和光譜維度上進行壓縮和解壓縮，從而能夠同時實現(xiàn)高速度、高幀數(shù)以及高光譜分辨率。超快壓縮成像的超高幀率可以達到3.85THz（1THz=1012Hz），它使長時間、寬光譜地記錄飛秒影像成為可能，將推動更多涉及超快過程的極端物理、化學、材料和生物學的研究。

可將紅外光轉(zhuǎn)變成為可見光的新材料

近日，德國馬堡大學研究人員在《科學》期刊上發(fā)表論文稱，其開發(fā)出一種可以將近紅外光轉(zhuǎn)化為廣譜白色可見光的化合物，從而為高效廉價地產(chǎn)生可見光開辟了新途徑。

研究人員尼爾斯·威廉·羅澤曼指出，這種化合物是一種與金剛石分子結(jié)構(gòu)類似的錫硫化合物，為細小的非晶態(tài)粉末，不揮發(fā)，具有氣體穩(wěn)定性，在300℃高溫下仍保持熱穩(wěn)定性。該化合物內(nèi)核是無機納米晶體結(jié)構(gòu)，其表面為有機配體涂層。當近紅外激光照射到這種化合物上時，其獨特結(jié)構(gòu)會通過非線性相互作用使光束波長發(fā)生改變，使光束變?yōu)榭梢姽?。其轉(zhuǎn)換后釋放的光線類似于高溫鎢鹵素燈的顏色，具有較強的方向性，可適用于較高空間分辨率的顯微鏡，或者應用于高流通量的投影系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)可能為先進的定向照明技術(shù)開辟新途徑，特別是該系統(tǒng)材料成本較低，容易獲得，具有很強的擴展性。

無需針頭，通過光照即可注射藥物

為了幫助需要長期反復接受注射治療的患者減輕痛苦，來自韓國的研究團隊開發(fā)出了可以移植到皮膚內(nèi)部的藥物儲存設備，這種設備可以在近紅外線的照射下，一個一個接連釋放藥物。雖然需要進行一次體內(nèi)移植，但此后患者在需要注射藥物時，僅從皮膚外部進行近紅外照射，便可在5秒鐘之內(nèi)完成藥物注射。該設備體積極小，無需電池或其他動力驅(qū)動，非常容易移植。這一設備的核心技術(shù)是一種在近紅外線的照射下可以自動破裂的保護膜，它由在近紅外線照射下可以發(fā)熱的石墨烯納米粒子和可以通過感應熱量而自動破裂的特殊高分子組成。