7月22日(星期二)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
50美元解鎖大腦奧秘:亞非兩洲最大腦電數據庫誕生
一支由印度和坦桑尼亞24名無經驗人員組成的團隊,成功利用便攜式設備在兩國的學校、辦公室和露天場所收集了近8000人的腦電活動數據,創建了非洲和亞洲最大規模的同類數據庫。該研究于最近發表在《eNeuro》上,旨在推動腦科學在低收入和中等收入國家(LMICs)的發展,這些地區長期在神經科學研究中代表性不足。
傳統腦研究多依賴昂貴的實驗室設備,且主要針對西方工業化人群。相比之下,低收入和中等收入國家的研究常受限于資金、技術和參與者招募難題。為解決這些問題,研究團隊在印度和坦桑尼亞各培訓了12名非專業人員,指導他們使用配備16個電極的便攜式腦電圖(EEG)設備采集數據。在30周內,這些受訓人員成功記錄了不同社會背景人群的腦電活動,包括都市上班族和坦桑尼亞哈扎比狩獵采集部落成員。參與者還提供了醫療史、心理健康、生活方式等多方面信息的調查數據。
研究團隊表示,EEG技術的便攜性和低成本使其非常適合跨人群研究。數據質量與實驗室記錄相當,而每人次成本不足50美元,遠低于傳統腦成像研究。這些數據將幫助研究者探索環境對腦生理的影響,以及腦生理差異與心理狀態的關系。這一低成本方法有望推動全球腦科學研究的均衡發展。
《科學通訊》網站(www.sciencenews.org)
空氣污染vs煙草:科學家發現兩者致癌途徑類似
最新研究表明,空氣污染可能促使肺細胞癌變,即使對于從未吸煙的人群也是如此。科學家在《自然》(Nature)雜志發表的研究中指出,高污染地區的居民可能因DNA(脫氧核糖核酸)損傷而增加肺癌風險,這些損傷包括破壞抑癌基因的突變。
全球每年約有250萬新增肺癌病例,預計到2050年可能超過450萬。雖然吸煙是主要誘因,但約25%的病例發生在非吸煙者中,而空氣污染可能是重要因素。高污染地區的肺癌發病率通常更高。為探究機制,加州大學圣地亞哥分校和美國國家癌癥研究所的團隊分析了近900名非吸煙肺癌患者的DNA數據,并結合其居住地的污染水平進行評估。結果顯示,意大利米蘭、美國紐約等高污染城市患者的肺癌突變數量顯著多于農村地區。
人體細胞內的基因組由約60億個DNA堿基對組成,基因組中過多堿基對的改變或突變可能擾亂這些指令,并損害重要的抑癌基因,如TP53。研究發現,高污染地區患者的某些突變與吸煙者體內的突變高度相似,表明空氣污染和煙草煙霧可能通過類似途徑損害DNA。
目前,研究團隊正進一步探索電子煙和大麻對基因組的影響。這些行為屬于可干預的風險因素,而空氣污染暴露則更難以避免。這一發現進一步強調了治理空氣污染的緊迫性。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
扭轉DNA造出神奇納米晶格:未來芯片、超材料的顛覆性突破
研究人員通過先進的DNA納米技術,成功創建了新型莫爾超晶格結構。當兩個周期性DNA晶格以微小旋轉或偏移重疊時,會形成具有獨特物理特性的干涉圖案。這一突破由德國斯圖加特大學和馬克斯·普朗克固體研究所合作完成,相關成果發表在《自然·納米技術》(Nature Nanotechnology)雜志上。
傳統莫爾超晶格的制備依賴復雜的機械堆疊和精密對準,而新方法采用自下而上的自組裝策略。研究團隊將超晶格的幾何參數(如旋轉角度、晶格間距和對稱性)直接編碼到DNA分子設計中,使其在溶液中自主組裝成精確的二維或三維結構。這種技術避免了傳統方法的繁瑣步驟,并實現了納米級精度的可控構建。
莫爾超晶格此前主要在原子尺度或光子尺度被研究,而中間納米尺度(兼具分子可編程性和材料功能性)一直難以突破。斯圖加特大學的研究團隊結合DNA折紙術和單鏈磚塊(SST)組裝技術,成功填補了這一空白。他們構建了單元尺寸小至2.2納米的微米級超晶格,并實現了扭轉角度可調和多種晶格對稱性(如方形、籠目和蜂窩結構)。此外,團隊還開發了梯度莫爾超晶格,其扭轉角度和周期可沿結構連續變化。透射電子顯微鏡觀察顯示,這些結構與設計參數高度吻合。
這項技術的應用前景廣闊。例如,超晶格可作為納米尺度元件的支架,精確排列熒光分子、金屬納米顆粒或半導體;經化學固化后,可制成具有可調諧振動響應的聲子晶體或機械超材料;其梯度結構還可用于光學器件,調控光或聲波的傳播路徑。此外,DNA的自旋過濾特性使該結構有望用于自旋電子學研究,為拓撲自旋傳輸提供可編程平臺。
這一突破不僅簡化了超晶格的制備流程,更拓展了納米材料的創新設計空間,有望在分子工程、納米光子學和材料科學等領域帶來深遠影響。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
美國麻省理工學院(MIT)的工程師開發了一種可植入皮下的微型裝置,用于應對1型糖尿病患者的低血糖危機。該裝置能在血糖降至危險水平時自動釋放胰高血糖素,避免危及生命的狀況發生。
低血糖是1型糖尿病患者的常見風險,可能導致意識模糊、癲癇甚至死亡。傳統治療依賴患者自行注射胰高血糖素,但夜間或兒童患者往往難以察覺癥狀并及時應對。MIT團隊設計的裝置大小如一枚硬幣,采用3D打印聚合物儲庫和形狀記憶合金密封技術。當體溫加熱至40攝氏度時,合金變形釋放藥物。
裝置支持無線觸發,可與血糖監測儀聯動,實現全自動應急響應。動物實驗中,植入糖尿病小鼠體內的裝置在10分鐘內穩定了血糖水平。研究還驗證了該技術應用于腎上腺素遞送的潛力,為心臟病或過敏急救提供新思路。
目前裝置植入時間最長為4周,團隊計劃延長至1年以上。盡管植入物可能被纖維組織包裹,但釋藥功能未受影響。下一步將推進動物實驗,并計劃三年內開展臨床試驗。
這一突破不僅為糖尿病患者提供了更可靠的低血糖防護,還可能革新急救藥物的遞送方式。研究成果已發表于《自然·生物醫學工程》(Nature Biomedical Engineering)期刊。(劉春)