科学家研制出一种具有独特甚至矛盾特性的新型玻璃

科学家研制出一种具有独特甚至矛盾特性的新型玻璃 使用标准实验室设备在室温下轻松制备多肽玻璃。资料来源：特拉维夫大学特拉维夫大学（TAU）的研究人员创造了一种新型玻璃，这种玻璃具有独特甚至相互矛盾的特性，如具有很强的粘合性（粘性），同时又具有令人难以置信的透明性。这种玻璃在室温下与水接触后会自发形成，可为光学和电子光学、卫星通信、遥感和生物医学等一系列不同行业带来一场革命。这种玻璃是由以色列和世界各国的研究人员组成的研究小组发现的，研究小组由博士生 Gal Finkelstein-Zuta 和来自塔大生命科学院 Shmunis 生物医学与癌症研究学院和工程学院材料科学与工程系的 Ehud Gazit 教授领导。研究成果最近发表在著名的科学杂志《自然》上。制备后的固体肽玻璃。资料来源：特拉维夫大学"在我们的实验室，我们研究生物融合，特别是利用生物的奇妙特性来生产创新材料，"Gazit 教授解释说。"除其他外，我们还研究构成蛋白质的氨基酸序列。氨基酸和肽具有相互连接并形成具有确定周期性排列的有序结构的自然趋势，但在研究过程中，我们发现了一种独特的肽，它的行为与我们所知道的任何东西都不同：它没有形成任何有序的模式，而是一种无定形、无序的模式，就像玻璃一样。"在分子水平上，玻璃是一种液态物质，其分子结构缺乏有序性，但其机械特性却类似于固态。玻璃通常是通过快速冷却熔融材料并将其"冻结"在这种状态下，然后再让其结晶，从而形成一种无定形状态，具有独特的光学、化学和机械特性，以及耐久性、多功能性和可持续性。TAU 的研究人员发现，在室温条件下，由三个酪氨酸序列（YYY）组成的芳香肽在水溶液蒸发后会自发形成分子玻璃。(从左至右）：Gal Finkelstein-Zuta 和 Ehud Gazit 教授。图片来源：特拉维夫大学Gal Finkelstein-Zuta 说："我们所熟知的商用玻璃是通过快速冷却熔融材料制成的，这一过程被称为玻璃化。无定形的液态组织必须先固定下来，然后才能像晶体那样以更节能的方式排列，而这就需要能量必须将其加热到高温并立即冷却。另一方面，我们发现的玻璃是由生物构件组成的，它在室温下自发形成，不需要高温或高压等能量。只需将粉末溶解在水中就像制作酷儿汽水一样，玻璃就会形成。例如，我们用新玻璃制作镜片。我们不需要经过漫长的研磨和抛光过程，只需将一滴水滴在表面上，仅通过调节溶液量就能控制其曲率，进而控制其焦距。"TAU 的创新玻璃具有世界上独一无二的特性，这些特性甚至相互矛盾：它非常坚硬，但在室温下可以自我修复；它是一种强力粘合剂，同时在从可见光到中红外线的宽光谱范围内都是透明的。"这是第一次有人成功地在简单条件下制造出分子玻璃，"Gazit 教授说，"但比这更重要的是我们制造出的玻璃的特性。这是一种非常特殊的玻璃。一方面，它非常坚固，另一方面，它非常透明，比普通玻璃透明得多。我们都知道，普通的硅酸盐玻璃在可见光范围内是透明的，而我们创造的分子玻璃在红外线范围内是透明的。这在卫星、遥感、通信和光学等领域有很多用途。它还是一种强力粘合剂，可以把不同的玻璃粘在一起，同时还能修复玻璃上形成的裂缝。这是世界上任何玻璃都不具备的一系列特性，在科学和工程领域具有巨大的潜力，而我们从一个肽一小块蛋白质中获得了这一切。"编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

斯克里普斯研究所的科学家们率先研制出可对抗致命镇静剂的疫苗

斯克里普斯研究所的科学家们率先研制出可对抗致命镇静剂的疫苗 斯克里普斯研究所的化学生物学家开发出了一种初步的"概念验证"疫苗，有可能为首次有效治疗人类服用过量甲苯噻嗪铺平道路。美国食品和药物管理局批准用于动物的镇静剂和镇痛剂甲苯噻嗪会对人体产生严重的副作用。最近，它被非法混入芬太尼、海洛因等阿片类药物以及可卡因中。这导致用药过量致死的人数大幅增加。现在，斯克里普斯研究所的化学生物学家开发出了一种疫苗，可以阻断甲苯噻嗪的毒性作用。最近发表在《化学通讯》（Chemical Communications）杂志上的一篇论文介绍了这种疫苗通过训练免疫系统来攻击这种药物。"我们能够证明，疫苗可以逆转啮齿动物中甲苯噻嗪过量的症状，"该研究的资深作者、斯克里普斯研究中心化学教授 Kim D. Janda 博士说。 "目前除了支持性护理之外，还没有治疗甲苯噻嗪中毒的方法，因此，我们相信我们的研究工作和我们提供的数据将为人类的有效治疗铺平道路。"甲苯噻嗪与芬太尼合用导致的致命药物过量迅速增加，促使白宫国家药物管制政策办公室宣布这种合用药物对美国构成新的威胁。甲苯噻嗪中毒的表现与阿片类药物过量类似，会导致呼吸和中枢神经系统抑制，并且会增强阿片类药物的效果。然而，通常用于逆转阿片类药物影响的纳洛酮并不能解决甲苯噻嗪的影响，这凸显了采取有效措施治疗甲苯噻嗪引起的急性中毒的必要性。研究人员怀疑，甲苯噻嗪是通过减少流向大脑和身体其他部位的血液而起作用的。这种药物还会导致皮肤损伤和伤口无法愈合，通常位于前臂和小腿，在某些情况下可能需要截肢，因此被称为"僵尸药"。虽然目前还没有治疗方法，但有针对性的疫苗或许能提供一种解决方案。疫苗会促使免疫系统产生抗体来抵御入侵者。抗体可以针对病毒、细菌和毒素。然而，有时分子太小，无法启动免疫反应，例如甲氧苄啶。因此，为了规避这个问题，研究人员利用扬达首创的设计原理创造了一种疫苗，该原理依赖于将药物分子（称为合剂）与较大的载体分子（蛋白质）和佐剂配对。在这项研究中，科学家们将一种甲苯噻嗪合剂与多种不同类型的蛋白质结合在一起，看看哪种组合能产生针对它的强大免疫反应。研究小组测试了三种疫苗配方（根据所涉及的蛋白质，分别称为TT、KLH和CRM197），观察哪种疫苗鸡尾酒能在啮齿动物受到甲苯噻嗪挑战后提供帮助。10分钟后，三种疫苗中的一种（TT）明显增加了注射了甲苯噻嗪的小鼠的运动能力，而三种疫苗中的两种（TT和KLH）则改善了呼吸。科学家们还研究了这些疫苗如何限制甲苯噻嗪的血脑屏障（BBB）渗透，这是一种仔细检查药物渗透的过滤机制。注射甲苯噻嗪后，它会立即进入大脑与受体结合。抗体通常无法通过血脑屏障；然而，三种疫苗中的两种（TT 和 KLH）显示出强大的能力，可以阻止甲苯噻嗪到达大脑中的受体，从而限制其有害影响。这项研究已经申请了临时专利。未来，他的团队将在这项工作的基础上创造出一种双功能抗体，可以同时逆转芬太尼和甲苯噻嗪的毒性，而纳洛酮却无法做到这一点。"单克隆抗体治疗可与疫苗同时使用，为阿片类药物使用障碍以及阿片类-甲苯噻嗪类药物过量提供直接和长期的保护，"Janda 说。"这一策略可以对阿片类药物的流行产生重大影响"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韩国科学家研制出治疗骨骼破裂的新型“骨绷带”材料

韩国科学家研制出治疗骨骼破裂的新型“骨绷带”材料 骨再生是一个复杂的过程，目前促进骨再生的方法，如移植物和应用生长因子，都面临着费用增加等挑战。然而，随着一种能够促进骨组织发育的压电材料的问世，这一研究取得了突破性进展。由材料科学与工程系（DMSE）Seungbum Hong教授领导的KAIST研究小组于1月25日宣布，利用羟基磷灰石（HAp）独特的成骨能力，开发出了一种生物仿生支架，可在施加压力时产生电信号。这项研究是与全南国立大学聚合生物系统工程系的 Jangho Kim 教授领导的团队合作进行的。HAp 是一种存在于骨骼和牙齿中的基本磷酸钙物质。这种具有生物相容性的矿物质还具有防止蛀牙的作用，常用于牙膏中。骨再生领域的突破以往关于压电支架的研究证实了压电性在促进骨再生和改善各种聚合物基材料的骨融合方面的作用，但在模拟最佳骨组织再生所需的复杂细胞环境方面受到限制。然而，这项研究提出了一种新方法，利用 HAp 独特的成骨能力来开发一种模拟活体骨组织环境的材料。压电和地形生物仿生支架的设计和表征。(a) 通过加入 HAp 的 P（VDF-TrFE）支架提供的电学和地形学线索增强骨再生机制的示意图。(b) 制作过程示意图。资料来源：KAIST 材料成像与集成实验室研究小组开发了一种将 HAp 与聚合物薄膜融合在一起的制造工艺。通过对大鼠进行体外和体内实验，该工艺开发出的柔性独立支架在促进骨再生方面具有显著的潜力。了解骨再生原理研究小组还确定了其支架所依据的骨再生原理。他们利用原子力显微镜（AFM）分析了支架的电特性，并评估了与细胞形状和细胞骨骼蛋白形成有关的详细表面特性。他们还研究了压电性和表面特性对生长因子表达的影响。韩国科学技术院DMSE的Hong教授说："我们开发出了一种基于HAp的压电复合材料，它可以像'骨绷带'一样加速骨再生。他补充说："这项研究不仅为生物材料的设计提出了新的方向，而且在探索压电性和表面特性对骨再生的影响方面也具有重要意义。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：