异种移植取得新进展：首例心脏泵和猪肾移植联合手术完成

异种移植取得新进展：首例心脏泵和猪肾移植联合手术完成 外科医生于2024年4月12日在纽约医院为丽莎·皮萨诺进行了手术。手术前，54岁的女病人丽莎·皮萨诺患有心力衰竭和终末期肾病。如果没有心脏泵，心力衰竭会让皮萨诺的预期寿命只剩下几天或几周；她的肾病需要透析，透析期间不符合使用心脏泵的条件；抗体反应又让她没办法接受传统的肾移植。研究人员称，对其治疗宛如“身处迷宫，找不到出路”，直到他们决定了猪肾移植的方案。此次，医生分两个阶段完成了这一壮举。在4月4日进行的第一次手术中，医生给皮萨诺植入了心脏泵。第二次手术是异种移植。4月12日，团队给她移植了基因编辑猪肾和猪胸腺，以帮助抵抗排斥。研究团队对猪进行基因工程改造，破坏或“敲除”负责产生α-gal的基因。纽约大学朗格尼分校之前的研究表明，去除α-gal能防止抗体反应，这种反应可能导致异种器官产生致命的超急性排斥。此前移植的供体猪胸腺，则负责“教育”免疫系统，通过手术将其放置在肾脏覆盖物下，以减少排斥的可能性。研究人员表示，通过使用经过单一基因改造的猪，医生可更好了解基因组中某一个关键的稳定变化在异种移植成功方面所发挥的作用。由于这些猪可繁殖，因此也不需要更复杂的克隆，这是解决器官短缺问题的可持续、可扩展方案。这是世界上首次对透析患者进行LVAD手术，并随后展开肾脏移植。团队认为，衡量成功的标准是患者有机会获得更好的生活质量，并且有更多时间与家人共度时光。皮萨诺可谓医生见过的最棘手的病人：她原本就对人体组织有高水平有害抗体，如果是等待人类肾器官移植，需要很多年才能找到匹配对象。但不进行肾移植的话，她使用心脏泵还进行透析，死亡率非常高。幸好，医生团队找到了猪肾移植这条路。这一系列手术后，她已经能靠助行器进行少许活动了。她丈夫说：“我重新看到了妻子的笑容。”这对医生团队来说，就是最大的奖励。 ... PC版： 手机版：

全球首例猪肾移植患者死亡：手术后存活2个月

全球首例猪肾移植患者死亡：手术后存活2个月 在手术之前，麻省总医院的医生曾对猪肾的移植效果表示乐观，他们预计这种转基因猪肾至少能在人体内正常工作两年。这一预期无疑为异种移植领域带来了重大的希望。近两年来，异种移植领域取得了显著的突破，特别是在探索猪器官在活人身上的应用方面。与过去主要在脑死亡患者身上进行的异种移植不同，这次手术是直接将猪器官移植到活体患者身上。猪的器官在解剖学上与人类高度相似，这使得它们成为异种移植的理想选择。例如，猪的心脏瓣膜已经被用于修复人类心脏长达三十多年。然而，尽管存在诸多相似之处，但移植猪的整个器官仍然面临着重重挑战。基因差异可能导致人体对猪器官产生排斥反应，而猪器官中可能携带的潜在病毒也可能对人类受体造成威胁。尽管此次手术的结果令人遗憾，但它无疑为异种移植领域的研究提供了宝贵的经验和教训。随着科技的不断进步，未来的异种移植将能够克服这些挑战，为更多需要器官移植的患者带来希望。 ... PC版： 手机版：

科学家制造出高柔韧性、高功率重量比的晶硅异质结太阳能电池

科学家制造出高柔韧性、高功率重量比的晶硅异质结太阳能电池 图为薄膜型晶硅太阳能电池。江苏科技大学供图“我们研发的晶硅电池最薄仅有50微米，比A4纸还薄，可以弯曲成一个卷，而且比传统晶硅电池更高效。”江苏科技大学李阳教授告诉记者。李阳介绍，晶硅太阳能电池以硅为主要材料，是目前最为成熟、应用最广的光伏发电技术。但晶硅电池也面临两大技术瓶颈：一是大面积的晶硅电池光电转换效率难以突破26%；二是目前较为先进的晶硅电池，其厚度一般在150微米至180微米，难以应用于海面漂浮式光伏、曲面屋顶、卫星、空间站等对材料重量或柔韧性要求较高的场景。在本项研究中，三方团队开发了表界面钝化、掺杂接触生长等新工艺。测试结果表明，厚度在57微米至125微米的5种产品，均取得26%以上的转换效率，最高达26.81%。其中，57微米厚的这款电池，其电池功率重量比为1.9瓦/克，曲率半径19毫米，功率重量比是市面现有产品的23倍。相关数据获权威检测机构德国哈梅林太阳能研究所认证。 ... PC版： 手机版：

血检技术的突破未来可使脑癌患者免于高风险手术

血检技术的突破未来可使脑癌患者免于高风险手术 这项临床验证研究最近发表在《国际癌症杂志》（International Journal of Cancer）上，研究对象是在伦敦帝国学院和帝国学院医疗保健 NHS 信托基金会运营的脑肿瘤卓越研究中心接受治疗的脑癌患者。Nelofer Syed 博士。资料来源：伦敦帝国学院早期检测的创新领导该中心的帝国理工大学脑科学系 Nelofer Syed 博士说："无创、廉价的脑肿瘤早期检测方法对于改善患者护理至关重要。通过这项技术，可以对难以触及的肿瘤进行无风险、方便患者的血液检测诊断。我们相信这将是世界首创，因为目前还没有针对这类肿瘤的非侵入性或非放射学检测方法"。凯文-奥尼尔（Kevin O'Neill）是帝国理工学院 NHS 医疗信托基金的神经外科顾问，也是帝国理工学院脑科学系的名誉临床高级讲师，他是该中心的共同负责人。他补充说："这有助于加快诊断速度，使外科医生能够根据活检结果采取有针对性的治疗方法，提高患者的生存几率。我非常感谢为这项研究做出贡献的所有人，尤其是参与这项研究的患者。"凯文-奥尼尔。资料来源：伦敦帝国学院降低活检风险死于脑肿瘤的 40 岁以下儿童和成人比其他任何癌症都多，因此迫切需要更早的诊断和更好的治疗方案。TriNetra-Glio 血液检测仪的工作原理是分离血液循环中脱离肿瘤的肿瘤细胞。分离出来的细胞经过染色后可在显微镜下进行识别。奥尼尔说："这项检测不仅仅是疾病指标，它还是真正具有诊断意义的液体活检。它能从血液中检测到完整的循环肿瘤细胞，可以对其进行与实际组织样本相同的细胞细节分析。"这项检测能为疑似高级别胶质瘤（包括巨细胞脑胶质瘤、星形细胞瘤和少突胶质瘤）患者带来巨大改变，使他们更早地诊断出肿瘤类型，加快治疗，并有可能提高生存率。它还可以消除手术活检的需要，因为手术活检具有很大的风险，尤其是对那些有潜在健康问题的人来说。这项由达塔尔癌症基因公司（Datar Cancer Genetics）资助的工作已经引起了美国负责促进公共卫生的机构食品药品管理局（FDA）的关注。现在，人们希望在英国开展更大规模的研究，如果研究成功，这意味着疑似高级别肿瘤患者在两年内就能从这一突破中获益。克服诊断延误脑癌患者史蒂夫-阿克罗伊德（Steve Ackroyd）是北伦敦帕默斯格林（Palmers Green）的一名电视编辑，他最初被误诊为癫痫并接受了治疗，三个月后，也就是 2022 年 8 月，他才被确诊为脑瘤。现年 47 岁的史蒂夫有一个 12 岁的女儿，他接受了活组织检查，随后接受了放疗和化疗，目前正在德国接受免疫疗法治疗，费用可能高达 30 万英镑，由他的妻子弗朗西斯卡（Francesca）设立的众筹页面提供资金。Steve Ackroyd 与妻子 Fran 和女儿 Autumn。图片来源：伦敦帝国学院她说："在史蒂夫的病例中，他通过手术活检确定了肿瘤类型，我们还发现肿瘤的弥漫性意味着无法手术。我们等了七个星期才等到结果，却发现组织后来被认为是'不良样本'。不幸的是，所有的延误让我们失去了宝贵的时间，而他本可以接受治疗的。"脑肿瘤研究组织首席执行官丹-诺尔斯（Dan Knowles）说："这项开创性的研究可以为脑肿瘤患者带来更早的诊断和更好的治疗效果。目前急需新的方法，尤其是在治疗脑胶质瘤方面，因为脑胶质瘤在大多数情况下是致命的。在英国，40 岁以下死于脑肿瘤的人比死于其他任何癌症的人都多，我们必须找到治疗这种毁灭性疾病的方法。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

麻省理工学院的超声波技术突破让非侵入性脑部治疗进入新时代

麻省理工学院的超声波技术突破让非侵入性脑部治疗进入新时代 ImPULS 设备包含封装在聚合物中的超声波传感器和电极（金）。图片来源：研究人员提供通过植入电极向大脑输送电脉冲的深部脑刺激疗法通常用于治疗帕金森病和其他神经系统疾病。然而，这种治疗方法所使用的电极最终会腐蚀并积累疤痕组织，需要将其移除。现在，麻省理工学院的研究人员开发出了一种替代方法，即使用超声波而不是电力来进行深部脑刺激，由一根头发丝粗细的纤维传递。在对小鼠的研究中，他们发现这种刺激可以触发神经元释放多巴胺，而多巴胺通常是帕金森病患者大脑中的一部分。"通过使用超声波技术，我们可以创造一种新的方式来刺激大脑深部的神经元发射，"麻省理工学院媒体实验室副教授、这项新研究的资深作者卡南-达格德维仁（Canan Dagdeviren）说。"这种装置比头发丝还要细，因此对组织的损伤可以忽略不计，而且我们很容易在大脑深部导航这种装置。"除了提供一种更安全的深部脑刺激方法外，这种方法还可能成为研究人员了解大脑工作原理的重要工具。麻省理工学院研究生杰森-侯（Jason Hou）和麻省理工学院博士后奥斯曼-高尼-纳耶姆（Md Osman Goni Nayeem）是这篇论文的主要作者，其他合作者来自麻省理工学院麦戈文脑研究所、波士顿大学和加州理工学院。该研究报告于6月4日发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。达格德维仁的实验室以前曾开发过可穿戴超声波设备，可用于通过皮肤给药或对各种器官进行诊断成像。然而，超声波无法通过附着在头部或头骨上的设备深入大脑。"如果我们想进入大脑深层，那么它就不能再仅仅是可穿戴或可附着的了。它必须是可植入的，"Dagdeviren 说。"我们精心定制设备，使其具有微创性，避开大脑深部的主要血管"。美国食品和药物管理局已批准使用电脉冲深部脑刺激治疗帕金森病症状。这种方法使用毫米厚的电极来激活大脑黑质区域中产生多巴胺的细胞。然而，一旦植入大脑，设备最终会开始腐蚀，植入物周围形成的疤痕组织会干扰电脉冲。新方法通过一根头发丝粗细的纤维传递超声波。图片来源：研究人员提供麻省理工学院的研究小组开始研究能否用超声波取代电刺激，从而克服其中的一些缺点。大多数神经元都有能对机械刺激（如声波的振动）做出反应的离子通道，因此超声波可用来激发这些细胞的活动。然而，现有的通过头骨向大脑输送超声波的技术无法高精度地深入大脑，因为头骨本身会干扰超声波，导致刺激偏离目标。Nayeem说："要精确调节神经元，我们必须深入到更深的区域，这促使我们设计出一种新型超声植入物，它能产生局部超声场。为了安全地到达大脑深部区域，研究人员设计了一种由柔性聚合物制成的细如发丝的纤维。纤维的顶端包含一个鼓状超声换能器，换能器上有一层振动膜。这层薄膜包裹着一层薄薄的压电薄膜，当这层薄膜被微小的电压驱动时，就会产生超声波，附近的细胞就能检测到这些超声波。"Hou说："它对组织安全，没有裸露的电极表面，而且功耗很低，这对转化为病人使用是个好兆头。"在对小鼠进行的试验中，研究人员发现，这种被称为ImPULS（可植入压电超声刺激器）的超声装置可以激发海马神经元的活动。然后，他们将这种纤维植入产生多巴胺的黑质，结果表明，这种纤维可以刺激背侧纹状体的神经元产生多巴胺。"刺激大脑一直是恢复大脑健康最有效但最不为人所知的方法之一。ImPULS让我们有能力以精确的时空分辨率刺激脑细胞，而且不会像其他方法那样产生损伤或炎症。"波士顿大学心理与脑科学助理教授、波士顿大学系统神经科学中心（Center for Systems Neuroscience）教员史蒂夫-拉米雷斯（Steve Ramirez）也是这项研究的作者之一。在新系统中，传感器（银色）由导线（金色）供电，导线可提供电刺激。图片来源：研究人员提供该装置的所有组件都具有生物兼容性，包括压电层，它是由一种名为铌酸钠钾（或 KNN）的新型陶瓷制成的。目前的植入物由外部电源供电，但研究人员设想未来的植入物可以由小型植入式电池和电子装置供电。研究人员开发了一种微加工工艺，使他们能够轻松改变纤维的长度和厚度，以及压电换能器产生的声波频率。这样就能为不同的大脑区域定制设备。Dagdeviren说："我们不能说这种装置会对大脑的每个区域产生同样的效果，但我们可以非常自信地说，这种技术是可扩展的，而且不仅适用于小鼠。我们还可以把它做得更大，以便最终用于人类。"研究人员现在计划研究超声波刺激会如何影响大脑的不同区域，以及这种装置在植入一年后能否保持功能。他们还对加入微流体通道的可能性很感兴趣，这样就能让装置在传递超声波的同时传递药物。研究人员说，除了有望成为帕金森病或其他疾病的潜在治疗手段外，这种超声波设备还可以成为帮助研究人员进一步了解大脑的宝贵工具。"我们的目标是将其作为一种研究工具提供给神经科学界，因为我们认为我们没有足够的有效工具来了解大脑，"Dagdeviren 说。"作为设备工程师，我们正在努力提供新的工具，以便我们能够更多地了解大脑的不同区域。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

NASA向空间站发送手术机器人、3D金属打印机等科学研究设备

NASA向空间站发送手术机器人、3D金属打印机等科学研究设备 诺斯罗普-格鲁曼公司的"天鹅座"（Cygnus）太空货运飞船在结束与轨道实验室"团结号"（Unity）太空舱为期四个月的连接后，被Canadarm2机械臂控制着离开国际空间站。图片来源：美国国家航空航天局该公司的"天鹅座"货运飞船计划于 1 月下旬由SpaceX猎鹰 9 号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空间站发射升空。金属三维打印机在发射到空间站之前制作的样品。图片来源：欧空局太空 3D 打印欧洲航天局（ESA）的一项研究成果"金属3D打印机"（Metal 3D Printer）测试了微重力环境下小型金属部件的增材制造或3D打印技术。欧空局的罗布-波斯特马（Rob Postema）说："这项调查让我们初步了解了这种打印机在太空中的表现。3D打印机可以打印出许多形状，我们计划打印一些标本，首先了解太空打印与地球打印的不同之处，其次看看我们可以用这项技术打印出哪些类型的形状。此外，这项活动还有助于展示机组人员如何在太空中安全高效地打印金属零件。"研究结果可提高人们对太空金属三维打印的功能、性能和操作，以及打印部件的质量、强度和特性的认识。补给是未来长时间载人飞行任务的一项挑战。在未来的长期太空飞行以及月球或火星上，乘员可以使用三维打印技术制作设备维护零件，从而减少携带备件的需要，或预测可能需要的每种工具或物品，节省发射时间和金钱。金属三维打印技术的进步还能为地球上的潜在应用带来益处，包括为汽车、航空和航海业制造发动机，以及在自然灾害发生后建造避难所。空中客车防务与航天公司（Airbus Defence and Space SAS）领导的一个小组根据与欧空局签订的合同开展了这项调查。用于 Redwire MSTIC 调查的气体供应模块和生产模块。资料来源：Redwire微重力环境下的半导体制造半导体和薄膜集成涂层制造（MSTIC）研究微重力如何影响用途广泛的薄膜。开发该技术的 Redwire Space 公司的 Alex Hayes 说："生产具有卓越表面结构的薄膜的潜力，以及从能量收集到先进传感器技术的广泛应用，尤其具有突破性意义。这代表着太空制造领域的一次重大飞跃，可能预示着一个技术进步的新时代，对太空探索和地面应用都具有广泛的影响"。这项技术可以使自主制造取代目前用于制造各种半导体的许多机器和工艺，从而有可能开发出更高效、性能更高的电气设备。在微重力状态下制造半导体器件还可以提高其质量，减少所需的材料、设备和劳动力。在未来的长期任务中，这项技术可以提供在太空生产元件和设备的能力，从而减少从地球进行再补给任务的需要。这项技术还可应用于在地球上收集能量和提供电力的设备。海耶斯说："虽然最初的试点计划是为了比较地球上和太空中生产的薄膜，但最终目标是扩大到半导体领域的各种生产领域。"艺术家绘制的重返大气层期间的 KREPE-2 号太空舱之一。资料来源：肯塔基大学 A. Martin、P. Rodgers、L. Young、J. Adams模拟重返大气层在空间站上进行研究的科学家通常会将他们的实验品送回地球进行进一步的分析和研究。但是，航天器在重返大气层期间所经历的条件，包括极端高温，可能会对航天器内的物品产生意想不到的影响。用于保护航天器及其内装物的热保护系统是以数值模型为基础的，而这些模型往往缺乏实际飞行的验证，这可能导致对所需系统规模的大幅高估，并占用宝贵的空间和质量。肯塔基再入大气层探测器实验-2（KREPE-2）是改进热保护系统技术工作的一部分，它使用三个装有不同隔热材料和各种传感器的太空舱来获取实际再入大气层条件的数据。肯塔基大学首席研究员亚历山大-马丁说："在KREPE-1成功的基础上，我们改进了传感器，以收集更多的测量数据，并改进了通信系统，以传输更多的数据。我们有机会测试美国国家航空航天局提供的几个从未测试过的隔热罩，还有一个完全由肯塔基大学制造的隔热罩，这也是第一次"。这些太空舱还可用于其他重返大气层实验，支持改进地球上应用的热屏蔽，例如保护人类和建筑物免受野火伤害。发射前在地面进行测试的手术机器人远程机器人手术机器人手术技术演示测试了一种小型机器人的性能，这种机器人可以从地球上遥控进行外科手术。研究人员计划对微重力和地球上的手术进行比较，以评估微重力的影响以及太空和地面之间的时间延迟。虚拟切口公司（Virtual Incision Corporation）首席技术官 Shane Farritor 说，机器人用两只"手"抓取和切割模拟手术组织，并提供张力，用于确定切割的位置和方式。"较长的太空任务增加了乘员需要外科手术的可能性，无论是简单的缝合还是紧急阑尾切除术。这项调查的结果将有助于开发机器人系统来完成这些手术。此外，从 2001 年到 2019 年，美国农村地区的外科医生数量减少了近三分之一。机器人的微型化和远程控制能力可能有助于随时随地进行手术。美国国家航空航天局（NASA）赞助微型机器人研究已有 15 年之久。2006年，遥控机器人在水下执行了NASA极端环境任务行动（NEEMO）9号任务。2014年，微型手术机器人在零重力抛物线飞机上执行了模拟手术任务。Janus Base 纳米基质可固定软骨细胞（红色）并促进软骨组织基质（绿色）的形成。资料来源：康涅狄格大学在太空中生长软骨组织舱室软骨组织结构展示了两种技术，即 Janus Base Nano-Matrix (JBNm) 和 Janus Base Nanopiece (JBNp)。JBNm 是一种可注射材料，可为微重力环境下软骨的形成提供支架，可作为研究软骨疾病的模型。JBNp 可提供一种基于 RNA 的疗法，以防治导致软骨退化的疾病。软骨的自我修复能力有限，骨关节炎是地球上老年患者致残的主要原因。微重力会引发软骨退化，这种退化与与衰老相关的骨关节炎的进展相似，但发生得更快，因此在微重力环境下进行研究可以更快地开发出有效的疗法。这项研究的结果可以促进软骨再生，从而治疗地球上的关节损伤和疾病，并有助于开发在未来的月球和火星任务中保持软骨健康的方法。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：