科学家创造出带有人类肌肉基因的酵母

科学家创造出带有人类肌肉基因的酵母生物技术专家PascaleDaran-Lapujade及其代尔夫特理工大学的团队成功地将人类肌肉基因插入到面包酵母的DNA中。这是科学家们首次有效地将人类的一个关键特征插入到酵母细胞中。他们的研究已于最近发表在《CellReports》上。Daran-Lapujade的实验室向酵母细胞引入了一种特性，这种特性由人类无法离开的10个基因集合所调控；它们携带着一种被称为代谢途径的过程的蓝图，这种代谢途径分解糖来收集能量并在肌肉细胞内产生细胞构建块。由于这一机制涉及许多疾病--包括癌症，所以修改后的酵母可以用于医学研究。Daran-Lapujade说道：“现在我们了解了整个过程，医学家们可以将这种人性化的酵母模型作为药物筛选和癌症研究的工具。”人类和酵母是相似的根据Daran-Lapujade的说法，酵母和人类之间有很多相似之处。“这似乎很奇怪，因为酵母是以单细胞形式生存的，而人类由一个复杂得多的系统组成，但细胞的运作方式非常相似。”因此，科学家们经常将人类基因转移到酵母中。因为酵母除去了人体中可能存在的所有其他相互作用，它创造了一个干净的环境，研究人员可以在其中分析一个单一的过程。Daran-Lapujade指出：“跟人体细胞或组织相比，酵母是一种神奇的生物体，因为它的生长简单且它的遗传易得性：它的DNA可以很容易地被修改以解决基本问题。许多关键性的发现如细胞分裂周期都是由于酵母而被阐明的。”人性化的酵母Daran-groupLapujade's之前成功地设计了人工染色体，其被作为一个DNA平台运作以在酵母中构建新功能。他们想测试一下，加入几个人类基因和完整的代谢途径，他们能走多远，细胞是否还能作为一个整体运作。“如果我们把控制人类肌肉的糖分消耗和能量生产的同一组基因加入到酵母中会怎么样？”Daran-Lapujade提问道，“我们能在酵母中把这样一个重要而复杂的功能人性化吗？”对于博士生和共同第一作者FrancineBoonekamp和EwoutKnibbe来说，工程化的酵母出奇地简单。“我们不只是将人类基因移植到酵母中，我们还删除了相应的酵母基因并用人类肌肉基因完全取代它们。你可能认为你不可能将酵母的版本跟人类的版本进行交换，因为在人类和酵母细胞中，这是一个如此特殊和严格调节的过程。但它像一个魅力一样发挥作用！”Daran-Lapujade解说道。进一步的人性化通过跟BarbaraBakker教授的实验室（格罗宁根大学医学中心）的合作，研究人员利用了实验室培养的人类组织细胞以比较了人类基因在酵母中的表达和在原生人类肌肉环境中的表达。在酵母中产生的人类酶和在其原生人类细胞中产生的人类酶的特性非常相似，这支持了新的人源化酵母作为人类细胞模型的价值。这一个过程只是人类新陈代谢的一小部分。酵母和人类细胞之间还有许多类似的过程，可以在人源化酵母中进行研究。虽然Daran-Lapujade专注于工程酵母的基础和技术方面，因此不打算自己研究人源化酵母的应用，但她希望跟其他有兴趣使用该工具的科学家进行合作。“这只是一个起点，我们可以...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301605.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301605.htm

科学家发现完美2D超薄材料 造出全新晶体管

科学家发现完美2D超薄材料造出全新晶体管但在此之前，科学家们必须首先找到一种方法，在保持其完美结晶形态的同时，在工业标准硅片上设计这种材料。近期，麻省理工学院（MIT）的工程师们似乎找到了一个可能的解决方案，他们将研究成果发表在了《自然》杂志上。据悉，该团队开发出了一种“非外延单晶生长”方法，可以在现有的工业硅晶圆上生长出纯净的、无缺陷的二维材料，以制造出更小的晶体管。通过新方法，研究小组用一种叫做过渡金属二硫化物（TMD）的2D材料制造了一个简单的功能晶体管，这种材料在纳米尺度上的导电性比硅更好。麻省理工学院机械工程副教授JeehwanKim说，“我们希望我们的技术能够开发基于二维半导体的高性能下一代电子设备。我们已经开启了一种利用2D材料来追赶摩尔定律的方法。”一般而言，为生产2D材料，研究人员通常采用一种手工工艺，即从大块材料中小心地剥离原子般薄的薄片，就像剥洋葱层一样。但大多数块状材料都是多晶的，包含多个随机方向生长的晶体。当一种晶体与另一种晶体相遇时，“晶界”起到了电屏障的作用。任何流过一个晶体的电子在遇到不同方向的晶体时都会突然停止，从而降低材料的导电性。即使在剥离2D薄片之后，研究人员也必须搜索薄片中的“单晶”区域，这是一个繁琐且耗时的过程，很难应用于工业规模。在上述新研究中，研究人员发现了制造二维材料的其他方法，即通过在蓝宝石晶片上生长它们。蓝宝石是一种具有六角形原子图案的材料，可促使二维材料以相同的单晶方向组装。新的“非外延单晶生长”方法不需要剥离和搜索二维材料的薄片，并可使晶体向同一方向生长。研究小组据此制造了一个简单的TMD晶体管，其电性能与相同材料的纯薄片一样好。研究人员表示，未来或可制造出小于几纳米的器件，这将改变摩尔定律的规律。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340041.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340041.htm

科学家创造出的新材料兼具玻璃聚合物的硬度和凝胶的拉伸性

科学家创造出的新材料兼具玻璃聚合物的硬度和凝胶的拉伸性研究人员创造了一种名为"玻璃凝胶"的新型材料，这种材料与玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，它可以拉伸到原长度的五倍，而不会断裂。玻璃态凝胶的一个关键特点是，它们的液体含量超过50%，这使得它们比具有类似物理特性的普通塑料更能有效导电。资料来源：北卡罗来纳州立大学王美香科学家们发明了一种名为"玻璃凝胶"的新型材料，这种材料尽管含有50%以上的液体，但却非常坚硬且不易破裂。加上玻璃凝胶易于生产，这种材料有望应用于多种领域。凝胶体和玻璃态聚合物是历来被视为截然不同的两类材料。玻璃态聚合物质地坚硬，通常比较脆。它们用于制造水瓶或飞机窗户等物品。凝胶（如隐形眼镜）含有液体，柔软而有弹性。"我们创造了一类被称为玻璃凝胶的材料，这种材料和玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，它可以拉伸到原来长度的五倍，而不会断裂，"这项研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程系卡米尔和亨利-德雷福斯教授迈克尔-迪基（MichaelDickey）说。"更重要的是，一旦材料被拉伸，你就可以通过加热使其恢复原状。此外，玻璃凝胶的表面具有很强的粘性，这在硬质材料中并不多见。"该论文的共同第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员王美香说："玻璃凝胶的一个关键特点是，它们的液体含量超过50%，这使得它们比物理特性相当的普通塑料更能高效导电。考虑到这些材料所具有的许多独特性质，我们对它们的用途感到乐观。"玻璃态凝胶，顾名思义，实际上是一种结合了玻璃态聚合物和凝胶最诱人特性的材料。为了制造玻璃态凝胶，研究人员首先将玻璃态聚合物的液态前体与离子液体混合。将这种混合液体倒入模具中，暴露在紫外线下，使材料"固化"。然后移除模具，留下玻璃状凝胶。"离子液体是一种溶剂，就像水一样，但完全由离子组成，"Dickey说。"通常在聚合物中添加溶剂时，溶剂会推开聚合物链，使聚合物变得柔软、可伸展。这就是为什么湿隐形眼镜柔软，而干隐形眼镜不柔软的原因。在玻璃态凝胶中，溶剂会将聚合物分子链推开，使其像凝胶一样具有拉伸性。然而，溶剂中的离子会强烈吸引聚合物，从而阻止聚合物链移动。链条无法移动就使其成为玻璃状。最终的结果是，由于吸引力的作用，材料变得坚硬，但由于额外的间距，材料仍然能够拉伸。"研究人员发现，玻璃凝胶可以用各种不同的聚合物和离子液体制成，但并非所有类别的聚合物都能用于制造玻璃凝胶。Dickey说："带电或极性的聚合物有望用于玻璃凝胶，因为它们会被离子液体吸引。也许玻璃凝胶最吸引人的特点就是它们的粘性，因为虽然我们知道是什么让它们变得坚硬和可拉伸，但我们只能猜测是什么让它们如此具有粘性。"在测试中，研究人员发现，玻璃状凝胶即使含有50-60%的液体，也不会蒸发或变干。他们还认为，玻璃凝胶易于制造，因此有望得到实际应用。Dickey说："制造玻璃态凝胶是一个简单的过程，可以通过在任何类型的模具中固化或3D打印来实现。大多数具有类似机械性能的塑料都要求制造商将聚合物作为原料进行生产，然后将聚合物运输到另一个工厂，在那里聚合物被熔化并形成最终产品。我们很高兴看到如何使用玻璃凝胶，并愿意与合作者一起确定这些材料的应用"。这篇题为"由溶剂增韧的玻璃凝胶"的论文于6月19日发表在《自然》杂志上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435551.htm

日本科学家创造出遥控半机械蟑螂

日本科学家创造出遥控半机械蟑螂日本研究人员近日设计了一个用于制造遥控半机械蟑螂的系统，该系统配备了一个微型无线控制模块，该模块由连接到太阳能电池的可充电电池供电。尽管有机械装置，但超薄的电子器件和柔性材料使昆虫能够自由移动。这些成就将有助于使半机械昆虫的使用成为实际的现实。由日本理化学研究所（RIKEN）先锋研究集群（CPR）的研究人员领导的一个国际团队9月5日在科学杂志《npj-柔性电子》上报告了这项成果。科学家们一直在尝试设计半机械昆虫来帮助检查危险区域和监测环境。然而，为了使半机械昆虫的使用具有实用性，处理者必须能够长时间远程控制它们。这就需要对它们的腿部部分进行无线控制，由一个微小的可充电电池供电。保持电池充足的电量是至关重要的--没有人希望有一群突然失去控制的半机械蟑螂在周围游荡。虽然可以建造为电池充电的对接站，但返回和充电的需要会扰乱时间敏感的任务。因此，一个最佳的方法是包括一个机载太阳能电池，可以持续确保电池保持充电状态。当然，所有这些都是说起来容易做起来难。为了成功地将这些设备集成到表面积有限的蟑螂身上，工程团队需要开发一个特殊的背包和超薄的有机太阳能电池模块。他们还需要一个粘附系统，以保持机械长时间的附着，同时还允许自然运动。在RIKENCPR的KenjiroFukuda领导下，研究小组用马达加斯加蟑螂进行了实验，这些蟑螂大约有6厘米（2.4英寸）长。他们使用一个特别设计的背包将无线腿部控制模块和锂聚合物电池安装在昆虫胸部的顶部。这是以一只模型蟑螂的身体为模型，用弹性聚合物进行3D打印。结果是一个与蟑螂的弯曲表面完全吻合的背包，使坚硬的电子设备能够稳定地安装在蟑螂胸部超过一个月。超薄的0.004毫米厚的有机太阳能电池模块被安装在腹部的背面。据Fukuda称：“安装在身体上的超薄有机太阳能电池模块实现了17.2mW的功率输出，这比目前活体昆虫上最先进的能量采集装置的功率输出大50多倍。”事实证明，超薄和灵活的有机太阳能电池，以及它与昆虫的连接方式，对于确保运动自由是必要的。在仔细研究了蟑螂的自然运动后，科学家们意识到腹部会改变形状，外骨骼的部分会重叠。为了适应这种情况，他们在薄膜上交织了粘性和非粘性部分，这使它们能够弯曲，但也能保持连接。当测试较厚的太阳能电池薄膜时，或者当薄膜被均匀地附着时，蟑螂跑相同的距离需要两倍的时间。它们在仰卧时也很难摆正自己的位置。一旦这些组件被整合到蟑螂体内，再加上刺激腿部节段的电线，新的机械人被测试。用假太阳光给电池充电30分钟，用无线遥控器让动物左右转动。“考虑到基本运动过程中胸部和腹部的变形，胸部的刚性和柔性元件以及腹部的超软装置组成的混合电子系统似乎是机械蟑螂的有效设计，”Fukuda说。“此外，由于腹部变形不是蟑螂所独有的，我们的策略可以适用于其他昆虫，如甲虫，甚至将来可能适用于像蝉这样的飞行昆虫。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1312593.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1312593.htm

量子转折：科学家加热液体创造出超固体结构

量子转折：科学家加热液体创造出超固体结构当量子液体被加热时，可以出现结晶结构。研究人员发现，加热量子液体可以形成超固态结构，它同时表现出固体和超流体的特性。这个国际合作团队创建了第一个相图，揭示了超固态的形成与温度的关系。资料来源：奥胡斯大学超固体是一个相对较新和令人兴奋的研究领域。它们同时表现出固体和超流体的特性。2019年，三个研究小组首次在超冷量子气体中毫无疑问地证明了这种状态，其中包括来自因斯布鲁克大学实验物理系和因斯布鲁克奥地利科学院量子光学和量子信息研究所的弗朗西斯卡-费拉诺领导的研究小组。2021年，弗兰西斯卡-费拉诺的团队详细研究了镝原子双极气体中超固体状态的生命周期。他们观察到了一些意想不到的东西。FrancescaFerlaino团队的ClaudiaPoliti回忆说："我们的研究数据表明，温度的增加促进了超固态结构的形成。这种令人惊讶的行为是对理论的一个重要推动，因为之前的理论很少关注这种情况下的热波动。"因斯布鲁克的科学家们与托马斯-波尔领导的丹麦理论小组联合起来，探索热波动的影响。他们开发并在《自然通讯》上发表了一个理论模型，可以解释实验结果，并强调了加热量子液体可以导致量子晶体的形成这一论点。理论模型显示，随着温度的升高，这些结构可以更容易形成。FrancescaFerlaino高兴地说："有了新的模型，我们现在第一次有了一个相图，显示了超固态的形成与温度的关系。这种令人惊讶的行为与我们的日常观察相矛盾，它是由镝的强磁性原子的偶极-偶极相互作用的各向异性引起的。"这项研究是朝着更好地理解物质的超固态迈出的重要一步，由奥地利科学基金FWF、欧洲研究理事会ERC和欧盟等机构资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356843.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356843.htm

科学家创造出一种可以拯救生命的粘液

科学家创造出一种可以拯救生命的粘液磁性粘液机器人听起来不像是有实际医疗用途的东西，而更像是电影中的生物，但这样的发明有可能被用来帮助病人。它是由一群来自中国香港的科学家创造，目的是在整个身体内进行操纵并能捡起要取出的物体。粘液机器人的特质是使其完美的原因。据悉，它是由一种非牛顿流体制成的，为聚乙烯醇和硼砂的组合。这意味着，当受到高速力的冲击时它就像一个固体物体。在较慢的力作用下，它作为一种液体。这使它成为在身体无数细小的角落和缝隙中航行的理想选择。用一个完全固体的工具把物体从身体里取出来要困难得多。不过有了可塑性强的东西如磁性粘液机器人，它可以更容易地完成任务。它被称为“磁性”，因为它可以由磁铁控制，从而使医生能让粘液直接去它需要的地方。然后粘液可以到达并包裹住物体并将它们移出身体。粘液机器人如何在医学上使用创造粘液机器人的研究人员建议，这项技术的主要用途是在消化系统内。这样，它可以被用来捡起被吞下并需要从体内取出的异物。这方面的一个例子是防止诸如电池等物体的伤害。电池的泄漏是有毒的，但如果粘液能够捕获并包裹它，这将防止任何化学物质在体内造成破坏。然而磁性粘液机器人仍存在一些问题。而且这个概念还没有经过测试。一个问题是，粘液上的涂层是由二氧化硅制成的，这跟物品上那些旨在保持新鲜的小包装中的材料相同，上面总是写着“请勿食用”。这是因为它们对人体有毒。假设让二氧化硅包裹的粘液在体内停留很短的时间会更安全，如果有一个更有可能造成伤害的异物这可能是值得的。磁性粘液机器人需要在医疗环境中进行测试以便在未来使用，但目前还没有计划这样做。不过在未来，这种粘液可以拯救一些人的生命也不是完全不可能。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301767.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301767.htm