科学家研发在智能手机辅助下利用光线检测疟疾的设备 10秒内完成判断

科学家研发在智能手机辅助下利用光线检测疟疾的设备10秒内完成判断即使在现场对样本进行分析,这样做仍然需要向每个样本添加化学试剂,然后等待评估结果。此外,许多人根本不喜欢抽血,所以他们可能不愿意参加疟疾测试工作。这就是新的小型化手持光谱仪的用武之地。这个概念验证设备是由澳大利亚昆士兰大学的一个团队开发的,由MaggyLord博士领导。用户只需将光谱仪的一端压在病人的耳垂或指尖上,然后按下一个按钮来激活它。该设备的反应是将一束无害的红外光照进底层组织,持续5到10秒。"红外线可以穿透皮肤进入血液,反射回来的光线是血液中存在的指标,"Lord介绍。"疟疾感染红细胞,引起结构和化学变化,包括出现寄生虫特异性蛋白。我们假设这些变化产生了感染者相对于未感染者的独特特征。"一旦该设备探测到特定的反射光特征,它就会将数据无线传输到配对的智能手机上。该手机上的一个应用程序实时显示结果,让用户当时就知道病人是否感染了疟疾寄生虫。在目前的形式下,该光谱仪的制造成本约为2500美元,但在现实世界的使用场景中,它将迅速收回成本。Lord说:"由于它是快速和无试剂的,一台设备每天可以用来扫描大约1000人,这比现有的技术要划算得多。"关于这项研究的论文最近发表在PNASNexus杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335197.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1335197.htm

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抗击疟疾的进展:科学家研发出遏制疟原虫蔓延的新药物

抗击疟疾的进展:科学家研发出遏制疟原虫蔓延的新药物人类感染的疟疾寄生虫恶性疟原虫(绿色)被描述为从人类红血球(红色)中爆发出来。八个性成熟的寄生虫(绿色)从人体细胞(红色)中出现,其复制的DNA显示为蓝色。资料来源:此图片由SabrinaYahiya博士和JakeBaum教授提供。因此,开发新的抗疟疾药物是一个紧迫的问题。一个关键的目标是阻止寄生虫从人类向蚊子的传播,这取决于其生命周期的性阶段。鲍姆实验室与英国伦敦帝国学院的研究人员合作,先前发现了一类属于磺胺类的新型高效抗疟化合物。这些化合物仅在寄生虫处于其生命周期的特定性阶段时才会杀死它,迅速阻止它首先感染蚊子,因此可以防止任何后续的人类感染。在新的《疾病模型与机制》一文中,鲍姆及其同事确切地探讨了这些化合物是如何工作的,这是在开发这些化合物以在病人身上进行测试之前的一个重要步骤。这项工作的主要作者SabrinaYahiya博士评论说:"如果我们希望达到在全世界范围内消除疟疾的目标,针对寄生虫从人到蚊子再到人的传播是至关重要的。如果只治疗一个有症状的病人,你就解决了他们的症状,却忽略了疟疾的传播问题。然而,通过限制传播,就可以从根本上遏制疟疾在人群中的传播。"该团队首先在实验室中培养感染了疟疾寄生虫的人类红血球,然后操纵寄生虫进入它们的性成熟阶段。然后,科学家们用一种磺胺化合物处理这些寄生虫,以找出哪些寄生虫的蛋白质被传输阻断化合物锁定。为此,科学家们应用了"点击化学",一种赢得了2022年诺贝尔化学奖的方法,在磺胺化合物上附加一个化学标签。"然后这个标签将标记与它们接触的任何寄生虫蛋白质。这项技术确定了一种名为Pfs16的寄生虫蛋白与药物形成最强的结合。有趣的是,Pfs16对疟疾寄生虫的性转换非常重要。该小组随后进行了更多的实验,以确认磺胺类药物与Pfs16结合,而且重要的是阻断其功能。然后,科学家们希望确定寄生虫的有性阶段中被磺胺类药物锁定的确切点。疟疾寄生虫在人类血液中变成雄性或雌性形式后可以传播给蚊子,一旦进入蚊子的肠道,就会发展到一个更成熟的性阶段。这些成熟的雄性和雌性寄生虫类似于人类的卵子和精子,然后融合以实现有性繁殖。新繁殖的寄生虫经过进一步的成熟,然后由蚊子转移,感染更多的人。通常发生在蚊子肠道中的性成熟过程可以在实验室中被人工激活,总共大约只需要10-25分钟时间。作者发现,如果在性成熟过程的前6分钟内向寄生虫施用磺胺化合物,就能特异性地针对雄性寄生虫,并独特地抑制其性成熟,这也是寄生虫蛋白靶点Pfs16在阻止雄性寄生虫成熟方面发挥重要作用的时间。通过确定该化合物的靶点和活性窗口,这项工作提供了对寄生虫生命周期阶段的更精确的理解,在这一阶段该类磺胺类药物是有效的。它还强调了这些化合物通过靶向重要的寄生虫蛋白Pfs16,快速阻断性成熟的独特能力,并进而阻断了疟疾寄生虫的传播。总的来说,Baum及其同事已经确定了这一类新的抗疟药物是如何阻断寄生虫达到性成熟的,从而阻断它们通过蚊子叮咬从人到人的传播。这是开发有效的新药以减少全世界大量新的疟疾病例的重要一步。一旦得到彻底开发和测试,这些化合物可以与现有的治疗症状的疗法一起给疟疾患者使用,以防止寄生虫传播给更多的人。鲍姆教授介绍说:"这类磺胺类药物具有强大的阻断寄生虫性成熟的独特能力,几乎是立竿见影的,这使得向蚊子直接投放化合物成为非常有吸引力的替代管理策略。这种令人兴奋的替代策略可以通过在蚊帐或糖饵上涂抹这些化合物来实现。"更多的研究正在进行中,以探索和完善这类磺胺类药物的活性,用于人类或直接用于蚊子,但尽管如此,这项研究扩大了可用于抗击疟疾的策略的范围。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352351.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1352351.htm

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智能手机大小的设备可分析织物成分

智能手机大小的设备可分析织物成分新设备可能需要进一步缩小,以便手机制造商将其作为内部组件使用FraunhoferIPMS这种被称为光谱学的技术已被用于分析从威士忌到犯罪现场遗留的血迹等一切物品。现在,德国德累斯顿弗劳恩霍夫光子微系统研究所(IPMS)的研究人员开发出了一种光谱仪,可以分析各种纺织品并确定其成分。该扫描仪在近红外范围内工作,分析纤维反射的光线。该设备将光线分成950纳米到1900纳米之间的波长,将其转化为电信号,然后将这些信号输入由人工智能驱动的分析仪。通过将结果与数据库进行比较,人工智能系统能够快速返回结果,描述任何一块织物的组成材料。"光学分辨率为10纳米,"弗劳恩霍夫IPMS传感器微模块部门的研究科学家HeinrichGrüger说。"这种高分辨率意味着近红外光谱仪还可以利用人工智能识别混合织物,例如由涤纶和棉花制成的衣物。"研究人员说,作为一个仅有10毫米见方(0.4英寸)、6.5毫米(0.25英寸)厚的独立设备,它可以帮助织物回收公司更好地对材料进行分类,从而提高处理效率。他们还说,如果能把这项技术集成到手机中,并与摄像模块相连接,消费者就能当场弄清市场或零售店里兜售的织物是否真如售货员所说的那样。此外,它还可以作为洗衣辅助工具,识别丢失标签的织物和正确洗衣程序所需的信息。弗劳恩霍夫IPMS的研究人员对制造小型材料分析传感器并不陌生。大约十年前,他们发布了一个使用类似技术的微型光谱仪系统,该系统甚至可以通过包装来确定食品的新鲜度。格吕格当时说:"我们希望光谱仪能像数码相机那样发展。10年前售价500欧元的照相机,其功能远不如现在手机中几乎免费的照相机"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388391.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1388391.htm

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坏消息:距离疟疾的消除可能比科学家想象的更遥远

坏消息:距离疟疾的消除可能比科学家想象的更遥远血液特质被认为可以天生免疫该疾病的人仍然被感染了,现在的问题是:怎么会这样?几十年来,致力于寻找疟疾治疗方法的研究人员相信,他们已经找到了一种似乎可以抵御疟疾的血型。然而,最近发表在《细胞宿主与微生物》(CellHost&Microbe)杂志上的一篇文章揭示,即使是具有这种所谓保护性血型的人也会受到感染。现在的问题是,他们是如何被感染的?凯斯西储大学医学院病理学教授、该研究的资深作者彼得-齐默尔曼(PeterZimmerman)说:"这可能意味着,与这种血型有关的特定基因突变并不能完全阻止疟疾,或者疟原虫可能找到了另一种进入血细胞的方法。这是一件大事,因为它可能会改变我们试图摆脱这种疟原虫的方法。"这项研究的共同研究员、病理学教授克里斯托弗-金(ChristopherKing)说:"这种叫做间日疟原虫的疟疾寄生虫曾经在俄亥俄州东北部很常见。今年夏天,它在美国佛罗里达州和德克萨斯州境内传播,这是20年来第一次。我们已经知道,随着气候变化以及来自疟疾流行地区的移民和旅行日益增多,美国面临着疟疾再次传入的风险。"这项研究的合作者包括来自法国(法国国家输血研究所、法国国家医学研究中心/巴黎狄德罗大学的CéliaDechavanne和BenoitGamain)和马达加斯加(菲亚纳兰楚阿大学的ArsèneRatsimbasoa)的研究人员。齐默尔曼说:"100多年来,疟疾研究人员一直在努力了解非洲人对间日疟原虫感染的抗药性和易感性。超过25亿人可能生活在非洲和东南亚,这些地方都有这种寄生虫。每年有数十万人死于疟疾。总的来说,疟疾是全球三大健康传染病--疟疾、结核病和艾滋病毒/艾滋病之一。研究小组正在研究大多数非洲人和非洲裔人血液中的一种特殊血型(Fy-阴性),这种血型被称为"沉默的达菲血型"。达菲阴性血型的DNA代码(GATA-1)发生了突变,导致蛋白质不能在红细胞表面表达。研究人员利用实验室培育的血细胞和从骨髓中提取的细胞进行了实验,以研究达菲沉默血型。齐默尔曼说:"令人惊讶的是,我们发现,即使人们缺少GATA-1DNA编码,达菲蛋白有时也会出现在他们的红细胞上。我们的研究结果表明,骨髓和其他最初制造血细胞的地方对于疟原虫找到带有达菲蛋白的红细胞、生长和致病非常重要。"在实验室的其他实验中,他们检查了达菲无声血型人的血液。他们注意到,感染间日疟原虫通常是通过一种特殊的检验方法而不是通常的显微镜检验方法检测出来的。这意味着达菲沉默血型的人仍有可能受到感染,但在常规血液检测中并不容易发现。换句话说,他们发现间日疟原虫可以侵入达菲沉默血型患者的红细胞。此外,如果他们的骨髓受到感染,就会产生可传播的寄生虫。蚊子可以获得这种寄生虫,并导致其他人感染。齐默尔曼说:"这一发现提出了关于疟疾寄生虫如何导致感染和疾病的问题,特别是因为一些感染者在血液中并没有表现出很多迹象。我们需要更仔细地观察血液,以便更好地了解这种类型的疟疾在具有达菲-沉默特质的人中有多普遍和严重。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415823.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1415823.htm

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科学家发现现有疟疾诊断过程存在"令人担忧"的缺陷

科学家发现现有疟疾诊断过程存在"令人担忧"的缺陷这项研究最近发表在《寄生虫学趋势》(TrendsinParasitology)杂志上。研究人员创建了一个感染动态数学模型,以确定以往计算机模型中的血液采样偏差和错误推断导致了大量的高估。论文通讯作者、农业与生命科学学院生态学与进化生物学助理教授梅根-格雷斯查尔(MeganGreischar)说:"无法准确测量这些比率令人担忧。"弗吉尼亚理工大学数学副教授LaurenChilds是该论文的共同作者,他介绍说:"我们曾经有一个非常简单的模型来推断乘法率,但这个模型行不通,所以现在我们知道我们需要更强大的模型。她说,这项研究解释了精确测量繁殖率的问题是如何产生的。"一些候选疟疾疫苗是在寄生虫在血液中复制的生命周期阶段发挥作用的,因此了解寄生虫的繁殖率是评估疫苗疗效的关键。受感染的蚊子通过血餐将疟原虫传给人类宿主。寄生虫首先在肝细胞中繁殖,然后进入红细胞。在那里,寄生虫在红细胞内同步复制,并迸发到血液中,杀死红细胞。然后,子寄生虫继续下一个循环,侵入新的红细胞。这种循环大约每48小时重复一次。在测量繁殖率时,临床医生会从受感染的病人身上采集血液样本,并计算观察到的寄生虫数量。时间选择很重要,因为从红细胞中迸发出来的幼小寄生虫处于生命周期的早期,很容易被发现。但随着年龄的增长,在生命周期的后期,寄生虫会变得粘稠,附着在血管壁上,无法循环。由于这种循环会不断重复,采样的时间就决定了血液中能观察到的数量是多是少。在可观察到寄生虫数量较少的周期后期采集样本,与在幼寄生虫数量较多的周期早期采集样本相比,取样偏差会增加。以前用于估算寄生虫繁殖率的模型试图通过推断寄生虫群生命周期后期可能存在的寄生虫数量来纠正这种取样偏差,因为这时无法直接观察到寄生虫。这项研究表明,这些方法不足以确定寄生虫的实际繁殖速度。之前发表的研究测量了一种人类疟原虫(恶性疟原虫)在人工培养的一个48小时复制周期内产生的最大后代数量。格雷斯查尔说:"它们最多只能繁殖32倍,这已经相当大了,这意味着单个寄生虫最多能产生32个子代寄生虫,中位数约为15到18个。"利用数学模型,结合疟疾感染者的现代和历史数据,研究人员能够确定,以前的寄生虫数量模型所做的推断导致寄生虫繁殖率比可能的繁殖率高出几个数量级。"我们看到了千倍的增长,"格雷斯查尔说。"这意味着寄生虫从一个红细胞中反复制造出超过1000个寄生虫,这不符合我们对这些寄生虫生物学的理解。"现在,Greischar和Childs已经发现了问题所在,接下来的工作可能包括开发推断寄生虫种群隐藏部分的技术,以便准确计算它们的繁殖率。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378079.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1378079.htm

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mRNA疫苗为抗击疟疾提供了有力支持 可帮助拯救数百万人的生命

mRNA疫苗为抗击疟疾提供了有力支持可帮助拯救数百万人的生命最近在疫苗开发方面取得的技术进展--例如针对SARS-CoV2(导致COVID-19的病毒)的mRNA疫苗--可以为新一代疟疾疫苗铺平道路。现在,一个研究小组已经开发出两种候选mRNA疫苗,它们在减少疟疾感染和传播方面都非常有效。科学家们还发现,这两种实验性疫苗诱发了强大的免疫反应,无论它们是单独给予还是联合给予。这项研究由乔治-华盛顿大学领导,于12月1日发表在《npjVaccines》杂志上,这是一份开放性科学杂志,是《自然》杂志的一部分。乔治华盛顿大学米尔肯研究所公共卫生学院全球健康教授NirbhayKumar说:"消除疟疾不会在一夜之间完成,但这种疫苗有可能将疟疾从世界许多地方驱逐出去。mRNA疫苗技术真的可以改变游戏规则。我们看到这项技术在对抗COVID-19方面是多么成功,在这项研究中,我们对其进行了调整,并将其用于开发对抗疟疾的工具。"Kumar和他的研究团队专注于恶性疟原虫,这是导致疟疾的四种寄生虫之一,对人类来说是最致命的。恶性疟原虫和间日疟原虫通过按蚊叮咬传播,占全球所有疟疾病例的90%以上,占所有疟疾死亡病例的95%。大多数病例和死亡发生在撒哈拉以南非洲地区,但世界上一半的人口都有感染这种致命疾病的风险。库马尔的团队开发了两种mRNA疫苗,以破坏该寄生虫生命周期的不同部分。研究人员用一种针对帮助寄生虫在体内移动并侵入肝脏的蛋白质的mRNA疫苗免疫了一组小鼠。他们用一种针对帮助寄生虫在蚊子中肠繁殖的蛋白质的疫苗免疫了另一组小鼠。然后用导致感染的寄生虫对免疫小鼠进行挑战,并对疫苗诱导的抗体进行测试以确定是否可阻断疟疾传播。该研究发现,两种疫苗都能在小鼠体内诱导出有效的免疫反应,并且在减少宿主和蚊子媒介的感染方面非常有效。研究人员说,在寄生虫传播给健康蚊子期间,保护性抗体的存在极大地减少了蚊子中的寄生虫数量,这是破坏疟疾传播的一个重要步骤。Kumar说:"这些疫苗对预防感染非常有效,它们几乎完全消灭了疟原虫的传播能力。"研究小组还用两种疫苗一起对小鼠进行免疫,并发现共同免疫能有效减少感染和传播,而不影响免疫反应。为了了解mRNA疫苗与其他基于核酸的疫苗平台相比有何优势,Kumar和团队使用DNA质粒重复了实验。他们发现,与基于DNA的疫苗相比,mRNA疫苗在诱导免疫反应方面要优越得多。该团队希望通过更多的研究,包括在非人类灵长类动物模型中的研究,将疫苗推向市场,目的是生产可以安全用于人类的疫苗。Kumar说:"拥有一种能够有效破坏疟疾寄生虫生命周期的多个部分的疫苗鸡尾酒是疟疾疫苗开发的关键,这项研究使我们离生产可安全用于人类的疫苗更近了一步,以预防疾病,拯救生命--最终目标是战胜这种疾病。"这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持,发表在12月1日的《npjVaccines》杂志上。该团队与宾夕法尼亚大学的科学家和其他合作者合作开发了这些疫苗,并已申请了专利。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335441.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1335441.htm

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NASA研发新型激光器 在未来可帮助宇航员寻找月球上的水

NASA研发新型激光器在未来可帮助宇航员寻找月球上的水来自美国宇航局戈达德太空飞行中心的工程团队开发了一块小巧却强大的激光器,在未来能够帮助宇航员寻找月球上的水。该激光器的体积比美分硬币海啸,利用量子力学效应产生太赫兹(THz)范围内的光束,用于寻找隐藏的水。在过去十多年时间里通过Chandrayaan-1等任务,我们一直确认的一点是月球上存在着水。该轨道器使用光谱仪对月球表面进行成像,该光谱仪测量不同波长光的反射和吸收,从而可以揭示存在的物质的成分,包括水分子。尽管这些仪器非常实用,但它们的灵敏度无法区分水和类似形式(如游离氢离子和羟基)。更精确的仪器称为外差光谱仪(heterodynespectrometers),通过将入射光与设备中的激光相结合,然后测量两个光源之间的差异,专注于更紧凑的频率范围。戈达德工程师设计了一种可以调谐到水所在太赫兹频率的设备。现有的产生太赫兹波的振荡器和激光器是体积庞大、笨重且耗能,但他们设法将设计缩小到硬币大小。为此,该团队利用了一些奇怪的量子技巧。该团队设计的设备叫做量子级联激光器,它由一系列超薄半导体材料层组成。发射的光子进入这道屏障——由于这些层太薄,光子更有可能忽略屏障而出现在另一侧,这种现象称为量子隧穿。当一个光子到达另一边时,它会激发其他光子,因此当它们穿过设备中堆叠的80到100层时,最终结果是一串具有太赫兹能量的光子级联。波导和薄光学天线使光束聚焦更长时间。该团队表示,即使配备电源、处理器和光谱仪等硬件,整个系统也可以装入茶壶大小的设备中。这意味着未来的宇航员有可能使用手持版本在月球、火星或其他天体上寻找水。PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309089.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1309089.htm

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