科学家首次在皮肤外层发现血红蛋白 可帮助保护皮肤免受损伤

科学家首次在皮肤外层发现血红蛋白可帮助保护皮肤免受损伤研究人员很想知道表皮--皮肤的最外层--是如何保护我们免受紫外线照射等环境挑战的，因此他们从分子层面研究了皮肤中的情况。该研究的通讯作者MasayukiAmagai说："表皮由角质化的分层鳞状上皮组成，主要由角质形成细胞构成。以前的研究发现，在角朊细胞分化和形成皮肤外层屏障的过程中，它们表达了多种具有保护功能的基因。然而，由于难以获得足够数量的分离终末分化的角质形成细胞来进行转录组分析，其他与屏障相关的基因逃脱了先前的保护"。表皮角质细胞起源于皮肤最深的一层（基底层），分化后向上移动形成数层。在角质细胞的分化阶段，已经发现了具有保护屏障功能的各种基因的表达，特应性皮炎等疾病就是由基因变异引起的。为了确定参与皮肤屏障机制的不明分子，研究人员分析了取自三个人的大腿和上臂的健康人皮肤的整个表皮和上表皮以及小鼠皮肤中的高表达基因。他们意外地发现，编码血红蛋白亚基之一的蛋白质α-球蛋白的HBA1/2基因在人类皮肤的上表皮中高度表达。同样，在小鼠皮肤中，Hba-a1/a2（相当于人类的HBA1/2）也在上表皮高度表达。Amagai说："我们对整个表皮和上表皮进行了转录组比较分析，这两种表皮都是用酶从人类和小鼠皮肤中分离出来的细胞薄片。我们发现，负责产生血红蛋白的基因在表皮上部高度活跃。为了证实这一发现，我们使用免疫染色法来观察表皮上部角质细胞中血红蛋白α蛋白的存在。"研究人员将UVA和UVB分别照射皮肤，发现UVA（而非UVB）能诱导表皮角质细胞中HBA1/2的表达。UVA照射是活性氧（ROS）介导的角质形成细胞损伤的主要原因。与对照组相比，HBA基因敲除的角朊细胞细胞内ROS水平明显增加，这表明HBA的表达被诱导以抑制表皮角朊细胞中UVA诱导的ROS生成。线粒体--细胞的能量生产者--对紫外线辐射产生的过量ROS特别敏感，紫外线辐射引起的线粒体功能障碍直接导致皮肤损伤，也称为光老化。Amagai说："我们的研究表明，表皮血红蛋白在氧化应激作用下上调，并能抑制人类角质细胞培养物中活性氧的产生。研究结果表明，血红蛋白α能保护角质形成细胞免受来自外部或内部的氧化应激，如紫外线辐射和线粒体功能受损。因此，角质形成细胞表达血红蛋白代表了一种防止皮肤老化和皮肤癌的内源性防御机制。"研究人员说，他们的发现为研究与ROS相关的皮肤疾病（如衰老和癌症）提供了重要的启示。该研究发表在《皮肤病学研究杂志》（JournalofInvestigativeDermatology）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399297.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399297.htm

加州大学圣地亚哥分校研发可自愈阴极固态锂硫电池 倍增电动汽车续航

加州大学圣地亚哥分校研发可自愈阴极固态锂硫电池倍增电动汽车续航固态锂硫电池是一种可充电电池，由固体电解质、锂金属阳极和硫阴极组成。这种电池具有能量密度更高、成本更低的优点，有望成为目前锂离子电池的理想替代品。与传统锂离子电池相比，它们每公斤可储存两倍的能量，换句话说，它们可以在不增加电池组重量的情况下，将电动汽车的续航里程增加一倍。此外，由于使用了丰富且易于获取的材料，它们不仅经济上可行，而且更环保。然而，锂硫固态电池的开发历来受到硫阴极固有特性的困扰。硫不仅是一种不良的电子导体，而且硫阴极在充电和放电过程中还会发生明显的膨胀和收缩，导致结构损坏以及与固体电解质的接触减少。这些问题共同削弱了阴极传输电荷的能力，影响了固态电池的整体性能和使用寿命。为了克服这些挑战，加州大学圣地亚哥分校可持续电力和能源中心的研究人员领导的团队开发出了一种新型阴极材料：一种由硫和碘组成的晶体。通过在结晶硫结构中加入碘分子，研究人员将阴极材料的导电性能大幅提高了11个数量级，使其导电性能比单纯的硫晶体高出1000亿倍。阴极材料从棕色粉末熔化成深紫红色液体，从而愈合。图片来源：DavidBaillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院这项研究的共同资深作者、加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授兼可持续电力与能源中心主任刘平说："我们对这种新材料的发现感到非常兴奋。硫的导电性能大幅提高令人惊喜，在科学上也非常有趣。"此外，这种新型晶体材料的熔点很低，只有65摄氏度（149华氏度），比一杯热咖啡的温度还要低。这意味着在电池充电后，阴极可以很容易地重新熔化，以修复因循环而受损的界面。这是解决阴极和电解液之间的固-固界面在反复充电和放电过程中发生累积性损伤的一个重要特性。这项研究的共同第一作者、加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授ShyuePingOng说："这种硫-碘阴极提出了一个独特的概念，可以解决锂-S电池商业化的一些主要障碍。碘恰到好处地破坏了将硫分子结合在一起的分子间键，从而将其熔点降低到了"金锁区"--既高于室温，又足够低，阴极可以通过熔化定期重新修复。""我们的新型阴极材料的低熔点使得修复界面成为可能，这是这些电池长期以来一直寻求的解决方案，"该研究的共同第一作者周建斌说，他曾是刘的研究小组的纳米工程博士后研究员。"这种新材料是未来高能量密度固态电池的有利解决方案"。为了验证新型阴极材料的有效性，研究人员构建了一个试验电池，并对其进行反复充放电循环。电池在超过400次循环中保持稳定，同时保留了87%的容量。这项研究的合著者、本田美国研究所首席科学家克里斯托弗-布鲁克斯（ChristopherBrooks）说："这一发现有可能通过大幅延长电池的使用寿命，解决固态锂硫电池问世所面临的最大挑战之一。电池只需提高温度就能实现自我修复，这可以大大延长电池的总寿命周期，为固态电池在现实世界中的应用开辟了一条潜在的途径。"该团队正致力于通过改进电池工程设计和扩大电池规格，进一步推动固态锂硫电池技术的发展。"虽然要实现可行的固态电池还有很多工作要做，但我们的工作是重要的一步，"刘说。"我们在加州大学圣地亚哥分校的团队与我们在国家实验室、学术界和工业界的研究合作伙伴之间的合作使这项工作成为可能。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424429.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424429.htm

常用药扑热息痛的创新性新用途可能改变败血症治疗方法

常用药扑热息痛的创新性新用途可能改变败血症治疗方法美国国立卫生研究院（NIH）支持的一项试验的最新研究结果表明，静脉注射对乙酰氨基酚可能有助于减少脓毒症患者的器官损伤和急性呼吸窘迫综合征，尤其是那些有严重风险的患者。这项研究表明，对重症患者使用对乙酰氨基酚可能有好处，但还需要进一步的研究。虽然试验并没有改善所有败血症患者的死亡率（无论其严重程度如何），但研究人员发现，对乙酰氨基酚对器官损伤风险最高的患者的益处最大。使用这种疗法后，这些患者需要的辅助通气减少了，死亡率也略有下降，但在统计学上并不显著。这项研究发表在《美国医学会杂志》上。败血症发生时，红细胞会受伤并以异常高的速度死亡，向血液中释放所谓的"无细胞血红蛋白"。机体不堪重负，无法清除这些多余的血红蛋白，从而导致器官损伤。田纳西州纳什维尔范德比尔特大学（VanderbiltUniversity）肺部和重症监护医学教授、本研究的第一作者LorraineWare医学博士以前的研究表明，对乙酰氨基酚除了能止痛和退烧外，还能阻断无细胞血红蛋白对肺部的有害影响，而肺部在败血症期间极易受到损伤。有限的研究还表明，对乙酰氨基酚可能对最严重的败血症患者--无细胞血红蛋白水平较高的患者--效果更好，因为无细胞血红蛋白水平较高的患者患急性呼吸窘迫综合征的风险更高，死亡风险也更高。生物标志物在治疗中的应用潜力科学家们指出，将高水平的无细胞血红蛋白确定为一种生物标志物，在病人刚入院时就进行检测，这将是一个突破，因为它有助于迅速确定哪些脓毒症病人可能从对乙酰氨基酚治疗中获益。加州大学旧金山分校医学和麻醉学教授、该研究的资深作者、医学博士迈克尔-马泰（MichaelMatthay）说："重症监护中的一个问题是病人发病太快，我们通常没有时间弄清楚哪些生物标志物有助于预测哪种疗法能带来最佳疗效。我们希望这些发现能强调使用生物标志物的潜在治疗价值，以帮助成功找到在患者最需要时有效的治疗方法。"为了在中期临床试验中更全面地检验对乙酰氨基酚的治疗潜力，研究人员从2021年10月到2023年4月在美国40家学术医院招募了447名患有败血症和呼吸或循环器官功能障碍的成人患者。患者被随机分配接受对乙酰氨基酚或安慰剂静脉注射，每六小时一次，连续五天。随后，研究人员对患者进行了为期28天的随访，以了解他们的情况。他们还利用无细胞血红蛋白水平超过一定阈值的患者的数据完成了一项特殊分析。总的来说，研究小组最感兴趣的是，有多少患者能够在没有机械通气或肾衰竭治疗等器官支持的情况下存活下来。研究人员发现，静脉注射对乙酰氨基酚对所有脓毒症患者都是安全的，与安慰剂组相比，肝损伤、低血压或其他不良事件没有差异。在次要结果中，他们还发现对乙酰氨基酚组的器官损伤明显较低，入院七天内急性呼吸窘迫综合征的发病率也明显较低。研究人员仔细观察了无细胞血红蛋白较高的患者，发现对乙酰氨基酚组仅有8%的患者需要辅助通气，而安慰剂组则有23%的患者需要辅助通气。28天后，对乙酰氨基酚组中有12%的患者死亡，而安慰剂组中有21%的患者死亡，但这一结果没有统计学意义。美国国立卫生研究院（NIH）下属国家心肺血液研究所（NationalHeart,Lung,andBloodInstitute）肺部疾病部主任詹姆斯-凯利（JamesKiley）博士说："虽然对乙酰氨基酚疗法并没有对所有败血症患者产生预期效果，但这项研究表明，它对重症患者仍有希望。"尽管如此，还需要更多的研究来揭示机制和验证这些结果。"瓦尔说，危重病人的研究结果趋向于一个充满希望的方向。她和Matthay计划进行更大规模的临床试验，可能主要招募那些无细胞血红蛋白水平较高的患者。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434868.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434868.htm

UCLA研发的微针贴片可低成本无痛监测患者血液中的药物水平

UCLA研发的微针贴片可低成本无痛监测患者血液中的药物水平检查血液中药物水平的一种方法涉及抽取和分析血液样本。这不仅让病人感到不愉快，而且分析工作可能需要几天时间才能完成。即使如此，它也只能显示取样时的水平。这就是实验性新贴片的作用。这个直径约为四分之一英寸（6毫米）的柔性聚合物体装置是由SamEmaminejad副教授领导的团队在加州大学洛杉矶分校开发的。当它被戴在手臂等身体部位时，其底部的钢制微针阵列会无痛地穿透皮肤表层。然后它们被暴露在皮肤细胞间的间隙中--该液体中的药物水平与血液中的药物水平相对应。每根针的尖端只有大约四分之一毫米长，并涂有金纳米粒子和被称为适配体的工程DNA链。每条链的一端锚定在其中一个纳米粒子上，而它的另一端连接到一个亚甲基蓝"信号报告"分子上。当适配体接触到一个目标分子--例如一种特定的药物时，它们会改变形状，这样做时会使亚甲基蓝分子产生一个电化学信号，这可以作为电流从外部测量。该电流的强度表明目前存在于血液中的药物数量。在实验室测试中，该贴片被用于接受三种不同剂量的抗生素妥布霉素的大鼠。该设备提供的血液药物水平读数被发现与通过传统的血液样本分析获得的读数一致。使用不同的适配体和信号报告分子，就可以对其他药物进行定向检测。据估计，如果该贴片进行商业化生产，每个贴片的材料成本将低于2美元。"这种生物传感微针技术推进了个性化医疗的许多不同方面，"Emmaminejad说。"它可能让我们通过优化每个人的药物剂量来改善治疗，而且价格低廉，所以每个人都可以从这个解决方案中受益。此外，它可能让我们不仅通过测量药物分子，而且还通过测量体内与健康有关的自然发生的分子来为护理提供信息。"有关这项研究的论文最近发表在《科学进展》杂志上。顺便提一下，加州大学洛杉矶分校并不是唯一一个探索使用微针贴片来测量血液中药物水平的机构。伦敦帝国学院的科学家们已经开发了一种使用酶的微针贴片，它对间质中的pH值变化作出反应，而不列颠哥伦比亚大学的一个团队已经创造了一种利用微光纤维的微针贴片。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334783.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334783.htm

南加州大学研发新型靶向药物HA15 可以同时对抗新冠和多种癌症

南加州大学研发新型靶向药物HA15可以同时对抗新冠和多种癌症由南加州大学凯克医学院生物化学和分子医学教授AmyS.Lee博士领导的一项新研究发现，GRP78是一种参与其他病毒传播的伴侣蛋白，在SARS-CoV-2（导致COVID-19的病毒）的传播中起着关键作用。该研究还证明，通过防止GRP78的产生或通过使用一种新的靶向药物来抑制它，SARS-CoV-2的复制被明显减少。根据最近发表在《自然-通讯》杂志上的这项研究，这种药物有可能提供一种针对COVID-19的新型保护，这种保护即使在新毒株发展时也可能保持有效。Lee说："对抗SARS-CoV-2的一个主要问题是，它在不断地变异和自我调整，以便更有效地感染和繁殖其宿主细胞，如果我们一直追着病毒跑，这可能会变得相当具有挑战性和不可预知性"。她同时也是朱迪和拉里-弗里曼基础科学研究主席。"GRP78在病毒传播中的作用为了寻找一种更稳定的方法来对抗COVID-19，Lee和她在南加州大学凯克医学院和克利夫兰诊所佛罗里达研究和创新中心的同事开始调查GRP78的作用，这是一种关键的细胞伴侣蛋白，有助于调节其他细胞蛋白的折叠。虽然健康细胞需要一小部分GRP78来正常运作，但处于压力下的细胞需要更多的GRP78来应对。凯克医学院的研究人员在2021年的一项研究中证明，当SARS-CoV-2进入时，GRP78被劫持，与其他细胞受体协同工作，将SARS-CoV-2病毒带入细胞，然后在那里繁殖和传播。但是关于GRP78是否是SARS-CoV-2在人类肺部细胞内复制的"必要和关键"的问题仍然存在。研究小组检查了感染了SARS-CoV-2的人类肺部上皮细胞，观察到随着病毒感染的加剧，受感染的细胞产生更高水平的GRP78。抑制GRP78的力量Lee和她的团队使用一种特殊的信使RNA工具来抑制细胞培养中人肺上皮细胞中GRP78蛋白的产生，而不中断其他细胞过程。当这些细胞后来被SARS-CoV-2感染时，它们产生了较少的病毒尖峰蛋白，并释放出更少的病毒来感染其他细胞，证明GRP78对于病毒的复制和生产是必要的和必需的。Lee说："我们现在有直接证据表明GRP78是一种前病毒蛋白，对病毒的复制至关重要。"为了进一步探索针对GRP78是否能治疗COVID-19，研究人员在受感染的肺部细胞上测试了一种最近发现的小分子药物，称为HA15。这种药物是为对付癌细胞而开发的，专门与GRP78结合并抑制其活性。观察发现这种药物对减少感染细胞中产生的SARS-CoV-2斑块的数量和大小非常有效，其安全剂量对正常细胞没有有害影响。研究人员随后在经过基因工程设计以表达人类SARS-CoV-2受体并感染了SARS-CoV-2的小鼠体内测试了HA15，发现该药物大大减少了肺部的病毒负荷。针对GRP78的药物另外，Lee和她在凯克医学院的同事正在研究HA15对癌症的疗效，以及另一种GRP78抑制剂YUM70，并与密歇根大学的研究人员合作。他们发现HA15和YUM70可以抑制突变的KRAS蛋白的产生--一种倾向于抵抗药物治疗的常见突变--并降低胰腺癌、肺癌和结肠癌中带有这种突变的癌细胞的生存能力。最近发表在《肿瘤学》（Neoplasia）杂志上的这些发现表明，以GRP78为目标可能有助于对抗这些致命的癌症。这些是基本的原理证明研究；需要进一步的研究，包括临床试验，以确定HA15和YUM70在人类中使用是安全和有效的。这些和其他GRP78抑制剂现在正被作为COVID-19和癌症的治疗方法进行测试。Lee说，这些药物也可能被证明对治疗未来依赖GRP78进入和复制的冠状病毒有用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335587.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335587.htm

可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象

可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象虽然急性炎症反应是人体抵抗感染和加速愈合的自然方式，但长期或慢性炎症可能会导致不可逆的组织损伤。而能够快速、轻松地检测炎症是治疗的关键。测量血液中C反应蛋白(CRP)的水平通常用作炎症的生物标志物，但需要复杂的实验室设备和人员来分析血液样本。现在，加州理工学院的研究人员开发了一种新型可穿戴传感器，称为InflaStat，通过测量人体汗液中的CRP水平来无线、无创地监测炎症。研究人员在开始制造他们的第一个汗液分析传感器之前必须克服一些障碍。主要难题是CRP比其他分子更难检测，它在血液中的浓度比其他生物标志物低得多，而且它的分子更大，这意味着将它们从血液中分泌到汗液中更加困难。“这些是以前阻止人们进行可穿戴CRP传感的主要问题，”该研究的通讯作者高伟说。“我们需要高灵敏度来自动监测皮肤上极低浓度的CRP。”InflaStat由激光雕刻的石墨烯制成，石墨烯含有微小的孔，可形成较大的表面积。这些孔含有与CRP结合的抗体和称为氧化还原分子的特殊分子，能够在某些条件下产生小电流。传感器结构中融入了金纳米颗粒，每个纳米颗粒都携带一组独立的CRP检测抗体。当佩戴者汗液中的CRP分子进入传感器时，它们会附着在检测器抗体和石墨烯孔中的抗体上。然后纳米颗粒附着在石墨烯上并触发氧化还原分子产生电流，该电流由附着在传感器上的电子元件读取。由于每个金纳米粒子都含有许多检测抗体，因此信号（非常小）被放大得远远超过单个CRP分子产生的信号。研究人员在健康参与者、慢性阻塞性肺病患者和从新冠病毒感染中康复的参与者身上测试了InflaStat。他们发现该传感器佩戴舒适，并且可以无创、无线地获取炎症生物标志物信息。数据实时显示在定制的智能手机应用程序上。正如预期的那样，慢性阻塞性肺病患者和新冠病毒感染后患者的CRP水平显着高于健康参与者。研究人员发现，该传感器可以准确检测汗液中与血液水平相关的CRP水平。研究人员表示，他们的研究结果表明，他们的传感器可用于无创、家庭监测炎症性肠病或慢性阻塞性肺病等慢性疾病。更重要的是，他们表示它可以适用于测试其他痕量水平和疾病相关的生物标志物。“这是一个通用平台，可以让我们监测体液中极低水平的分子，”高说。“我们希望扩展这个平台来监测其他临床相关的蛋白质和激素分子。我们还想看看这是否可以用于慢性病管理。炎症对许多患者来说意味着风险。如果能够在家对他们进行监测，就可以识别他们的风险，并及时给予治疗。”该研究发表在《自然生物医学工程》杂志上，下面由加州理工学院制作的视频展示了传感器如何检测CRP。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366975.htm