"麦片效应"启发科学家开发出一种更高效的集水系统

"麦片效应"启发科学家开发出一种更高效的集水系统沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员在表面上涂上一层润滑油膜，发现它能使水滴更快地结合，类似于"麦片效应"。领导这项研究的马库斯-林说："我们对设计能促进水凝结的表面很感兴趣，水凝结具有重要的传热和集水应用价值。想想水在冰冷的汽水罐上凝结的情形。水滴只有长到足够大，重力把它们拉下来才能移动。"研究人员认为，添加一层薄薄的油膜可以润滑表面，使水滴移动得更快，为水滴的进一步凝结腾出空间，从而提高凝结率。这确实奏效了。但水滴的反应却让他们大吃一惊。他们观察到，大小从几十微米到几毫米不等的凝结水珠自发地跳起了复杂的集体"舞蹈"。液滴以蛇形方式运动，直到润滑剂耗尽，才转为圆周运动。当移动的液滴不断在表面重新分配润滑剂时，它们又重新开始了曲折的舞蹈。林说："它们最初以蛇形方式运动，然后过渡到圆周运动，然后再返回。这些运动的尺度从微米到几厘米不等，持续时间长达数小时。"就像牛奶中的麦片一样，油中的冷凝液滴也会被邻近的液滴吸引。较大的液滴在与路径上较小的液滴合并时释放出的能量推动了它们的自我推进。研究人员说，随着淡水资源的压力越来越大，能够通过简单的冷凝从空气中有效捕捉水而不需要输入能量的装置受到广泛推崇。这在沙特阿拉伯等干旱地区尤为重要。林说："通过优化冷凝液滴的集体运动，我们可以大大提高冷凝率，从而设计出更高效的集水系统。"研究人员计划进一步探索水滴复杂舞动的驱动因素，特别是从蛇形运动到圆形运动的转变。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423147.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423147.htm

由昆虫翅膀启发的涂层可以制造出更好的骨和关节植入物

由昆虫翅膀启发的涂层可以制造出更好的骨和关节植入物受蜻蜓和蝉翼的启发，研究人员开发了一种用于骨科植入物的新涂层。它不仅能杀灭有害细菌，还能监测系统的压力，这意味着它可以警告即将发生的植入物故障。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UI）的研究人员再次向大自然寻求涂层解决方案，他们从蜻蜓和蝉的对抗细菌的翅膀中找到了解决骨科植入物产生的一个顽固问题：感染。据这项研究的负责人、UI的材料科学和工程教授QingCao说，一直以来都没有足够的方法来处理影响多达10%的植入物患者在植入物层面的感染。他说，目前使用重金属离子来对抗细菌的努力也会对附近的组织造成损害，而且涂有抗生素药物的植入物最终会在化学品耗尽时失效。它们也不能有效地对抗抗生素耐药菌，这在医学界是一个日益严重的问题。因此，Cao和他的团队创造了一种用于植入物的薄箔涂层，其一面由纳米柱组成，如昆虫翅膀上的那些。当细菌细胞接触到这些柱子时，它们会被刺穿并失去活力。该研究的合著者、病理生物学教授GeeLau说："使用机械方法来杀死细菌，使我们能够绕过化学方法的很多问题，同时仍然给予我们将涂层应用于植入物表面所需的灵活性。"一举两得研究人员不满足于只解决骨科植入物的一个问题，他们意识到他们的涂层可以解决另一个问题：设备故障。Cao说，这个问题也影响到所有接受植入物的患者中的10%。因此，在薄膜的另一面，研究人员嵌入了灵活的微传感器，能够测量应用了涂层的植入物的机械应力。研究人员说，这不仅可以让医生知道身体在植入物周围的愈合情况，而且可以在人工关节的压力过大时发出警报。在动物试验中，这种涂层表现良好，可以抵御小鼠身上的细菌，并从绵羊的脊柱植入物中发送压力信号。虽然目前的涂层需要一个外部电源，但研究人员说他们现在正在研究一个无线解决方案。该涂层被应用于绵羊的标准脊柱植入物，在那里它成功地测量了机械应力Cao说："这些类型的抗菌涂层有很多潜在的应用，由于我们的涂层使用的是机械机制，它有可能用于化学品或重金属离子--如现在商业抗菌涂层中使用的--会造成损害的地方。"这项研究已经发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358833.htm

受东部蓝鸟羽毛启发的新材料可用于构建更好的电池和滤水器

受东部蓝鸟羽毛启发的新材料可用于构建更好的电池和滤水器研究人员使用透明硅橡胶作为起始材料，将其置于油性溶液中，在加热到140°F（60°C）的烤箱中让其膨胀数天。然后将其冷却以降低液体的溶解度，并从油性溶液中提取橡胶。研究人员在显微镜下分析这种材料，查看其纳米结构在加工过程中发生了哪些变化，结果发现其网络结构与蓝鸟羽毛中的网络结构相似。唯一真正的区别是形成的通道的厚度；在羽毛中，通道的厚度约为200纳米，而在合成材料中，通道的厚度为800纳米。东部蓝鸟及其羽毛的微观结构（左）与合成材料及其结构（D）的对比（图片：Fernández-Rico在材料中形成新颖网络结构的关键是相分离。您可能在厨房里尝试混合油和醋制作沙拉酱时遇到过这种现象。摇晃时液体确实会混合，但停止摇晃后就会分离。不过，也可以使用另一种方法来混合油和醋：加热，然后冷却。研究人员在这里应用了这一原理，中断这一过程就能产生所需的通道。该研究的第一作者卡拉-费尔南德斯-里科（CarlaFernández-Rico）说："我们能够控制和选择条件，从而在相分离过程中形成通道。我们成功地在两相再次完全融合之前停止了这一过程"。用于制造新型合成材料的相分离过程Fernández-Ricoetal.研究人员使用这种方法制造出了几厘米大小的合成材料，而且这种材料是可扩展的。里科说："原则上你可以使用一块任意大小的橡胶塑料。不过也需要相应的大型容器和烤箱。"研究人员说，他们的新型材料已经引起了物理学界的兴趣："我们有一个仅由两种成分组成的简单系统，但最终获得的结构却非常复杂，并受成分特性的控制。一些理论小组已经与我们进行了接触，他们建议使用物理模型来理解这一新过程的关键物理原理，并预测其结果。"实际上，他们说这种材料有可能用于电池和滤水器。对于滤水器来说，如果使用通道式结构，表面积与体积的比例就会非常大，从而更有效地去除污染物。如果表面积不足，固体物质就会高速撞击滤料，导致过滤器表面膜或底层滤料过早降解。过滤面积不足还会增加通过系统的压降，导致能耗增加。电池电解液是电池内部的液体或糊状溶液，在阴极和阳极之间传输带正电的离子。电池随着时间的推移而失去充电能力或失效的原因之一是离子与电解液发生反应，导致电极发生物理接触并损坏电池。用这种材料制成的固体电解质可以避免电极之间的物理接触，同时保持电池中离子的良好传输。里科说："然而，该产品距离投放市场还有很长的路要走。橡胶材料既便宜又容易获得，而油性相却相当昂贵。这里需要一对不那么昂贵的材料"。研究人员计划改进这种材料，重点关注其可持续性。许多天然聚合物，如纤维素或甲壳素，其结构与我们工作中使用的橡胶相似。这项研究发表在《自然-材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401855.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401855.htm

科学家观察油漆干燥过程中的图案 揭示了充满运动和神秘的世界

科学家观察油漆干燥过程中的图案揭示了充满运动和神秘的世界咖啡溅出的水在干涸后会在水坑边缘留下深色污渍。但是，当油漆滴干燥时，有些看起来像"煎蛋"，"蛋黄"的颜色被纯白的光晕包围，而有些则看起来均匀一致。为了了解这种变化，研究人员在ACS的《Langmuir》杂志上报告说，他们观察了颜料的干燥过程。他们发现，颜料浓度和温度会影响液体的胶化和蒸发，而这些信息有助于控制干漆的形态。油漆含有多种物质的混合物，包括树脂、颜料、添加剂和溶剂（如水）。由于油漆的成分复杂，油漆滴蒸发时会产生各种化学作用，有时会导致出现不理想的图案或细小裂纹。一般来说，艺术家和家庭油漆工都希望油漆涂抹到表面后颜料分布均匀一致。但如何避免颜料液干燥时形成图案，目前还不是很清楚。因此，斯特拉-拉莫斯、凯瑟琳-巴伦廷及其同事希望研究影响水性涂料蒸发的因素。当油漆滴干燥时，它们可能看起来像"煎蛋"（左图，刻度线为一毫米），也可能形成更均匀的颜料分布（右图）。图片来源：改编自《Langmuir2023》，DOI:10.1021/acs.langmuir.3c01605研究人员制备了五种水性丙烯酸颜料和水的混合物，然后将溶液滴在加热的玻璃载玻片上。随着液体的蒸发，他们对沉积物进行了分析和拍照，并观察到三种现象：起初，液体的内流和外流并存：内流从高温的基底流向温度较低的液滴顶部，外流则来自毛细管流动。最终，颜料悬浮液的凝胶化增加了粘度，减缓了颜料的流动。最后的干燥步骤将颜料锁定在载玻片表面。颜料量和玻璃表面温度都会影响干颜料滴的大小、形状和图案。研究人员发现，颜料浓度较低或沉积在温度最低的华氏86度表面上的颜料滴，其中心会积聚五颜六色的分子，呈现出"煎蛋"的外观。颜料浓度越高，温度越高，最高可达华氏176度，干燥后的图案就越均匀，整个圆圈的颜色分布也越均匀。要控制干颜料的外观，可以根据最终想要的图案调整颜料浓度和表面温度。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387489.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387489.htm

研究人员警示：贝类过敏测试缺乏标准化反而可能致命

研究人员警示：贝类过敏测试缺乏标准化反而可能致命在全球范围内，贝类过敏影响到多达3%的人口，但在食用大量贝类的亚洲国家尤为普遍。贝类过敏通常会持续终生，并可能引发过敏性休克，这是一种严重的、可能致命的过敏反应。大多数对一种贝类（无论是虾、龙虾、蟹还是牡蛎）过敏的人都会对其他种类的贝类过敏。皮肤点刺试验（SPT）是确定食物过敏的首选方法。它对包括婴儿在内的大多数患者都是安全的，而且很快就能得到结果。但是，由詹姆斯-库克大学澳大利亚热带健康与医学研究所（AITHM）和该大学位于新加坡的热带未来研究所（TFI）的研究人员领导的一项新研究发现，并非所有市售的贝类过敏SPT都是一样的。"皮肤点刺试验（SPT）通常是首选的一线诊断方法，"该研究的共同作者之一戴安娜-坎贝尔（DianneCampbell）说。"皮肤点刺试验（SPT）通常是首选的一线诊断方法。如果你对过敏原过敏，10-15分钟后，皮肤会出现微小的痒性肿胀和发红。"市售的过敏原提取物是专为SPT而生产的。它们是从相关过敏物质中提取的蛋白质的水溶液，再加上用作防腐剂的甘油。由于源材料、制备方法或过敏原制备技术的不同，不同制造商制备的相同过敏原在主要过敏原蛋白的含量和比例上可能存在差异。2019年，研究人员评估了26种用于SPT的市售鱼类过敏原提取物，发现过敏原的含量差异很大。在一些提取物中，无法检测到主要的鱼类过敏原。这次，他们研究了用于检测贝类过敏的提取物。这项研究的通讯作者之一安德烈亚斯-洛帕塔（AndreasLopata）说："在目前的研究中，我们使用生化和免疫学方法以及质谱仪，测试了11种商用甲壳类动物和5种软体动物SPT提取物，发现它们的可靠性存在更大的、关键的差异。"这些提取物来自美国、西班牙和瑞士的制造商。研究人员发现，来自六家不同生产商的五种虾（至少来自三个不同物种）、四种蟹、两种龙虾、两种牡蛎和三种蛤/扇贝提取物的总蛋白质含量相差高达14倍。他们的结论是，一些SPT提取物缺乏足够数量和多样性的重要贝类过敏原，这意味着检测结果可能会出现假阴性，从而有可能危及生命。根据这项研究和他们2019年的研究结果，研究人员呼吁在全球范围内实现过敏原提取物的标准化。该研究的主要作者ThimoRuethers说："迫切需要实现过敏原提取物的标准化，以提高SPT的准确性和可靠性。此外，改进血液测试，以及使用已知数量的临床表征良好的过敏原成分的地区特异性过敏原提取物，对于大幅改进过敏测试至关重要。"过敏原特异性IgE血液测试在无法进行皮肤测试或测试结果不确定时非常有用。采集血液样本后，在实验室测量与过敏反应有关的免疫球蛋白（过敏原特异性IgE）的水平。自1980年世界卫生组织和国际免疫学会联盟（WHO/IUIS）过敏原标准化小组委员会成立以来，包括提取物在内的过敏原产品的标准化问题已讨论多年。尽管如此，美国和欧洲仍未实现过敏原标准化。这项研究发表在《过敏》（Allergy）杂志上，该杂志制作的以下视频介绍了这项研究的发现及其在诊断贝类过敏方面的重要性。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381737.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381737.htm

研究发现大丽花提取物可稳定2型糖尿病患者的血糖水平

研究发现大丽花提取物可稳定2型糖尿病患者的血糖水平该疾病的早期诊断对于预防或延缓其进展非常重要。糖尿病前期是指血糖较高但不足以被视为T2D的情况，表明糖耐量受损。它通常表现为轻微的症状，可能会被忽视，但糖尿病前期很可能在不干预的情况下发展为T2D。鉴于T2D是更常见的糖尿病形式，约占全球糖尿病诊断的98%，因此尽早有效治疗该疾病非常重要。现在，新西兰奥塔哥大学的研究人员发现了一种植物提取物，可以作用于大脑的葡萄糖调节区域，从而改善2型糖尿病患者的血糖调节。人们普遍认为大脑中的通路负责葡萄糖调节。在非糖尿病患者中，循环中的胰岛素（一种将葡萄糖从血液转移到身体细胞中以产生能量的激素）到达下丘脑，即大脑中心的一个小区域。这引发了介导胰岛素作用的连锁反应。研究表明，下丘脑炎症在导致胰岛素抵抗（T2D的标志）方面发挥着关键作用。通过之前对小鼠的研究，研究人员发现紫铆因（一种植物源性化合物）通过减少下丘脑炎症，对肥胖和葡萄糖不耐症小鼠产生显着的降血糖和胰岛素增敏作用。他们决定探索从大丽花（Dahliapinnata）花瓣中提取的提取物（已知的紫铆因来源）是否可以用作人类糖尿病前期和T2D的新疗法。在从大丽花花瓣中提取出提取物后，研究人员在喂食高脂肪饮食（HFD）的小鼠身上进行了不同剂量的测试，看看它是否会影响葡萄糖耐量。在进行葡萄糖耐量测试前一小时口服剂量。他们发现，10毫克/公斤体重的剂量可以改善HFD喂养的小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。该提取物不会影响喂食低脂饮食的健康对照小鼠的血糖水平。为了测试这种效果是否能够持续，研究人员每天用大丽花提取物对高脂饮食喂养的小鼠进行治疗，为期五周。与未接受提取物的小鼠相比，接受长期提取物治疗的高脂饮食喂养小鼠的葡萄糖耐量有所改善。研究人员检查了小鼠的肝脏，没有发现毒性迹象。研究人员随后研究了导致他们观察到的影响的原因。他们指出，除了紫芥因外，大丽花提取物还含有另外两种化合物：异甘草素和硫黄素。虽然单独使用异甘草素和硫黄素或两者的组合在改善葡萄糖耐量方面相对无效，但他们发现，这三种化合物组合起来可以产生显着的改善。通过检查小鼠的大脑，研究人员发现大丽花提取物似乎可以减轻下丘脑的炎症，这表明该提取物的降血糖特性是由其抗炎作用介导的。在证明了大丽花提取物对小鼠的作用后，研究人员在一项“首次人体”试验中对其进行了测试。他们对13名患有糖尿病前期或T2D的参与者进行了一项随机对照试验，发现大丽花提取物可以改善患有这两种疾病的参与者的葡萄糖耐量。对于那些符合世界卫生组织(WHO)诊断T2D标准的患者，60mg/m2的剂量会产生更明显的降血糖作用，这表明该提取物对那些已经患有T2D的患者的作用增强。糖尿病前期到T2D。用于分析肝功能、肾功能和整体健康状况的治疗前血液测试结果在使用提取物治疗后没有差异。该研究的通讯作者亚历山大·塔普斯（AlexanderTups）表示：“血糖调节受损是一种使人衰弱的疾病，影响着全世界数百万人。我希望而且我真的相信我们深入研究的结果将使患有这种疾病的人们受益。”研究人员正在与外部利益相关者合作，将天然大丽花提取物补充剂推向市场。该研究发表在《生命代谢》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370201.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370201.htm