昆虫身上的蛋白质纳米小球激发了研发紫外线防护罩和隐形装置的灵感

昆虫身上的蛋白质纳米小球激发了研发紫外线防护罩和隐形装置的灵感 叶蝉是一种常见的昆虫,经常出现在花园或农场中,被认为是农作物的害虫。它们在大多数方面都很不起眼,除了一个从未在其他昆虫身上发现过的独特特征叶蝉身上会产生极其复杂的纳米颗粒,这种颗粒被称为"brochosomes"(球状蛋白质组织),看起来就像一个个小足球。这些中空的球体大约只有一个细菌的一半大小,充满了微小的孔隙,而且在世界上不同地区生活的不同大小的物种之间竟然是一致的。"这让我们提出了一个问题,"该研究的主要作者黄德成说。"为什么会有这种一致性?拥有约600纳米、约200纳米孔隙的球状蛋白质组织的秘密是什么?这是否有什么作用?"叶蝉产生的复杂纳米颗粒球状蛋白质组织的显微镜图像 Lin Wang 和 Tak-Sing Wong / 宾夕法尼亚州立大学/知识共享叶蝉会分泌出这些球状蛋白质组织,然后将整个身体包裹在其中,这似乎有一些好处。首先,研究人员发现这些颗粒具有超疏水性,可以保护叶蝉免受水和自身超粘的尿液的侵害。此外,它们似乎还能对光线产生奇特的作用,因此,宾夕法尼亚州立大学的研究人员开始在实验室里制造自己的"小肉球",并对其进行测试。制作如此微小的物体非常棘手,因此研究小组制作了更大比例的模型当然"更大"是相对而言的,因为它们仍然只有 2 万纳米宽。然后,他们用不同波长的红外光照射它们,观察红外光与球状蛋白质组织的相互作用,他们发现这些微粒几乎能阻挡所有的光反射,这表明它们的主要作用是为昆虫隐身,以躲避捕食者。这项研究的第一作者王林说:"人们一直不清楚为什么叶蝉会产生结构如此复杂的颗粒。我们在实验室中利用高科技3D打印方法成功地制造出了这些蛋白质组织。我们发现,这些实验室制造的粒子可以减少高达94%的光反射。这是一个重大发现,因为这是我们第一次看到大自然做这样的事情,用空心颗粒以如此特殊的方式控制光线。"研究小组说,虽然他们的比例模型是用红外线进行测试的,但球状蛋白质组织的大小适合用紫外线做同样的事情。这可能是它们达到目的的关键鸟类和爬行动物用紫外线捕食,所以叶蝉可能会扰乱这些信号,以保护自己的皮毛。这一发现不仅能让我们了解昆虫的聪明才智,还能帮助我们了解一系列新技术。研究小组认为,它可以改善收集太阳能的表面,制造散射紫外线的涂层,保护物体和我们的皮肤免受阳光的伤害。"这一发现可能对技术创新非常有用,"王说。"有了调节表面光反射的新策略,我们也许就能隐藏人类或机器的热信号。也许有一天,人们可以根据叶蝉使用的技巧开发出一种热隐形斗篷。我们的工作表明,了解自然可以帮助我们开发现代技术。"这项研究发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。 ... PC版: 手机版:

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研究表明蛋白质食物来源对增强和保持肌肉至关重要 蛋白质来源比较研究最近发表在《营养学杂志》(Journal of Nutrition)上的一项新研究是首批比较作为混合膳食一部分的全蛋白食物合成代谢特性的随机对照试验之一。研究发现,尽管热量和总蛋白质含量相同,但在老年人中,含有瘦牛肉的全食物杂餐比全食物素食餐的餐后肌肉蛋白质合成率更高。事实上,研究人员观察到,与提供等量植物蛋白的全食物素食餐相比,食用含瘦牛肉的杂食餐后,肌肉蛋白质合成率要高出 47%。马斯特里赫特大学医学中心人类生物学系运动和营养生理学教授、本研究的主要研究者 Luc van Loon 博士说:"以前的研究评估了摄入分离蛋白质的影响,而本研究旨在通过了解作为典型膳食一部分的全蛋白质食物的影响来反映更真实的生活环境。鉴于随着年龄的增长,保护瘦体重以保持体力的重要性,以及人们对素食和纯素生活方式的兴趣与日俱增,这项研究对于了解蛋白质食物来源是否能同样有效地支持肌肉的维持和生长非常重要。"根据以往对摄入不同蛋白质来源进行比较的研究,研究人员计算出需要 16 名参与者才能完成研究,并检测出摄入两种膳食后肌肉蛋白质合成率的潜在差异。因此,研究人员在荷兰马斯特里赫特对 16 名健康的老年人(65-85 岁)进行了临床试验。在一个测试日,参与者吃了一顿全食物杂粮餐,其中包含 3.5 盎司作为主要蛋白质来源的瘦牛肉碎、土豆、四季豆、苹果酱(100% 苹果制成)和香草黄油。另一个测试日包括食用热量和蛋白质含量相等的全食物素食餐,其主要成分是未经加工、常食用的植物蛋白食物,如藜麦、大豆、鹰嘴豆和蚕豆。重要的是,两餐平均都含有 36 克蛋白质,这符合基于证据的刺激老年人肌肉蛋白质合成的建议(即每公斤体重 0.45 克蛋白质)。van Loon 补充说:"我们有兴趣研究进餐对老年人肌肉蛋白质合成的影响,因为与年龄有关的肌肉质量和力量损失(称为肌肉疏松症)非常重要,这是全球日益严重的公共健康问题。"研究结果和影响在两个实验日之前的两天里,所有参与者都没有进行体育运动和剧烈运动,也没有饮酒。研究人员利用在进餐后六小时内频繁采集的血液和肌肉活检样本,比较了餐后血浆氨基酸谱和肌肉蛋白质合成率。除了观察到餐后6小时内肌肉蛋白质合成率增加了47%之外,研究人员还注意到,尽管素食餐没有出现任何选择性氨基酸缺乏症,但瘦牛肉餐后血浆中的EAA浓度却高出了127%。"重要的是,参与者在食用含牛肉的杂食餐后,血浆中的亮氨酸(一种对肌肉蛋白质合成尤为重要的必需氨基酸)要高出139%,"该出版物的主要作者、理学硕士菲利普-平卡尔斯(Philippe Pinckaers)说。"这项研究说明了食物基质的潜在影响,以及含牛肉膳食和素食膳食之间氨基酸生物利用率和生物功能差异的重要性。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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