可精準(zhǔn)用藥的“創(chuàng)可貼”

皮膚病是人類健康問題中最常見的一種，困擾著全球數(shù)十億人。外部給藥是治療皮膚病的首選便捷途徑，但人們?cè)谕庥萌樗?、軟膏、藥液等時(shí)，不能進(jìn)行精準(zhǔn)的藥物遞送和劑量控制，難免會(huì)陷入 “大面積涂抹，小范圍起效”的困境。

日前，浙江大學(xué)藥學(xué)院顧臻教授的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了一種基于可打印圖案貼片的個(gè)性化藥物輸送系統(tǒng)。該貼片有三層結(jié)構(gòu)：FEP層材質(zhì)韌性強(qiáng)，為基底層，起整體支撐作用；PLGA層透氣防水，為保護(hù)層；HPC層為藥物荷載層，能牢固粘貼于皮膚上，高效遞送藥物。在皮膚鏡的指導(dǎo)下，研究人員用改進(jìn)的噴墨打印機(jī)將脂溶性藥物和水溶性藥物以高精度和高分辨率打印在貼片上，根據(jù)患者個(gè)人病情（病變的位置和嚴(yán)重程度），實(shí)現(xiàn)局部精確藥物劑量控制。小鼠實(shí)驗(yàn)表明，該貼片可用于個(gè)性化治療皮膚色素沉著癥，且副作用小。

能模擬腫瘤轉(zhuǎn)移的“迷你”人骨組織

骨髓是人體造血的重要器官，也是許多血液疾病的發(fā)病源點(diǎn)、腫瘤轉(zhuǎn)移的終點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)骨髓相關(guān)疾病的研究多依賴實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，并不能很好地反映人體骨髓的真實(shí)微環(huán)境。

最近，瑞典德隆大學(xué)生物醫(yī)學(xué)中心 Paul E Bourgine 教授團(tuán)隊(duì)成功地運(yùn)用人骨髓間充質(zhì)細(xì)胞系構(gòu)建了一種人化小骨。該微型小骨由完全成熟的骨和骨髓結(jié)構(gòu)組成，并具有保留干細(xì)胞特性的間充質(zhì)微環(huán)境。

動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，人臍帶血造血干細(xì)胞可以在微型小骨中增殖生長(zhǎng)，并行使造血功能；同時(shí)，急性髓細(xì)胞白血病相關(guān)細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞和神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞都能高效地向微型小骨部位轉(zhuǎn)移，很好地模擬了疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。

未來(lái)，科學(xué)家可以用這種 “迷你” 人骨組織研究骨相關(guān)腫瘤的發(fā)病機(jī)理，探索更理想的治療措施。

一種輕便的人體力學(xué)機(jī)器人假肢

機(jī)器人假肢有望通過(guò)模擬人腿的生物力學(xué)，改善數(shù)百萬(wàn)下肢截肢患者的行動(dòng)能力和生活質(zhì)量。遺憾的是，現(xiàn)在市場(chǎng)上的電動(dòng)假肢普遍較大、較沉，并且電池壽命較短，舒適性欠佳。

最近，美國(guó)猶他大學(xué)機(jī)械工程系 Tommaso Lenzi 的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種符合人體力學(xué)的輕便假肢 Utah Bionic Leg。該假肢整體被堅(jiān)固緊湊的鋁合金薄板包裹，由相對(duì)獨(dú)立的膝蓋模塊（40g）和腳踝/腳趾模塊（70g）組成。其中的膝關(guān)節(jié)運(yùn)用扭矩敏感驅(qū)動(dòng)器，將彈性致動(dòng)器和變速器的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合；在人正常行走過(guò)程中，腳趾消耗能量，而腳踝能周期性產(chǎn)生并注入能量。Utah Bionic Leg 的踝/腳復(fù)合體運(yùn)用欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，完美復(fù)制了人體腳踝/腳趾的該項(xiàng)關(guān)鍵生物力學(xué)功能。如果選擇被動(dòng)模式，使用者可在平坦地面上持續(xù)行走，無(wú)須給Utah Bionic Leg充電。3名截肢患者參與的臨床前試驗(yàn)表明，使用Utah Bionic Leg產(chǎn)生的活動(dòng)效果已跟正常行走水平比較接近。

碳納米顆粒幫助農(nóng)作物茁壯成長(zhǎng)

納米材料用途極其廣泛，農(nóng)業(yè)專家也在嘗試將納米科技應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際之中。沙特阿拉伯烏爾庫(kù)拉大學(xué)物理系的 Saleh M. Alluqmani 和伊瑪目阿卜杜拉赫曼本費(fèi)薩爾大學(xué)生物系的 Nadiyah M. Alabdallah 從當(dāng)?shù)氐囊患液Ｋ臼占揭恍┯头勖夯遥ㄆ涑煞?8.43%為碳），并將其制成直徑小于35納米的碳顆粒 COFA。

通過(guò)使用不同濃度的COFA溶液澆灌菜豆和鷹嘴豆，他們發(fā)現(xiàn)4mg/L和8mg/L的COFA能顯著提高兩種經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)芽率、嫩芽長(zhǎng)度、根長(zhǎng)、豆莢長(zhǎng)度、葉片面積以及幼苗的濕重和干重，也就是說(shuō)農(nóng)作物植株長(zhǎng)得更加強(qiáng)壯了。進(jìn)一步研究還顯示，使用COFA溶液主要提升的是農(nóng)作物幼苗的葉綠素、蛋白質(zhì)和碳水化合物水平。如果COFA溶液再經(jīng)超聲處理一下的話，助長(zhǎng)效果會(huì)更加明顯。

石灰可提升小麥種子壽命

“春種一粒粟，秋收萬(wàn)顆子?！?種子質(zhì)量是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)和最終產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。而植物生長(zhǎng)的環(huán)境，如土壤含水量、酸堿性等，會(huì)干擾種子的營(yíng)養(yǎng)成分和活力。

近日，巴西圣保羅州立大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院的 Edvaldo Aparecido Amaral da Silva 團(tuán)隊(duì)通過(guò)一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)12年的小麥田間試驗(yàn)證明，在熱帶地區(qū)的土壤中施加石灰可有效降低土壤酸化水平，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，提升種子中氮、磷、鉀、鎂元素等營(yíng)養(yǎng)成分。該研究還發(fā)現(xiàn)，石灰的使用并不會(huì)改變小麥種子的發(fā)芽率和活力。此外，經(jīng)石灰改善的土壤還提高了種子中一系列與壽命相關(guān)的蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)水平，顯著延長(zhǎng)了種子的壽命。該研究表明，使用石灰可以緩解熱帶地區(qū)土壤的酸度，確保產(chǎn)出化學(xué)成分更優(yōu)、壽命更長(zhǎng)的種子。

改造氣孔鉀離子通道可優(yōu)化植物用水效率

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是世界上用水量最大的活動(dòng)之一。分布于植物葉片的氣孔既能捕獲空氣中的二氧化碳參與光合作用，又是參與蒸騰作用的主要器官。那有沒有可能在不影響植物葉片光合作用的情況下，通過(guò)改變氣孔的啟閉動(dòng)態(tài)過(guò)程來(lái)改善植物的用水效率，提升作物產(chǎn)量呢？

最近，山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的青年教師張犇與英國(guó)格拉斯哥大學(xué)植物生理學(xué)和生物物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的 Michael R. Blatt 團(tuán)隊(duì)合作，在模式生物擬南芥上實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。研究人員通過(guò)對(duì)一種名為GORK的鉀離子通道進(jìn)行遺傳學(xué)改造，促進(jìn)了葉片鉀離子流動(dòng)，加速了氣孔運(yùn)動(dòng)和氣體交換速度，減少了植物生長(zhǎng)所需的用水量，并提升了植物的固碳效率和生物物質(zhì)合成。該研究為當(dāng)前淡水資源逐漸匱乏的嚴(yán)峻形勢(shì)下設(shè)計(jì)節(jié)水農(nóng)業(yè)提供了新思路。

快捷回收塑料

回收塑料混合物是件令人頭疼的事，這使得地球面臨的塑料問題進(jìn)一步加劇。但最近來(lái)自美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究小組研發(fā)出一種新的處理方法。利用這種方法，無(wú)需對(duì)混合塑料垃圾進(jìn)行分揀，就可以一步到位將它們變成有用的化工產(chǎn)品。

這種回收新方法分為兩步：第一步是在催化劑的幫助下完成氧化反應(yīng)，可將長(zhǎng)鏈聚合物變成一系列混合小分子物質(zhì)；第二步由一種經(jīng)過(guò)基因改造的細(xì)菌完成，它能消化這些混合小分子物質(zhì)，生產(chǎn)出有用的化學(xué)產(chǎn)品，例如聚羥基烷酸酯。這種新的回收方式可以將混合原料直接轉(zhuǎn)化為單一類型的產(chǎn)物，避免了煩瑣的塑料分揀和化合物分離步驟，因此可使回收塑料混合物的成本降低。

目前，這種新方法成功回收了聚苯乙烯、高密度聚乙烯和PET塑料的混合物，這三種塑料都是常見的包裝材料。下一步，研究者還將繼續(xù)改進(jìn)工藝，讓可回收塑料種類變得更多。

更便宜的新生兒聽力篩查設(shè)備

耳聲發(fā)射（OAE）是一種產(chǎn)生于耳蝸，經(jīng)聽骨鏈及鼓膜傳導(dǎo)釋放入外耳道的音頻能量。醫(yī)生可利用靈敏的麥克風(fēng)在外耳道記錄OAE信號(hào)，以此判斷受檢者的聽力水平。在部分國(guó)家，OAE檢測(cè)已經(jīng)應(yīng)用于新生兒聽力篩查上，但由于設(shè)備昂貴，該技術(shù)并未在中低收入國(guó)家推廣。

最近，美國(guó)華盛頓大學(xué)西雅圖分校計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的 Shyamnath Gollakota 團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種材料成本約10美元的便捷OAE檢測(cè)設(shè)備。大小類似入耳式耳機(jī)的檢測(cè)探頭可輕松塞進(jìn)使用者耳朵，而設(shè)備另一端可以與智能手機(jī)相連。當(dāng)然，使用者在檢測(cè)前需將研究人員研發(fā)的聽力檢測(cè)app下載并安裝到手機(jī)上。一項(xiàng)201名兒童參與的臨床測(cè)試結(jié)果顯示，該設(shè)備檢測(cè)到聽力損失的靈敏度為100%，特異性為88.9%，與商用設(shè)備的性能不分伯仲。