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大連物化所發(fā)現(xiàn)光電-熱電耦合效應(yīng)可提升太陽(yáng)電池效率
大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部(DNL16)李燦院[詳細(xì)]
2021年的科研機(jī)遇 這七項(xiàng)技術(shù)值得你去期待
2021年02月03日 10:55:36
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：6552
就在近，《自然》嚴(yán)選出了七項(xiàng)2021年值得特別關(guān)注的技術(shù)，巧的是這七項(xiàng)技術(shù)集中在了2020年常被提起的生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這七項(xiàng)技術(shù)分別為：熱穩(wěn)定疫苗(Thermally stable vaccines)、大腦中的全息圖(Holograms in the brain)、建立更好的抗體(Building better antibodies)、三種解決單細(xì)胞分化問題的技術(shù)(The single-c
【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】導(dǎo)讀：盡管時(shí)間已經(jīng)來(lái)到2021，但是2020發(fā)生的許多事情依舊影響著我們的生活，新冠疫情便是其中之一。不過，過去一年對(duì)于新冠疫情的防治工作同時(shí)也刺激了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。顯然，2021年技術(shù)發(fā)展充滿前景的同時(shí)，也一定程度會(huì)受到這方面的影響。
《自然》(《Nature》)作為一本歷史悠久的科學(xué)期刊，不但是目前少數(shù)依舊發(fā)表多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域研究論文的雜志，同時(shí)也是眾多重要、前沿的研究結(jié)果以短訊的形式發(fā)表成果首選的平臺(tái)之一。由此不難看出，《自然》在業(yè)內(nèi)的名望與性。就在近，《自然》嚴(yán)選出了七項(xiàng)2021年值得特別關(guān)注的技術(shù)，巧的是這七項(xiàng)技術(shù)集中在了2020年常被提起的生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這七項(xiàng)技術(shù)分別為：熱穩(wěn)定疫苗(Thermally stable vaccines)、大腦中的全息圖(Holograms in the brain)、建立更好的抗體(Building better antibodies)、三種解決單細(xì)胞分化問題的技術(shù)(The single-cell power of three)、讓細(xì)胞感知力量(Feeling the force)、臨床中的質(zhì)譜分析(Mass spec in the clinic)、嗅出疾病(Sniffing out sickness)。
熱穩(wěn)定疫苗
“疫苗”作為2020年的熱詞之一，不但在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域是一個(gè)重要的課題，同時(shí)也是居民在網(wǎng)上不斷提起的一個(gè)話題，而提到疫苗，熱穩(wěn)定疫苗自然不得不提。包括新冠疫情在內(nèi)，新興的傳染性疾病正在肆虐我們的生活，而為了應(yīng)對(duì)他們，疫苗自然成為了主要的手段之一。而目前，針對(duì)疫苗的研究雖然有所進(jìn)展，但仍然面臨許多的問題，比如疫苗安全和有效的速度，如何大規(guī)模生產(chǎn)疫苗并向弱勢(shì)群體提供疫苗，如何高效穩(wěn)定的運(yùn)輸疫苗等等。
目前不少創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展便是在解決這些問題，例如用脂類納米顆粒包裹mRNA，使疫苗具備更強(qiáng)的靶向性；用糖分子在不破壞疫苗的精細(xì)結(jié)構(gòu)下對(duì)疫苗進(jìn)行冷凍干燥從而更好的存儲(chǔ)和運(yùn)輸疫苗；開發(fā)便攜式RNA打印技術(shù)，從而以更加大規(guī)模、低成本的方式生產(chǎn)高質(zhì)量疫苗。
大腦中的全息圖
自2005年開始，一種用光控方法選擇并打開了某種生物的一類細(xì)胞的技術(shù)就引起神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者的興奮，這項(xiàng)技術(shù)便是光遺傳學(xué)，但顯然，光遺傳學(xué)在2021年會(huì)帶來(lái)更加大的影響。
利用光遺傳學(xué)，科學(xué)家可以將光線照射到組織中，而對(duì)應(yīng)的用于表達(dá)的神經(jīng)元?jiǎng)t會(huì)做出一定的反應(yīng)，不過這種反應(yīng)其實(shí)和大腦是有區(qū)別的，大腦的活動(dòng)更細(xì)微精妙。事實(shí)上，盡管光遺傳學(xué)使我們能夠操縱特定類型的神經(jīng)元，但仍無(wú)法概括細(xì)胞之間相互交流所使用的語(yǔ)言。
而為了解決這些問題，神經(jīng)學(xué)科學(xué)家也做出了不少努力，例如開發(fā)新的光響應(yīng)蛋白。而在眾多技術(shù)中，光學(xué)方面的進(jìn)步似乎提供了轉(zhuǎn)機(jī)。隨著全息及其他光學(xué)方法的成熟，在一些非專業(yè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以采用它們來(lái)操控單神經(jīng)元。
不過想要將這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展起來(lái)，可能需要建立擁有制造定制顯微鏡的技術(shù)的專門實(shí)驗(yàn)室，通過將全息照相術(shù)納入了顯微鏡成像系統(tǒng)，使得科學(xué)家可以通過顯微鏡拍照，標(biāo)記他們想要激活的神經(jīng)元，軟件生成全息圖來(lái)匹配這些激活模式。不過值得肯定的是，隨著光遺傳學(xué)工具和光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以開始以單神經(jīng)元精度探索神經(jīng)編碼。
建立更好的抗體
抗體是一種從上世紀(jì)90年代中期就被運(yùn)用起來(lái)的治療技術(shù)，而在近幾年，科學(xué)家的研究開始涉及抗體的結(jié)構(gòu)如何影響其功能，也正因?yàn)檫@些研究，我們才真正開始發(fā)現(xiàn)抗體的潛力。在疫情侵襲的大環(huán)境下，抗體療法也出現(xiàn)了新的緊迫性。
傳統(tǒng)的抗體大多數(shù)未經(jīng)修飾，只是用于與特定靶標(biāo)結(jié)合，而這些抗體中不少在促使免疫細(xì)胞處理目標(biāo)物方面是無(wú)效的。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)步，一種經(jīng)過修飾后的工程抗體被賦予了希望，通過快速修飾抗體使其更好地利用免疫系統(tǒng)抵抗疾病也成了這項(xiàng)技術(shù)重要的發(fā)展方向。
三種解決單細(xì)胞分化問題的技術(shù)
Hi-C技術(shù)、CUT&Tag技術(shù)、SHARE-seq技術(shù)似乎為研究單細(xì)胞分化問題提供了新的解決思路。
Hi-C技術(shù)是一種研究基因組3D結(jié)構(gòu)的方法；技術(shù)CUT&Tag可追蹤基因組上的特定生化“標(biāo)記”，以幫助科學(xué)家研究這些化學(xué)修飾如何在單個(gè)活細(xì)胞中開關(guān)特定基因；SHARE-seq結(jié)合了兩種測(cè)序方法來(lái)識(shí)別基因組中可被轉(zhuǎn)錄激活分子訪問的區(qū)域。
讓細(xì)胞感知力量
一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞可以感知物理力量，而這種力量可以調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，包括增殖、發(fā)育、甚至可能是癌癥。不過力量本身卻很難研究，因?yàn)槲覀兺ǔＶ荒芸吹搅α康男?yīng)，不過借助通過使用兩種尖端工具來(lái)可視化和操縱活細(xì)胞中的力量，科學(xué)家也能探索物理力量與細(xì)胞功能之間的因果關(guān)系。這兩個(gè)工具分別是倫敦帝國(guó)理工學(xué)院開發(fā)的GenEPi技術(shù)與促動(dòng)器ActuAtor。
臨床中的質(zhì)譜分析
質(zhì)譜分析作為常用的實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)之一，能夠有效地分析復(fù)雜樣品中的成百上千個(gè)分子。而在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，一方面科學(xué)家不斷的開發(fā)更高性能的質(zhì)譜技術(shù)來(lái)深入探索生物組織；另一方面簡(jiǎn)化后的質(zhì)譜分析工具被醫(yī)生用于臨床醫(yī)學(xué)中。而這類簡(jiǎn)化后的手持質(zhì)譜系統(tǒng)已經(jīng)成功為外科醫(yī)生識(shí)別腫瘤組織及其邊界提供了幫助。
嗅出疾病
研究人員思考模仿人類的嗅覺系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行環(huán)境氣體的檢測(cè)及預(yù)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，但是與視覺，聽覺和觸覺不同，用于氣味的化學(xué)傳感器很復(fù)雜。目前針對(duì)這種特殊的化學(xué)傳感器主要有多種策略，其中一種便是通過模仿自然的分層組件使感測(cè)材料具有多孔性(類似樹木的光合作用)，從而達(dá)到讓傳感器做出更快的反應(yīng)的目的。
而從技術(shù)本身來(lái)看，人工嗅覺不但可以用于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)，還能通過檢測(cè)患者呼吸中氣體成分濃度進(jìn)行醫(yī)療診斷，甚至還能用于智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
本文參考資料來(lái)源：nature網(wǎng)站
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