3月25日外媒科學網站摘要:幹細胞療法讓癱瘓病人重新站立行走

3月25日(星期二)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:

《自然》網站(www.nature.com)

醫學奇蹟!幹細胞療法讓癱瘓男子重新站立行走

日本慶應義塾大學的科學家近日取得重大突破,通過iPS細胞(誘導多能幹細胞)療法,成功幫助兩名完全癱瘓患者恢復運動功能。其中一位患者已能獨立站立並開始步行訓練,另一位則恢復了手臂和腿部活動能力。這項研究爲脊髓損傷治療帶來新希望。

在這項開創性臨牀試驗中,研究人員將200萬個由iPS細胞培育的神經前體細胞注入四位完全癱瘓患者的脊髓損傷部位。這些iPS細胞源自捐贈者,經過重編程技術處理,具有分化爲神經細胞的潛力。術後患者接受了六個月的免疫抑制治療,以防止排斥反應。

所有參與者在治療前都被評定爲最高傷殘等級(AIS A級),即損傷部位以下完全喪失感覺和運動功能。一年後的隨訪結果顯示:兩名患者未見明顯改善;一位患者恢復至C級,能夠活動部分肢體但仍無法站立;最成功的案例恢復至D級(正常爲E級),現已能夠獨立站立並開始步行訓練。

全球目前約有2000萬脊髓損傷患者,傳統治療方法效果有限。iPS細胞療法通過分化爲神經元和支持細胞,不僅能重建神經連接,還能分泌促進修復的物質。不過,移植細胞的存活率仍是重大挑戰,許多細胞會在術後幾天內死亡或流失。

研究團隊下一步研究將重點確定最適合該療法的患者類型,以及優化治療方案。這項突破性進展標誌着再生醫學在治療癱瘓領域邁出了重要一步,爲患者帶來了新的希望。

《科學通訊》網站(www.sciencenews.org)

告別農藥!硅納米顆粒讓番茄“自備”抗蟲防禦系統

硅不僅能用於電子設備,還能幫助番茄激活強大的防禦系統,減少農藥使用。最近發表於美國《國家科學院院刊》(PNAS)的研究中,肯尼亞國際昆蟲生理學與生態學中心(ICIPE)的一個研究團隊揭示了硅如何將番茄轉化爲麥蛾殺戮機器的具體機制。

目前,南美番茄麥蛾(Tuta absoluta)正在侵襲四大洲的番茄作物,每年造成數十億美元的損失。這種害蟲在過去十年入侵非洲,對小規模農戶的破壞尤爲嚴重。這種也被稱爲番茄潛葉蛾的害蟲已對大量使用的化學農藥產生抗性,因此亟需新的解決方案。

此前研究已知,向土壤中添加硅可以增強某些作物的抗蟲能力。部分植物利用硅強化細胞結構,而番茄則通過硅激活一系列複雜的生化和基因防禦系統。

ICIPE的最新研究發現,向土壤中添加含硅納米顆粒後,番茄莖部會分泌一種黑色粘液,吸引雌蛾在此產卵。但孵化後的幼蟲食用這種含糖蠟的混合物後難以存活,因爲其營養結構無法支持幼蟲生長。更關鍵的是,這種粘液會改變幼蟲的腸道菌羣,使其排泄物釋放特殊氣體,吸引兩種天敵昆蟲,形成雙重打擊。

專家指出,需進一步研究番茄吸收硅的具體機制,並針對不同品種優化硅的使用方式。這項成果不僅爲防治番茄麥蛾提供了新思路,還可能應用於其它害蟲,幫助農民減少農藥依賴,實現更環保的病蟲害管理。

《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)

1、科學家讓“一次注射,長期有效”成爲現實

美國麻省理工學院研究團隊近日開發出一種創新性藥物遞送系統,通過微晶懸浮液注射實現藥物的長效緩釋。這項技術突破性地解決了傳統注射給藥需要頻繁注射的難題,爲慢性病治療提供了更優解決方案。該研究成果最近發表於《自然-化學工程》(Nature Chemical Engineering)雜誌上。

該技術的核心在於利用特殊配方的有機溶劑(例如苯甲酸苄酯)作爲載體,將藥物晶體懸浮其中。注射後,這些微晶能在皮下自組裝形成穩定的藥物儲庫,持續釋放藥物可達數月甚至數年。與現有技術相比,新方法具有三大優勢:1)僅需使用細針頭注射,顯著減輕患者痛苦;2)藥物儲庫密度可調,能精準控制釋放速率;3)儲庫體積小巧,必要時可通過微創手術取出。

研究團隊以避孕藥左炔諾孕酮爲模型藥物進行驗證。動物實驗數據顯示,注射後藥物可穩定釋放超過90天,且儲庫中藥物殘留量達85%,預示着更持久的療效潛力。通過添加微量可降解聚合物,研究人員成功實現了對藥物釋放速率的精確調控。

這項技術的應用前景廣闊,不僅適用於避孕領域,還可拓展至慢性病管理(如精神疾病、HIV、結核病等)等多個醫療場景。目前,研究團隊正在推進臨牀轉化工作,重點評估該技術在人體中的安全性和有效性。

2、告別試錯時代:AI驅動AIDED框架重新定義金屬3D打印

加拿大多倫多大學的一個研究團隊近日在《增材製造》(Additive Manufacturing)期刊發表重要研究成果,宣佈成功開發出名爲AIDED(激光定向能量沉積精準逆向工藝優化框架)的機器學習系統。這一突破性技術將顯著提升金屬3D打印(又稱增材製造)的精度與效率,爲製造業帶來革命性變革。

傳統金屬3D打印依賴試錯法調整參數,成本高且效率低。AIDED框架採用閉環系統:首先生成算法提出參數組合,再由機器學習模型評估打印質量,循環迭代直至找到最優解。實驗顯示,該框架能在一小時內完成參數優化,並支持多種材料應用。

金屬3D打印通過高功率激光熔融金屬粉末,逐層構建複雜部件,相比傳統加工更節省材料。然而,打印條件的波動易導致質量不穩定,且不同材料(如鈦合金、不鏽鋼)需匹配特定參數,優化難度大。AIDED的突破在於高效解決這些問題,爲行業提供低成本、高精度的解決方案。

與傳統切削加工相比,金屬3D打印能直接成型複雜部件,實現材料浪費最小化。然而,打印參數優化一直是行業難題 - 不同材料需要匹配特定的激光功率、掃描速度和溫度條件,而打印過程中的微小波動都會影響成品質量。AIDED的出現爲這些關鍵問題提供了智能解決方案。

這項研究成果不僅大幅降低了金屬3D打印的技術門檻,更爲製造業智能化轉型提供了關鍵技術支撐。隨着AIDED技術的推廣應用,預計將加速各行業從傳統制造向智能製造的轉型升級。

《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)

1、讓自然做主:科學家呼籲“動態保護”新理念

美國生物科學研究所期刊《生物科學》(BioScience)新刊發的一篇文章,挑戰了將自然保護區維持在原始靜止狀態的舊有觀念。他們提出,接納生態系統的自然擾動——尤其是野火等干擾因素——對於提升氣候變化的適應力至關重要。

壓制自然力量已產生反效果,導致森林流失加劇等更糟的結局,甚至在所謂的保護區內也不例外。應當將重心轉向動態保護,借鑑原住民“文化焚燒”等世代維繫生態系統的智慧。

作者們認爲,國家公園和荒野保護區等區域應着眼於維護自然景觀的動態演變,而非試圖維持固定狀態。當前許多保護策略都在積極壓制野火等自然過程,這種抗拒反而通過加劇生態系統對氣候變化的脆弱性,引發了“適得其反效應”。以美國西部森林爲例:爲保護成熟林和古樹而阻止自然干擾,反而造成更嚴重的棲息地流失。

文章最後指出:“保護地域與接納變化並不矛盾。我們必須減少對靜態景觀的執着,轉向對景觀動態的保護。”儘管這需要重大的範式轉變,但勢在必行。

2、宇宙的命運被改寫?科學家發現暗能量正在減弱

最新天文觀測顯示,推動宇宙加速膨脹的神秘力量——暗能量可能正在發生變化,這一發現或將改寫現代物理學的理論基礎。

國際科研團隊通過暗能量光譜儀(DESI)對1500萬個星系進行了爲期三年的觀測研究。數據分析表明,曾被假定爲恆定的暗能量實際上可能正在逐漸減弱。這一發現直接挑戰了現有的“宇宙常數”理論,該理論認爲暗能量是維持宇宙膨脹的固定力量。

研究人員通過整合多種觀測手段的數據,包括宇宙微波背景輻射、超新星爆發和引力透鏡效應,發現暗能量變化的統計顯著性達到了2.8至4.2個標準差的區間。雖然尚未達到物理學界5個標準差的黃金標準,但4.2個標準差的顯著性已相當接近決定性發現。

這一發現如果得到最終確認,將迫使物理學家重新構建解釋宇宙演化的物理理論。作爲當今最先進的宇宙觀測項目之一,DESI能夠同時捕捉5000個星系的光譜數據,並計劃最終觀測5000萬個天體。

新發現不僅可能重塑人類對宇宙演化的理解,也爲理論物理學開闢了新的研究方向。科學家們正密切關注後續觀測數據,期待揭開暗能量這一宇宙最大謎團。(劉春)