目 錄
1. 齲齒不用補，兩滴藥水48小時完美修複牙釉質
2. 碳納米管微處理器說出“Hello，World”
3. 瘦人為什麽也會得脂肪肝？
4. 垃圾圍城：新技術使聚氨酯廢料重獲新生
5. 是不是“天選之人”，聞一聞就知道
6. “零卡／代糖”的肥胖陷阱
編輯 | 徐穎、陳航
編譯 | 徐穎、陳航
齲齒不用補，兩滴藥水48小時完美修複牙釉質
牙釉質包裹在牙齒表面，是人體中最硬的天然生物材料，保護著我們的牙齒。齲齒（蛀牙）是最常見的牙釉質損壞，堅固的防線一旦突破，整顆牙齒可能就離over不遠了。然而，牙釉質卻是不可再生的。它的主要是成分是羥基磷灰石晶體，結構複雜有序，排布致密，堅如磐石，很難修複。目前人們只能使用傳統的補牙材料（如汞合金、陶瓷、複合樹脂）填充在“大洞”裡，對牙齒上的小缺口小裂隙則束手無策。
最近，浙江大學化學系唐睿康教授課題組發明出一種仿生修補液，在牙釉質的缺損處滴上兩滴，48小時後就能“長”出渾然一體的修複層。這一研究成果在線發表在8月30日的Science Advances（《科學進展》）雜誌上[1]。
人牙修複實驗
研究團隊成員將富含磷酸鈣團簇的溶液滴在人工齲齒表面，隨後將其放入模擬口腔唾液環境的溶液中。在接下來的48小時內，齲齒表面首先形成一個仿生化礦前沿，結合在需要修補的牙釉質界面上，引導晶體外延生長，讓羥基磷灰石長出類似於釉柱結構的晶體，並朝特定的方向有序排列。這一連續材料與本體組織幾乎一模一樣，完全結合，達到了“以假亂真”的效果，即使是有經驗的牙醫也難以分辨修複前後的牙釉質。
圖：不同再生時期，人牙釉質的掃描電鏡圖片（6小時，12小時和48小時）。藍色區域是天然牙釉質，綠色區域是修複後的牙釉質。黑色標尺為1微米。
實驗人員還用納米壓痕技術測試了牙釉質修複層的力學強度，結果顯示，長出來的人工牙釉質，其硬度和彈性模量與天然牙釉質的數值幾乎相同。這意味著這一修複方法達到了“材料、結構、力學性能”的三者統一，而且實現了原位修複。不過，這一技術要真正實現臨床應用，還需要經歷嚴格的動物實驗和臨床驗證。
德國著名生物礦化學家、康斯坦茲大學Helmut Cölfen教授評價說：“這是我所知道的迄今為止最好的牙釉質修複材料，有望在臨床上真正實現牙釉質的原位修複。”[2]
[1] Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth, Changyu Shao etc. 2019
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/CJVDBgcUec58phQJ6MmrTw
碳納米管微處理器說出“Hello，World”
8月28日，《自然》雜誌發表的一篇論文報導了一個利用14,000多個碳納米管（CNT）晶體管制造出來的16位微處理器[1]，其設計和製造方法有望成為先進微電子裝置中矽基結構的高能效的替代品。
根據摩爾定律，電子器件中的矽晶體管正達到一個臨界點，無法進行有效擴展以推動電子學的進步。碳納米管雖然作為一種潛在的可用於製造高效能器件的替代材料，但是其本征缺陷和可變性限制了其在大規模系統中的應用。麻省理工學院及慕尼黑工業大學的科學家合作設計和構建了一種基於碳納米管的微處理器來解決上述問題。他們利用一種剝落工藝防止碳納米管聚合在一起，以防晶體管無法正常工作。此外，通過精細的電路設計，減少了影響電路功能的金屬型碳納米管的數量，從而克服了一些和碳納米管雜質相關的問題。
目前，該微處理器已成功工作，在測試中執行了一個程序，並成功生成消息：“你好，世界！”
[1] Modern microprocessor built from complementary carbon nanotube transistors. Max Shulaker, 2019.
瘦人為什麽也會得脂肪肝？
脂肪肝——一種以肝髒脂肪堆積為特徵的疾病——影響著全球四分之一的人口[1]。雖然它通常發生在超重和肥胖人群中，但許多體重較低的人也會患這類疾病。複雜的因素，如瘦人的胰島素水準、代謝水準、遺傳、飲食、經濟因素與環境等，都是誘導瘦人罹患脂肪肝的成因[2]，雖然具體原因一直成謎，但近期的一項研究，正逐漸接近這一謎題的真相[3]。
韋斯特米德醫學研究所Jacob George教授對瘦型和肥胖型脂肪肝患者的代謝、腸道細菌和遺傳概況進行分析，得出結論：首先，“纖瘦的形象”並不能抵擋肝髒脂肪的堆積。研究發現，瘦人患者體內膽汁酸和纖維母細胞生長因子19 （FGF19）的含量更高，它們在脂肪消化中起著重要作用，因而可以應付過量卡路裡造成的肥胖；其次，特定腸道細菌和新基因的變化，例如與脂肪肝相關的TM6SF2基因變異在瘦人患者中更為常見，這些變化也可能會影響瘦人脂肪肝疾病的進程。
該研究的合作者Mohammed Eslam副教授表示，現在我們對瘦人脂肪肝患者的代謝狀況和代謝過程有了更多的了解，我們可以針對這些患者進行更有針對性的治療。
第一作者Dr Fei Chen以及項目領導者Jacob George教授、Mohammed Eslam副教授|圖片來源：The Westmead Institute for Medical Research
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Fatty_liver_disease
[2] Lean non-alcoholic fatty liver disease. Alice YuxinWang, 2018.
[3] Lean NAFLD: A Distinct Entity Shaped by Differential Metabolic Adaptation. Chen Fei, 2019.
垃圾圍城：新技術使聚氨酯廢料重獲新生
預計今年10月，國內最大的垃圾填埋場、近乎50層樓高的西安市灞橋區江村溝垃圾填埋場將被填滿。垃圾問題是一個全球化問題，以聚氨酯廢料為例，聚氨酯被廣泛應用於包括塗料、泡沫床墊、坐墊和絕緣材料等產品中。僅在美國，每年就產生約130萬噸聚氨酯廢料。這些廢料通常被填埋或焚燒處理，這一過程不僅需要大量的能源投入，還會產生有毒的副產品。如何處理例如聚氨酯廢料成為垃圾處理中的一個主要難題。
西安市灞橋區江村溝垃圾填埋場衛星圖 | 圖片來源：Google
基於此，伊利諾斯大學的一個研究小組開發出一種新方法，來分解聚氨酯廢料並將其轉化為其他有用的產品[1]。聚氨酯由兩種難以分解的成分組成：異氰酸酯和多元醇。這種多元醇通常不能降解，為了解決這一困難，研究小組在多元醇中加入了一種更容易降解的化學部門縮醛。通過這種方法形成的降解產物可以用於製造新材料。例如，研究人員利用該種方法，將一種用於生產橡皮筋、包裝和汽車部件的聚氨酯轉化為一種粘合劑。
然而，這種方法面臨的挑戰之一是，初始降解材料的成本很高。正如研究人員表示，“我們正試圖找到一種更好、更便宜的方式來實現這一廢料降解目標。我們希望使用更溫和更便宜的溶劑，如醋等，進行降解。”
[1] New technique gives polyurethane waste a second life.
是不是“天選之人”，聞一聞就知道
《BMC進化生物學期刊》近日發表的一項研究表明[1]，狐猴能夠通過嗅覺分辨其潛在伴侶的基因差異，從而確定自己的“天選之人”。
該研究的主要領導者，杜克大學的Kathleen Grogan博士通過研究發現，狐猴通常用樹木摩擦臭腺，通過其獨特的體味宣傳其性別、親緣關係以及是否準備交配等信息。研究表明，僅憑一縷氣味，這些靈長類動物就能分辨出哪些潛在伴侶的免疫基因與自己的不同，通過尋找與自身免疫基因的氣味有明顯差異的雄性作為伴侶，以使它們後代的免疫系統更加多樣化並能夠對抗更多的病原體。
Grogan博士表示：“越來越多的證據表明，靈長類動物對嗅覺線索的依賴程度比我們想象的要高得多，所有靈長類動物都有可能做到這一點。”
[1] Genetic variation at MHC class II loci influences both olfactory signals and scent discrimination in ring-tailed lemurs. Kathleen E. Grogan.
“零卡／代糖”的肥胖陷阱
為了追求食物的口感，又不想攝入過多的熱量，人造甜味劑，如阿斯巴甜等，成為了部分人的首選，因此衍生出了各種熱量極低甜度又高的 “零卡”、“代糖”食物。然而，這些食物的攝入，真的不會帶來肥胖嗎？
麻省總醫院內分泌外科首席Richard Aaron Hodin團隊的一項研究發現[1]，阿斯巴甜可以阻斷一種叫做腸道鹼性磷酸酶（IAP）的腸道酶，這種酶在之前已經證明可以預防肥胖、糖尿病和代謝綜合征的發生[2]。在小鼠實驗中他們發現，在飲用水中攝入阿斯巴甜的小鼠比餵食缺乏阿斯巴甜同類食物的小鼠體重增加更多，並伴隨其他代謝綜合征症狀。
儘管美國食品藥品監督管理局FDA把阿斯巴甜描述為“研究最徹底的食品添加劑之一”[3]，但是關於它的研究真的徹底嗎？正如Richard Aaron Hodin所說：“雖然我們不能排除其他作用機制，但至少我們的實驗清楚地表明，阿斯巴甜能夠阻斷IAP活性而不受其他因素的影響，而這可能意味著肥胖、糖尿病或代謝綜合征的發生。”
[1] Aspartame may prevent, not promote, weight loss by blocking intestinal enzyme's activity. Richard Aaron Hodin.
[2] Adding intestinal enzyme to diets of mice appears to prevent, treat metabolic syndrome. Richard Aaron Hodin.
[3] Sugar Substitutes: Americans Opt for Sweetness and Lite. FDA, 1999.
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