可为被困人员注射救命药物，科学家制造出“半机械救援蟑螂” | 环球科学要闻
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科学家制造出“半机械救援蟑螂”，可以递送救命药物
图片来源：The University of Queensland
近日，澳大利亚昆士兰大学与新南威尔士大学的研究团队成功将一种巨型蟑螂改造为了兼具搜寻与救治能力的半机械“医护兵”，有望深入地震、山体滑坡等复杂灾害场景中，为被困人员及时输送急救药物。该成果已在实验室完成概念验证，并发表于《先进科学》（Advanced Science）。
研究团队选用了体长可达8.5厘米、负重能力极佳的巨型挖洞蟑螂（Macropanesthia rhinoceros）。他们先对蟑螂进行麻醉和固定，而后为其植入微芯片与电极，并装备微型摄像头或定制的远程自动注射系统。实验室测试表明，这种半机械蟑螂前往指定检查点的成功率达100%，整体给药成功率为72%；当蟑螂移动至距目标15厘米范围内时，注射成功率增至95%。
研究团队未来希望部署“半机械蟑螂救援队”，由分工明确的蟑螂协同深入危险灾区，快速定位被困人员，并在人类专家的远程指导下实施救援。他们预计该技术有望在未来5到10年内投入实际灾难救援。（University of Queensland）
· 化学 ·
体积越大充电越快，首个量子电池原型问世
据BBC报道，全球首个可工作的量子电池原型问世，且有别于传统电池，量子电池体积越大，充电速度反而越快。
与由化学反应驱动的传统电池不同，量子电池由量子效应驱动。研究团队利用的是一种被称为光学微腔的装置：将两面微型镜子相隔100纳米放置，随后在镜子之间填充有机染料分子，再射入一束激光。采用这种方法，光与分子会形成强耦合，产生光-物质混合态，从而增强系统吸收和储存能量的能力——这一效应被称为“超吸收”（superabsorption）。在量子效应下，分子会“协同一致、相互增效”，因此分子数量越多（即电池越大），充电速度就越快。目前这一原型充电仅需飞秒，而能量储存时间达到了纳秒，约比充电时间长6个数量级。（BBC，IT之家）
· 气候科学 ·
过去40年间厄尔尼诺持续增强，超过了此前1000年
目前，一场强度可能破纪录的厄尔尼诺正在热带太平洋形成。但一直以来，科学家都无法确定气候变化对厄尔尼诺事件的影响，困难之一在于详细观测记录在20世纪80年代才开始，因此难以从中观察更长期的趋势。最近，一项发表于《科学》（Science）杂志的研究利用加拉帕格斯群岛的珊瑚发现，过去40年间的厄尔尼诺事件，比工业革命前一千年间的任何一次都要强烈。
研究团队采集了13份珊瑚样本，包括活体珊瑚群落和更古老的珊瑚礁，这些样本记录了珊瑚生长时所处的海水温度。利用同位素和化学成分分析，研究团队复原了加拉帕格斯群岛温度变化的历史记录——这里是厄尔尼诺现象影响最为显著的地区。结果显示，在过去40~50年间才开始发生强烈的厄尔尼诺事件，而在此之前，厄尔尼诺事件的强度都比较低，这与全球气温上升趋势一致。
研究团队进一步分析了过去一千年间其他自然过程的可能影响，包括火山喷发和太阳活动变化，结果显示，没有理由相信如此显著的厄尔尼诺强度变化是由其他自然过程引起的。研究团队怀疑，全球变暖正在加剧厄尔尼诺现象，而这将带来更大的威胁。（University of California, Santa Barabara）
· 健康 ·
临床试验显示生酮饮食比其他流行减重饮食具有更多健康益处
8月27日，一项发表于《细胞·代谢》（Cell Metabolism）的临床试验表明，与地中海饮食（一种多吃果蔬全谷物和橄榄油、少吃红肉的饮食模式）或低脂饮食相比，严格限制碳水化合物但高脂肪的饮食对肥胖人群的健康益处最大。
为了解这些饮食对人体的代谢效应，研究团队开展了一项临床试验，共纳入42名肥胖、糖尿病前期且患有脂肪肝的参与者。研究人员将他们随机分配到三个饮食组：生酮饮食组、地中海饮食组或低脂植物性饮食组。参与者所有食物均由研究团队提供，并每周与营养师会面，以帮助他们坚持所分配的饮食方式。
四到五个月后，所有参与者都减掉约10%的体重，同时身体对胰岛素的敏感性提高，血糖调节能力改善。但生酮饮食在肝脏和代谢健康的多个指标上改善最为显著。生酮组参与者的肝脏脂肪平均减少67%，而地中海组和植物性饮食组均为45%。而且生酮组约50%的参与者不再符合糖尿病前期的标准，而地中海组为29%，植物性饮食组为7%。（Cell Press）
· 生物材料 ·
纳米颗粒诱导阿尔茨海默病模型中的神经再生
成人大脑修复或再生因阿尔茨海默病（最常见的痴呆类型）而受损神经元的能力有限。现有治疗方法可以减缓疾病进展，但无法逆转认知衰退。在8月26日发表于《细胞·生物材料》（Cell Biomaterials）的一项研究中，研究人员表明，工程化纳米颗粒不仅可以在人脑类器官中再生神经元，还可以恢复小鼠的神经回路并改善认知功能。
该团队研究了一种名为Nano-ERASER的聚合物纳米凝胶系统，该系统利用抗体降解靶向蛋白。他们利用该系统穿透血脑屏障并进入星形胶质细胞——中枢神经系统中丰富的星形支持细胞。在星形胶质细胞内，Nano-ERASER释放抗体以分解一种名为PTBP1的蛋白，从而触发星形胶质细胞转化为神经元。与CRISPR等基因编辑工具相比，Nano-ERASER不修改DNA，且其细胞重编程是可逆的。
研究团队还利用这套系统对患有阿尔茨海默病的小鼠进行治疗。结果显示，几周后，小鼠的筑巢能力恢复，并且在水迷宫中完成任务比之前更高效，表明学习和记忆改善。此外，小鼠大脑显示神经元密度增加，神经炎症减轻，β-淀粉样蛋白（阿尔茨海默病的标志物）积聚减少。尽管这项研究并未证明Nano-ERASER能治疗人类阿尔茨海默病，但研究人员认为它为潜在治愈方法提供了路线图。研究人员计划评估该平台的长期疗效，在非人灵长类动物中进行测试，并最终启动人体临床试验。（Cell Press）
撰文、整理：二七、王怡博
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