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小鼠和人视网膜的代谢特征视杆细胞vs视锥

时间:2021-02-21 13:01   作者:admin 点击:

  随着世界对可替代能源需求的增加,绿色能源收集的发展变得越来越重要。因此,摩擦发电机(TENG)、压电发电机(PENG)、热释电纳米发电机、电磁发电机(EMG)、太阳能电池和电化学电池的发明引起了人们对将机械、热能、磁性、太阳能和化学能转换成电能的兴趣。为了充分利用周围环境产生的能量,人们设计发展能够同时以各种形式收集能量的杂化发电机组。这些系统可以满足一系列电子设备的能源需求,并适应各种工作环境。中科院北京纳米能源与系统研究所杨亚课题组从结构、工作原理和应用等方面介绍了混合纳米发电机的进展。这些研究表明了开发混合技术和新装置的新方法,以便有效地从多种来源收集环境能源。

  新兴神经形态器件及其应用的原子级厚度二维材料二维(2D)层状材料及其异质结构有望构建未来类脑神经形态计算装置。他们具有独特的特性,如接近原子级厚度,表面无悬挂键,高机械健,和电子/光学可调性。这些传统电子材料无法达到的特性对于构建高性能的人工神经元和突触尤其有希望,具有高效节能的操作性、高集成密度和卓越的可扩展性。中佛罗里达大学Yeonwoong Jung教授综述了石墨烯、过渡金属二卤化合物、六方氮化硼和黑磷等多种二维神经形态材料的研究进展。从材料性质、适用性和设备操作原则方面充分讨论了神经形态应用的前景。此外,提出了基于二维材料或其异质结构的的示范神经形态装置。后,介绍了二维材料成功应用于大型设备及其材料质量控制所面临的挑战,以及这些新兴材料的未来前景。

  比较试验下对“快速眼动睡眠的首要功能是温暖大脑”观点的质疑快速眼动(REM)睡眠是哺乳动物和鸟类在非快速眼动(NREM)睡眠后出现的一种自相矛盾的觉醒样脑活动状态。对于哺乳动物来说,在NREM睡眠期间大脑降温,在REM睡眠期间大脑变暖,这可能会使大脑在醒来时做好适应性操作的准备。如果使大脑变暖是REM睡眠的主要功能,那么它也应该发生在其他状态相似的动物身上。法国里昂大学Paul-Antoine Libourel团队和马克思·普朗克鸟类研究所Niels C. Rattenborg团队发表研究,测量了鸽子、鬃狮蜥蜴的大脑皮层温度。鬃狮蜥蜴在大脑活动类似于清醒时会表现出类似NREM的睡眠,以及类似REM的睡眠。鸽子的皮层温度在NREM睡眠期间降低,在REM睡眠期间升高。然而,当蜥蜴从类NREM睡眠切换到类REM睡眠时,大脑温度并没有升高。这一发现表明,大脑变暖并不是以觉醒类活动为特征的睡眠状态的普遍结果,这挑战了REM睡眠状态的主要功能是温暖大脑,为清醒做准备的假设。

  介导细菌—肠道—脑串扰的群体感觉依赖性通讯通路的鉴定尽管近肠道微生物群对人类健康和疾病的贡献开始为人所知,但我们对肠道—脑轴的细菌—宿主沟通途径仍然不甚了解。英国谢菲尔德大学David Grundy及合作者发表研究,提供了肠道神经元能够独立于宿主免疫系统“感知”细菌的证据。使用机会致病菌金黄色葡萄球菌的培养上清,我们证明了在高群体密度下具有神经调节特性的介质的释放。这些介质在外源性感觉传入神经上诱导双相反应,增加培养的感觉神经元的膜通透性,并改变肠运动和分泌。对金黄色葡萄球菌的遗传操作揭示了两类关键的群体感应调节的成孔毒素,它们分别介导外在感觉神经的兴奋和抑制。因此,细菌介质有可能直接调节肠脑通讯,从而影响体内的肠道症状和反射功能,导致感染的稳态、行为和感官后果。

  太赫兹人工表面等离激元逻辑门逻辑门是集成光子电路中的重要元件。天津大学韩家广教授团队以太赫兹频率演示了一组以表面等离极化激元波导实现基于线性干涉的的基础逻辑运算的逻辑门。采用超表面等离激元源将自由空间太赫兹辐射耦合成表面波,然后用漏斗形超表面有效地将表面波耦合到domino结构上的波导中。一个马赫-曾德尔波导干涉仪可以作为四种逻辑功能的逻辑门:AND, NOT, OR和XOR。通过级联两个这样的干涉仪,也可以实现NAND和NOR操作。实验结果与数值模拟结果吻合较好。该逻辑门具有紧凑的尺寸和高强度对比输出1和0状态。本工作可以用以实现更加复杂的功能并且对未来的太赫兹集成计算有很大的参考价值。

  小鼠和人视网膜的代谢特征:视杆细胞vs视锥细胞、黄斑细胞vs外周细胞、视网膜vs RPE光感受器,特别是富含在人类黄斑中的视锥细胞,对能量的需求很高,这使它们容易受到新陈代谢压力的影响。光感受器及其支持的视网膜色素上皮(RPE)代谢功能障碍是导致视网膜退行性疾病的重要原因。然而,视锥细胞和黄斑如何支持它们过度的新陈代谢需求,以及如何与RPE沟通尚不清楚。通过对代谢产物的摄取和释放以及代谢基因的分析,美国西弗吉尼亚大学Jianhai Du团队发现富含视锥的视网膜和人类黄斑具有共同的代谢特征,在丙酮酸代谢、线粒体TCA循环和脂质合成方面都有上调途径。人类神经视网膜和RPE具有截然不同但互补的代谢特征。视网膜代谢主要集中在NADH的产生和神经递质的生物合成上。视网膜需要天冬氨酸来维持有氧糖酵解和线粒体代谢。RPE代谢的方向是NADPH的产生和富含乙酰基的代谢物、丝氨酸等的生物合成。RPE消耗多种营养物质,包括脯氨酸,为视网膜产生代谢物。

  摩擦发电和压电纳米发电机用于未来的柔性机器人和机器摩擦纳米发电机(TENG)和压电纳米发电机(PENG)是近开发的两项技术,用于有效收集环境机械能,以创造自供电系统。TENGs和PENGs的开路输出电压大、成本低、制造简单、转换效率高等优点使它们能够应用于新型柔性传感器、可穿戴设备、柔性机器人和机器应用。英国巴斯大学Chris Bowen教授团队综述了摩擦发电和压电装置的进展,这些装置被用作柔性机器人和机器的自供电传感器和能量收集器;还讨论了结合这两种机制优点的杂化方式。为了提高系统性能和效率,人们研制了具有多功能性的自供电柔性系统。包括光学传感、透明度、自愈性、耐水性、光致发光,或在恶劣环境下工作的能力,如低温、高湿度或高应变/拉伸。后,玉柴配件提出了未来的研究方向。

  肿瘤坏死因子转录后调控严重受损导致胚胎死亡转录后调控机制通过核糖体控制mRNA的稳定性或转录效率,玉柴配件证据表明它是细胞因子mRNA准确水平的主要决定因素。肿瘤坏死因子的转录调控已经有了广泛研究,它对快速诱导肿瘤坏死因子mRNA和炎症急性期的调节非常重要,而对其转录后调控的研究则主要局限于富AU元件(ARE)的作用,构成衰变元件(CDE)的作用对其影响较少。澳大利亚沃尔特和伊莱扎•霍尔医学研究所Philippe Bouillet团队发表研究,研究者在肿瘤坏死因子的3’非编码区中发现了另一个调控元件(NRE),并证明了ARE、CDE和NRE能在体内协同有效地下调肿瘤坏死因子的表达,预防自身免疫性炎症性疾病。研究者还发现过多的肿瘤坏死因子可能会导致胚胎死亡。

  空气污染暴露可通过染色质动力学改变扰乱昼夜节律颗粒物≤2.5μm(PM2.5)空气污染是一个主要的环境风险因素,极大地增加了全球的非传染性疾病负担。美国凯斯西储大学Sanjay Rajagopalan团队发表研究,研究者对比了长期单纯PM2.5暴露与PM2.5暴露合并夜间光线暴露(LL)对新陈代谢的影响。PM2.5暴露会导致外周胰岛素抵抗、昼夜节律(CR)紊乱以及代谢和棕色脂肪组织(BAT)紊乱,类似于LL暴露(PM2.5和LL之间没有相互作用)。对肝脏和BAT的转录分析显示,CR基因发生了广泛而独特的变化,ATAC-seq显示了CR基因的不同启动子和增强子对PM2.5的响应。ChIP-seq显示,组蛋白去乙酰化酶2、3和4在PM2.5暴露后下调,而组蛋白乙酰化转移酶p300的启动子占有率增加。这些发现表明,PM2.5通过表观遗传调节昼夜节律靶点,在CR干扰和代谢功能障碍中起到了先前未知的作用。

  人类母乳中检测到抗SARS-CoV-2的强效特异性分泌型IgA反应尽管保护婴幼儿免受新冠肺炎的侵袭对于限制社区传播、防止严重疾病和死亡至关重要,但我们对母乳中的SARS-CoV-2免疫反应仍不甚了解。美国西奈山伊坎医学院Rebecca L. Powell团队对8名新冠肺炎康复者和7名新冠肺炎疑似者的母乳样本进行了与SARS-CoV-2刺突蛋白结合的抗体(Ab)检测。结果显示所有样本都表现出显著的特异性IgA反应,80%的样本表现出显著的IgA和分泌型抗体与受体结合域(RBD)的结合。此外,67%的样本显示IgG和IgM与RBD结合。IgA和分泌型抗体滴度高度相关,玉柴配件说明大多数IgA是sIgA。研究数据总体表明,感染后母乳中sIgA占优势的SARS-CoV-2抗体反应在绝大多数个体中是可以预期的。非常有必要进行后续研究,以确定抗体的功能,开发母乳提取的SIgA用于治疗的潜力。

  原标题:《混合纳米发电机研究进展 iScience一周编辑精选 2020年第29期》
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