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  • 摘要:

    这是一个长期的挑战获得的纯铝纳米晶体颗粒大小低于10?纳米塑性变形。在此,我们研究了两个结合的纯铝粉颗粒在冷喷涂后的微观结构特征。粒子与粒子之间的结合地区纳米级颗粒显示,大约30%的低于10?纳米大小。在颗粒-颗粒界面中,我们观察到具有联锁特性的纳米级微扰有助于机械结合。纳米晶粒和联锁特征的形成是由于冷喷涂过程中极高的应变和应变速率以及剪切不稳定性。

    来源机构: 材料快报 | 点击量:29
  • 摘要:

    新的技术经济分析,研究员领导的研究小组的华威大学,表明能源密集型陶瓷行业将获得经济和环境效益,如果搬到免费的冷烧结过程在实验室实际使用在制造业从高科技到国内陶瓷。

    这项新研究刚刚在《欧洲陶瓷协会杂志》上发表了一篇题为《脱碳陶瓷制造:功能材料领域节能烧结技术的技术经济分析》的论文。

    冷烧结过程(CSP)结合了热量、压力和水的使用,显著降低了能源消耗,因为它降低了生产陶瓷所需的温度,使其达到300摄氏度左右。这比传统烧结、激光烧结、快烧烧结、液相烧结、闪速烧结等要少得多,后者需要更多的能量,根据所考虑的工艺和材料,需要达到1400到3000摄氏度的温度。

    然而实验室的小规模CSP(通常是创建5克的陶瓷在实验室条件下)意味着制造商选择继续依赖其它更高温度的方法可以迅速产生大量或已经可以制造一系列的小规模高科技陶瓷。华威大学(University of Warwick)的领导团队认为,制造商还没有充分认识到在制造过程中使用CSP的潜在财务和环境效益,尤其是在CSP的启动成本远低于其他工艺的情况下。

    研究人员研究了三种不同的用于制造陶瓷的功能氧化物的加工情况:ZnO、PZT和BaTiO3。他们比较了冷烧结(CSP)和其他一系列烧结技术,并研究了其投资回报。他们发现,在这三种情况下,即使经过15年的使用,CSP的低设置成本使其成为最具经济吸引力的烧结选择,具有较低的资本成本和最佳的投资回报,以及可观的能源和排放节约。

    研究人员确实认识到,从实验室到工业的CSP将需要非常不同的设备和仪器,以及相关的性能/性能验证,以实现其全部潜力,但这样做的潜在好处是显著的。

    华威大学WMG的首席研究员陶菲克·伊本-穆罕默德博士说:

    “能源成本不断上升,以及对制造过程环境影响的担忧,使得更高效、更可持续的制造成为必要。”陶瓷工业是一个能源密集型产业,因此提高能源效率的潜力是巨大的。”

    “我们的研究是对一些烧结技术的第一次全面的技术经济分析,并将它们与最近开发的冷烧结工艺(CSP)进行比较。我们发现,如果陶瓷行业将冷烧结工艺从实验室推广到商业生产,将会带来明显的经济和环境效益。”

    ——文章发布于2019年10月21日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:31
  • 摘要:

    河流源源不断地向海洋排放沉积物。这种沉积物主要由各种粘土矿物——岩石风化的产物——和在土壤中分解的植物源有机化合物组成。由于侵蚀作用,这两种成分最终流入河流。

    在进入海洋的过程中,沉积物中的有机物与粘土矿物结合形成粘质-腐殖质复合体。一旦它们进入海洋,这些复合物就会沉入海底,被其他沉积物掩埋。这就捕获了这些复合物中所含的碳,并通过地质时间尺度将其从大气和与地球表面快速交换的碳池中移除。

    这就是为什么粘土矿物,也被称为层状硅酸盐,对全球碳循环极其重要的原因:在大陆周围的海床中封存的大约90%的有机碳与有机物质和各种矿物之间的反应有关。不同的层状硅酸盐所占的比例特别大,因为它们的体积小和它们的几何形状意味着它们具有特别高的比表面积,可以结合大量的碳。

    这完全取决于多样性

    然而,并不是所有的粘土矿物都能与有机物形成稳定的配合物。在最近发表于《科学》杂志上的一篇文章中,来自苏黎世联邦理工学院和上海同济大学的一组研究人员表明,不同种类的粘土矿物在不同程度上与有机物相互作用,这一过程决定了有机碳的循环。这也影响到每一种粘土矿物作为碳封存剂的程度,因为碳与某一特定层状硅酸盐的结合取决于其矿物结构和特征。比表面积越大,反应活性越强,与之结合的有机物的数量就越多,沉积物中固碳的体积也就越大。

    研究人员在南中国海研究了这些过程,来自吕宋岛(菲律宾的主要岛屿)的粘土矿物蒙皂石,来自中国大陆的高岭石,以及来自台湾山区的云母和绿泥石都在那里相遇。该研究的主要作者、前美国联邦理工学院博士生托马斯·布拉特曼说,这片海域为研究层状硅酸盐和有机物之间的相互作用提供了世界上最好的条件。其他海洋以层状硅酸盐的“混乱混合物”为特征,研究人员对其中的重叠过程感兴趣。“这使得很难确定个别种类的粘土矿物的影响。相比之下,在南中国海,每一种粘土矿物的来源都很清楚,这是独一无二的。”

    粘土矿物捕集碳

    蒙脱石是在火山基岩经化学风化后形成的;在淡水中,它与来自肥沃、腐殖质丰富的土壤的有机物质结合。然而,一旦这些复合物到达盐水,smectites交换它们的有机负荷。它们吸收溶解在海水中的碳化合物,并将来自陆地的有机物释放到海洋中。接下来这些有机物会发生什么还不清楚。布拉特曼认为,来自吕宋岛的有机物要么氧化,要么被微生物吞噬,要么在海水中自由溶解数千年。来自台湾山区的层状硅酸盐表现不同。它们与来自台湾的大陆碳紧密结合,将有机物快速有效地带入海洋。

    “来自陆地的碳是如何转移到海洋并储存在那里的,最终取决于粘土矿物的种类。这些矿物质会影响有机碳从大陆到海底碳汇的大规模转移。

    新的发现提出了新的问题

    “层状硅酸盐在全球碳循环中扮演的角色比我们之前认为的更重要,”苏黎世联邦理工学院地质研究所的教授Tim Eglinton说。它们的比表面积越大,它们能吸收的有机物量就越大,因此它们能在海底封存的碳量也就越大。“然而,这不是我们可以量化的东西,因为我们只是刚刚开始了解这些不同粘土矿物的具体行为。我们还需要做大量的额外研究,才能得出有关浩瀚的海洋的任何结论。”

    ——文章发布于2019年10月21日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:30
  • 摘要:

    带有交织式LED的晚礼服看起来很奢侈,但光源需要来自可穿戴,耐用且轻巧的设备的恒定电源。中国科学家已经为可穿戴设备制造了纤维状电极,这种电极具有很高的能量密度,具有很高的柔韧性和优越性。微流控技术是制备电极材料的关键,是微流控技术,如《 Angewandte Chemie》杂志所述。

    衣服上的数百个小型LED发出的闪闪发光的灯光可能会在宴会厅或时装表演中产生醒目的效果。但是可穿戴电子设备也可能意味着集成在功能性纺织品中的传感器,以监测例如水的蒸发或温度变化。为此类可穿戴设备提供动力的储能系统必须兼具可变形性,高容量和耐用性。然而,可变形电极经常不能长期运行,并且其容量落后于其他现有技术的储能装置。

    电极材料通常受益于孔隙率,电导率和电化学活性的良好平衡。来自中国南京工业大学的材料科学家Su Chen,关武及其团队对软电极的材料需求进行了更深入的研究,并开发了由两种碳纳米材料和金属有机框架合成的多孔杂化材料。纳米碳具有大的表面积和优异的导电性,而金属有机骨架则具有多孔结构和电化学活性。

    为了使电极材料在可穿戴应用中具有柔性,通过使用创新的吹纺机将微孔碳骨架与热塑性树脂纺成纤维。最终的纤维被压制成布并组装成超级电容器,尽管事实证明,另一轮带有微介孔碳骨架的涂层进一步改善了电极性能。

    由这些电极制成的超级电容器不仅可变形,而且与同类设备相比,它们还可以具有更高的能量密度和更大的比电容。它们稳定并且承受了10,000多次充电-放电循环。科学家们还在实际应用中对它们进行了测试,例如服装中LED的智能颜色切换以及功能性服装中集成的电子设备的太阳能电池控制供电。

    作者指出,基于微流体液滴的合成是提高可穿戴电子设备电极材料性能的关键。他们认为,这完全是关于调整完美的多孔纳米结构。

    ——文章发布于2019年10月18日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:22
  • 摘要:

    瑞典查默斯工业大学的一个研究小组已经开发出一种有效的方法,可以将任何塑料废物分解为分子水平。然后可以将生成的气体转换回新的塑料,质量与原始塑料相同。新工艺可以在其现有基础设施的框架内将当今的塑料工厂转变为可回收的精炼厂。

    塑料不会分解,因此不会在我们的生态系统中积累,这是我们的主要环境问题之一。但是在查默斯(Chalmers),能源技术教授亨里克·图恩曼(Henrik Thunman)领导的研究小组将塑料的韧性视为一种资产。它不会降解的事实使其可以循环使用,从而为用过的塑料创造了真正的价值,从而为收集它提供了经济动力。

    “我们不应该忘记塑料是一种奇妙的材料,它为我们提供了我们梦dream以求的产品。问题是它的生产成本如此之低,以石油和化石生产新塑料的价格更低廉。而不是再利用塑料废物产生的气体。” Henrik Thunman说。

    现在,通过对塑料进行蒸汽裂化进行化学回收的试验,研究人员已经开发出一种有效的方法,可以将用过的塑料转变为原始质量的塑料。

    “通过找到合适的温度-大约850摄氏度-以及正确的加热速率和停留时间,我们已经能够在将每小时将200公斤塑料废料转化为有用的规模的规模上证明所提议的方法气体混合物。然后可以在分子水平上进行再循环,从而成为原始质量的新型塑料材料。”

    实验在哥德堡的查默斯电力中心工厂进行。

    2015年,全球产生了约3.5亿吨塑料废??物。总共收集了14%的材料进行回收-8%的材料被回收为质量较低的塑料,而2%的材料为质量与原始质量相似的塑料。在此过程中损失了大约4%。

    总体而言,2015年约有40%的全球塑料废物在收集后得到处理,主要是通过焚化进行能源回收或减少体积-将二氧化碳释放到大气中。

    其余的约60%运往垃圾填埋场。只有大约1%的垃圾未被收集并泄漏到自然环境中。尽管只占很小的百分比,但这仍然是一个严重的环境问题,因为塑料废料的总量如此之高,并且塑料的自然降解是如此缓慢,因此会随着时间的推移而积累。

    当前的塑料回收模型倾向于遵循所谓的“废物等级”。这意味着塑料在最终燃烧以回收能量之前,会反复降解,质量越来越低。

    “相反,我们专注于从收集的塑料中捕获碳原子,并使用它们来创建原始质量的新塑料-也就是说,回到废物层次结构的顶部,从而创建真实的圆度。”

    如今,全新的塑料是通过在石化工厂中称为“裂解器”的设备中粉碎化石石油和天然气馏分制成的。在饼干内部,创建了由简单分子组成的构建基块。然后可以将它们组合成许多不同的构造,从而导致我们在社会中看到各种各样的塑料。

    为了用收集的塑料做同样的事情,需要开发新的工艺。查尔默斯研究人员现在展示的是如何以一种经济高效的方式设计和整合这种工艺的技术方面。最终,这种发展可以使当今的石化工厂向未来的回收精炼厂进行重大改造。

    研究人员正在继续他们的工作。

    “我们现在正从旨在证明该工艺可行性的初步试验,转向着重于更详细的理解。需要这种知识,才能将该工艺从每天几吨塑料扩大到数百吨塑料。到那时,它才变得具有商业意义。”

    该工艺适用于我们的垃圾处理系统产生的所有类型的塑料,包括历史上存储在垃圾填埋场或海上的那些塑料。

    现在使在大型石化工厂中使用收集和分类的塑料成为可能的是,可以收集足够量的材料,这意味着这些工厂在理论上可以保持相同的产量。这些工厂每年需要约1-2百万吨分类塑料废物才能进行转换,以使其达到目前从石油和化石气体中获得的产量水平。

    瑞典2017年的塑料废物总量约为160万吨。其中只有约8%被回收用于劣质塑料。

    因此,查默斯(Chalmers)研究人员看到了一个机会,可以在社会上循环使用塑料,并使我们摆脱生产各种优质塑料所需的石油和化石气体。

    “循环使用将有助于使废旧塑料具有真正的价值,从而为在地球上任何地方收集废旧塑料提供经济动力。反过来,这将有助于最大程度地减少塑料向自然界的释放,并为已经污染了废旧塑料的塑料收集创造市场。 Henrik Thunman说,自然环境。

    报废的生物基材料,如纸张,木材和衣服,也可以用作化学过程中的原材料。这意味着我们可以逐渐减少塑料中化石材料的比例。如果在此过程中还捕获了二氧化碳,我们也可能产生净负排放。愿景是为碳基材料创建一个可持续的循环系统。

    ——文章发布于2019年10月18日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:23
  • 摘要:

    目的:本研究旨在评估铂纳米颗粒(PtNP)的抗结肠炎潜力。

    材料和方法:在5天右旋糖酐硫酸钠治疗期间和之后,每天一次通过灌胃法对C57BL / 6小鼠施用5、30和70 nm PtNP,持续8 d。

    结果:根据体重变化,粪便的血液和稠度,结肠长度和组织病理学,PtNPs大小依赖性地减轻了DSS诱导的鼠类结肠炎。 PtNP通过上调热休克蛋白25和紧密连接蛋白的结肠表达来增强肠屏障功能。根据结肠髓过氧化物酶活性,白细胞介素6和肿瘤坏死因子-α的结肠和外周水平以及白细胞的外周计数,PtNP可减轻结肠和全身炎症。通过抑制脂多糖触发的促炎性介质(包括一氧化氮,肿瘤坏死因子-α和白介素-6)的产生,PtNP通过涉及细胞内活性氧清除和Toll样受体的机制在RAW264.7巨噬细胞中发挥了直接的抗炎活性。 4 /NF-κB信号抑制。粪便样品的高通量16S rRNA测序结果表明,PtNPs不利地改变了α多样性,Fimicutes / Bacteroidetes比例以及某些特定细菌的丰富度,从而导致肠道营养不良。

    ——文章发布于2019年10月18日

    来源机构: 国际纳米医学期刊 | 点击量:22
  • 摘要:

    2百万年前的吃肉和熟食可能帮助人类从进化树上的其他类人猿进一步转移。根据布法罗大学的最新研究,证据就在我们的唾液中。

    研究发现,人类的饮食——肉类消费、烹饪和农业发展的结果——导致了人类唾液与其他灵长类动物唾液的显著差异。

    人类唾液的独特之处在于它更成熟,并且含有不同的蛋白质组合。这一发现令研究人员大为惊讶,因为人类在基因上与类人猿、黑猩猩和大猩猩是近亲。

    “人类和其他灵长类动物体内的唾液蛋白可能被忽视为进化活动的温床,”斯蒂芬·鲁尔博士说,他是一名DDS博士,同时也是UB口腔医学院的首席研究员和口腔生物学教授。“我们已经知道,对人类特定饮食的进化适应已经导致了颌骨和牙齿以及口腔微生物群落的明显变化。我们现在的发现开辟了一种可能性,即饮食差异和致病性压力可能也塑造了人类独特的唾液。”

    这项研究于10月15日晚发表在《分子生物学与进化》杂志上。

    随地吐痰的距离之外

    唾液是人类重要的身体分泌物。这种液体可以帮助消化食物,保护牙釉质,保护口腔中的微生物,并形成第一道抵御病原体的防线。唾液在说话和味觉方面也起着重要的作用。

    唾液的许多功能可以归功于唾液蛋白质组,它是液体中成千上万的蛋白质。这些蛋白质也可能揭示人类在进化过程中是如何与类人猿分道扬镳的。

    研究人员比较了人类和我们的近亲——大猩猩和黑猩猩的唾液蛋白。研究人员还对猕猴进行了研究。猕猴与人类和类人猿有着共同的远祖。

    主要结论包括:

    人类的唾液比类人猿的唾液要多。人类唾液中的蛋白质含量不到黑猩猩、大猩猩和猕猴唾液中蛋白质含量的一半。

    人类唾液更善于分解淀粉、改变脂肪,并能探测出人类饮食中的关键味道。研究人员发现,与类人猿相比,人类的淀粉酶(一种将淀粉消化成糖的关键酶)和碳酸酐酶VI(一种与味觉有关的酶)含量更高。人类和黑猩猩的唾液中也含有比大猩猩更多的锌-2-糖蛋白,这种蛋白质有助于脂肪代谢。

    脱落的毛发导致人体唾液中缺乏泡沫素。Latherin是一种类似清洁剂的蛋白质,可以帮助液体起泡,它只在类人猿的唾液中被发现。研究人员认为,人类不再长毛皮大衣,也不参与社交修饰,因此不再需要产生这种蛋白质。

    在人类唾液中检测到的所有主要蛋白质也存在于黑猩猩和大猩猩的唾液中。人类唾液中可检测到的蛋白质范围与类人猿相当。然而,在蛋白质的数量和结构上发现了巨大的差异。“后者可能部分是由于不同的聚糖——复杂的糖分子——附着在蛋白质上,”鲁尔说。

    Supaporn“Nina”Thamadilok博士问道:“人类的唾液腺进化出了更湿润的唾液来适应与类人猿截然不同的饮食吗?”类人猿和东半球的猴子咀嚼富含纤维的食物的时间更长,而人类吞咽食物的速度更快,这种能力可以说得到了食物烹饪的支持。水状的唾液有助于干性食物在口中更快的消化,也更容易吞咽。

    “在早期人类进化的类似热带草原的干旱环境中保持口腔湿润也可能是有利的,或者对促进人类说话和发声也很重要。”当然,这些可能性还只是猜测。”

    研究人员之一奥马尔·戈卡蒙补充说:“这项研究的发现为今后评估人类唾液蛋白的差异是否由自然选择引起的研究提供了必要的基础。”

    “我们面临的挑战将是破译这些变化的遗传基础,并理解导致这些变化的进化机制。对于其中一些基因,我们有一个很好的想法,但是对于其他大多数基因,我们仍然需要找出答案。

    疾病造成的差异

    人类和类人猿的唾液中也发现了与疾病防御有关的蛋白质。

    黑猩猩、大猩猩和猕猴的唾液比人类的唾液含有更多的腮腺分泌蛋白。人类和黑猩猩的唾液中分泌性免疫球蛋白的含量比大猩猩的要高。每一种蛋白质都在防御疾病中起作用。

    “除了饮食,致病压力是进化适应的另一个重要驱动力,”鲁尔说。“随着人类向顶级捕食者的进化,以及后来向农业和饲养牲畜的转变,唾液中是否有任何显示人类特有特征的蛋白质受到疾病的驱使而改变,这是一个值得研究的有趣问题。”

    “对于人类唾液适应饮食、技术(捣碎、切割和烹饪)、环境和微生物压力的程度,我们知之甚少。希望其他实验室也能加入他们的专家行列,帮助我们回答这些基本问题。”

    这项研究得到了国家牙科和颅面研究所和国家癌症研究所的支持,这两家研究所都隶属于国家卫生研究院,以及罗斯威尔公园综合癌症中心。

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:243
  • 摘要:

    像飓风这样的自然灾害往往会留下毁灭性的后果。居住在受影响地区的居民有时会流离失所,或需要临时避难所,而他们的家园——甚至社区——则需要修复或重建。

    但如果你是一条鱼,而你的家是珊瑚礁呢?

    全球各地的研究人员都在寻找方法,帮助濒临灭绝的珊瑚礁,以及生活在那里的动物抵御或从气候变化中恢复过来,包括白化和风暴,这些气候变化会随着水温升高而发生。

    一个想法是使用3d打印的珊瑚模型来代替或补充已经受到影响的珊瑚礁系统。

    特拉华大学的Danielle Dixson和UD校友Emily Ruhl的最新研究表明,3d打印的物体不会影响珊瑚相关的小红雀的行为,也不会影响定居的石质珊瑚的生存。

    此外,这项研究还表明,鱼对3d打印的人工珊瑚材料并无偏好,这为使用环境友好材料打开了大门,比如用可降解的玉米淀粉代替塑料。

    随着人们对海洋环境中塑料污染的担忧日益加剧,这是一个及时的证据,可以支持有关海洋中有哪些塑料的环保决策。

    研究人员在同行评审的开放源码期刊《公共科学图书馆·综合》上发表了他们的研究结果。

    测试3 d打印的材料

    和其他研究这个问题的人一样,迪克森和鲁尔正在寻找方法,以便在紧急情况发生后将合适的动物留在珊瑚礁上,为恢复提供燃料。一个重要的考虑是知道任何3d打印材料的使用不会伤害珊瑚或负面影响鱼类的行为。

    特拉华大学地球、海洋与环境学院海洋科学与政策学院副教授迪克森说:“如果珊瑚礁上的鱼不把3d打印的珊瑚模型用作野外栖息地,它们可能会面临更大的风险,被其他更大的物种捕食。”“如果珊瑚幼虫不吃3d打印材料,它们就无法帮助重建珊瑚礁。”

    在实验室实验中,研究人员研究了锦鲤和芥菜山珊瑚幼虫在一具珊瑚骨架和四具由不同细丝制成的3d打印珊瑚模型下的行为。蓝绿色的鲷(Chromis viridis)是一种常见的珊瑚相关鱼类,发现在印度洋和太平洋,而芥末山珊瑚(Porites astreoides)是一种石质珊瑚,发现在加勒比海。

    3D珊瑚模型是通过使用50张从各个角度拍摄的iPhone珊瑚图片和3D打印机复制一个珊瑚骨架制成的。研究人员3d打印了四种不同的人造珊瑚模型,这些模型来自低成本、广泛使用的纤维,包括聚酯和两种生物可降解材料,一种由玉米淀粉制成,另一种由玉米淀粉与不锈钢粉混合制成。

    研究人员将雀鲷放入装有珊瑚骨骼和四种人工栖息地的鱼缸中,进行自助餐厅式的选择实验,研究雀鲷是否更喜欢一种栖息地。

    行为分析表明,在天然珊瑚骨骼和3d打印的珊瑚材料之间,雀鲷没有表现出偏好。鱼的活动水平,如鱼在鱼缸中移动的频率和距离,也保持不变,无论它们提供什么珊瑚栖息地。

    鲁尔说,令她惊讶的是,即使有天然的珊瑚骨骼存在,这些鱼在人工珊瑚附近的表现也是一样的。

    于2018年在特拉华大学获得海洋生物科学硕士学位的鲁尔说:“我认为,与3d打印的物体相比,自然骨骼会引发更温顺(即接受)的行为。”“但后来我们意识到,这种小鱼不在乎栖息地是人造的还是碳酸钙的,它们只是想得到保护。”

    研究人员的实验室实验还显示,芥子气山的珊瑚幼虫在3d打印的表面上定居的几率比完全没有定居表面的情况要高得多,后者可能是在暴风雨中珊瑚礁被夷为平地的情况下发生的。

    这是一个有希望的消息,因为与珊瑚礁相关的鱼类和珊瑚都是脆弱的动物物种,这使它们成为了解其他珊瑚礁生物如何对开放海洋中的3d打印材料做出反应的一个很好的代理。

    随着珊瑚礁的退化,它们往往会失去结构上的复杂性,这对与珊瑚礁相关的鱼类来说是个问题,因为它们一生中很少离开家超过15英尺。没有合适的栖息地,珊瑚礁相关的幼鱼就不能长得更大,如果没有以竞争藻类为食的大鱼,藻类就会使活珊瑚过度生长,造成破坏,使整个生态系统处于危险之中。

    在正在进行的研究中,研究人员分析了来自斐济的现场数据,在确定可以安全使用后,他们部署了3d打印的珊瑚和由可生物降解的玉米淀粉丝制成的瓷砖。他们正在分析人工瓷砖上的残留物,并寻找有助于保护工作的方法。

    Dixson说:“提供3d打印的栖息地是一种为珊瑚礁生物提供结构启动工具包的方式,当鱼类和珊瑚在人造珊瑚周围建造家园时,这种结构启动工具包可以成为景观的一部分。”“由于我们选择的材料是可生物降解的,随着时间的推移,随着活珊瑚的生长,人工珊瑚会自然降解。”

    此外,3d打印的珊瑚模型可以作为与鱼类相关的实验室研究的对照,使研究人员能够为每条鱼提供一个相同的栖息地,这是目前使用珊瑚骨骼无法做到的,迪克森说。

    鲁尔和迪克森在密苏里大学读研究生时进行了最初的研究,现在他是美国陆军工程兵团位于密西西比州的工程研究与发展中心的一名研究生物学家。在那里,鲁尔研究淡水鱼的行为和认知,以找到减轻亚洲鲤鱼等入侵物种的方法。在CEOE校友凯迪•波克尔兹文斯基(Kaytee Pokrzywinski)的帮助下,她获得了这个职位,这说明了Blue Hen校友网络的力量。未来,鲁尔希望成为美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的一名官员。

    ——文章发布于2019年10月16日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:244
  • 摘要:

    西北工程材料科学的研究人员发现了如何调节静电相互作用来获得和控制涡旋状耳蜗结构的新见解,这可以作为未来药物输送策略的一部分,以尺寸选择性的方式捕获和释放大分子。

    整个生物系统中都存在带电荷的分子,例如DNA和蛋白质。膜是这些带电脂质分子的双层,用于以各种结构形式分隔物质,从球形囊泡到螺旋纳米带再到耳蜗。

    “在生物学中,分子采取许多共存形状的形式。某些分子是根据它们上的变化决定的,例如pH或盐的浓度,”该材料科学与工程专业的律师Taylor Taylor教授Monica Olvera de la Cruz说。麦考密克工程学院。

    “使用简单的带电生物分子,我们已经证明了静电能,弹性能和界面能之间的相互作用如何导致结构多态性或多种形状的共存。虽然在其他系统中观察到了耳蜗结构,但其形成的整个途径尚未解释。”

    该小组的发现发表在10月14日美国国家科学院院刊上的一篇名为“带状分子到涡旋带电分子膜的静电形状控制”的论文中。奥尔维拉·德拉克鲁兹(Olvera de la Cruz)和材料科学与工程学教授迈克尔·贝兹克(Michael Bedzyk)是该研究的通讯作者。

    该团队结合显微镜技术以及小角度和广角X射线散射技术,研究了带电两亲分子C16-K1的膜形状变化,该分子由亲水性单个氨基酸头基和16个碳原子组成。疏水长尾巴。盐基溶液筛选了膜头基的电荷,使研究人员可以控制静电相互作用的范围。

    Bedzyk说:“我们以结晶的2D方式重复了C16-K1分子,每个分子都具有特定的左手性或右手性-或几何方向。” “如果离子强度足够强,它将使膜从长宽比大的扁平带变成均匀的长宽比。随着盐浓度的进一步增加,双层会转变为片状并自行卷曲形成这种耳蜗结构。”

    然后,该团队转向理论模型来验证他们的实验。他们发现,膜向耳蜗的转变可归因于两个因素:静电相互作用和弹性能,其中包括由分子的手性和倾斜引起的弯曲,导致双层的自然曲率。

    奥尔维拉·德拉克鲁兹说:“这类分子的晶体排列具有自然弯曲的形状。我们想了解分子倾斜如何与耳蜗结构的滚动方向对齐。” “这类似于如果您将两个螺钉彼此相邻放置,则需要将它们倾斜以使其中一个凹槽进入另一个。如果您以晶状排列放置大量螺钉,则最好的方法是就是将整个膜卷起来。”

    该团队能够将理论分析与这些实验观察相匹配。 “这些涡卷状结构中的间距与盐有非常明确的关系,这使得可以控制分隔双层的距离,”材料科学与工程研究助理教授,该论文的第一作者,共同作者Sumit Kewalramani说。研究。

    控制和调节这些分子的双层之间的间隔的能力可以为药物递送应用中的大分子和纳米颗粒的受控捕获和释放铺平道路。

    凯瓦拉玛尼说:“通过控制膜的间隔,我们也许能够捕获特定的分子。” “这种功能和控制可用于捕获和释放用于药物输送的分子。根据盐浓度,我们可以捕获特定类型的分子或将其释放到其他地方。”

    该小组的工作还可以为将来的研究提供参考,以进一步探索生物分子组装体的形状与分子性质(如电荷和手性)之间的关系,这可以激发出更详细的理论模型来研究晶体组装体的形态转化。

    Bedzyk说:“虽然这些分子都组装成不同的形状,但它们都共存并通过一阶相变相互关联。” “理解过渡机制将可以更好地控制自组装结构的形式,进而控制其功能。”

    ——文章发布于2019年10月15日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:240
  • 摘要:

    对抗全球抗生素耐药性的斗争已经向前迈出了一大步,科学家们发现了一种制造纳米材料作为抗生素有效药物传递系统的概念。

    卫生专家越来越担心耐药细菌的增加。

    弗林德斯大学的研究人员和日本的合作者已经制造出一种能够提供药物治疗的纳米粒子。

    在研究纳米esh的有效性时,两种抗生素——粘菌素和万古霉素与金纳米颗粒一起添加到网格中,然后由博士生Melanie Fuller进行为期14天的测试。

    弗林德斯纳米科学与技术研究所的副教授英戈·科佩尔说,20厘米乘15厘米的网格材料中含有直径200纳米的纤维。这些网格是使用一种称为静电纺丝的工艺生产的,并优化参数以确保网格材料的一致性。

    “为了实现特定区域的抗生素,抗生素被嵌入到生成的网格使用一种叫做电纺的技术,在生物医学社区获得了相当大的兴趣,因为它提供了承诺在许多应用程序中包括伤口管理、药和抗生素涂料、“协会Koeper教授说

    “然后在与注射器相连的针头和集电板之间施加高压,集电板使聚合物溶液在离开注射器时形成锥形,此时静电力释放出液体射流。”

    小的带电纳米颗粒改变了抗生素的释放。金纳米粒子的加入可能会中和电荷,导致抗生素向纤维中心迁移,延长其释放时间。”

    研究结果还表明,与能减少潜在副作用和并发症的传统药物相比,剂量可以减少。

    “虽然与口服剂量相比,剂量减少了,但送到感染部位的抗生素浓度仍然可能更高,从而确保细菌无法存活,从而减少耐药性。”

    “作为概念验证,这项研究为制造含有金纳米颗粒的纳米材料提供了机会,可以用来治疗抗生素。”

    研究人员与福林德斯环境卫生科学家哈里特·惠里博士合作,研究了药物的释放如何影响大肠杆菌的生长。体外研究证实,带负电荷金纳米颗粒的粘菌素能产生最有效的纳米微粒,显著影响细菌生长。

    “还需要进一步的研究来确定其他小的带电粒子是否会影响药物的释放,以及随着时间的推移如何影响药物的释放。”由于这是一种药物应用,所以还需要评估补片在不同储存条件下的稳定性以及毒性。”

    ——文章发布于2019年10月16日

    来源机构: 纳米医学 | 点击量:238