양자 영역에서 물을 얼음으로 바꾼다
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An Affair To Remember Beegie Adair
.양자 영역에서 물을 얼음으로 바꾼다
에 의해 콜로라도의 대학 극저온 가스의 중성자 사이의 약한 상호 작용을 묘사하는 그래픽. 크레디트 : 스티븐 버로우즈 / JILA, 2019 년 8 월 2 일
냉동실에 물받이가 생기면 아이스 큐브를 얻습니다. 현재 콜로라도 보울 더대 (University of Colorado Boulder)와 토론토 대학 (University of Toronto)의 연구자들은 극저온 원자 (ultracold atoms)의 구름을 사용하여 유사한 전이를 달성했습니다. Science Advances 지 8 월 2 일자 연구 에서 연구팀 은 " 양자 역학 "사이의 전이를 겪을 수 있음을 발견했다 . 즉, 원자 들이 완전히 다른 방식으로 행동 하는 두 상태 사이를 뛰어 넘는 것이다. "이것은 갑자기 발생하며 물이 얼음과 같은 시스템에서 나타나는 상전이 와 유사합니다 "라고 연구 공동 저자 인 Ana Maria Rey는 말했습니다. "그러나 냉동실에있는 얼음 조각 트레이와는 달리, 이러한 단계는 평형 상태로 존재하지 않고 오히려 시간이 지남에 따라 끊임없이 변화하고 진화하고 있습니다." 연구 결과는 실험실에서 조사하기 어려운 물질에 새로운 창을 제공한다고 덧붙였다. CU Boulder와 미국 국립 연구소의 공동 연구소 인 JILA의 연구원 인 Rey는 "예를 들어 양자 통신 시스템을 설계하여 한 곳에서 다른 곳으로 신호를 보내고 싶다면 모든 것이 평형을 벗어날 것"이라고 말했다. 표준 및 기술 (NIST). "이러한 역학은 우리가 알고있는 것을 양자 기술에 적용하기를 원한다면 이해해야하는 핵심적인 문제가 될 것입니다." 과학자들은 ultracold 원자 에서 전에도 비슷한 전이를 관찰 했지만, 수십개의 원자 또는 이온으로 만 충전되었다. 대조적으로 Rey와 그녀의 동료들은 수만 개의 전하가없는 중성의 원자들로 이루어진 구름으로 변했습니다. Fermionic 원자는 원소 주기율표의 내향이다. 그들은 자신의 동료 원자와 공간을 공유하고 싶지 않아 차가운 원자로 실험실에서 통제하기가 더 어려워 질 수 있습니다. 토론토 대학의 물리학 교수 인 조셉 쓰이 쉰 (Joseph Thywissen) 연구원은 "우리는 우리가 발견 할 수있는 것을 모르는 새로운 영역에서 실제로 헤매고있었습니다. 이 새로운 영역을 탐색하기 위해 연구진은 중성 원자 들 사이에서 발생하는 약한 상호 작용을 이용했지만 , 단지 그 원자들이 제한된 공간에서 서로 충돌 할 때만 가능했다. 첫째, 캐나다의 Thywissen과 그의 팀은 중성 칼륨 원자로 구성된 가스를 절대 영도 아래의 몇 분의 1 정도까지 냉각시켰다. 다음으로, 그들은 "회전"이 모두 같은 방향을 가리키도록 원자들을 조율했다. Thywissen은 지구의 자기장과 같은 비트로 현재 북쪽을 가리키고 있다고 설명했다. 일단 원자들이 모든 형태로 형성되면, 그룹은 그것들을 꼬집어 서로 상호 작용하는 정도를 바꾸었다. 그리고 그것이 재미가 시작된 곳입니다. "우리는 한 종류의 자기장을 사용하여 실험을 실행했고, 원자는 한 방향으로 춤을 췄다"고 Thywissen은 말했다. "나중에 우리는 다른 자기장으로 실험을 다시 시도했고 원자들은 전혀 다른 방식으로 춤을 췄다." 첫 번째 춤에서 - 또는 원자들이 간신히 상호 작용할 때 -이 입자들은 혼란에 빠졌습니다. 원자 회전 속도는 자체 속도로 회전하기 시작했고 신속하게 모든 방향이 다른 방향으로 향했다. 다른 템포에 똑딱 거리는 두 번째 손으로 수천 클럭으로 가득 찬 방에 서있는 것처럼 생각하십시오. 그러나 그것은 그 이야기의 일부일뿐입니다. 그룹이 원자 사이의 상호 작용의 강도를 증가 시켰을 때, 그들은 무질서한 개인처럼 행동하는 것을 멈추었고 더 많은 집단과 같았습니다. 그들의 회전은 여전히 바뀌 었습니다. 이 동기 단계 에서 "원자는 더 이상 독립적이지 않습니다."라고 CU Boulder의 물리학 대학원생이자 새로운 논문의 주 저자 인 Peiru He는 말했습니다. "그들은 서로를 느끼고 서로의 상호 작용을 통해 서로 조화를 이룰 수 있습니다." 오른쪽 조정을 통해 그룹은 또한 뭔가 다른 일을 할 수 있음을 발견했습니다. 즉, 시간을 되돌려서 동기화 된 단계와 무질서한 단계가 모두 초기 상태로 되돌아 가게했습니다. 결국, 연구자들은 약 0.2 초 동안 물질의 두 가지 다른 동적 인 단계를 유지할 수있었습니다. 그들이 시간을 늘릴 수 있다면 더 흥미로운 관찰을 할 수있을 것이라고 그는 말했다. "부유 한 물리학을보기 위해서 우리는 더 오래 기다려야 할 것"이라고 그는 말했다.
추가 탐색 단일 원자에 대해 수행되는 세계에서 가장 작은 MRI 자세한 정보 : "양자 퇴화 된 페르미 가스에서 동적 인 단계 사이의 전이 관찰" Science Advances (2019). advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1568 저널 정보 : Science Advances 콜로라도 대학 볼더에서 제공
https://phys.org/news/2019-08-ice-quantum-realm.html
.삶을위한 빛나는 빛 (별빛)
NASA의 고다드 우주 비행 센터 ( Miles Hatfield) 지구 같은 외계 행성에 대한 예술가의 개념. 크레디트 : NASA / GSFC / C. Meaney / B. 먼로 / S. Wiessinger, 2019 년 8 월 2 일
다른 세계에서의 삶의 사냥에서, 천문학 자들은 가벼운 해가되는 행성들을 뒤쫓아 다닌다. 그들은 먼 곳에서 생명을 식별 할 수있는 방법이 필요합니다. 그러나 좋은 증거로 간주되는 것은 무엇입니까? 우리 자신의 행성은 영감을줍니다. 미생물은 대기를 메탄으로 채 웁니다. 광합성 식물은 산소를 배출한다. 아마도 이러한 가스는 생명이 만연한 곳에서 발견 될 수 있습니다. 그러나 우리 자신의 것과는 아주 다른 세계에서 생명의 상상 속의 신호는 비 생물학적 과정에 의해 자극 될 수 있습니다. 콜로라도 대학 (University of Colorado)의 천문학 자 케빈 프랑스 (Kevin France)는 그것을 볼 때 진정한 신호를 알기 위해서는 행성 그 자체를 넘어 껍질을 벗기는 빛나는 별을 바라보아야한다고 말한다. 이를 위해 프랑스와 그의 팀은 시스틴 사명을 설계했습니다. 15 분 비행을 위해 울리는 로켓을 타고 멀리 날아가는 별들을 관측하여 우주 궤도에있는 생명체의 흔적을 해석하는 데 도움을줍니다. 이 임무는 2019 년 8 월 5 일 이른 아침에 뉴 멕시코주의 화이트 샌즈 미사일 범위에서 시작될 예정이다. 지구가 나쁜 예일 때 46 억년 전에 지구가 형성된 직후, 그것은 유해한 분위기에 둘러싸여졌습니다. 화산은 메탄과 유황을 분출했습니다. 공기 는 오늘날보다 200 배나 많은 이산화탄소를 배출했습니다 . 2 억 개의 산소 원자를 포함하는 분자 산소가 그 현장으로 들어간 것은 수십 억년도되지 않았습니다. 그것은 광합성을 통해 고대 박테리아에 의해 폐기 된 폐기물이었습니다. 그러나 그것은 지구 산화 대기 (Great Oxidization Event)라고 불리는 것을 시작으로 지구의 대기를 영구히 변화시키고보다 복잡한 생명체를위한 길을 열었습니다.
젊은 지구의 분위기는이 예술가의 해석처럼 보일 수 있습니다 - 옅은 오렌지색 점. 크레디트 : NASA / GSFC / F. 레디
"우리가 표면에 생명체가 없다면 우리는 대기 중에 많은 양의 산소를 갖지 않을 것"이라고 프랑스가 말했다. 산소는 생물 마커 (biomarker)로 알려져 있습니다 : 생명과 관련된 화합물입니다. 지구 대기권에 존재한다는 것은 아래에 숨어있는 생명체를 암시합니다. 그러나 정교한 컴퓨터 모델이 보여 주듯이, 지구상의 바이오 마커는 외계 행성 또는 우주의 다른 곳에서 별을 도는 행성에 대해 항상 신뢰할만한 것은 아닙니다. 프랑스는 M- 난쟁이 별을 가리켜이 경우를 만듭니다. 우리 태양보다 작고 추운 M 왜소는 은하수의 별의 인구의 약 4 분의 3을 차지합니다. 그들을 도는 외계 행성을 이해하기 위해 과학자들은 M- 왜성을 돌고있는 지구 크기의 행성을 모의 실험했다. 지구와의 차이가 빠르게 나타났습니다. M-dwarfs는 강렬한 자외선을 생성합니다. 그 빛이 가상의 지구 같은 행성을 때렸을 때, 그것은 자유 분자 산소를 남겨두고 이산화탄소로부터 탄소를 찢었다. 자외선은 또한 수증기 분자를 파괴하여 단일 산소 원자를 방출합니다. 분위기로 인해 산소가 생성되었지만 생명은 없었습니다. "우리는 이러한 위양성 바이오 마커를 부른다. "당신은 광화학만으로 지구와 같은 행성에 산소를 생성 할 수 있습니다." 생명력이없는 지구의 낮은 산소 수준은 우연의 종류였습니다. 부분적으로는 태양과의 상호 작용 덕분이었습니다. 스타가 다른 외계 행성 시스템은 다를 수 있습니다. "우리가 행성의 대기를 이해한다고 생각하지만 그것이 궤도를 도는 궤도를 이해하지 못한다면 아마 잘못 될 것"이라고 프랑스가 말했다.
허블 우주 망원경은 1996 년 1 월 27 일 행성상 성운 NGC 6826 1 월 27 일의이 이미지를 포착했습니다. 시스틴은 첫 번째 비행 중에 NGC 6826의 이미지를 보정하여 장비를 보정합니다. 크레디트 : HST / NASA / ESA
행성을 알고 별을 연구하십시오. 프랑스와 그의 팀은 외계 별과 외계 행성에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위해 시스틴을 설계했습니다. Transition region의 Suborbital Imaging Spectrograph의 약자 인근 Exoplanet 호스트 별의 Irradiance 인 SISTINE는이 별에서 나오는 고 에너지 방사선을 측정합니다. 숙주 별의 스펙트럼에 대한 지식을 가지고 과학자들은 궤도를 선회하는 행성에서 진정한 바이오 마커와 가양 성을 구별 할 수 있습니다. 이러한 측정을 수행하기 위해 SISTINE는 빛을 구성 요소로 분리하는 도구 인 분광기 (spectrograph)를 사용합니다. "Spectra는 지문과 같다"고 메릴랜드 주 그린벨트에있는 NASA의 Goddard Space Flight Center의 천체 물리학 자 Jane Rigby는 말했다. "우리 행성과 우주를 들여다 볼 때 어떤 것들이 만들어 졌는지 알아내는 방법입니다." 시스틴 (SISTINE)은 파장이 100 ~ 160 나노 미터 인 원 자외선의 범위를 측정합니다. 다른 파장 중에서도 산소를 생성하여 가양 성을 유발할 수 있습니다. 이 범위의 광 출력은 별의 질량에 따라 달라집니다. 질량이 다른 별을 의미하는 별은 우리 태양과 거의 확실하게 다릅니다. 시틴 (SISTINE)은 또한 극도의 선량을 한꺼번에 방출하는 플레어 (flares) 또는 밝은 별 폭발 (bright stellar explosions)을 측정 할 수 있습니다. 빈번한 조명탄은 거주 가능한 환경을 치명적인 환경으로 만들 수 있습니다. SISTINE 임무는 Black Brant IX 로켓을 발사 할 것입니다. 로켓을 발사하면 지구로 떨어지기 전에 우주로가는 짧은 비행을 할 수 있습니다. 시스틴의 비행은 시간을 관찰하는데 약 5 분을줍니다. 간단하지만, 시스틴은 허블 우주 망원경과 같은 관측소가 접근 할 수없는 파장의 별을 볼 수 있습니다.
Alpha Centauri 시스템은 광학 (주) 및 X- 선 (삽입) 조명을 사용합니다. 가장 큰 두 별 Alpha Cen A와 B 만 보입니다. 이 두 별은 시스틴의 두 번째 비행의 표적이 될 것입니다. 신용 : Zdenek Bardon / NASA / CXC / Univ. 콜로라도 / T의. Ayres et al.
2 회의 발사가 예정되어 있습니다. 8 월에 화이트 샌즈 (White Sands)에서 처음으로 악기를 교정 할 예정입니다. 시스틴 (SISTINE)은 지표면에서 174 마일 (1.9 킬로미터) 이상 날아 NGO (NGC) 6826을 관찰 할 것이다. NGC 6826은 고니 별자리에서 약 2,000 광년 떨어져있는 백색 왜성을 둘러싼 가스 구름이다. NGC 6826은 UV 광선이 밝고 선명한 스펙트럼 선을 보여 주며 장비 점검을위한 명확한 목표입니다. 교정 후, 두 번째 발사는 호주 누룬 부이 (Nhulunbuy)의 아넘 우주 센터 (Arnhem Space Center)에서 2020 년에 이어질 것입니다. 거기서 그들은 3 성 Alpha Centauri 시스템에서 가장 큰 별인 Alpha Centauri A와 B의 UV 스펙트럼을 관찰 할 것입니다. 4.37 광년 떨어진이 별들은 우리의 가장 가까운 이웃이며 외계 행성 관측을위한 주요 표적입니다. (이 시스템은 지구에 가장 가까운 외계 행성 인 Proxima Centauri B의 본거지입니다.) 새로운 기술 테스트 SISTINE의 관찰과 그것을 얻는 데 사용 된 기술은 미래의 사명을 염두에두고 고안되었습니다. 하나는 NASA의 제임스 웹 우주 망원경으로, 현재 2021 년에 발사 될 예정입니다. 깊은 우주 관측소는 중 - 적외선 빛을 볼 수있어 M 왜성을 선회하는 외계 행성 탐지에 유용합니다. 시퀸 (SISTINE) 관측은 과학자들이 웹 (Webb)이 볼 수없는 파장 에서이 별 들의 빛을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. SISTINE는 극한의 자외선을 흡수하는 대신 반사를 돕기 위해 새로운 UV 검출기 플레이트와 새로운 광학 코팅재를 거울에 붙입니다. 이 기술을 SISTINE에 탑재하면 NASA의 미래의 대형 UV / 광학 공간 망원경을 테스트 할 수 있습니다. 별의 스펙트럼을 포착하고 미래의 임무를 위해 첨단 기술을 발전시킴으로써 SISTINE는 우리가 알고있는 것을 아직 배운 것과 연결시킵니다. 실제 작업이 시작됩니다. "천문학 자로서의 우리의 임무는 완전한 데이터를 전달하기 위해 서로 다른 데이터 세트를 함께 모으는 것"이라고 Rigby는 말했습니다.
추가 탐색 'Goldilocks'별은 거주 가능한 세계를 찾는 데 '올바른 것'일 수 있습니다. 에 의해 제공 NASA의 고다드 우주 비행 센터
https://phys.org/news/2019-08-starlight-life.html
.미세 유체 다이아몬드 양자 센서를 이용한 2 차원 (2-D) 핵 자기 공명 (NMR) 분광법
Thamarasee Jeewandara, Phys.org Microfluidic pre-polarization NMR setup. (A) 검출 볼륨의 함수로서 물에서 양성자의 통계적 및 열적 편광의 비교. 실온의 물 양성자 밀도는 ρ = 6.7 × 1028m-3이다. (B) 분극화 개념. 분석 대상 물질은 영구 자석 (1.5-T Halbach array)을 통과시켜 예비 분극된다. 이어서, 안정화 된보다 낮은 자기장 (Bm = 13mT, 헬름홀츠 코일)에 하우징 된 마이크로 유체 칩으로 이동시켜, NV NMR에 의해 검출된다. (C) 탐지 설정. 분극 된 분석 물은 유체 스위치 (미도시)를 통해 정지 된 마이크로 유체 칩으로 흐르고, NV NMR 신호는 ~ 0.8의 개구 수 (NA)를 가진 맞춤형 후광 현미경을 사용하여 감지됩니다. 8 개의 경사 보상 코일 세트가 필드 방향을 따라 1 차 및 2 차 자기장 기울기를 제거하는데 사용됩니다. 이 필드는 메인 헬름홀츠 코일 주위에 권선 된 저 인덕턴스 피드백 코일과 함께 코일 기반 NMR 자력계를 사용하여 일시적으로 안정화됩니다. (D) Microfluidic 칩 셋업. 이 칩은 유리와 접착제로 만들어졌습니다. 두 개의 유체 라인이 물 (NMR 코일 자력계의 경우)과 분석 물 (NV NMR의 경우)으로 구성된 감지 영역으로 전달됩니다. NMR 코일 자력계와 NV NMR 센서 사이에 배치 된 무선 주파수 (RF) 여기 루프는 두 채널에서 핵 스핀 일관성을 자극합니다. NMR 코일 자력계는 ~ 10-μl의 물 볼륨에 권선 된 3-mm 직경의 코일로 구성됩니다. RF 여기 루프와 NMR 코일 자력계는 누화를 최소화하기 위해 서로 직각으로 배치되었다. 유리 칩의 내부에 인쇄 된 구리 마이크로파 (MW) 라인은 NV 전자 스핀에 대한 스핀 제어를 제공합니다. (E) NV NMR 기하학. 분석 물과 접촉하는 미세 유동 채널 (너비 : 2mm, 높이 : 0.2mm 내지 1mm)의 표면 상에 NV- 도핑 된 다이아몬드 막 (1mm x 1mm x 0.035mm)이 위치한다. 레이저 조명 (532 nm)이 인쇄 된 마이크로파 라인에서 반사되어 형광 (650 - 800 nm)이 감지됩니다. 효과적인 분석 물 감지 용량은 ~ 40 pL입니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895 분석 물과 접촉하는 미세 유동 채널 (너비 : 2mm, 높이 : 0.2mm 내지 1mm)의 표면 상에 NV- 도핑 된 다이아몬드 막 (1mm x 1mm x 0.035mm)이 위치한다. 레이저 조명 (532 nm)이 인쇄 된 마이크로파 라인에서 반사되어 형광 (650 - 800 nm)이 감지됩니다. 효과적인 분석 물 감지 용량은 ~ 40 pL입니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895 분석 물과 접촉하는 미세 유동 채널 (너비 : 2mm, 높이 : 0.2mm 내지 1mm)의 표면 상에 NV- 도핑 된 다이아몬드 막 (1mm x 1mm x 0.035mm)이 위치한다. 레이저 조명 (532 nm)이 인쇄 된 마이크로파 라인에서 반사되어 형광 (650 - 800 nm)이 감지됩니다. 효과적인 분석 물 감지 용량은 ~ 40 pL입니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895, 2019 년 8 월 2 일 기능
다이아몬드의 질소 공극 (NV) 센터를 기반으로하는 양자 센서는 미크론 규모의 감지 볼륨과 비인 성 기반의 샘플 감지 요구 사항으로 인해 핵 자기 공명 분광기의 유망한 감지 모드입니다. 존재하는 과제는 피콜 리트 샘플 체적 의 다차원 NMR 분석을 위해 농도 민감도와 결합 된 높은 분광 분석을 충분히 실현하는 것 입니다. Science Advances 에 대한 새로운 보고서 인 Janis Smits와 미국 및 라트비아의 첨단 기술 재료, 물리학 및 천문학 분야의 학제 간 연구 팀은 마이크로 유체 플랫폼에서 실험의 편광 및 검출 단계를 공간적으로 분리함으로써이 과제를 해결했습니다 . 그들은 0.65 ± 0.05 Hz 의 스펙트럼 분해능 을 실현했는데 이는 이전의 다이아몬드 NMR 연구와 비교하여 수십배의 개선입니다. 이 플랫폼을 사용하여 40 피코 리터의 효과적인 검출 체적으로 액체 분석 물의 2 차원 상관 분광법을 수행했습니다. 이 연구팀 은 대량 한정 화학 분석 및 단일 세포 생물학 분야의 주요 단계에서 다이아몬드 양자 센서 를 인라인 마이크로 유체 NMR 검출기로 사용했다. 핵 자기 공명 (NMR) 분광학은 다양한 과학 분야에서 조성, 구조 및 기능 분석을위한 강력하고 잘 확립 된 기술입니다. 에서는 종래 NMR 스펙트럼 신호 - 대 - 잡음비 (SNR)는 외부 전계 강도 (B에 크게 의존 0 ). 스펙트럼 분해능이 증가함에 따라 B 0도 증가하여 해상도와 SNR을 개선하기 위해 점점 커지고 값 비싼 초전도 자석을 개발 하게되어 지난 25 년 동안 전기장 세기 가 2 배 증가했습니다 . 그러나, 큰 B 0 값이 있더라도 , 마이크로 스케일 체적의 검출은 종종 동위 원소 표지, 농축 표본 및 긴 실험 시간표를 필요로한다. 작은 샘플 볼륨에 대한 감도를 향상시키기 위해 연구자들은 미성숙 유도 코일을 개발 하여 계란 세포의 분광학 및 체외 진단을 포함한 여러 가지 진보를 가능하게했습니다 . 현존하는 감도와 검출 한계는 단일 포유류 세포 의 대사 분석 이나 인 - 라인 마이크로 유체 분석 에 포함 하기에는 여전히 차선책이다. 양자 택일로 NMR 탐지 전략으로, 다이아몬드에있는 질소 공석 (NV) 센터에 근거한 양자 감지기는 그들의 이하 마이크로 미터 공간 해결책 및 비유도 기초 발견 때문에 나왔다.
원자력 교류 자기장 투영 진폭 (센서 부피에 걸쳐 통합 됨)은 물의 양에 따라 달라집니다. 효과적인 검출 체적 (~ 40 pL)은 원자력 전계 투사 진폭이 총 유효 샘플 체적에서 절반의 양과 같은 양으로 정의됩니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895
과학자들은 이전에 극성을 높이기 위해 핵 자화의 초기 나노 스케일 변동 을 검출하는 방법을 구현했습니다 . 그들은 B 0 = 3T (테슬라) 에서 큰 화학적 이동의 분해능을 얻기 위해 ~ 100Hz까지 주파수 분해능을 향상시키기 위해 점성 용매 를 사용했습니다 . 검출 볼륨 (V)을 늘림으로써 해상도를 더 향상시킬 수는 있지만 SNR에 비용이 들었습니다. 현재 연구에서 Smits et al. ~ 27 M s 1/2 의 농도 감도를 실현하기 위해 스펙트럼 분해능의 진도가 수천 배 향상되었음을보고합니다 . 이를 달성하기 위해 그들은 마이크로 유체 설정 에서 실험의 편광 및 검출 단계를 공간적으로 분리했습니다 . 연구진은 핵 스핀 분극을 생성하기 위해 강력한 영구 자석 (1.5 테슬라)을 사용했으며 헬름홀츠 코일 을 사용하여 13mT 에서 검출을 수행하여 NMR 선폭을 서브 헤르쯔 수준으로 안정화시키는 작업을 단순화했습니다. 그들은 낮은 마이크로 웨이브 주파수 에서 인라인 마이크로 유체 NMR 검출기로서 다이아몬드 양자 센서의 사용을 용이하게했습니다 . 개선 된 사항은 Smits et al. 약 40 pL (피코 리터)의 효과적인 검출 체적 내에서 액체 분석 물의 2 차원 (2D) 상관 분광법 (COSY)을 수행 할 수 있습니다. 연구자들은 외부 편광자를 사용하여 동적 핵 분극의 진보와이 플랫폼을 결합하고자합니다및 NV 센터를 이용한 잠재적 인 광학 과분극으로 단일 세포 공간 해상도에서 생리적 농도의 대사 산물의 NMR 분광학을 가능하게합니다. 실험 장치에서, Smits et al. 최대 50 μl / s의 가변 유속으로 헬륨 가압 용기에 유체 분석 물을 넣습니다. 분석 물질의 거주 시간 (예를 들어 대한 연구 분석 물질의 스핀 완화 시간 이상 기가, 근사 T 1 × 105 ~ 평형 편광에 이르는 물 ≈의 3S를 들어) -6 . 그 후, 분석 물은 NV NMR에 의한 동정을 위해 검출 영역으로 흘러 갔다. NV NMR 검출을 수행하기 위해 과학자들은 맞춤형 epifluorescence 현미경과 연구에서 제작 된 지향성 다이아몬드 막을 4 개의 가능한 NV 축을 사용하여 설치시 자기장과 정렬했습니다.
사전 분극 된 NV NMR의 특성. (A) 동기화 된 판독 펄스 시퀀스. 이것은 핵을 처리하여 생성 된 교류 자기장의 연속 위상 측정을 수행하는 XY8-N 펄스 트레인으로 구성됩니다. 측정 된 형광은 핵 자기장 투영의 앨리어싱 된 버전을 반영합니다. 전체 시퀀스는 2.5 ~ 4.25 초마다 반복됩니다 (흐름의 경우 1.25 초, 탐지의 경우 나머지 시간). 5.2 초의 효과적인 획득 시간 (총 60 회 측정, 총 측정 시간, 150 초)을 위해 물 (적색)과 적용된 2.5-nT 진폭 시험 필드 (파란색)의 NV NMR 스펙트럼 (푸리에 변환의 절대 값) ). 처리 된 광 검출기 신호로부터 얻어진 NMR 신호 진폭은 μV로 기록됩니다. 자기장 진폭 (nT 단위)으로의 변환은 교정 된 시험 필드에서 유도됩니다. 삽입 : 노이즈 플로어의 SD는 aBmin = 45 pT를 나타냅니다. 이 데이터로부터 우리는 27 M s1 / 2 (SNR = 3)의 최소 검출 가능 농도를 추정합니다. 모든 실험 데드 타임을 통합하면 농도 감도는 ~ 45 M s1 / 2입니다. (C) 물의 고해상도 NV NMR 스펙트럼 (푸리에 변환의 허수 부)은 0.65 ± 0.05 Hz의 반치폭 (FWHM) 선폭을 나타낸다. 데이터는 길이가 각각 3 초인 평균 60 개의 흔적으로 얻었습니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895 65 ± 0.05 Hz. 데이터는 길이가 각각 3 초인 평균 60 개의 흔적으로 얻었습니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895 65 ± 0.05 Hz. 데이터는 길이가 각각 3 초인 평균 60 개의 흔적으로 얻었습니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895
Smits et al. 다이아몬드 센서를 수용하기 위해 마이크로 유체 칩을 제작 한이 장치는 마이크로파를 전달하기 위해 유리 슬라이드에 구리 칩을 포함하고있었습니다. 과학자들은 다이아몬드와 피드백 NMR 코일 사이의 RF (radio frequency) 여기 루프와 다이아몬드 센서와 접촉하는 분석 물을 둘러싸는 미세 유체 채널도 포함시켰다. 그들은 칩 내부에 외부 분석 물 튜브를 결합하기 위해 마이크로 유체 포트를 설계했으며 35 μm 두께의 다이아몬드 막을 통해 NV 센터를 여기시키기 위해 직경 20 μm의 레이저 빔을 사용했습니다. 연구팀은 이후 핵 센터를 탐지하기 위해 NV 센터에 일련의 XY8-5 극초단파 펄스 시퀀스를 적용했다. 그들은 장치의 감도 및 분광 분해능 한계를 결정하기 위해 탈 이온수를 사용했습니다. 스펙트럼 분해능을 최적화하기 위해 그들은 구배 보상 코일을 조정하고 다양한 유체 분석 물의 양성자 NMR 스펙트럼을 얻음으로써 NV NMR 분광계의 성능을 입증했습니다. 예를 들어, 과학자들은 연구에서 트리메틸 포스페이트 (TMP)와 1,4- 디 플루오로 벤젠 (DFB) 화합물에 대한 특성 NV NMR 스펙트럼을 얻었다. 두 가지 화합물에 대한 서브 헤르츠 분해능과 높은 신호 대 잡음비 (SNR)로 NMR 스펙트럼을 검출 할 수있는 가능성을 확립 한 후, 플랫폼을 사용하여 2-D COSY NMR 분광법 을 수행했습니다 . 이를 위해 Smits et al. DFB (1,4- 디 플루오로 벤젠) 내 핵 상호 작용을 조사하기 위해 2-D COSY 분석의 두 가지 변종을 수행하고 2-D NMR 용 SPINACH 소프트웨어 패키지 를 사용하여 모든 시뮬레이션을 수행했습니다 .
1D NMR. (A) 물, (B) 트리메틸 포스페이트 (TMP) 및 (C) 1,4- 디 플루오로 벤젠 (DFB)에 대한 시간 영역 (왼쪽) 및 주파수 영역 (오른쪽) NV NMR 신호. 신호는 ~ 103 시간의 추적 동안 평균화되어 ~ 1 시간의 총 획득이 이루어졌습니다. 보다 나은 시각화를 위해 ~ 1-kHz 대역폭 대역 필터가 시간 영역 데이터에 적용됩니다. 주파수 영역 스펙트럼은 푸리에 변환의 허수 성분을 보여줍니다. 각 스펙트럼은 가우스 함수 (검정색 선)에 맞습니다. TMP의 경우 두 선의 폭을 1 : 1 진폭비와 동일하게 제한하고 JHP = 11.04 ± 0.06Hz를 찾습니다. DFB의 경우, 모든 세 라인의 폭을 1 : 2 : 1 진폭비와 동일하게 제한하고 JHF = 6.09 ± 0.05Hz를 찾습니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895.
입증 된 서브 헤르츠 분해능 및 다차원 NMR 기술은 인라인 하이픈 분석 , 단일 셀 메타 볼로 믹스 및 대량 제한 약물 역학 내 에서 다이아몬드 양자 센서를 사용할 수있는 길을 열어줍니다 . Smits et al. 단일 셀 분해능 으로 세포 배양 물의 고 처리량 화학 분석 및 NMR 이미징 을 용이하게하기 위해 결과적으로 높은 공간 해상도 및 후광 형광 포멧을 목표로합니다 . 본 장치의 한계는 마이크로 몰에서 밀리몰 볼륨 범위의 생리적 농도에서 요구되는 실질적인 평균 시간을 포함한다. 연구진은 더 높은 자기장기존의 방법과는 달리 NMR 감도와 광자 수집 효율을 향상시키기 위해보다 길고 민감한 XY8-N 마이크로파 펄스 시퀀스를 사용했습니다. 장기적으로 비 침습적 인 과분극 방법을 통해 민감도가 가장 크게 증가 할 것으로 기대합니다 .
DFB의 2D COSY NMR. (A) 동 핵 COSY 펄스 시퀀스, (B) 시뮬레이션 된 스펙트럼 및 (C) DFB의 실험적 NV NMR 스펙트럼. (D) 변형 된 이핵 핵형 (heteronuclear) COSY 시퀀스는 (E) 시뮬레이션과 (F) 실험 모두에서 오프 대각선 피크를 나타낸다. 색 스케일은 2D 푸리에 변환의 정규화 된 절대 값에 해당합니다. 수직축 (f1 - fref)은 t1 차원의 주파수에 해당하고 수평 축 (f2 - fref)은 t2 차원의 주파수에 해당합니다. (C)에서 t1의 14 가지 값은 0.221 초까지 0.021-s 단위로 증가되었다. 총 획득 시간은 22 시간이었습니다. (F)에서 0.021-s 단위로 증가 된 t1의 값은 0.336 초까지 사용되었습니다. 총 획득 시간은 25 시간이었습니다. 두 경우 모두 t2 획득은 0에서 1.25 초 사이에 걸쳐있었습니다. 모든 시뮬레이션은 SPINACH 패키지를 사용하여 수행되었습니다. 시뮬레이션 및 실험 데이터는 동일한 윈도우 기능을 사용합니다. 학점 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw7895.
13 mT 의 낮은 외부 전계 강도 (B 0 )의 사용은 화학적 이동으로 인한 스펙트럼 분할을 해결할 수있는 능력을 제한 했으므로이 연구의 또 다른 한계점이었습니다. 연구팀은 현재의 검출 방식을 사용하여 B 0 을 ~ 0.25T까지 증가시켜 화학적 이동 분해능을 향상시키는 것을 목표로 한다. 또한, NMR 미세 유체 센서의 유효 검출 체적은 ~ 40pL이지만 과학자들은 장치의 전체 흐름을 채우기 위해 수 밀리리터의 분석 물이 필요했습니다. 따라서 미래의 마이크로 유체 칩은 사전 편광 단계를 최소화하거나 생략하거나 더 큰 유체 시스템에서 탐지를 위해 더 작은 미세 유체 채널을 사용할 수 있습니다. 이러한 방식으로, Janis Smits와 동료 연구원은 미세 유체 NMR 응용을 위해 다이아몬드 양자 센서의 사용을 시연했다. 그들은 편광과 검출 단계를 분리하면 기존의 다이아몬드 NMR 연구와 비교하여 스펙트럼 분해능이 한 단계 진전 될 수 있음을 보여주었습니다. 과학자들은 유체 분석 물에 2-D NMR을 수행하여 플랫폼을 검증하고 다 분야 연구 분야에서 미래의 응용을 제안했습니다.
추가 탐색 단일 세포에서의 ferritin의 나노 스케일 자성 영상 더 자세한 정보 : 1. Janis Smits et al. 미세 유체 다이아몬드 양자 센서를 이용한 2 차원 핵 자기 공명 분광학, Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aaw7895
2. R. Zenobi. 단일 세포 대사 체 : 분석 및 생물학적 관점, 과학 (2013). DOI : 10.1126 / science.1243259
3. P. Kehayias et al. 나노 구조 다이아몬드 칩의 핵 자기 공명 분광법, Nature Communications (2017). DOI : 10.1038 / s41467-017-00266-4
4. David R. Glenn et al. 고체 상태 스핀 센서를 이용한 고분해능 자기 공명 분광법, Nature (2018).DOI : 10.1038 / nature25781 저널 정보 : 과학 진보 , 과학 , 자연 커뮤니케이션 , 자연
https://phys.org/news/2019-08-two-dimensional-d-nuclear-magnetic-resonance.html
세 페이드 (Cepheids)의 데이터를 이용한 은하계의 3 차원 모델
Bob Yirka, Phys.org 작성 현재 관찰 된 세 페이드 (Cepheid) 변수와 나선형 암에있는 3 개의 주요 별 형성 에피소드의 시뮬레이션 비교. 가장 오래된 별 (빨간색)은 4 억 년, 막내 (파란색)는 3 천만 년 전입니다. 은하수의 윗면, 시뮬레이션은 왼쪽 패널에, 오른쪽 패널에는 관측치가 표시되어 있습니다. 크레디트 : J. Skowron / OGLE / Astronomical Observatory,2019 년 8 월 2 일 신고
바르샤바 대학교 바르샤바 대학 (University of Warsaw) 연구원 팀은 현재까지 가장 정확한 은하계의 3-D 모델을 만들었습니다. 과학 저널에 게재 된 논문 에서이 그룹은 특수한 맥동 별 그룹의 측정을 사용하여지도를 작성하는 방법을 설명합니다. 대부분의 사람들은 은하수를 편평한 나선형으로 상상합니다. 그것은 수년간 학교 교과서에서 보여지는 방식입니다. 그러나 더 최근의 시간에 과학자들은 우리 은하가 전혀 평면이 아니라는 것을 발견했습니다. 그것은 마치 공기 중에 버려진 흔들 거리는 피치 껍질처럼 보입니다. 이 새로운 노력에서 연구자들은 우리 은하가 의심보다 훨씬 흔들리는 것을 발견했습니다. 연구자들은 새지도를 만들기 위해 바르샤바 대학교 (University of Warsaw)에 기반한 장기간의 하늘 측량 프로젝트 인 광학 중력 렌즈 실험 (Optical Gravitational Lensing Experiment)의 데이터를 사용했습니다. 보다 구체적으로, 연구자들은 맥동 별의 독특한 유형 인 세 페이드에 관한 데이터를 원했습니다. 그들은 규칙 성과 밝기로 맥박을 가하기 때문에 연구자들에게 유용했습니다. 즉, 실제 밝기를 계산하고 밝기 와 비교할 수 있습니다.우리가 지구로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지 측정 할 수 있습니다. 2431 세 페이드 (6 년간 수집 된)의 데이터를 모아지도에 모두 표시함으로써 연구원은 적어도 세 페이드 (Cepheids)의 관점에서 은하수를 3 차원으로 표현할 수있었습니다. 그들이 만든 모델은 별 거리의 직접 측정을 사용하여 최초로 제작 된 것이므로 가장 정확한 날짜입니다.
그들이 만든 3-D 모델을 연구 할 때, 연구자들은 은하수가 평평하지 않은 것을 볼 수있었습니다. 그들은 태양이 가면 멀어 질수록 편평 해지는 것을 볼 수 있습니다. 그들은 또한 세 페이드 (Cepheids)가 클러스터로 그룹화 된 것처럼 보인 것으로 나타 났는데, 이는 그들이 같은 시간에 또는 거의 동시에 형성되었을 가능성이 있음을 시사한다. 연구자들은 또한 뒤틀림이 다른 은하계 , 암흑 물질 또는 은하계 가스 와의 상호 작용에 의해 유발되었을 가능성이 있다고 제안했다 .
https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/5d4419313240d.mp4
세 페이드 별은 별의 맥동의 결과로 매우 규칙적인 패턴으로 밝기를 변화시킵니다. 크레디트 : P. Mróz / OGLE / Astronomical Observatory, University of Warsaw 놀이 00:00 00:15 설정 씨 전체 화면으로 들어가기 놀이 정확하게 측정 된 거리를 가진 2000 년 세 페이드를 기반으로 한 은하수의 3D 구조. 크레디트 : J. Skowron / OGLE / Astronomical Observatory, 바르샤바 대학교
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https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/5d441b39201f9.mp4
과학 논문의 요점을 보여주는 비디오. 크레디트 : OGLE / 바르샤바 대학교 언론사 / M. Kazmierczak / S. Brunier / Y. Beletsky 추가 탐색 은하수가 휜다.
더 많은 정보 : Dorota M. Skowron et al. 고전적인 세 페이드 변광성을 사용하는 은하수의 3 차원지도, Science (2019). DOI : 10.1126 / science.aau3181 저널 정보 : Science
https://phys.org/news/2019-08-d-milky-galaxy-cepheids.html
."독감 바이러스에 살아남는 곤봉체 세포, 비법은 DNA 자체 수리"
송고시간 | 2019-08-02 16:18미 듀크대 연구진, 만성 천식 치료 '실마리' 기대 섬모세포(녹색), 기저 세포(붉은색) 세포핵(푸른색) 등이 어우러진 곤봉체 세포군 섬모세포(녹색), 기저 세포(붉은색) 세포핵(푸른색) 등이 어우러진 곤봉체 세포군 [듀크대 니콜라스 히턴 랩 제공] (서울=연합뉴스)
한기천 기자 = 기관지에 많은 '곤봉체 세포(club cell)가 손상된 DNA를 스스로 수리하면서 인플루엔자(독감) 바이러스의 공격에도 살아남는다는 연구 결과가 나왔다. 독감 바이러스가 들어오면 곤봉체 세포는 인체의 면역체계를 자극해 염증을 촉진하는 작용도 하는 것으로 나타났다. 곤봉체 세포의 이런 특성은, 만성 폐쇄성 폐 질환과 천식 같은 호흡기 질병 치료에 중요한 실마리가 될 수도 있다고 과학자들은 말한다. 독감 바이러스엔 A형과 B형 두 가지가 있다. A형은 사람을 비롯한 포유류 외에 조류 등에도 전염하지만, B형은 사람만 숙주로 삼는다. A형 바이러스는 유전물질로 단일 가닥의 RNA를 갖고 있다. 숙주 내로 침투한 바이러스는 활성산소를 무기로 DNA의 활성 부위를 찾아 손상한다. 세포가 죽는 건, 이런 손상이 바이러스 퇴치에 필요한 유전자 발현을 막을 정도로 쌓이기 때문이다. 미국 듀크대 의대의 니콜라스 히튼 분자유전학·미생물학 조교수팀은 관련 연구보고서를 저널 '네이처 미생물학(Nature Microbiology)'에 최근 발표했다. 1일(현지시간) 온라인(링크)에 공개된 연구 개요에 따르면 곤봉체 세포는 폐포(허파꽈리)와 기도를 연결하는 기관지에 많이 존재한다. 원래 이들 세포는 기관지 내벽 점막의 계면활성 물질(점액)과 내벽 표면을 구성하는 단백질을 주로 생성·분비한다. 히튼 교수팀이 곤봉체 세포를 연구하기 시작한 건 오래됐다. 다른 세포가 대부분 사멸할 정도로 맹렬한 독감 바이러스의 공격을 받아도 곤봉체 세포가 살아남는다는 사실은 2014년에 처음 알았다. 2016년엔 독감 바이러스 감염 시 곤봉체 세포가 단백질 생성을 대폭 늘리면서 면역체계에 신호를 보내 '염증 촉진' 사이토카인(신호전달물질) 수위를 높이게 한다는 것도 밝혀냈다. 곤봉체 세포의 이런 특성을 보고 연구팀이 내린 잠정적 결론은, 바이러스 감염이 종식한 뒤에도 폐는 새로운 바이러스의 침입에 맞설 태세를 유지한다는 것이었다. 히턴 교수는 이와 관련해 "독감 바이러스가 어떤 변화를 일으켜, 또 다른 호흡기 감염에 대한 인체의 저항력을 키운다는 걸 시사한다"라고 말했다. 연구팀은, 2009년 대유행 당시 독감 바이러스가 여름철에 창궐했다는 사실에 주목했다. 통상적으로 찾아오는 가을과 겨울 주기를 피했기 때문이다. 히턴 교수팀은 이번에 펜실베이니아대 의대의 사라 셰리 미생물학 교수와 협력해 바이러스 감염 기간에 나타나는 곤봉체 세포의 반응 경로를 모두 탐색했다. 이를 통해 바이러스 공격을 받는 곤봉체 세포가 종전보다 DNA 수리를 대폭 강화하고, 계면활성 물질을 계속 생성하면서 염증도 부추긴다는 걸 확인했다. 그런데 독감 바이러스를 이겨내고 평소처럼 염증 반응을 자극하는 곤봉체 세포는 '양날의 칼'이 될 수도 있다. 염증을 촉진하는 체내 환경이 바이러스 수위를 낮추는 데 도움이 될 수 있지만, 바이러스를 퇴치한 후에 과도한 염증 때문에 목숨을 잃는 독감 환자도 종종 나온다. 히턴 교수는 "(바이러스) 감염의 이면에서 일군의 곤봉체 세포가 과도한 염증을 일으키는 건 확인됐다"라면서 "이들 세포의 작용을 줄이면 염증을 완화할 수도 있다"고 강조했다. cheon@yna.co.kr
https://www.yna.co.kr/view/AKR20190802105700009?section=it/science
A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)
B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정
박수진 1, 제1저자 연구원
박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어
추상
유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.
https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/
.처음 식물을 자라게하는 유전자는 과학자들에 의해 발견되었다
에 의해 브리스톨 대학 이끼. 크레딧 : Jill Harrison 박사, 2019 년 8 월 2 일
식물이 처음으로 싹을 사고 땅을 정복하게 한 유전자는 브리스톨 대학 (University of Bristol) 연구원에 의해 밝혀졌다. Current Biology에 발표 된 연구 결과 는 4 억 5 천만년 전에 스위치를 통해 식물이 번식을 지연시키고 싹, 잎 및 새싹을 키울 수있는 방법을 설명합니다. 5 억년의 진화 과정 에서 식물은 작고 단순한 흙 덩어리 형태에서부터 정원이 100 미터 높이의 레드 우드 나무에 이르기까지 오늘날 지구가 넘치는 다양하고 복잡한 품종으로 진화했습니다. 브리스톨 (영국), 리용 (프랑스), 팔 라키 (체코) 대학의 국제 연구팀이 싹 진화의 비밀을 발견했다. 연구팀은 약 4 억 5 천만 년 전에 스위치를 사용하여 식물이 번식을 지연시키고 싹 팁에서 새로운 세포를 아래쪽으로 옮겨 식물 다양 화의 길을 닦을 수 있음을 발견했다. 첨단 발달 및 유전 기술을 사용하여 팀은 이끼의 작은 줄기 끝에있는 부풀어 오른 번식 구조를 연구했습니다. 식물 진화를위한 출발점을 나타내는이 식물들은 줄기의 중앙에 생성 된 새로운 세포에 의해 위쪽으로 올라간다. 다른 성장 패턴에도 불구하고 유사한 유전자가 이끼의 줄기와 식물을보다 정교한 싹으로 늘리는 역할을합니다. 선행 연구와는 달리, 결과는 식물이 처음 땅에 떠오르 면서 싹 발전을위한 초기 메커니즘을 보여 주며 유전자 활동의시기와 위치의 변화가 사격 형태의 방사를 유발했다고 제안합니다. 이 연구의 수석 저자이자 브리스톨 생물 과학 학교의 수석 강사 인 Jill Harrison 박사는 다음과 같이 설명했다. "이끼에서 얻은 새로운 발견과 이전 연구 결과를 비교함으로써 우리는 기존의 유전자 네트워크가 개조되어 촬영 시스템 식물 진화에서 발생한다. " 이 발견은 유전자 가 어떻게 식물 모양을 조절 하는지에 대한 기본적인 이해를 증진 시키며, 이는 모양을 설계하고 미래의 작물의 수확량을 향상시키기위한 노력을 알려줄 수 있습니다.
추가 탐색 식물의 토지 정복에 대한 새로운 통찰력 추가 정보 : Yoan Coudert 외. KNOX-Cytokinin 조절 모듈은 불확실한 혈관 식물의 기원을 예측, 현재 생물학 (2019). DOI : 10.1016 / j.cub.2019.06.083 저널 정보 : 현재 생물학 브리스톨 대학교 제공
https://phys.org/news/2019-08-genes-enabled-scientists.html
.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포
논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,
June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.
소개
세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5 μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇 습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf
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