연구원들은 양자 얽힘을 측정하기위한 실용적인 방법을 개발합니다
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An Affair To Remember Beegie Adair
.Planckian 금속과 블랙홀 사이의 연결을 그리는 새로운 이론
작성자 : Ingrid Fadelli, Phys.org 에너지-운동량 공간에서 중요한 전류 운반 전자에 대한 전자 스펙트럼 기능의 도표. 크레딧 : Patel & Sachdev.2019 년 8 월 26 일 기능
하버드 대학교의 Aavishkar A. Patel과 Subir Sachdev 연구원은 최근 양자 물리학의 알려지지 않은 측면을 밝힐 수있는 새로운 Planckian 금속 이론을 발표했다. Physical Review Letters에 실린 그들의 논문 은 저온 ( T- > 0 ) 에서 Planckian 금속을 설명하는 fermions의 격자 모델을 소개합니다 . 금속에는 전류 를 운반하는 수많은 전자가 포함되어 있습니다 . 물리학자가 금속의 전기 저항을 고려할 때, 일반적으로 전자를 운반하는 전자의 흐름이 전자가 불순물을 흩어 지거나 금속의 결정 격자에서 흩어져서 중단되거나 열화 될 때 발생하는 것으로 인식합니다. "이 사진에 의해 내밀어 드루 1900에 많은 시간이 연속 된 전자의 충돌을 자유롭게 이동하며 소비면에서의 전기 저항에 대한 식을 제공한다"파텔 Phys.org 밝혔다. " ' 이완 시간 '또는 '전자 리프트 시간 '이라 불리는 충돌 사이의이 시간 간격 은 일반적으로 전자가 미세한 관찰자에게 뚜렷한 이동 물체로 정의되고 Drude와 같이 가장 일반적인 금속에서 충분히 길다 그림이 잘 작동합니다. " Drude가 제안한 이론은 여러 금속에 적용 할 수있는 것으로 밝혀졌지만, 다른 거동을 보이는 다른 금속이 있으며, 특히 고온 초전도체가 초전도 전이 온도 이상으로 가열되거나 자기를 적용하여 초전도성이 억제 될 때 생성되는 금속이 있습니다. 들. 이러한 비 전통적인 금속에서, 명백한 이완 시간은 특히 플랑크 상수를 볼츠만 상수 시간 온도 (즉, ℏ / ( k B T ))로 나눈 순서로 매우 짧다 . 이 현상을 Planckian 소산이라고하며,이 금속을 Planckian 금속이라고합니다. 이러한 금속에서 관찰 된 짧은 전자 수명은 개별 전자가 더 이상 잘 정의 된 물체로 볼 수 없기 때문에이를 수학적으로 설명하는 것이 더 어려워 짐을 시사합니다. "정말 놀라운 것은 전자-전자 상호 작용 강도가 다른 다양한 물질 (모든 물질이 강한 상호 작용 전자를 가짐에도 불구하고)에서 전자 수명의 수치는 정확히 ℏ / ( k B에 매우 근접한 것으로 보인다) T는 ), "파텔은 설명했다. "이것은 모든 '이상한 금속'을 기술하는 보편적 인 이론이 있다는 것을 의미하며, 지금까지 과학자들을 계속 피하고 있습니다." Patel과 Sachdev는 문헌에서 이러한 차이를 인식하여이 이상한 금속에 대해 수학적으로 정확한 양자 역학적 설명을 개발하기 시작했습니다. 그들의 연구의 주요 가정은 전자들 사이의 상호 작용이 운동량을 보존하지 않으며, 이는 일반적으로 장애라고 알려진 미세한 요철을 가진 시스템에서 발생한다는 것입니다. 과거 연구에 따르면이 '이상한 금속 거동'을 나타내는 모든 물질은 상당한 양의 장애를 나타냅니다. Patel과 Sachdev는 그들의 연구에서 에너지를 보존하는 전자들과 그렇지 않은 전자들 사이의 상호 작용을 별도로 고려했다. "에너지 비 보존 상호 작용은 전자를 '정규화'(즉, 질량을 변경)하는 반면, 에너지를 정확하게 계산하는 에너지 보존 (또는 '공진') 상호 작용은 거의 정확히 ℏ / ( Drude 공식을 사용하여 전기 저항을 표현하려고 할 때 kBT). 또한, 우리는이 수명이 실험적 관찰에 따른 전자-전자 상호 작용의 정확한 강도와 무관하다는 것을 발견했다. Patck and Sachdev가 개발 한 이론은 Planckian 소실에 대해 수학적으로 정확하고 해결할 수있는 모델을 제공 할뿐만 아니라 전자 스펙트럼 기능의 고유 한 시그니처를 간략하게 설명합니다. 에너지. 흥미롭게도,이 특성 서명은 광 방출 실험에서 측정 할 수 있습니다. Patel은 "전류를 전달하는 전자의 속도는 시스템 온도에 비례하는 양으로 크게 느려진다"고 설명했다. "이것은 전자 스펙트럼 함수에서 피크의 분산을 관찰함으로써 실험적으로 볼 수 있어야한다." 연구자들이 제안한 새로운 이론의 또 다른 흥미로운 측면은 그 안에 제시된 양자 역학적 파동 함수 가 블랙홀의 물리학과 연결된 Sachdev-Ye-Kitaev 모델 과 밀접한 관련이 있다는 것입니다. 그들의 아이디어가 타당하다면, 블랙홀과 이상한 금속 사이에 물리적으로 깊은 연결이 있다고 제안 할 것이다. Sachdev는“Sachdev-Ye-Kitaev 모델과의 연결은 많은 입자 양자 얽힘의 중요성을 강조한다. "때로는 '먼 거리에서의 스푸키 액션 (spooky action)'이라고 불리는 양자 얽힘 (quantum 얽힘)은 아마도 양자 이론의 가장 새로운 특징입니다. 한 입자의 관찰이 다른 모든 입자의 상태에 영향을 미칠 수있는 상태를 만들 수있는 능력입니다. 우리의 연구는 Sachdev-Ye-Kitaev 모델에 의해 생성 된 양자 얽힘의 풍미가 이상한 금속과 블랙홀의 풍미와 밀접하게 연결되어 있음을 보여줍니다. " 앞으로 Patel과 Sachdev가 제안한 모델은 물리학 분야에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 실제로 Planckian 금속의 거동에 빛을 비출 수있는 이론을 제공하는 것 외에도이 논문은 이러한 '비정상적인'금속과 블랙홀 사이의 가능한 연결을 지적합니다. 연구원들은 그들의 연구가 결국 Hawking의 정보 역설을 포함하여 블랙홀의 양자 이론과 관련된 몇 가지 근본적인 질문에 답하기를 희망합니다. 파텔은 " 우리는 이론 에서 사용하는 전자-전자 상호 작용의 구체적으로 해결할 수있는 특정 형태의 전자-전자 상호 작용이 어떻게 상호 작용이없는 전자 를 연구하기위한 기존의 접근 방식에서 발생 하는지를 조사 할 계획이다 "고 말했다. . " 금속이 아닌 전기 절연체 인 다른 양자 역학적 재료 도 있지만 열전도율에서 금속 플랑크 식 소실 현상의 유사성을 보여줍니다. 우리의 전략이 실용적 이론을 개발할 수 있는지 살펴보면 흥미로울 것입니다. 비슷한 방식으로 " 더 탐색 일부 세라믹 결정 내부의 전자는 친숙한 방식으로 소멸되는 것처럼 보입니다. 추가 정보 : Aavishkar A. Patel et al. Planckian 금속 이론, 물리적 검토 편지 (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.066601 sachdev.physics.harvard.edu/ 수 비르 사흐 데프. Bekenstein-Hawking 엔트로피 및 이상한 금속, 물리적 검토 X (2015). DOI : 10.1103 / PhysRevX.5.041025 Kamran Behnia et al. A는 저급 절연체의 열적 확산 결합, 물리학 저널 : 응축 물질 (2019). DOI : 10.1088 / 1361-648X / ab2db6 저널 정보 : 물리적 검토 서신 , 실제 검토 X © 2019 Science X 네트워크
https://phys.org/news/2019-08-theory-planckian-metals-black-holes.html
.연구자들은 조직 구조가 형성되는 방식에 영향을 미치는 세포의 기본 특성을 식별합니다
작성자 : Virginia Commonwealth University , Kendra Gerlach 크레딧 : CC0 Public Domain, 2019 년 8 월 26 일
연구원들은 개별 세포의 기계적 성질을 변화시키는 것이 안정된 상태를 유지하는 능력을 방해하여 자신의 건강과 세포를 구성하는 조직의 건강에 크게 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 버지니아 커먼 웰스 대학교 (Birginia Commonwealth University) 연구진은 Current Biology 저널 9 월호 에서 플로리다 대학 (University of Florida)의 연구자들과 협력하여 안정적인 다세포 구조를 유지하는 데있어 근본적인 요소 인 LINC 복합체를 확인했다. 핵 골격과 세포 골격의 핵 링커로 알려진 단백질 그룹 인 LINC 복합체는 핵을 세포에 고정시킵니다. acini로 알려진 세포 클러스터의 3 차원 배양 모델을 사용하는이 연구는 LINC 복합체를 기계적으로 방해하면 클러스터가 불안정 해짐을 시사합니다. VCU 공과 대학의 생명 공학부 박사 과정을 이수한 Vani Narayanan 박사 는“핵을 고정시키는 데 도움이되는 이러한 주요 연결이 방해를 받으면 세포가 정상적인 상태를 유지하기 위해 최선의 보상을 시도한다”고 말했다. 연구의 저자. "불행히도,이 보상은 과잉 보상이된다. 적절한 세포 기능을 위해 세포 내에서 공 칭량으로 이상적으로 유지되어야하는 다양한 단백질은 조절되지 않아서, 세포 내에서 세포의 빠른 움직임, 비정상적인 세포 분열 및 이동, 및 시스템 붕괴를 야기한다. " 상피 세포와 같은 세포의 문제 – 신체를 외부 환경과 분리하고 간과 같은 장기 내부의 다른 영역 사이에 장벽을 제공하고 조직 및 장기 기능에 중요 합니다-결함 상처 치유 및 발달 및 진행과 관련이 있습니다. 암과 같은 질병의. "세포의 역학은 조직 구조가 형성되는 방식에 영향을 미친다"고 생명 의공학과 부교수이자 공동 저자 인 Daniel Conway 박사는 말했다. "개별 세포의 기계적 성질을 변화 시키면 더 복잡한 조직을 형성하거나 조직을 유지할 수있는 능력을 잃게됩니다. ... 구조는 실제로 안정적이지 않기 때문에 세포 사이 또는 세포 내부의 물리적 연결이 중단 될 수 있습니다. "이 구조에서 무너져."
더 탐색 핵이 부족한 세포는 3 차원 환경에서 움직이기 힘들다 추가 정보 : Qiao Zhang et al. Nucleoskeleton과 Cytoskeleton Complex, Current Biology (2019)의 링커에 의한 선상 acinus의 기계적 안정화 . DOI : 10.1016 / j.cub.2019.07.021 저널 정보 : 현재 생물학 에 의해 제공 버지니아 커먼 웰스 대학
https://phys.org/news/2019-08-fundamental-properties-cells-affect-tissue.html
.연구원들은 양자 얽힘을 측정하기위한 실용적인 방법을 개발합니다
에 의해 로체스터 공과 대학 RIT 마이크로 시스템 공학 박사 Michael Fanto (왼쪽) 공군 연구 실험실 양자 정보 과학 그룹의 학생 및 실험 책임자; 미 공군 연구소의 박사후 연구원 인 James Schneeloch (중앙); RIT 조교수 인 그레고리 하우 랜드 (Gregory Howland) (오른쪽)는 양자 얽힘을 측정하는 새로운 기술을 개발 한 연구원들 중 하나였다. 크레딧 : A. Sue Weisler / RIT 로체스터 공과 대학 (Rochester Institute of Technology)2019 년 8 월 26 일
연구원들은 컴퓨팅, 시뮬레이션, 안전한 통신 및 기타 분야에서 차세대 기술을 개발하는 데 중요한 영향을 미치는 얽힘을 정량화하는 새로운 기술을 개발하는 데 도움을주었습니다. 연구원들은 최근 Nature Communications 기사 에서 얽힘을 측정하는 새로운 방법을 설명했습니다 . 두 개의 양자 입자, 예를 들어 광자, 전자 또는 원자가 얽히게되면, 입자가 막대한 거리로 분리되어있을 때에도 측정에 나타나는 특별한 상관 관계가 있습니다. 양자 역학 을 통해서만 설명 할 수있는이 독특한 속성 은 National Quantum Initiative의 일부로서 많은 기술의 핵심입니다. RIT의 미래 광자 이니셔티브의 구성원 인 Gregory Howland 부교수 는“Quantum 얽힘은 양자 컴퓨팅 또는 안전한 통신 과 같은 중요한 작업을 수행하는 데 사용할 수있는 리소스입니다 . " 양자 입자를 얽힌 두 사람 은 메시지를 가로채는 제 3자가 물리 법칙에 따라 메시지를 해독하는 것이 불가능한 방식으로 서로 메시지를주고받을 수있는 깨지지 않는 키를 생성 할 수 있습니다." 양자 기술이 더욱 복잡 해짐에 따라 사용자는 주어진 시스템 내에 얼마나 많은 양의 얽힘 이 있는지 계산할 수있는 방법이 필요 합니다. 공간적으로 얽힌 광자 쌍을 포함하는이 연구의 시스템을 위해 새로운 기술은 이전 방법보다 백만 배 적은 측정이 필요했습니다. 이 기술은 정보 이론을 기반으로하기 때문에 측정 기술은 시스템에 얼마나 많은 얽힘이 있는지 과대 평가하지 않는 이점이 있습니다. 하우 랜드는 "이것은 매우 중요하다. 우연히 당신이 실제로 보유한 것보다 더 많은 자원을 가지고 있다고 말하지 않기 때문"이라고 말했다. "이는 메시지를 가로채는 공격을 피하려는 안전한 통신과 같은 것이 특히 중요합니다."
더 탐색 연구원들은 양자 정보 처리를 위해 트랜지스터와 같은 게이트를 제작합니다 – qudits 추가 정보 : James Schneeloch et al. 68 억 개의 양자 상태 공간,``National Communications '' (2019) 에서 얽힘을 정량화합니다 . DOI : 10.1038 / s41467-019-10810-z 제임스 저널 정보 : Nature Communications 에 의해 제공 로체스터 공과 대학
https://phys.org/news/2019-08-method-quantum-entanglement.html
.식물이 이산화탄소 흡수량을 측정하는 방법
에 의해 뷔르츠부르크 대학 기공을 통한 가스 교환 : 이산화탄소가 유입되고; 동시에, 흡수되는 각각의 CO2 분자에 대해 100 개의 물 분자 (H2O)가 탈출한다. 학점 : Hedrich & Peter Ache / University of Wuerzburg, 2019 년 8 월 26 일
물이 부족한 경우 식물은 모공을 닫아 너무 많은 물을 잃지 않도록 할 수 있습니다. 이로 인해 더 긴 가뭄에서 살아남을 수 있지만, 대부분의 기공이 막히면 이산화탄소 흡수도 제한되어 광합성 성능이 저하되어 식물의 성장과 수확량이 줄어 듭니다. 식물은 정교한 센서 네트워크를 통해 건조 상태와 건조 상태에서 굶주림 사이를 탐색하는 균형 잡기 작업을 수행합니다. 독일 바이에른의 Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg의 생물 물리학자인 Rainer Hedrich가 이끄는 국제 식물 과학자 팀이이 센서를 정확히 지적했습니다. 결과는 Nature Plants 저널에 발표되었다 . Microvalves는 광합성과 물 공급을 제어합니다 빛이 풍부 할 때 식물은 잎에서 모공을 열어 이산화탄소 (CO 2 )를 흡수 한 다음 광합성 과정에서 탄수화물로 전환합니다. 동시에 이산화탄소가 유입되는 것보다 수백 배 더 많은 물 이 미세 밸브를 통해 빠져 나갑니다. 물이 충분할 때 문제가되지 않지만 여름 중반에 토양이 마른 경우 식물은 물을 절약하기 위해 에코 모드로 전환해야합니다. 그런 다음 식물은 간신히 생존하기 위해 필요한 한 오랫동안 광합성을 수행하기 위해 모공을 엽니 다. 기공의 개폐는 각 기공 을 쌍으로 둘러싸는 특수 보호 셀 을 통해 달성됩니다 . 모공과 보호 세포로 구성된 단위를 stomata라고합니다. 보호 셀에는 CO 2 및 ABA 용 센서가 있습니다 보호 셀은 변화하는 환경 조건에 적절히 대응하기 위해 광합성과 물 공급을 측정 할 수 있어야합니다. 이를 위해 잎 내부의 CO 2 농도 를 측정하는 수용체가 있습니다. CO 2 값이 급격히 상승하면 광합성이 이상적으로 진행되지 않는다는 신호입니다. 그런 다음 불필요한 기화를 방지하기 위해 기공을 닫습니다. CO 2 농도가 다시 떨어지면 모공이 다시 열립니다. 물 공급은 호르몬을 통해 측정됩니다. 물이 부족하면 식물은 아브시 스산 (ABA), 주요 스트레스 호르몬을 생산, 그들의 CO 설정 이 물 절약 모드로 제어주기를. 이것은 ABA 수용체가 장착 된 보호 세포를 통해 달성됩니다. 잎의 호르몬 농도가 증가하면 모공이 닫힙니다.
기공의 ABA- 및 CO2- 유도 된 폐쇄에서 ABA 수용체의 관여. 가뭄 스트레스 모드에있을 때 식물은 보호 세포 (왼쪽, 왼쪽 보호 세포)에 작용하고 1 차 플레이어 (PYL2) 및 2 차 플레이어 (PYR1)에 결합하는 다량의 ABA 호르몬을 생성합니다. 높은 CO2 수준 (왼쪽, 오른쪽 보호 세포)은 PYL4, 5 및 어느 정도까지 PYR1이보다 민감 해지고 낮은 세포 내 농도에서 ABA에 결합하게한다. 두 경우 모두, ABI1 포스파타제가 결합되어 OST1 키나제가 먼저 활성화되고 SLAC1 음이온 채널이 활성화됩니다. 결과적인 음이온 유출은 막 전위를 탈분극시키고, 결과적으로 GORK 칼륨 출력 채널을 활성화시킨다. 삼투 활성 염의 유출은 보호 셀 밖으로 물이 흘러 나오게합니다. 그들은 수축하고 기공은 닫힙니다 (오른쪽). 신용: CO 2 -ABA 네트워크 분석
JMU 연구팀은 가드 셀 제어주기의 구성 요소를 밝히고 싶었습니다. 이를 위해, 그들은 Arabidopsis 종을 높은 수준의 CO 2 또는 ABA에 노출시켰다 . 그들은 몇 시간에 걸쳐 유전자 수준에서 반응을 시작했습니다. 그 후, 생체 정보 기술을 사용하여 보호 세포의 각각의 유전자 발현 프로파일을 분석하기 위해 잎에서 기공을 분리 하였다. 이 작업을 위해 팀은 뷔르츠부르크 대학의 두 생물 정보학 전문가 인 Tobias Müller와 Marcus Dietrich를 선임했습니다. 두 전문가는 높은 CO 2 또는 ABA 농도 에서 유전자 발현 패턴이 유의하게 다르다는 것을 발견했다 . 또한, 과도한 CO 2가 또한 일부 ABA 유전자의 발현을 변화 시키는 것으로 나타났습니다 . 이러한 발견으로 ABA 신호 경로를 자세히 살펴볼 수있었습니다. 이들은 특히 PYR / PYL 패밀리 (피라 박틴 수용체 및 피라 박틴 유사)의 ABA 수용체에 관심이 있었다. 애기 장대에는 14 개의 수용체가 있으며 그중 6 개는 보호 세포에 있습니다. 현미경 하의 ABA 수용체 "가드 세포가 왜 단일 호르몬에 대해 최대 6 개의 수용체를 필요로 하는가?이 질문에 답하기 위해 우리는 ABA 수용체 전문가 인 마드리드 대학교 (University of Madrid)의 Pedro Luis Rodriguez 교수와 협력했습니다." Rodriguez의 팀은 ABA 수용체를 개별적으로 연구 할 수있는 Arabidopsis 돌연변이 체를 생성했습니다. Hedrich 의 동료 인 Peter Ache 는“이로 인해 우리는 6 개의 ABA 수용체 각각을 네트워크에서 작업에 할당하고 ABA 및 CO 2 로 인한 기공 폐쇄를 담당하는 개별 수용체를 식별 할 수있게되었다 ”고 설명했다.
가드 셀은 계산에서 ABA를 통화로 사용
Hedrich는“우리는 가드 셀이 ABA를 통화로 사용하는 물 균형 상태로 현재의 광합성 탄소 고정 성능을 상쇄한다고 결론을 내렸다”고 설명했다. "물 공급이 좋으면 ABA 수용체가 기본적인 호르몬 균형을 준 '응력이없는'것으로 평가하고 CO 2 공급을 위해 기공을 개방 상태로 유지합니다 . 물이 부족할 때 가뭄 스트레스 수용체는 ABA가 상승한 것을 인식합니다 레벨 만드는 공변 세포가 건조에서 식물을 방지하기 위해 기공을 닫습니다. " 다음으로, JMU 연구자들은 ABA 및 CO 2 관련 수용체의 특성과 신호 경로 및 구성 요소 를 연구하는 것을 목표로 합니다.
더 탐색 식물이 물을 절약하는 법을 배운 방법 추가 정보 : 구내 적응 및 폐쇄 신호 통합에 관한 PYR / PYL / RCAR 제품군의 Arabidopsis ABA 수용체의 역할, Nature Plants (2019). DOI : 10.1038 / s41477-019-0490-0 , https://nature.com/articles/s41477-019-0490-0 저널 정보 : 자연 식물 에 의해 제공 뷔르츠부르크 대학
https://phys.org/news/2019-08-carbon-dioxide-uptake.html
.CRISPR 유전자 편집으로 삼중 음성 유방암의 진행이 중단 될 수 있음
에 의해 보스턴 아동 병원의 단백질 데이터베이스 ID 5AXW에 기초한 황색 포도상 구균으로부터의 CRISPR 관련 단백질 Cas9 (흰색). 크레딧 : Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0), 2019 년 8 월 26 일
Boston Children 's Hospital의 연구자들은 나노 겔에 캡슐화되어 몸에 주사 된 종양 표적 CRISPR 유전자 편집 시스템이 삼중 음성 유방암의 성장을 효과적이고 안전하게 중단시킬 수 있다고보고했다. 인간 종양 세포와 생쥐에서 수행 된 그들의 원리 증명 연구는 모든 유방암의 사망률이 가장 높은 삼중 음성 유방암에 대한 잠재적 인 유전자 치료법을 시사합니다. 새로운 특허 보호 전략은 이번 주 PNAS 저널에 온라인으로보고됩니다 . 에스트로겐, 프로게스테론 및 HER2 수용체가없는 삼중 음성 유방암 (TNBC)은 모든 유방암의 12 %를 차지합니다. 50 세 미만의 여성, 아프리카 계 미국인 여성 및 BRCA1 유전자 돌연변이를 가진 여성에서 더 자주 발생합니다. 수술, 화학 요법 및 방사선 요법은 매우 공격적이고 빈번한 전이성 암에 대한 몇 가지 치료 옵션으로,보다 효과적인 표적 치료법이 절실히 필요합니다. Boston Children 's의 혈관 생물학 프로그램에서 Peng Guo, Ph.D. 및 Marsha Moses 박사가 이끄는 새로운 연구는 TNBC 종양의 성장을 멈추기 위해 표적화 된 CRISPR 유전자 편집의 첫 번째 성공적인 사용을 나타냅니다. 생체 내 (생명의 종양을 보유한 마우스에 주사를 통해). 새로운 시스템은 무독성이며 항체를 이용하여 암 조직 을 선택적으로 인식 하면서 정상적인 조직을 절약합니다. 실험에 따르면 CRISPR 시스템은 유방 종양에 집어 넣고 종양 조직에서 편집 효율이 81 % 인 잘 알려진 유방암 촉진 유전자 인 Lipocalin 2를 녹아웃 할 수있었습니다. 이 접근법은 마우스 모델에서 종양 성장을 77 % 약화 시켰으며 정상 조직에서는 독성을 나타내지 않았다. CRISPR의 정밀 배송 현재까지 CRISRP 유전자 편집 기술을 질병 치료법으로 번역하는 것은 효과적인 CRISPR 전달 시스템의 부족으로 제한되었습니다. 한 가지 방법은 바이러스를 사용하여 CRISPR 시스템을 전달하지만 바이러스는 큰 페이로드를 전달할 수 없으며 대상 이외의 세포를 "감염"시키는 경우 부작용을 일으킬 수 있습니다. 다른 방법은 양이온 성 중합체 또는 지질 나노 입자 내에 CRISPR 시스템을 캡슐화하지만, 이들 요소는 세포에 유독 할 수 있으며, CRISPR 시스템은 종종 목적지에 도달하기 전에 신체에 의해 갇히거나 분해된다. 새로운 접근 방식은 CRISPR 편집 시스템을 비 독성 지방 분자와 하이드로 겔로 구성된 부드러운 "나 놀리 포겔"안에 캡슐화합니다. 겔 표면에 부착 된 항체는 CRISPR 나노 입자를 종양 부위로 안내한다. 항체는 2014 년 모세 연구소에서 삼중 음성 유방암 의 새로운 약물 표적으로 확인한 분자 인 ICAM-1을 인식하고 표적화하도록 설계되었습니다 . 입자는 부드럽고 유연하기 때문에 딱딱한 입자보다 세포에 더 효율적으로 들어갈 수 있습니다. 딱딱한 나노 입자는 세포의 섭취기구에 의해 포획 될 수 있지만, 연질 입자는 종양 세포 막과 융합하여 CRISPR 페이로드를 세포 내부로 직접 전달할 수 있었다. 연구의 첫 번째 저자 인 구오 (Guo)는“부드러운 입자를 사용하면 부작용없이, 더 큰화물로 종양을 더 잘 침투 할 수있다. "우리의 시스템은 CRISPR의 종양 전달을 실질적으로 증가시킬 수 있습니다." 세포 내부에서 CRISPR 시스템은 유방 종양 진행 및 전이를 촉진하는 종양 유전자 인 Lipocalin 2를 녹아웃했습니다. 실험 결과, 종양 유전자의 상실은 암 의 공격성 및 이동 또는 전이 경향을 억제 함을 보여 주었다 . 처리 된 마우스는 독성의 증거를 나타내지 않았다. 이번 연구는 삼중 음성 유방암 에 중점을 두었지만, 팀의 CRISPR 플랫폼은 소아 암 치료에도 적합 할 수 있으며 기존 약물도 제공 할 수 있다고 생각합니다. 이러한 연구는 진행 중입니다. 이 팀은 기술에 관심이있는 여러 회사와 논의 중입니다. "우리 시스템은 정확하고 안전한 방법으로 종양에 훨씬 더 많은 약물을 전달할 수 있습니다 "라고 모세는 말합니다.
더 탐색 게놈 스크린은 암 면역 요법의 새로운 목표를 밝힙니다 추가 정보 : Peng Guo el., "비 양이온 성 및 변형성 나노 리포 겔을 사용한 삼중 음성 유방 종양의 치료 게놈 편집," PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1904697116 저널 정보 : 국립 과학 아카데미의 절차 보스턴 아동 병원 제공
https://medicalxpress.com/news/2019-08-crispr-gene-halt-triple-negative-breast.html
.대기에서 과도한 이산화탄소를 사용하여 귀중한 화학 물질을 만드는 새로운 발견
TOPICS : 캘리포니아 공과 대학 탄소 포집 전기 화학 재료 과학 University Of Delaware 작성자 : JULIE STEWART, 델라웨어 대학교 2019 년 8 월 26 일 아티스트 일러스트 전기 화학
연구는 탄소 활용 분야를 발전시키는 프로세스를 만듭니다. 인류의 에너지 요구에 대한 지속 가능한 솔루션을 개발하기 위해 많은 과학자들이 탄소 포집 및 활용에 대해 연구하고 있습니다. 대기에서 또는 화석 연료 대신 점유 원에서 과도한 이산화탄소를 사용하여 일상적인 제품을 만드는 데 사용되는 화학 물질을 합성하는 실습, 플라스틱에서 연료, 의약품에 이르기까지 델라웨어 대학 의 화학 및 생물 분자 공학 부교수 인 Feng Jiao 는 탄소 포집 및 활용 분야의 리더입니다. 이제 그와 그의 동료들은 탄소 포집 및 활용을 더욱 발전시키고 새로운 산업으로의 약속을 확대 할 수있는 새로운 발견을했습니다.
펑 지아오 델라웨어 대학 부교수 델라웨어 대학의 화학 및 생물 분자 공학 부교수 인 Feng Jiao는 탄소 포집 및 활용 분야의 리더입니다. 크레딧 : Joy Smoker.
저널 Nature Nature Chemistry , Jiao와 California Institute of Technology, Nanjing University (중국) 및 Soochow University (China)의 공동 연구자들은 전기 화학 일산화탄소 환원 반응에서 탄소-질소 결합을 형성하는 방법을 설명했습니다. 아미드라는 고가의 화학 물질. 이 물질은 의약품을 포함한 다양한 산업에 유용합니다. 가장 먼저 팀이이 작업을 수행합니다. UD의 CCST ( Catalytic Science and Technology) 센터 부사장 인 Jiao는“이제 이산화탄소를 탄소원으로 시작하여 다양한 제품으로 확장 할 수 있습니다 . UD에서 시작한 독창성 이러한 발견의 배후에있는 과학은 전기 화학으로, 전기를 사용하여 화학 변화를 일으 킵니다. 이전 연구 노력에서 Jiao는 이산화탄소를 일산화탄소로 변환하는 특수은 촉매를 개발했습니다. 다음으로 일산화탄소를 연료, 의약품 등의 생산에 유용한 다중 탄소 제품으로 추가 업그레이드하고 싶었습니다. Jiao는“전기 화학적 이산화탄소 전환 분야에서 에틸렌, 에탄올, 프로판올, 그리고이 기술을 사용하여 만들 수있는 4 가지 주요 제품만을 고집했다. . 질소는 시스템의 잠재력을 여는 비법입니다. 연구팀은 일반적으로 이산화탄소 또는 일산화탄소가 공급되는 전기 화학적 흐름 반응기를 사용했지만 이번에는 질소 함유 화합물 인 일산화탄소와 암모니아를 모두 넣었다. 질소원은 전극-전해질 계면에서 구리 촉매와 상호 작용하여 탄소-질소 (CN) 결합을 형성한다. 이 과정을 통해 연구팀은 제약 합성에 사용될 수있는 아미드를 포함하여 이러한 방식으로 만들어 본 적이없는 화학 물질을 합성 할 수있었습니다. 많은 제약 화합물은 질소를 함유하고 있으며,“이것은 실제로 단순한 탄소 및 질소 종의 질소를 포함하는 큰 분자를 만드는 독특한 방법을 제공합니다. Jiao는 미국 화학 학회 (American Chemical Society) 회의에서 Caltech의 인공 광합성 공동 센터의 수석 연구원 인 William A. Goddard III와 예비 조사 결과를 공유했습니다. Quantum Mechanics를 사용하여 이러한 전기 촉매 공정의 반응 메커니즘 및 속도를 결정하는 세계 최고의 전문가 인 Goddard는이 예상치 못한 발견에 매우 흥분하여 즉시 팀을 구성했습니다. Goddard 연구소의 Tao Cheng은 새로운 탄소-질소 결합 커플 링이 에틸렌과 에탄올 생산을 위해 결정된 메커니즘의 파생물이라는 것을 발견했으며, Jiao는 CN 이외의 결합을 결합 할 수 있음을 시사했다. Jiao는“Godard 교수와의 긴밀한 협력을 통해이 탄소-질소 결합이 촉매 표면에 어떻게 형성되는지에 대해 많은 것을 배웠다”고 말했다. "이것은 우리에게 이런 종류의 화학 반응을 촉진하기 위해 더 나은 촉매를 어떻게 설계 할 수 있는지에 대한 중요한 통찰력을 제공했습니다." 이 작업의 의미는 다양 할 수 있습니다. Jiao는“이것은 이산화탄소 배출 문제를 부분적으로 해결하는 데 큰 영향을 미쳤습니다. "이제 실제로 고 부가가치 화학 물질을 생산하기 위해이를 탄소 공급 원료로 활용할 수 있습니다."
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/
.현미경 강화를위한 범용 알고리즘 세트
에 의해 로잔 연방 공과 대학교 결과는 현미경이 최대의 잠재력을 발휘하는 정도를 나타냅니다. 크레딧 : EPFL, 2019 년 8 월 26 일
약 30 년 전 초 고해상도 현미경의 출현으로 과학자들은 전례없는 정밀도로 아세포 구조, 단백질 및 생체 조직을 관찰 할 수 있습니다. 이들 현미경은 일부 화합물이 자연적으로 방출하는 형광을 측정하거나 인공 형광 단에 의해 방출 된 빛을 측정함으로써 작동하며, 형광 단의 다양한 양자 특성을 이용함으로써 회절 한계에 의해 부과 된 것보다 작은 해상도를 제공 할 수있다. 한 가지 문제는 이미지 품질이 사용되는 특정 기기 및 설정 (예 : 레이저의 강도 및 개별 구성 요소의 정렬 방법) 및 연구중인 샘플의 특성에 따라 상당히 다르다는 것입니다. 공학부에서 알렉산드라 라 데노 비치 (Aleksandra Radenovic)가 이끄는 EPFL의 나노 스케일 생물학 연구소의 과학자 팀은 단일 이미지를 기준으로 단 몇 초만에 현미경의 분해능 을 추정 할 수있는 알고리즘을 개발했습니다 . 알고리즘의 결과는 현미경이 최대의 잠재력을 얼마나 발휘하는지 나타냅니다. 이것은 실험실에서 나타나기 시작한 자동 현미경에 특히 유용 할 수 있습니다. 이 팀의 연구 결과는 Nature Methods 에 방금 출판되었습니다 . 단일 이미지 과학자들은 푸리에 변환을 알고리즘의 기초로 사용했지만 단일 이미지에서 최대한 많은 정보를 추출하도록 수정했습니다. 이 알고리즘은 단 몇 초 만에 계산을 수행하고 단일 숫자를 생성합니다. 연구진의 저자 인 Adrien Descloux는“연구자들은이 수치를 현미경의 최대 분해능과 비교하여 기기가 더 잘 작동하는지 실험 조건을 수정하고 분해능이 어떻게 진행되는지 관찰 할 수 있는지 확인할 수있다.
단일 이미지를 기준으로 단 몇 초만에 현미경의 해상도를 추정 할 수있는 알고리즘입니다. 크레딧 : EPFL
이 알고리즘은 초 해상도 모델을 포함한 모든 종류의 이미징 방식과 함께 사용할 수 있습니다. Radenovic은“우리의 기술은 컴퓨터가 모든 설정을 조정하는 새로운 세대의 자동화 현미경에 특히 유망하다. 그녀의 실험실 알고리즘은 연구원들이 단일 이미지 로부터 현미경의 해상도를 추정 할 수있는 최초의 기술입니다 . 이전에는 두 개의 이미지가 필요했으며 이미지가 올바르게 사전 처리되지 않은 경우 결과에 높은 불확실성이있었습니다. 발견을 대규모로 사용할 수 있도록 알고리즘을 공개 소스 이미지 플러그인으로 사용할 수있게되었습니다. 연구원들은 툴을 다운로드하고 알고리즘 추정치를 직접 얻을 수 있으며, 현미경 이 최대 해상도까지 얼마나 근접하게 작동 하는지 보여줍니다 . "우리의 알고리즘 은 보편적입니다. 그리고 하나의 이미지 만 필요하기 때문에 특히 이미지 처리 조건을 빠르게 최적화하는 데 적합합니다. 이는 동적 프로세스를 관찰하는 데 어려움이 있습니다. 또한이 방법은 이미지 처리 에 최적화를위한 피드백 으로 적용될 수 있습니다. "고급 이미지 재구성 알고리즘"이라고 설명합니다.
더 탐색 표준 생물학 실험실 장비에서 나노 스케일의 세계를 열어주는 uSEE 추가 정보 : 역 상관 분석, Nature Methods (2019)를 기반으로 한 매개 변수없는 이미지 해상도 추정 . DOI : 10.1038 / s41592-019-0515-7 , https://nature.com/articles/s41592-019-0515-7 저널 정보 : Nature Methods 에 의해 제공 로잔 연방 공과 대학교
https://phys.org/news/2019-08-universal-algorithm-boost-microscopes.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
https://youtu.be/HyvbmrjWLVE
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