인생의 기원에 대한 새로운 스핀?

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.달, 화성 및 그 너머를 탐험하는 우주 비행사 스마트 장갑

에 의해 SETI 연구소 그림 1 : High Arctic의 Devon Island에있는 NASA Haughton-Mars 프로젝트 현장 조사 사이트에서 "우주 비행사 스마트 장갑"이 달, 화성 또는 그 이후의 미래 우주 비행사를 통해 복잡한 로봇 자산까지 한 손으로 원격으로 조작 할 수있는 방법에 대한 데모 드론으로. 크레딧 : Haughton-Mars Project / P. Lee NASA Haughton-Mars Project (HMP) 및 협력 기관 SETI Institute, Mars Institute,2019 년 11 월 1 일

NASA Ames Research Center, Collins Aerospace 및 Ntention은 미래의 인간 달 탐사를위한 "우주 비행사 스마트 장갑"의 성공적인 현장 테스트를 발표했습니다. , 이후. 스마트 글러브는 우주 비행사가 간단한 한 손 ​​제스처를 통해 드론을 포함한 다양한 로봇 자산을 무선으로 조작 할 수있는 휴먼 머신 인터페이스 (HuMI) 용 프로토 타입입니다. NASA는 아르테미스 프로그램으로 2024 년까지 달로 돌아온 후 우주 비행사를 화성으로 보낼 계획입니다. 두 임무 모두 Apollo와 비교하여 수량과 복잡성면에서 EVA (표면 차량 외 활동)의 확장을 포함 할 것으로 예상됩니다. 미래의 행성 우주복은 시간이 지남에 따라 민첩성과 편안함이 향상 될 것으로 예상됩니다. 그러나, 압력 용기로서 우주복은 근본적으로 번거롭기 때문에 우주 비행사가 샘플 수집 및 로봇 작동과 같은 작업을 수행 할 수있는 손재주와 정확성을 제한합니다. SETI 연구소와 Mars 연구소의 행성 과학자이며 NASA Ames Research Center의 NASA Haughton-Mars 프로젝트 책임자 인 Pascal Lee 박사는“스마트 장갑 장착 우주복은 해결책이 될 수있다. "우주 비행사는 달, 화성 및 기타 목적지에서 과학 및 탐사 작업을보다 효과적이고 생산적으로 만들어 다양한 로봇 자산을 쉽게 제어 할 수 있습니다." NASA Haughton-Mars Project는 Houghton 운석 충돌 분화구와 High Arctic의 Devon Island 주변 지형을 중심으로 한 세계적인 국제 달 및 화성 아날로그 현장 연구 프로젝트입니다. 지구상에서 가장 화성 같은 장소 중 하나 인이 사이트는 종종 Mars On Earth라고합니다. NASA HMP는 23 년의 역사를 통해, 특히 우주에 대한 새로운 기술의 시험에서 현장 연구를 통해 행성 과학의 발전과 탐사에 많은 공헌을 해왔습니다. Ntention (이전 Arveng Technologies)은 올해 HMP-2019 하계 필드 캠페인에서 테스트 된 스마트 글러브 기술을 개발했습니다. 노르웨이 트론헤임에 위치한 노르웨이 과학 기술 대학교 (Norway of Science and Technology)의 학생들이 설립하고 운영하는 스타트 업 회사 인 Ntention은 간단한 단일 로봇으로 드론을 제어 할 수있는 혁신적인 스마트 글러브의 설계 및 개발로 가장 잘 알려져 있습니다. 손짓들.

https://youtu.be/BcFSFQUmmkw

지구에 화성 : 우주 비행사 스마트 장갑. 크레딧 : SETI Institute

"우리의 철학은 인간과 기계 사이의 인터페이스를 직관적이고 원활하게 만드는 기술을 만드는 것"이라고 Htention의 공동 창립자이자 공동 창업자이자 HMP-2019의 필드 참가자 인 Moina Medboe Tamuly는 말합니다. "이제 우리의 기술이 우주 탐사에 응용 될 수 있다는 것을 알게되어 기쁩니다." Lee는 지상 응용을위한 Ntention의 스마트 장갑 시연을보고 우주 비행사의 우주복에 적용될 수 있으며 HMP에서 "우주 비행사 스마트 장갑"개념에 대한 현장 연구를 수행 할 것을 제안했습니다. Ntention 팀은 프로토 타입의 수석 디자이너로서 Tamuly와 함께 도전을 시작했습니다. "처음에 Ntention의 똑똑한 장갑을 보았을 때 나는 즉시 Arthur C. Clarke의 3 법칙을 생각했다."충분히 진보 된 기술은 마술과 구별 할 수 없다 "고 Lee는 말했다. 상당한 저항으로. "Astronaut Smart Glove"에서는 손 동작의 감도를 조절할 수 있으며 높게 설정할 수 있습니다. 즉,이 기술은 뻣뻣한 가압 우주복에 적합 할 수 있습니다. " Ntention의 시스템 개발 엔지니어이자 HMP-2019의 현장 참가자 인 Sondre Tagestad는“Ntention 스마트 글러브는 마이크로 컨트롤러를 사용하여 다양한 종류의 센서를 읽습니다. "이 센서는 손과 손가락의 미묘한 움직임까지 포착하여 무선으로 드론이나 다른 로봇을 제어하는 ​​모바일 장치로 전송합니다." Tagestad는 프로토 타입 "Astronaut Smart Glove"의 소프트웨어 및 하드웨어 기술 담당자였습니다. HMP-2019 현장 테스트를 위해 Ntention 스마트 글러브 기술이 HMP 아날로그 연구에 사용 된 기존 Collins Aerospace 컨셉 우주복에 통합되었습니다. 2000 년부터 Collins Aerospace (이전 Hamilton Sundstrand, United Technologies Aerospace Systems)는 NASA HMP와 협력하여 미래의 달 및 화성 탐사를위한 고급 우주복의 설계 및 개발에 참여하고 있습니다.

 

그림 2 : Ntention이 개발 한 스마트 장갑 기술은 Collins Aerospace가 개발 한 Moon and Mars 탐사를위한 개념 우주복에 통합되어 북극의 Devon Island에서 2019 NASA Haughton-Mars Project 현장 캠페인 중에 테스트되었습니다. 크레딧 : Haughton-Mars Project / P. Lee

Collins Aerospace의 고급 우주복 개발 책임자 인 Greg Quinn 박사는“우주 비행사는 복잡하고 섬세한 작업을 수행하는 등 환경과 쉽게 상호 작용할 수있는 우주복이 필요합니다. "차세대 소송에는 현재 기능을 새로운 수준으로 끌어 올릴 수있는 지능형 기술이 통합 될 것입니다." 팀원들은 상업용 드론의 원격 작동과 관련된 일련의 현장 테스트를 통해 HMP-2019에서 "Astronaut Smart Glove"기술을 평가했습니다. 지구의 드론은 일반적으로 비행을 위해 로터를 사용하지만 달에 실질적인 대기가 부족하면 드론이 추진 가스 추진기를 대신 사용할 수 있습니다. 지구보다 얇지 만 실질적인 대기권이 존재하는 화성에서는 드론이 비행 할 장소의 고도에 따라 회 전자 또는 추진기를 사용할 수 있습니다. "달이나 화성의 우주 비행사는 다양한 이유로 드론을 날고 싶어 할 것"이라고 Lee는 설명했다. "예를 들어, 손이 닿지 않거나 오염으로부터 격리해야하는 샘플을 수집하거나 수색 및 구조 작업을 지원하기 위해. HMP에서 지난 몇 시즌 동안, 우리는 NASA와 함께 로봇 전단지를 살펴 보았습니다. "측량,지도 작성, 샘플링, 스카우트, 페치 및 검사를 포함한 다양한 과학 및 탐사 작업에서 우주 비행사를 지원할 수 있습니다." HMP-2019의 현장 테스트는 우주복을 입은 우주 비행사가 스마트 장갑과 증강 현실 (AR) 시각화 인터페이스를 사용하여 몇 가지 주요 과학 및 탐사 작업을 한 손으로 쉽게 수행 할 수있는 방법을 보여주었습니다. HMP-2019의 다른 테스트에서는 표준화 된 비행 테스트 메트릭을 사용하여 스마트 장갑 인터페이스에서 허용되는 드론 취급 품질을 정량적으로 평가했습니다. 항공 우주 엔지니어이자 시험 조종사 인 브랜든 닷슨 (Brandon Dotson)은“ 비행 및 운영 테스트 결과 스마트 글러브와 AR 인간-기계 인터페이스 는 우주 비행사 들이 가압 우주복을 포함하여 쉽고 정확하게 드론과 기타 로봇 자산을 조작 할 수있게 해줄 것이라고 제안했다. HMP-2019 현장 시험에서 1 차 시험 대상으로 근무한 미군. Dotson은 또한 HMP 최초의 "HMP Apollo Fellowship"을 수상했습니다. Apollo 11 Moon 착륙 50 주년을 기념하여 새로운 상을 수상했습니다. 달과 화성 탐사를위한 "우주 비행사 스마트 장갑"의 평가는 특히 로봇 조작기, 로버 및 기타 행성 과학 및 탐사 시스템을 포함한 다른 유형의 로봇 자산의 제어에 적용 할 것으로 예상됩니다. 이번 여름에 얻은 유망한 초기 결과는 인간과 로봇의 상호 작용 및 우주 탐사 능력의 새로운 시대를 예고 할 수 있습니다.

더 탐색 달로 돌아가려면 우주 비행사가 새로운 우주복을 입어야합니다 SETI Institute 제공

https://phys.org/news/2019-11-astronaut-smart-glove-explore-moon.html

 

 

.케이지 분자는 수소 동위 원소 분리를위한 분 자체 역할을합니다

로 리버풀의 대학 공 결정의 형성은 D2 / H2 분리 성능을 향상시킨다. 크레딧 : University of Liverpool, 2019 년 11 월 1 일

리버풀 대학교 (University of Liverpool)의 과학자들이 개발 한 새로운 하이브리드 재료는 탄소가없는 핵융합 력의 꿈을 한 걸음 더 다가올 수 있습니다. 수소의 3 개의 동위 원소 (수소, 중수소 및 삼중 수소)를 분리하는 것이 핵융합 기술에있어 중요하지만 현재 기술은 에너지 집약적이고 비효율적입니다. 나노 다공성 물질은 KQS (kinetic quantum sieving)로 알려진 공정에 의해 수소 동위 원소 를 분리 할 가능성이 있지만, 현재 성능 수준이 낮 으면 스케일 업이 금지됩니다. 사이언스에 발표 된 새로운 연구에서 리버풀 대학의 재료 혁신 공장의 연구원들은 융합 양자에 필요한 중수소 / 수소 동위 원소 분리 기술을 발전시키는 데 도움이되는 고성능 양자 체질이 가능한 하이브리드 다공성 유기 케이지를 만들었습니다. 중수소라고도하는 중수소는 원자력, NMR 분광법 및 약리학을 포함한 많은 상업적 및 과학적 용도를 가지고 있습니다. 이러한 응용 분야에는 고순도 중수소가 필요하며 이는 자연 풍부도가 낮기 때문에 비쌉니다. 해수와 같은 수소 함유 공급 원료의 중수소 농축은 중요한 산업 공정이지만 비용이 많이 들고 에너지 집약적입니다. 다공성 유기 케이지는 새로 등장한 다공성 물질로, 2009 년 리버풀 대학 (University of Liverpool)의 앤드류 쿠퍼 (Andrew Cooper) 교수에 의해 처음보고 된 바 있으며, 이전에 크실렌 이성질체, 희가스 및 키랄 분자의 분리에 사용되었습니다. 그러나, 이러한 방식으로 수소 / 중수소 가스 혼합물로부터 중수소를 정제하는 것은 정상 조건에서 두 동위 원소의 크기 및 모양이 동일하기 때문에 어렵다. 작은 기공과 큰 기공 케이지를 하나의 고체로 함께 결합함으로써, 그룹은 우수한 중수소 / 수소 선택 성과 높은 중수소 흡수율을 결합한 고품질 분리 성능을 가진 재료를 생산했습니다. 이 연구는 재료 혁신 공장의 팀이 새로운 케이지 시스템을 설계하고 합성 한 Andrew Cooper FRS 교수가 주도했습니다 . Max Planck Institute for Intelligent Systems의 Michael Hirscher 박사가 이끄는 별도의 팀은 극저온 열 탈착 분광법을 사용하여 분리 성능을 테스트했습니다. 쿠퍼 교수는“수소 동위 원소의 분리는 오늘날 알려진 가장 어려운 분자 분리이다. 수소 / 중수소 분리를위한“성배”는 가스 흡수를 크게 손상시키지 않으면 서 높은 선택성을 달성하기 위해 올바른 기공 크기를 정확하게 도입하는 것이다. " "우리의 접근 방식을 통해 기공 크기를 극도로 미세 조정할 수 있습니다.이 일련의 케이지에 대한 전체 조정 가능 기간은 단일 질소 원자 직경에 걸쳐 있으며 KQS와 같은 응용 분야에 이상적입니다." 놀이 00:00 00:19 설정 씨 전체 화면 입력 놀이 초 소공 케이지에서 수소와 중수소의 운동량 체질. 크레딧 : University of Liverpool 수석 저자 인 Ming Liu 박사는 다음과 같이 덧붙였다.“합성 접근법에는 다단계 유기 합성이 포함되어 있지만 각 단계는 거의 100 % 수율로 진행되며 중간 정제가 없으므로 이러한 물질을 확장 할 수있는 잠재력이 있습니다.” 영국의 다이아몬드 광원과 캘리포니아의 고급 광원에서 수행 된 구조 연구를 통해 리버풀 팀은 다공성 유기 케이지의 기공 크기를 정교하게 조정할 수있는 현장 선택적 고체 상태 반응을 개발할 수있었습니다. 이 연구를 통해 팀은 소공 및 대공 케이지를 결합한 최고 성능의 재료의 구조를 설계하고 이해할 수있었습니다. 공동 저자 Marc Little 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. 이러한 재료의 우수한 성능에 대한 기계적인 이해는 재료 혁신 공장의 Leverhulme 기능 재료 설계 센터의 Linjiang Chen 박사가 이끄는 공동 전산 노력에 의해 뒷받침되었으며 시안 자오 통-리버풀의 이론 그룹도 포함되었습니다. University (중국) 및 École Polytechnique Fédérale de Lausanne (스위스). 보고 된 물질은 중수소를 수소와 분리하는 데 탁월한 성능을 갖지만 이상적인 작동 온도는 낮습니다 (30K). 이 그룹은 현재 더 높은 온도에서 수소 동위 원소를 분리 할 수있는 새로운 재료를 설계하고 있습니다. " 수소 동위 원소 분리를 위한 거의 다공성 유기 케이지 "라는 논문은 Science에 발표되었다 .

더 탐색 유연한 다공성 물질로 동위 원소 분리를위한 새로운 전략 추가 정보 : Ming Liu et al. 수소 동위 원소 분리를위한 거의 다공성 유기 케이지, Science (2019). DOI : 10.1126 / science.aax7427 저널 정보 : 과학 리버풀 대학에서 제공

https://phys.org/news/2019-11-cage-molecules-molecular-sieves-hydrogen.html

 

 

.전기 과학 : 단백질을 통한 전도를 설명하는 새로운 연구

작성자 : Richard Harth, 애리조나 주립대 학교 뉴클레오티드 빌딩 블록에서 DNA 분자를 합성하는 효소 인 DNA 폴리머 라제는 한 쌍의 전극 사이에 위치합니다. 폴리머 라제에 의한 뉴클레오티드의 결합은 컨덕턴스 스파이크 (conductance spikes)를 유발하며, 이는 폴리머 라제에 의해 결합 된 특정 분자의 특징 일 수있다. 이론적으로 이러한 장치는 신속하고 정확하며 저렴한 DNA 시퀀싱을 수행 할 수 있으며 의료 분야에서 많은 추가적인 응용을 가질 수있다 진단, 산업 생산 및 기타 영역. 크레딧 : Lindsay lab, 2019 년 10 월 31 일

생명체에 필수적인 생체 분자 동물원 중에는 효소가 가장 중요합니다. 화학 반응 속도를 높이는 이러한 특수 단백질이 없으면 세포 성장 및 소화에서 호흡 및 신경 기능에 이르는 수천 가지 필수 생명 과정이 불가능합니다. 새로운 연구에서 스튜어트 린지와 그의 동료들은 효소, 그리고 아마도 모든 단백질에 의해 최근에 발견 된 위업을 조사합니다. 적절한 조건 하에서 우수한 전기 전도체 역할을하여 다양한 전자 장치에 통합 할 수 있습니다. Lindsay는“이것은 놀라운 효소의 다양한 효소를 컴퓨터에 직접 연결하는 방법이다. 자연에서 단백질 전도도의 역할은 수수께끼와 추측의 문제로 남아 있지만, 인간이 사용 하기 위해 이러한 현상을 활용하면 생화학 감지 장치, 스마트 산업 생산 및 의료 진단의 새로운 혁신을위한 새로운 길을 열 수 있을 것입니다. 아마도 특별한 유형의 효소를 통한 가장 흥미 진진한 전기 컨덕턴스 는 DNA 시퀀싱을위한 중요한 발전을 시사 할 수 있습니다. 이러한 장치에서 자연 자체의 고해상도 DNA 판독기 인 DNA 폴리머 라제를 사용하면 매우 저렴한 비용으로 전례없는 정확도로 전체 인간 게놈을 번개처럼 빠르게 시퀀싱 할 수 있습니다. 새로운 연구는 "컴퓨터 칩에서 효소의 기능을 조사하는 판도라의 상자를 연다." 시사 새로운 연구의 저자는 DNA 중합 효소를 한 쌍의 전극에 부착하는 데 사용 된 트릭과 효소와 관련된 결과 전류 스파이크가 표적 DNA 뉴클레오티드를 연속적으로 결합 및 방출하는 것을 설명합니다. 효소 컨덕턴스에 대한 성공적인 시연은 단백질 어레이를 컴퓨터 칩 에 최종적으로 장착 할 수있는 길을 열어 주며 , 여기서 다양한 작업을위한 생물학적 병렬 처리기 역할을 할 수 있습니다. 린지 박사는“효소는 화학 반응을 일으키는 놀라운 분자이다”고 말했다. 이들 분자의 힘을 이해하기 위해서는 초당 수천 번 전개되는 생명 과정에 필수적인 특정 반응은 효소가없는 상태에서 수 천 년 동안 발생해야합니다. Lindsay는 Arizona State University에서 단일 분자 생물 물리학을위한 Biosedign Center를 감독합니다. 이 센터의 주요 연구는 분자 의학 및 나노 기술의 결합에서 과학에 중점을 둡니다. 그의 연구 결과는 ACS Nano 저널에 실릴 예정이다 . 지휘자로서의 단백질 최근까지 단백질은 전류 흐름의 절연체로 엄격하게 간주되었습니다. 이제 비정상적인 물리적 특성으로 인해 절연체와 도체 사이에 민감한 자세가 생길 수 있습니다. (양자 임계로 알려진 현상은 그들의 독특한 행동의 핵심 일 수 있습니다.)

https://youtu.be/xnJ6OEwWIs8

실제로, 초기 연구에서 Lindsay는 한 쌍의 전극 사이에 포획 된 단백질을 통해 강한 전기 전도도를 보여주었습니다. 새로운 연구는 단백질 전도도에 대한 연구를 한 단계 더 발전시킵니다. 이전에는 단백질이 소위 두 개의 활성 부위를 통해 연결되었습니다. 이들은 선택된 분자에 결합하는 단백질의 영역으로, 종종 분자의 복잡한 3 차원 구조의 형태 적 변화와 단백질의 주어진 과제의 완료를 초래합니다. 이번에, 생체 ​​분자는 효소상의 대안적인 결합 부위에 의해 전극에 민감하게 배선되어, 활성 부위가 분자에 결합하고 천연 단백질 기능을 수행 할 수있게한다. 자연의 킨들 실험을 위해 선택된 효소 분자는 인생에서 가장 중요한 것 중 하나입니다. DNA 폴리머 라 제로 알려진이 효소는 DNA 길이의 연속적인 뉴클레오티드와 결합하여 하나씩 뉴클레오티드의 무료 사슬을 생성합니다. 이 다목적 나노 머신은 세포 복제 동안 DNA를 복제하고 DNA에 대한 파손 또는 다른 모욕을 복구하기 위해 살아있는 시스템에서 사용됩니다. 이 연구는 비오틴과 스트렙 타비 딘으로 알려진 두 가지 특수 결합 화학 물질에 의해 강한 컨덕턴스 신호를 생성하기 위해 DNA 폴리머 라제를 전극에 부착하는 기술을 설명합니다. 하나의 전극이이 기술을 사용하여 기능화 될 때, 작은 중합 성 스파이크가 DNA 중합 효소가 연속적으로 결합하여 야구 공을 잡는 손 잡는 것과 같이 각 뉴클레오티드를 방출함에 따라 생성되었다. 두 전극 모두에 스트렙 타비 딘 및 비오틴이 장착 된 경우, 3-5 배 큰 훨씬 더 강한 컨덕턴스 신호가 관찰되었다.

Stuart Lindsay는 단일 분자 생물 물리학을위한 Biodesign Center를 지휘합니다. 또한 리전트 교수이자 물리 및 화학 교수 인 Nadine과 Edward Carson 교수입니다. 크레딧 : ASU의 Biodesign Institute

빠른 DNA 시퀀싱을 수행하기 위해 중합 효소를 이용하는 아이디어는 Lindsay와 함께 한동안있었습니다. 그는 DNA의 단면이 좁은 터널 접합을 통해 공급되는 초기 장치에서 그것을 사용하는 것을 고려했습니다. "중합 효소가 DNA를 잡고 접합부를 통해 막아 내기 때문에 중합 효소 안에 한 쌍의 전극을 넣을 수 있다면 깔끔하지 않을 것입니다. 중합 효소에 판독 메커니즘이 내장되어 있다면 이상적인 시퀀싱 기계를 갖추게 된 것입니다. " 새로운 방법은 중합 효소 자체의 속도 판독 전문 지식을 사용하여 4 가지 DNA 염기 각각에 고유 한 컨덕턴스 스파이크를 통해 뉴클레오타이드의 판독을 제공하는 다른 접근 방식을 원합니다. 실제로, 많은 디자인 장애물을 극복해야합니다. 전기 전도를위한 폴리머 라제의 적절한 부착은 미묘한 일이며 많은 시행 착오를 수반한다. 결합 부위는 단백질 폴딩 및 기능에 영향을 미치지 않는 특정 도메인에서 조작되어야하며, 효소 자체가 전극과 접촉하는 것을 방지하기 위해 연결이 고안되어야했다. 분자 결합을위한 비오틴의 사용은 또한 높은 전도도에 중요한 것으로 보인다. 스트렙 타비 딘의 포켓에 비오틴 결합은 단백질 내부로의 전자 수송을 유도하여 전도도를 최대화하는 것을 돕는 것으로 보인다. 배경 잡음 및 효소를 접촉점 랜덤 동작에서 각각의 연속적인 DNA 염기 등록 컨덕턴스 신호들을 분리하는 것은 또한 입증 어렵고 복잡한 기계 학습 알고리즘은 명확히 부담하게되는 전도성 판독한다. Lindsay는 폴리머 라 제가 효소를 견고하게 고정시키는 적절하게 분리되고 밀봉 된 칩에 통합되면 이러한 소음 문제가 해결 될 것이라고 믿는다 . 효소 프론티어 최초의 완전한 인간 게놈은 과학과 의학의 이정표였습니다. 휴먼 게놈 프로젝트 (Human Genome Project)의 강력한 노력으로 13 년 동안 10 억 달러의 비용이 소요되었습니다. 이제 단백질 바이오 일렉트로닉스 의 새로운 시대로 향하는 홍수의 문 이 열리고있을 것입니다. 남아있는 기술적 장애를 극복 할 수 있다면, 기능성 DNA 중합 효소의 파괴 속도 또는 초당 약 100 개의 뉴클레오티드로 DNA 시퀀싱을 수행 할 수 있습니다. Lindsay는“어려운 일이 아니라 칩에 10,000 개의 분자를 넣으면 한 시간 안에 전체 게놈을 시퀀싱 할 수있다”고 말했다.

더 탐색 연구 수행 : 단백질을 통한 전하 흐름 탐색 저널 정보 : ACS Nano 에 의해 제공 애리조나 주립 대학

https://phys.org/news/2019-10-electrifying-science-proteins.html

 

 

.당뇨병에 대한 빛으로 활성화 된 인슐린 생산 세포를 연구하는 연구원

Tufts University의 Mike Silver 연구원들은 조작 된 췌장 베타 세포가 청색광에 노출 될 때 인슐린을 분비하도록 유도했습니다. 인슐린은 여기 공간 채우기 원자 모델로 표시됩니다. 크레딧 : Tufts University, 2019 년 11 월 2 일

터프 츠 대학의 연구원들은 조작 된 췌장 베타 세포를 당뇨병 마우스에 이식 한 후, 세포를 빛에 노출시켜 전형적인 수준의 인슐린을 2 ~ 3 배 이상 생성시켰다. 광-전환 가능한 세포는 당뇨병 환자에서 발견되는 낮은 인슐린 생산 또는 감소 된 인슐린 반응을 보상하도록 설계된다. ACS Synthetic Biology에 발표 된 연구에 따르면 약리학 적 개입없이 당뇨병 마우스 모델에서 포도당 수치를 조절할 수 있습니다. 인슐린은 순환 포도당 ( 세포에서 사용되는 필수 연료)의 수준을 정확하게 제어하는 ​​데 핵심적인 역할을하는 호르몬입니다 . 질병 통제 예방 센터 (CDC)에 따르면 당뇨병은 3 천만 명이 넘는 미국인에게 영향을 미칩니다. 가장 흔한 형태의 질병 인 제 II 형 당뇨병에서 신체의 세포는 인슐린 반응에 비효율적이되어 결과적으로 순환 혈당은 위험하게 높아질 수 있으며 (고혈당증) 췌장은 충분한 인슐린을 생산할 수 없습니다. 제 1 형 당뇨병에서, 인슐린을 생산하는 신체의 유일한 세포 인 베타 세포는 면역계에 의해 파괴되어 호르몬이 완전히 결여됩니다. 현재의 치료는 췌장 베타 세포에 의한 인슐린 생산을 향상시키는 약물의 투여 , 또는 자연적으로 생성 된 공급을 보충하기위한 인슐린의 직접 주사를 포함한다. 두 경우 모두 혈당 조절은 수동 과정이되며, 포도당 수치를 주기적으로 읽은 후에 약물이나 인슐린 중재를 실시 하면 해로운 장기적 영향을 미칠 수있는 스파이크와 계곡이 생길 수 있습니다. 연구진은 인슐린 방출과 혈류의 포도당 농도 사이의 중요한 실시간 연결을 유지하면서 인슐린 생산을 증폭시키는 새로운 방법을 개발하고자했습니다. 그들은 빛에 의해 요구에 따라 그들의 활동을 변화시키는 단백질에 의존하는 접근법 인 '광전자 학 (optogenetics)'을 이용함으로써이를 달성했다. 췌장 베타 세포는 광 활성화 가능한 아데 닐 레이트 시클 라제 (PAC) 효소를 암호화하는 유전자로 조작되었다. PAC는 청색광에 노출 될 때 분자 사이 클릭 아데노신 모노 포스페이트 (cAMP)를 생성하여 베타 세포에서 포도당으로 자극 된 인슐린 생산을 증가시킵니다. 인슐린 생산은 혈당량이 많은 경우에만 2-3 배 증가 할 수 있습니다. 낮은 수준의 포도당에서는 인슐린 생산량이 낮습니다. 연구진은 당뇨병 마우스 의 피부 아래에 조작 된 췌장 베타 세포를 이식하면 청색광으로 조명을받을 때 포도당의 내성과 조절이 개선되고, 고혈당증이 감소하며, 혈장 인슐린 수치가 높아지는 것으로 나타났습니다 . 터프 츠 대학교 (Tufts University) 공학부 화학 및 생물학 공학 교수이자 연구의 저자 인 Emmanuel Tzanakakis는“이것은 거꾸로 유사하지만 실제로는 생물학적 스위치를 켜고 끄는 데 빛을 사용하고있다. "이러한 방식으로, 우리는 약리학 적 개입없이 적절한 수준의 포도당을 더 잘 조절하고 유지하기 위해 당뇨병 상황에서 도움을 줄 수 있습니다. 세포는 인슐린 생산을 자연적으로 수행하고 그 내부의 조절 회로는 동일하게 작동합니다. 베타 세포 에서 일시적으로 cAMP를 사용해야 필요할 때만 더 많은 인슐린을 만들 수 있습니다. " 푸른 빛은 간단하게 모드를 높일 정상에서 스위치를 뒤집습니다. 세포의 기능을 조절하기 위해 광-활성화 가능한 단백질을 이용하는 이러한 광 유전 학적 접근법은 많은 생물학적 시스템에서 탐구되고 있으며 새로운 장르의 치료법의 개발을위한 노력을 촉진시켰다. Tufts의 Tzanakakis 연구실의 대학원생이자이 연구의 첫 번째 저자 인 Fan Zhang은“빛을 사용하여 치료를 조절하는 것에는 몇 가지 이점이있다”고 말했다. "분명히 반응은 즉각적이며, 인슐린 분비 증가에도 불구하고 세포가 소비하는 산소의 양은 우리 연구에서 알 수 있듯이 크게 변하지 않습니다. 산소 결핍은 이식 된 췌장 세포 와 관련된 연구에서 일반적인 문제입니다 ."

더 탐색 인슐린 방출 생물학에 대한 새로운 통찰 추가 정보 : Fan Zhang et al., Cyclic Adenosine Monophosphate, ACS Synthetic Biology 의 Optogenetic Control로 췌장 β- 세포 이식시 뮤린 모델에서 당뇨병 개선 . DOI : 10.1021 / acssynbio.9b00262 저널 정보 : ACS Synthetic Biology Tufts University 제공

https://phys.org/news/2019-11-insulin-producing-cells-diabetes.html

 

 

.혁신적인 나노 기술로 적외선을 에너지로 변환

에 의한 기술 KTH 왕립 연구소 나노 크리스털과 마이크로 렌즈를 결합하여 적외선을 포착하여 태양 에너지로 변환하는 필름의 클로즈업. 크레딧 : KTH Royal Institute of echnology, 2019 년 10 월 31 일

보이지 않는 적외선은 지구 표면의 모든 태양 복사의 절반을 차지하지만 일반적인 태양 에너지 시스템은 그것을 태양 에너지로 변환하는 능력이 제한적입니다. KTH의 혁신적인 연구는이를 바꿀 수 있습니다. KTH Royal Institute of Technology의 이론 화학 교수 인 Hans Ågren이 이끄는 연구팀 은 일반 태양 전지 위에 적용 할 수있는 필름을 개발하여 에너지 변환에 적외선 을 사용 하고 효율을 10 증가시킬 수있었습니다. 퍼센트 이상. Ågren은 "우리는 아직 기술을 최적화하지 않고 10 %의 효율성 향상을 달성했다"고 말했다. "조금 더 많은 작업으로 20 ~ 25 %의 효율성 향상을 달성 할 수있을 것으로 예상됩니다." 광물 페 로브 스카이 트와 같은 태양 전지에 사용되는 감광성 재료는 적외선에 반응하는 능력이 제한되어 있습니다. KTH 연구원 Haichun Liu와 Qingyun Liu가 개발 한이 솔루션은 나노 결정과 마이크로 렌즈 체인을 결합하는 것이 었습니다. "빛을 집중 마이크로 렌즈의 능력은 나노 입자가 볼에 약한 적외선 빛 방사선 변환 할 수 있습니다 빛을 태양 전지에 유용한를,"Ågren는 말한다. 연구 진행은 특허를 받았으며 과학 저널 Nanoscale에 발표되었습니다 .

더 탐색 연구원들은보다 효율적인 태양 전지를 만들기 위해 새로운 재료의 사용을 탐구합니다 추가 정보 : Qingyun Liu et al. Microlens 어레이는 낮은 여기 조도, Nanoscale (2019) 에서 상향 변환 발광을 향상 시켰습니다 . DOI : 10.1039 / c9nr03105g 저널 정보 : Nanoscale 에 의해 제공 기술 KTH 왕립 연구소

https://phys.org/news/2019-10-nanotechnology-breakthrough-enables-conversion-infrared.html

 

 

.연구원들은 현재 설정보다 1,000 배 작은 양자 칩을 만듭니다

에 의해 난양 기술 대학 약 3mm 크기의 NTU 과학자들이 개발 한 초소형 칩은 양자 통신 알고리즘을 사용하여 기존 산업 표준에 비해 향상된 보안을 제공합니다. 또한 현재 양자 통신 설정보다 1,000 배 적은 공간이 필요하므로 스마트 폰, 태블릿 및 스마트 시계와 같은 소형 장치에 배포 할 수있는보다 안전한 통신 기술을위한 문을 열 수 있습니다. 크레딧 : NTU Singapore, 2019 년 10 월 31 일

싱가포르 난양 기술 대학교 (NTU Singapore)의 연구원들은 현재의 양자 설정보다 1,000 배 작은 양자 통신 칩을 개발했지만 동일한 우수한 보안 양자 기술을 제공합니다. ATM에서 현금 인출에서 스마트 폰으로 온라인으로 상품 구매에 이르기까지 안전한 통신 방법에 사용되는 대부분의 주요 보안 표준은 양자 기술을 활용하지 않습니다. 보안상의 위험 이있는 개인 식별 번호 (PIN) 또는 암호의 전자 전송을 가로 챌 수 있습니다 . 크기가 약 3mm 인이 작은 칩은 양자 통신 알고리즘을 사용하여 기존 표준에 비해 향상된 보안을 제공합니다. 전달되는 정보 내에 암호를 통합하여 안전한 양자 키를 형성함으로써이를 수행합니다. 정보가 수신되면 키와 함께 정보가 파괴되어 매우 안전한 통신 형식이됩니다. 또한 현재의 양자 통신 설정보다 1,000 배 더 적은 공간이 필요하며, 냉장고만큼 크거나 전체 방 또는 사무실 바닥의 공간을 차지할 수도 있습니다. 이는 스마트 폰, 태블릿 및 스마트 시계와 같은 소형 장치에 배포 할 수있는보다 안전한 통신 기술의 문을 열어줍니다. 또한 온라인 거래 및 전자 통신을위한 더 나은 암호화 방법을위한 토대를 마련합니다. NTU의 Liu Ai Qun 교수와 Kwek Leong Chuan 부교수가 이끄는이 연구 결과는 최고의 동료 평가 저널 인 Nature Photonics에 발표되었습니다 . NTU의 전기 전자 공학부 출신 인 Liu 교수는 "오늘날 세상에는 많은 데이터가 디지털 방식으로 저장되고 통신되기 때문에 사이버 보안이 매우 중요합니다. 디지털 플랫폼 과 리포지토리에는 사용자가 암호를 입력해야합니다. 생체 데이터와 같은 경우에는 도청하거나 해독 할 수 있습니다. Quantum 기술은 암호와 정보가 전송되는 메시지 내에 통합되어 양자 키를 형성하므로이를 제거합니다. " Assoc Prof Kwek은 무작위 코드 문자열을 사용하여 정보를 암호화함으로써 양자 통신이 작동한다고 설명합니다. 정보는 의도 된 수신자 만 올바른 키로 열 수 있습니다. 추가 암호 나 생체 데이터를 전송할 필요가 없으며, 이는 현재 통신 형식의 표준 관행입니다. "보증 된 편지를 보내는 것과 같습니다. 편지를 쓴 사람이 봉투 안에 열쇠가 들어있는 봉투에 메시지를 고정했다고 가정합니다. 수신자는 같은 열쇠를 열어야합니다. Quantum 기술은 NTU의 국립 교육원 물리학자인 Assoc Prof Kwek는 말했다.

(LR) NTU 교수 Liu Ai Qun과 Assoc 교수 Kwek Leong Chuan은 녹색 회로 기판의 오른쪽 하단에 내장 된 초소형 3mm 양자 통신 칩을 보여줍니다. 이는 현재 설정보다 1,000 배 작으며 거의 ​​해독 할 수없는 수준의 암호화를 제공합니다. 크레딧 : NTU Singapore 비용 효율적인 군용 통신 기술

구글과 IBM을 포함한 세계 최대의 기술 회사들은 지금 상상할 수없는 속도로 컴퓨팅에 혁명을 일으킬 양자 슈퍼 컴퓨터를 개발하기 위해 경쟁하고 있습니다. 양자 기술의 매우 기대되는 강점 중 하나는 비밀 통신 기술인 암호화에 있습니다. 인터넷 서비스가 확산되면서 WhatsApp, Facebook, Skype, Snapchat, Telegram 등과 같은 전자 메일 및 메시징 플랫폼은 통신을위한 보안 채널 ( "클래식 채널")을 만들었습니다. 반대로, 정보를 전달하는 양자 채널에는 암호화 된 데이터에 통합 된 보안 프로토콜이 있습니다. 각 채널은 고유하게 다르므로 전송 중에 정보가 가로 채거나 유출 될 위험을 줄이거 나 없앨 수 있습니다. 간단히 말해, 양자 기술 은 "클래식 채널"에 필요한 암호 또는 생체 데이터의 추가 전송이 필요하지 않습니다. 이로 인해 차단 또는 정보 유출 위험이 없어져 거의 깨지지 않는 암호화가 만들어집니다. NTU 연구원들이 개발 한 양자 통신 칩은 실리콘과 같은 표준 산업 재료를 사용하기 때문에 비용 효율적이며, 제조가 용이합니다. Liu 교수는 "이것은 통신 보안의 미래이며 우리의 연구로 인해 우리는 양자 컴퓨팅 및 통신에 더 가까이 다가 갈 수 있습니다. 차세대 통신 장치의 생성을 촉진하고 은행의 온라인 금융 포털과 같은 디지털 서비스를 향상시키는 데 도움이 될 것입니다. , 디지털 정부 서비스. " NTU 팀은 현재 기존의 광 통신 시스템과 양자 통신 시스템 의 하이브리드 네트워크를 개발하려고 합니다. 이를 통해 인터넷 연결과 같은 광범위한 응용 프로그램에서 사용할 수있는 양자 기술의 호환성이 향상됩니다.

더 탐색 암호화없이 측정 장치 독립적 인 양자 통신 추가 정보 : G. Zhang et al, 연속 가변 양자 키 분배를위한 통합 실리콘 광자 칩 플랫폼, Nature Photonics (2019). DOI : 10.1038 / s41566-019-0504-5 저널 정보 : Nature Photonics 에 의해 제공 난양 기술 대학

https://phys.org/news/2019-10-quantum-chip-smaller-current-setups.html

 

 

.미래 기후 토양 시나리오에서 쌀 생산량이 급감하고 비소 증가

에 의해 스탠포드 대학 E. Marie Muehe는 줄기에서 쌀 곡물을 제거하여 수확량을 측정하고 비소 함량 및 기타 영양 정보를 분석 할 수 있습니다. 크레딧 : Kurt Hickman

쌀은 전 세계 인구의 절반 이상이 소비하는 가장 큰 세계적인 주식 작물입니다. 그러나 스탠포드 대학의 새로운 실험에 따르면 기후 변화에 따라 풍토 성 토양 비소가있는 주요 쌀 재배 지역에서 생산이 급격히 감소하고 중요한 식량 공급을 위태롭게 할 것이라고 제안합니다 . 미래 기후 조건에서 쌀 생산 을 조사한이 실험 은 쌀 생산량 이 2100 년까지 약 40 % 감소 할 수 있음을 보여줍니다. 이는 잠재적으로 기본 식량 공급원으로 작물에 의존하는 전 세계 일부 지역에서 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 무엇보다, 증가 된 온도에 토양 프로세스에 변화가 발생합니다 밥을 오늘 소비되는 쌀에 비해 두 배의 독성 비소를 포함 할 수 있습니다. 이 연구는 11 월 1 일 Nature Communications 에 발표되었다 . "우리가 2100 년이되었을 때, 우리는 약 100 억 명의 사람들이있는 것으로 추정되는데, 이는 쌀에 의존하는 50 억의 사람들과 일반적으로 필요한 칼로리에 접근 할 수없는 20 억의 사람들을 의미합니다." 스탠포드 대 지구 환경 에너지 과학부 (스탠포드 지구)의 지구 시스템 과학 테리 허 핑턴 교수 인 스콧 펜 도프 (Scott Fendorf)는 공동 저자이다. "우리는 적응할 준비를하기 위해 다가오는 이러한 도전에 대해 알고 있어야합니다." 연구자들은 쌀을 토양에서 비소를 풀어주고 비소 섭취에 특히 민감하게 만드는 홍수 벼에서 재배되기 때문에 구체적으로 보았다. 오늘날 많은 식량 작물에는 소량의 비소가 포함되어 있지만 일부 재배 지역은 다른 비소보다 더 취약합니다. 홍수 조건과 결합 된 더 높은 온도 로 인한 토양의 미래 변화는 쌀 공장 에서 더 높은 수준의 비소를 흡수하게 하며 자연적으로 발생하는 높은 비소와 함께 관개 수 를 사용 하면 문제가 악화됩니다. 이러한 요소가 모든 글로벌 상품에 동일한 방식으로 영향을 미치지는 않지만 타로 및 연꽃과 같은 다른 홍수 재배 작물에도 적용됩니다. 스탠포드 우즈 환경 연구소의 선임 연구원 인 펜 도르프는“우리가 관찰 한 쌀 생산량에 미치는 영향의 정도는 기대하지 않았다”고 말했다. "내가 놓친 것은 토양 생지 화학이 온도 상승에 얼마나 반응 할 것인가, 그것이 식물이 이용할 수있는 비소를 증폭시키는 방법, 온도 스트레스와 결합하여 식물에 실제로 영향을 미치는 방법에 관한 것입니다." 자연적으로 발생하는 반 금속 화학 비소는 대부분의 토양과 퇴적물에서 발견되지만 일반적으로 식물이 흡수하지 않는 형태입니다. 비소에 만성적으로 노출되면 피부 병변, 암, 폐 질환의 악화 및 궁극적으로 사망으로 이어집니다. 쌀의 세계적 중요성뿐만 아니라 저 알레르기 음식이 종종 유아에게 조기에 도입되기 때문에 쌀에 관한 것입니다. 스탠포드 (Stanford) 전 박사후 연구원이자 현재 독일 튀빙겐 대학교 (University of Tübingen University)의 수석 저자 인 E. Marie Muehe는“저는이 문제가 우리 사회에 어린 아이들을 둔 사람들에게도 중요하다고 생각합니다. "유아는 밥을 먹으면 우리보다 훨씬 작기 때문에 체중에 비해 비소를 더 많이 섭취하게됩니다." 기후 시뮬레이션 연구자들은 기후 변화에 관한 정부 간 패널에 의해 예측 된 바와 같이 2100 년까지 5도 섭씨 온도 상승과 2100 배의 대기 이산화탄소의 추정치를 기반으로 온실에서 미래 기후 조건을 만들었습니다.

https://youtu.be/bau3X0dAocE

이전의 연구는 세계 식량 위기와 관련하여 온도 상승의 영향을 조사했지만,이 연구는 기후 변화와 함께 토양 조건을 설명하는 최초의 연구였습니다. 실험을 위해이 그룹은 캘리포니아의 쌀 재배 지역에서 토양에서 중간 곡물 쌀 품종을 재배했습니다. 온실은 온도, 이산화탄소 농도 및 토양 비소 수준에 대해 통제되었으며, 앞으로 지하수를 과도하게 펌핑하여 비소로 오염 된 물로 농작물을 관개하여 토양에 쌓이게되어 더 높아질 것입니다. 펜 도르프는“우리는 종종 이것에 대해 생각하지 않지만 토양은 살아있다. 박테리아와 많은 다른 미생물로 가득하다. "이러한 미생물은 비소가 미네랄에 분리되어 식물에서 떨어져 있는지 또는 미네랄이 수상으로 나올지를 결정합니다." 연구원들은 온도가 상승함에 따라 미생물이 토양 고유의 비소를 더 불안정하게하여 쌀에 흡수 될 수있는 토양 수의 독소 양을 증가 시킨다는 것을 발견했습니다. 일단 섭취되면 비소는 영양소 흡수를 억제하고 식물의 성장과 발달을 감소시킵니다. 이는 과학자들이 관찰 한 수율 40 % 감소에 기여했습니다. 조기 경보, 향후 계획 생산량의 급격한 감소가 우려의 주요 원인이지만 과학자들은이 연구가 생산자들이 세계를 먹이기위한 잠재적 인 해결책을 찾는 데 도움이되기를 희망합니다. Fendorf는 "좋은 소식은 토양 관리에 대한 개정과 함께 새로운 조건에 적응할 수있는 품종을 키울 수있는 글로벌 커뮤니티의 능력 측면에서 과거의 발전을 감안할 때 우리 연구에서 관찰 된 문제를 해결할 수 있다는 낙관적입니다." 말했다. "또한 섭씨 5도 변화로 인한 위협에 계속 빛을 발할수록 사회가 우리가 그 정도의 온난화에 도달하지 못하도록하는 관행을 채택 할 것이라고 낙관합니다." 다음 단계 인 펜 도르프 (Fendorf), 공동 저자 인 톈 메이 왕 (Tianmei Wang)과 뮤헤 (Muehe)는 원격 수확을 사용하여 오염 된 논을 정확히 찾아 내 미래의 수확량과 비소 오염 을 모델링함으로써 쌀 생산량을 전 세계적으로 평가하고자합니다 . "이것은 대부분의 쌀이 소비되는 문제 일 가능성이 높기 때문에 우리는 동남아시아에 대해 생각합니다."라고 Wang 박사는 말했습니다. 지구 시스템 과학 후보. "특히 아빠와 같은 사람들을 위해-그는 하루에 세 번 밥을 먹으며 밥 없이는 살 수 없습니다."

더 탐색 쌀에있는 무기 비소를 감소시키는 Parboiling 방법 자세한 정보 : Nature Communications (2019). DOI : 10.1038 / s41467-019-12946-4 저널 정보 : Nature Communications Stanford University 제공

https://phys.org/news/2019-11-rice-yields-plummet-arsenic-future.html

 

 

.음, 꼬리가 보인다

 

 

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
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.

 

 

.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/ https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html

 

 

.인생의 기원에 대한 새로운 스핀?

에 의해 도쿄의 대학 크레딧 : CC0 Public Domain, 2019 년 11 월 1 일

도쿄 대학의 한 연구팀은 표준 실험실 장비를 사용하여 한 손 또는 키랄의 계단 모양의 초분자를 재현성있게 합성했습니다. 비-키랄 전구체를 함유하는 회전 용액으로부터 용매를 점진적으로 제거함으로써, 특정 방향으로 우선적으로 꼬이는 나선을 생성 할 수 있었다. 이 연구는 새롭고 더 저렴한 의약품 생산 방법으로 이어질 수있을뿐만 아니라 인생이 시작된 방식에 대해 남아있는 문제 중 하나를 해결합니다. DNA, 단백질 및 당을 포함하여 생명에 가장 중요한 분자의 가장 두드러진 특징 중 하나는 키랄성 (chirality) 이라고하는 "손잡이"를 가지고 있다는 것 입니다. 즉, 모든 살아있는 유기체 는 하나의 분자에 의존하기로 선택했지만 겹쳐 놓을 수없는 거울 이미지는 아무것도하지 않습니다. 이것은 오른 손잡이를 완전히 무시하면서 왼손잡이 장갑 만 가져 오는 개를 소유하는 것과 비슷합니다. 키랄 쌍이 동일하게 화학적으로 작동한다고 생각하면 더욱 수수께끼가됩니다. 이것은 비키 랄 전구체로 시작할 때 단지 한 종류의 키랄 분자를 생산하는 것을 매우 어렵게 만든다. 초기 생활 이 다른 유형보다 한 가지 유형의 손을 선택 하는 방법과 이유 는 생물학의 주요 문제이며 때로는 "동성 키랄성 문제"라고합니다. 하나의 가설은 일부 초기 불균형이 왼손잡이와 오른 손잡이 분자 사이의 대칭성을 깨뜨 렸으며, 이러한 변화는 진화 시간에 걸쳐 "고정"되었다는 것이다. 이제 도쿄 대학의 연구자들은 올바른 조건에서 거시적 회전이 특정 키랄성의 초분자 형성을 초래할 수 있음을 증명했습니다. 이것은 용매를 부드럽게 제거하여 용액을 농축하는 데 사용되는 화학 실험실의 표준 장비 인 회전식 증발기를 사용하여 달성되었습니다. "작은 규모의 차이로 인해 거시적 회전이 나노 스케일 분자 키랄성을 유발할 수 없다고 생각했지만, 분자의 키랄성은 실제로 회전 방향으로 고정 될 수 있음을 보여 주었다"고 첫 번째 저자 인 Mizuki Kuroha는 말했다. 그녀의 이론에 따르면, 원시 소용돌이에 갇힌 일부 고대 생체 분자는 오늘날 우리에게 맡겨진 손의 선택에 책임이 있습니다. 선임 저자 카즈유키 이시이 (Kazuyuki Ishii)는“이러한 결과가 생명의 동종 동일성 (homochirality)의 기원에 대한 통찰력을 제공 할뿐만 아니라 나노 스케일 분자 화학과 거시적 유체 역학의 조합에서 선구적인 모습을 나타낸다”고 말했다. 이 연구는 또한 키랄 분자 를 투입물로 요구하지 않는 키랄 약물에 대한 새로운 합성 경로를 가능하게 할 수있다 .

더 탐색 과학자들은 거울 분자를 구별하기 위해 새로운 고유의 키랄성으로 빛을 합성합니다. 추가 정보 : Mizuki Kuroha et al., Macroscopic Mechanical Rotations의 Chiral Supramolecular Nanoarchitectures : Phthalocyanines, Angewandte Chemie International Edition (2019) 의 거울상 선택적 응집 거동에 미치는 영향 . DOI : 10.1002 / anie.201911366 저널 정보 : Angewandte Chemie International Edition 도쿄 대학에서 제공

https://phys.org/news/2019-11-life.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