외계 행성을 연구하는 새로운 방법 – 천문학 자, 고유 한 무선 서명 해독
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.SNIPR은 질병 관련 돌연변이를 목표로합니다
작성자 : Richard Harth, 애리조나 주립대 학교 SNIPRs (단일-뉴클레오타이드-특정 프로그램 가능 Riboregulators)의 경우, 단일 뉴클레오티드 차이를 기준으로 RNA 서열을 식별 할 수 있습니다. 크레딧 : Shireen Dooling 2020 년 2 월 27 일
애리조나 주립대 바이오 디자인 연구소 소설 초안에 나타나는 오타는 큰 재난이 아닙니다. 그러나 자연은 종종 오류를 용서하지 않습니다. 유전자 코드 한 글자 만 변경하면 인간 건강에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. DNA 또는 RNA의 길이에 단일 염기를 포함하는 이러한 게놈 Gaffes는 점 돌연변이 로 알려져 있습니다. 신경 섬유종증, 겸상 적혈구 빈혈, 특정 형태의 암 및 테이-삭스 병을 비롯한 심각한 질병뿐만 아니라 색맹과 같은 경미한 이상을 초래할 수 있습니다. 돌연변이는 또한 통상적 인 치료에 내성이있는 질병 변이체를 생성 할 수있다. 연구원들은 이러한 점 돌연변이 를 감지 하여 인간 건강의 취약성을보다 잘 평가하고 정확한 조기 진단을 제공하며 적절한 치료를 안내하고자합니다. 그러나 지금까지 살아있는 세포 내에서 발생하는 점 돌연변이와 같은 미묘한 변화를 등록하는 것은 어려운 일이었습니다. 새로운 연구에서, 분자 설계 및 생체 모 방학을위한 Biodesign Center의 연구원 인 Alex Green과 그의 동료들은 점 돌연변이를 검출하는 새로운 방법을 설명합니다. 이 기술은 살아있는 세포에 적용될 수 있으며, 인간 건강과 관련된 돌연변이를 식별하는 빠르고 정확하며 저렴한 수단을 제공합니다. 이 방법은 종이 기반 진단 테스트 (Green과 그의 동료가 개발) 와 함께 사용하여 돌연변이를 정확히 찾아 내고 인체 열에 의해 반응하는 반응에서 색상 기반 판독 값을 표시 할 수 있습니다. 그린은“우리의 기술로 수행 한 작업은 검출하려는 RNA 사이의 매우 작은 서열 차이를 탐지 할 수있는 새로운 휴대용 방법을 개발하는 것입니다. "우리가 SNIPR (Single-Nucleotide-Specific Programmable Riboregulators)이라고 부르는이 시스템을 사용하면 단일 뉴클레오티드 차이를 기준으로 RNA 서열을 식별 할 수 있습니다." 이 기술은 매우 민감하여 후성 유전 학적 변화를 감지 할 수 있습니다. 개별 염기의 정체성을 바꾸지 않고 유전자 발현을 조절할 수있는 유전자 서열에 대한 미묘한 화학적 변형도 감지 할 수 있습니다. 분자 설계 및 생체 모방 생체 디자인 센터의 새로운 연구 및 책임자 인 Hao Yan에 따르면,이 방법의 진보는 언젠가 개인 유전자형 분석을위한 저비용 대안으로 사용될 수 있다고한다. "이 기술의 단순성으로 인해 가정에서 질병 관련 돌연변이를 선별하여 신속하고 정확한 테스트를 제공하면서도 사용자의 데이터 프라이버시를 유지할 수 있습니다." 이 기술은 돌연변이 관련 질병에 대한 저렴하고 다재다능한 리트머스 검사로서의 편리 성 외에도 항생제에 대한 유전자 저항성 및 말라리아와 같은 질병에 대한 최전선 치료 실패로 이어지는 돌연변이를 포함하여 세포 생물학의 근본적인 문제에 새로운 빛을 발할 것을 약속합니다. 그리고 HIV. 이 연구는 Cell 저널의 현재 호에 나타납니다 . 생명의 알파벳 인간에서 유전자 코드는 약 30 억 쌍의 뉴클레오티드로 구성되며, 상징적 인 DNA 이중 나선으로 배열됩니다. 인간을 포함한 모든 살아있는 유기체에 대한 완전한 건축 계획을 설명하는 뉴클레오타이드의 언어는 DNA의 네 가지 염기를 나타내는 A, T, C 및 G의 네 글자 시퀀스로 구성됩니다. 이들 4 개의 뉴클레오티드의 서열은 단백질 제조 지침을 제공하는 유전자를 형성한다. 단백질은 세포와 조직에 구조를 제공합니다. 근육, 연골, 인대, 모발 및 피부를 포함합니다. 단백질은 또한 신진 대사, 신호 전달, 면역 방어, 음식 소화 및 세포 분열을 포함한 수많은 세포 과정을 감독하는 생명의 중요한 기계 장치를 제공합니다.
SNIPR은 인체 건강에 영향을 줄 수있는 점 돌연변이를 식별 할 수있는 RNA 기반 구조입니다. 위 슬라이드는 노출 된 RNA 섹션이 세포의 건강한 RNA와 왼쪽에 보이는 SNIPR을 보여줍니다. 여기서 SNIPR은 OFF 위치로 유지되며 단백질이 생성되지 않습니다. 우측 상단에서, SNIPR은 돌연변이 RNA를 만난다. 여기에서, 결합은 SNIPR이 전개되게하여 서열을 판독하고 RNA 메시지를 단백질로 번역하는 리보솜을 노출시킨다. 하단 슬라이드는 종이 기반 시스템에 발견 된 환자 RNA 샘플을 보여 주며, SNIPR에서 돌연변이 RNA가 감지되면 색상 변화를 표시합니다. 크레딧 : Alex Green
사냥 돌연변이
DNA 유전자의 점 돌연변이는 RNA로 전사 될 수 있으며, 때로는 생성 된 단백질을 비활성화하거나 기능을 변경하는 경우가 종종 있으며 인간 건강에 영향을 미칩니다 . 이러한 돌연변이를 확인하기 위해 연구자들은 세포의 RNA 서열과 결합 할 수있는 RNA의 상보 적 조각을 포함하는 영리한 구조 인 SNIPR을 설계했다. 세포 내에서, 이들 구조는 이들이 세포의 변형 된 유전자에 의해 지시 된 돌연변이 된 RNA 서열을 만나면 활성화된다. 세포의 돌연변이 RNA와 트리거 가닥의 결합이 정확한 경우, SNIPR이 펼쳐져 리보솜 (RNA)을 단백질로 번역하는 데 필요한 기계 장치에 의한 서열 접근이 가능합니다. 그러나, SNIPR이 돌연변이되지 않은 서열을 만나면, 불일치가 있고 단백질의 번역이 차단된다. 교정 RNA 돌연변이 된 RNA 서열과 돌연변이되지 않은 RNA 서열 사이의 유전자 발현 의 결과 100 배 차이가 박테리아 대장균에서 관찰되었고 (단백질 생산에서 측정 된 바와 같이), 점 돌연변이의 검출이 용이 해졌다. 이 기술은 소위 바인딩 또는 하이브리드 에너지의 차이를 예리하게 감지하는 데 의존합니다. 그린은“일반적으로 DNA 또는 RNA 염기쌍에 대해 생각할 때 수소 결합을 통해 이루어지고있다. "G가 C에 결합하면 3 개의 수소 결합이고 A가 U에 결합하면 2 개의 수소 결합이다." 점 돌연변이 이외에, 시험 관내 분석은 메틸화와 같은 후성 유전 학적 변화가 발생할 때 결합 에너지의 작은 차이를 검출 할 수있다. 의료 자원이 부족한 지역에서는 종이 기반 시험을 사용할 수 있습니다. 이 기술은 정교한 장비가 필요하지 않고 인체 온도에서 작동 할 수 있기 때문에 개발 도상국에게 특별한 가능성을 가지고 있습니다. 최초의 저자 인 Hong Hong은 이전에 Biodesign Institute에서 근무했으며 현재 하버드의 박사후 연구원으로, 원하는 RNA 표적 서열을 기반으로 SNIPR을 효율적으로 설계 할 수있는 컴퓨터 알고리즘을 설계했습니다. Hong은“SNIPR을 사용하기 쉽도록 프로세스를 자동화하여 모든 사람이 RNA 접기 및 RNA 상호 작용에 대한 지식 없이도이를 설계 할 수있게되었다”고 말했다. "이들은 이미 인간 유전자형 분석, Zika 바이러스 탐지 및 바이러스 균주 식별과 같은 많은 실제 응용 프로그램을 보여줍니다." 과학 기술의 장점 역학적으로 특정 균주를 식별하는 것이 매우 중요합니다. 예를 들어 Zika의 일부 유전자 변이체는 선천적 이상 위험이 높은 것으로 보이며 현재 순환하는 코로나 바이러스도 진화하고 있으며 2002-2003 년에 SARS 전염병을 일으킨 코로나 바이러스와 매우 유사한 서열을 가지고 있습니다. 이러한 돌연변이 병원체의 영향과 지리적 분포를 확인하는 것은 이들 및 미래의 질병 발생을 해결하는 데 매우 중요합니다. 이 방법은 또한 암과의 싸움에서 새로운 희망을 제공 할 수 있습니다. 예를 들어, 희귀하고 공격적인 형태의 난소 암과 관련된 과립구 세포 종양은 유전자 코드를 구성하는 30 억 개의 뉴클레오티드 쌍 중 단 하나의 부정확 한 염기에 기인 한 반면 종양 억제 BRCA1 및 BRCA2의 점 돌연변이 유전자는 유방암에 대한 평생 위험의 6 배 증가를 담당합니다. SNIPR의 세분화 된 민감도는 주어진 돌연변이에 대해 이형 접합성 또는 동형 접합 성인 환자, 즉, 염색체에 돌연변이 된 유전자의 1 개 또는 2 개의 카피를 가지고 있는지의 여부를 질병 취약성을 결정하는 중요한 요소로 구별 할 수있다. HIV의 특정 점 돌연변이는 일반적인 항 레트로 바이러스 요법의 실패로 이어질 수 있습니다. 이러한 돌연변이에 대한 SNIPR 테스트는 이러한 돌연변이를 신속하게 식별하고 적절한 치료를 안내 할 수 있습니다. HIV 약물 내성에 대한 기존의 테스트는 샘플 당 200 달러 이상의 비용이 필요한 많은 사람들에게 엄청나게 비쌉니다. SNIPR 프로브를 종이 기반 인식 시스템과 함께 사용하면 진단 도구가 가장 중요한 곳이면 어디에서나 유전자 점 돌연변이의 빠르고 저렴한 비용으로 정밀하게 검출 할 수 있습니다. 또한 SNIPR은 연구자들이 일반적인 치료법에 대한 균주 변이 및 돌연변이 관련 저항성을 이해하는 데 도움이 될 것을 약속합니다.
더 탐색 단일 세포의 게놈에서 돌연변이를 탐지하는 획기적인 추가 정보 : Cell (2020). DOI : 10.1016 / j.cell.2020.02.011 저널 정보 : 세포 에 의해 제공 애리조나 주립 대학
https://phys.org/news/2020-02-sniprs-aim-disease-related-mutations.html
.기름과 물의 사랑 증오 화학에 폴리머가 붙 잡히다
작성자 : Ashley C Huff, Oak Ridge National Laboratory 2020 년 2 월 27 일
Oak Ridge National Laboratory와 University of Tennessee의 연구원들은 액체-액체 인터페이스에서 폴리머 자기 조립을 실시간으로 추적했습니다. 출처 : 미셸 레먼 / 오크 릿지 국립 연구소, 미국 에너지 부 Oak Ridge National Laboratory와 University of Tennessee의 연구원들은 신경-모양 컴퓨팅 및 바이오 영감 기술을위한 재료를 발전시키기 위해 오일-워터 인터페이스에서 폴리머 자체 조립의 내부 작업을 거의 관찰하지 못했습니다.
Journal of the American Chemical Society에 발표 된 결과는 분자들이 포장하는 방식에 대한 새로운 통찰력을 제공하며, 특정 기능에 맞게 수정 될 수있는 구조를 가진 단층의 두꺼운 표면 인 "조정 가능한"인터페이스를 제시합니다. ORNL의 화학 과학 부서의 Benjamin Doughty는“액체-액체 인터페이스에서 발생하는 화학의 설계 규칙을 이해하면 궁극적으로 우리가 어떻게 맞춤형 특성을 갖는 새로운 재료를 만들 수 있는지 알려줍니다. 이 연구는 연질 재료를 사용하여 지질 이중층 을 모방하는 데 대한 관심을 넓 힙니다. 뇌의 신경망을 가로 질러 신호를 처리하고 세포를 가로 질러 이온, 단백질 및 기타 분자를 운반하는 것과 같은 중요한 생물학적 기능을 가진 선택적 막입니다. 공동 저자는 이전 에 기름에 지질 코팅 된 물방울 을 사용하여 생체 모방 막을 설계 했으며 자연 정보 처리, 학습 및 기억 기능을 갖춘 신경성 또는 뇌와 같은 컴퓨터의 감각 구성 요소로서의 잠재력을 입증했습니다. DOE 과학 사용자 사무실 ORNL의 나노 상 물질 과학 센터의 Pat Collier는“지질은 본질적으로 깨지기 쉽고 부패하기 때문에 안정성을 제공하고 다양한 자연 기능을 제공 할 수있는 폴리머 기반의 대응 물 개발에 관심이있다”고 말했다. 시설. 그러나 계면 화학에 대한 지식이 없으면 천연 또는 합성 분자로부터 기능성 이중층을 만드는 데 어느 정도의 미스터리가 수반됩니다. 용액의 비이커에서 상호 작용하는 화학 종은 선택적인 특성, 예를 들어 신경성 컴퓨팅의 비 디지털 언어를 구성하는 감각 자극을 저장 또는 필터링하는 능력과 유사한 막을 형성하거나 형성하지 않을 수있다. 콜리어는“ 특정 목적으로 분자를 훈련시키고 새로운 기능을 열려면 자기 조립 과정 에서 분자 수준 에서 일어나는 일을 이해해야한다 ”고 말했다. 실험을 위해 연구원들은 천연 지질과 유사한 구조를 가진 작은 폴리머 변이체 인 올리고머를 선택하고, 표면과 분광법을 사용하여 물과 기름 사이에 형성된 분자 단층 (이중층의 한쪽면)을 조사했습니다. ORNL 팀은 중요한 연구 분야 인 액체-액체 인터페이스를 조사했지만 기술적 인 문제 로 인해 과소 평가 된 소수의 그룹 중 하나입니다 .
오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory)와 테네시 대학 (University of Tennessee)의 연구원들은 폴리머가 오일-워터 인터페이스에서 단층으로자가 조립되는 방식을 실시간으로 추적했습니다. 이 애니메이션은 단층 구성을 나타냅니다. 출처 : 미셸 레먼 / 오크 릿지 국립 연구소,
미국 에너지 부 Doughty 교수 는“우리의 목표는 유수 계면 에서의 비대칭 성으로 인해 종들이 다르게 흡수되어 기능적인 디자인으로 포장되어 주문되는 방식을 조사하는 것이었다 . 연구 된 올리고머는 양친 매성 분자로, 구조의 일부는 소수성이고 다른 것은 친수성이라는 의미입니다. 오일에 안정화 된 샘플이 수성 용액에 도입 될 때, 분자는 혼합 된 인력 및 물에 대한 반발에 응답하여 자기 조립된다. 올리고머의 약간 대전 된 극성 헤드는 수상 상태에 있기를 원하며, 극성이없는 꼬리는 오일 상태에 있기를 원합니다. Doughty 박사는“이러한 분자들이 다양한 인터페이스에서 어떻게 배열되는지 실시간으로 관찰 할 수있는 것은 광범위하게 적용 할 수있는 근본적인 과학적 성취”라고 말했다. 애니메이션에서 볼 수 있듯이, 하전 된 올리고머는 수상으로 향합니다. 그러나 유연한 테일은 여유 공간이있을 때 오일에 감겨 지거나 인터페이스가 혼잡 해지면 이웃을 수용하도록 조여줍니다. Doughty는“우리는 수상에서 이온 또는 하전 된 입자를 조절하는 것이 올리고머가 더 단단히 감긴 구조를 가지고 잘 정의 된 계면의 형성을 돕는다는 것을 발견했다. 너무 적은 이온과 꼬리가 느슨하게 퍼져 간격이 남습니다. 너무 많아서 표면에서 튀어 나와 콜리어는“이 연구 결과는 단층의 크기와 모양을 수정하고 다음 단계에서 천연 지질과 마찬가지로 비대칭 디자인의 이중층을 가능하게하는 접근법을 지적한다”고 말했다. "이 연구는 바이오 물질의 새로운 잠재력을 여는 데 한 걸음 더 다가 섰습니다." 새로운 물질을 디자인하기 위해 분자 수준에서 표면을 맞추는 것은 바이오 컴퓨팅뿐만 아니라 화학적 분리, 감지 및 검출을위한 가능성을 열어줍니다. Doughty는“ 액체-액체 인터페이스를 준수하면 이러한 모든 기술을 주도하는 화학 작용을 이해하는 데 도움이됩니다. 더 탐색 바이오 회로는 감각 컴퓨팅을 향한 단계에서 시냅스와 뉴런을 모방
추가 정보 : Azhad U. Chowdhury et al., 기능적 인터페이스의 자기 조립을 주도하는 메커니즘에 대한 통찰 : 지질에서 충전 된 양친 매성 올리고머로의 이동 , 미국 화학 학회지 (2019). DOI : 10.1021 / jacs.9b10536 저널 정보 : 미국 화학 학회지 에 의해 제공 오크 리지 국립 연구소
https://phys.org/news/2020-02-polymers-caught-love-hate-chemistry-oil.html
.간단하고 무료 : 과학자들이 면역 체계를 향상시키고 더 오래 살 수 있도록 도와주는 요소를 찾습니다
주제 : 노화식이장수살크 연구소 으로 솔크 연구소 2020년 2월 27일 건강 한 노인 부부 쥐의 칼로리 제한식이 요법의 세포 효과에 대한 가장 상세한 보고서를 제공하는 새로운 연구에 따르면 적은 양의 음식을 섭취하면 면역 체계가 강화되고 신체의 염증 수준이 감소하며 연령 관련 질병의 발병이 지연되고, 더 오래 살도록 도와주세요
면역 체계를 강화하고 싶다면 몸 전체의 염증 수준을 낮추고 연령 관련 질병의 발병을 늦추고 더 오래 산다면 음식을 적게 섭취하십시오. 이것이 쥐에서 칼로리 제한 식단의 세포 효과에 대한 가장 상세한 보고서를 제공하는 미국과 중국 과학자들의 새로운 연구의 결론입니다. 칼로리 제한의 이점은 오랫동안 알려져 왔지만, 새로운 결과는 2020 년 2 월 27 일 Cell 에 상세히 기술 된 바와 같이, 이러한 제한이 어떻게 세포 경로에서 노화로부터 보호 할 수 있는지를 보여준다 .
https://youtu.be/jEtgqOgddpY
"우리는 이미 칼로리 제한이 수명을 연장한다는 것을 알고 있었지만 이제는 단일 세포 수준에서 발생하는 모든 변화를 보여주었습니다."라고 새 논문의 선임 저자 인 Juan Carlos Izpisua Belmonte는 말합니다. 유전자 발현 실험실 및 Roger Guillemin 의자 보유자. "이것은 우리가 결국 인간의 노화를 치료하기 위해 약물로 행동 할 수있는 목표를 제공합니다." 노화는 암, 치매, 당뇨병 및 대사 증후군을 포함한 많은 인간 질병의 가장 큰 위험 요소입니다. 동물 모델에서 칼로리 제한은 이러한 연령 관련 질병에 대한 가장 효과적인 중재 중 하나 인 것으로 나타났습니다. 연구자들은 개별 세포가 유기체가 노화함에 따라 많은 변화를 겪는다는 것을 알고 있지만, 칼로리 제한이 이러한 변화에 어떤 영향을 줄 수 있는지는 알지 못했습니다. 새로운 논문에서 벨몬트와 그의 공동 연구자들 (현재 중국에서 자체 연구 프로그램을 운영하는 교수 인 삼크 연구소의 졸업생 3 명 포함)은 일반 식단에서 쥐와 함께 30 % 적은 칼로리를 섭취 한 쥐를 비교했다. 동물의식이는 18 개월 내지 27 개월 동안 조절되었다. (인간에서 이것은 50 세에서 70 세 사이의 칼로리 제한 식단을 따르는 사람과 거의 같습니다.) 칼로리 제한 그림
이 그림은 칼로리 제한이 세포 기능의 다양한 측면에 영향을 미치는 방식을 나타내며, 염증 및 전체 노화 관련 유전자의 활성을 감소시키는 전체 결과와 함께 나타납니다. 크레딧 : Salk Institute
다이어트의 시작과 끝에서 Belmonte의 연구팀은 56 마리의 쥐에서 40 개의 세포 유형에서 총 168,703 개의 세포를 분리하고 분석했습니다. 세포는 지방 조직, 간, 신장, 대동맥, 피부, 골수, 뇌 및 근육에서 나왔습니다. 각 분리 된 세포에서 연구자들은 단일 세포 유전자 시퀀싱 기술을 사용하여 유전자의 활성 수준을 측정했습니다. 그들은 또한 주어진 조직 내에서 세포 유형의 전체 구성을 조사했습니다. 그런 다음 각식이 요법에서 구식 생쥐와 어린 생쥐를 비교했습니다. 정상적인식이 요법에서 쥐가 나이가 들어감에 따라 발생하는 많은 변화는 제한된식이 요법을하는 쥐에서는 발생하지 않았습니다. 노년기에도식이 요법에 사용 된 동물의 많은 조직과 세포는 어린 쥐의 조직과 매우 유사했습니다. 전반적으로, 정상적인식이에서 랫트의 조직에서 보이는 세포 조성의 연령 관련 변화의 57 %는 칼로리 제한식이에서 랫트에 존재하지 않았다. 공동 저자 인 Guang-Hui Liu는“이러한 접근 방식은 이러한 세포 유형에 대한 칼로리 제한의 영향을 알려 주었을뿐만 아니라 노화 동안 단일 세포 수준에서 일어나는 일에 대한 가장 완전하고 상세한 연구를 제공했습니다. 중국 과학원 교수. 콘셉 시온 로드리게스 에스테반과 후안 카를로스 이즈 피 수아 벨몬테
왼쪽에서 : Concepcion Rodriguez Esteban과 Juan Carlos Izpisua Belmonte. 크레딧 : Salk Institute
면역, 염증 및 지질 대사와 관련된식이의 영향을 가장 많이받는 일부 세포 및 유전자. 연구 된 거의 모든 조직에서 면역 세포의 수는 대조군 래트가 노화 될 때 극적으로 증가 하였지만, 제한된 칼로리를 갖는 래트의 연령에 의해 영향을받지 않았다. 지방 지방 조직의 한 유형 인 갈색 지방 조직에서, 칼로리 제한식이는 많은 항 염증 유전자의 발현 수준을 어린 동물에서 볼 수있는 수준으로 되돌 렸습니다. "현재 연구에서 주요 발견은 노화 동안 염증 반응의 증가가 칼로리 제한에 의해 체계적으로 억제 될 수 있다는 것입니다."라고 중국 과학원의 교수 인 Jing Qu는 말합니다. 연구자들이 열량 제한에 의해 변경된 전사 인자 (기본적으로 다른 많은 유전자의 활동을 광범위하게 변화시킬 수있는 마스터 스위치)에 집착했을 때 눈에 띄는 결과가 나왔습니다. 전사 인자 Ybx1의 수준은 23 가지 다른 세포 유형의식이에 의해 변경되었다. 과학자들은 Ybx1이 연령 관련 전사 인자 일 수 있으며 그 효과에 대한 더 많은 연구를 계획하고 있다고 생각합니다. “사람들은 '당신이 먹는 음식이다'고 말하며, 우리는 그것이 여러 가지면에서 사실이라고 생각합니다.”라고 논문의 또 다른 저자이자 Salk의 연구원 인 Concepcion Rodriguez Esteban은 말합니다. "연령 세포의 상태는 음식 섭취량과 섭취량을 포함한 환경과의 상호 작용에 따라 달라집니다." 이 팀은 현재 노화 된 약물 목표를 발견하고 수명과 건강 기간을 늘리기위한 전략을 구현하기 위해이 정보를 활용하려고합니다.
참조 : 2020 년 2 월 27 일, Cell . DOI : 10.1016 / j.cell.2020.02.008 이 연구에 참여한 다른 연구자들은 중국 과학 아카데미의 Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang 및 Qi Zhou; Xuanwu 병원 수도 의과 대학의 Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan 및 Weiqi Zhang; 북경 연합 의과 대학 병원의 Xiao Long; Zhejiang University School of Medicine의 Guoji Guo. 관련 연구와 연구자들은 중국의 국가 주요 연구 개발 프로그램, 중국 과학 아카데미의 전략 우선 순위 연구 프로그램, 중국 자연 과학 재단, 베이징 자연 과학 재단, 베이징시 보건위원회의 보조금으로 지원을 받았다. 및 가족 계획, 인간 두뇌 보호를위한 첨단 혁신 센터, 주 막 생물학 연구소, Moxie Foundation 및 Glenn Foundation.
.센서가 너무 좋으며“스푸키”– 양자 얽힘을 사용하여 자기 여기를 감지
TOPICS : 입자 물리학인기있는양자 컴퓨팅양자 물리학초전도체 으로 일본 과학 기술 진흥기구 2020 년 2 월 23 일 양자 센서 아티스트 인상 양자 얽힘을 사용하는 센서는 단일 자기 여기가 밀리미터 크기의 구에 존재하는지 여부를 결정할 수 있습니다. 이것은 물리 법칙에 따라 가능한 자기 감지의 한계에 가까워집니다.
도쿄 대학의 첨단 과학 기술 연구소 (RCAST)의 과학자들은 이상한 양자 얽힘의 힘을 통해 자기 구체와 센서를 결합하는 방법을 시연했습니다. 그들은 구체에서 단일 자기 여기의 존재가 원샷 측정으로 검출 될 수 있음을 보여 주었다. 이 연구는 자성 물질과 상호 작용할 수있는 양자 시스템으로의 중요한 발전을 나타냅니다. 근처 건초 더미에 바늘이 포함되어 있는지 여부를 단일 스위프로 알려주는 강력한 센서를 상상해보십시오. 이러한 장치는 공상 과학에서만 존재할 수있는 것처럼 보이지만 양자 역학의 가장 반 직관적 인 효과 중 하나를 사용하면이 수준의 감도가 현실이 될 수 있습니다. 앨버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 연결된 입자가 먼 거리에서 즉시 상호 작용할 수있게 해주는 양자 역학의 핵심 인 이상한 과정 인 엉킴 현상을 한 번 불렀습니다.
단일 자석 탐지기 회로도 단일 마그네틱 검출기에서 관심있는 모드의 개략도. Kittel 모드라고하는 강자성 결정의 집단 스핀 여기의 균일 한 처리 모드는 마이크로파 캐비티 모드를 통해 초전도 큐 비트에 일관되게 연결됩니다. 크레딧 : © Dany Lachance-Quirion
실험에 따르면 양자 역학은 시스템의 일부를 더 이상 개별적으로 설명 할 수는 없지만 근본적으로 얽히게되어 상황에 따라 하나의 측정이 다른 쪽의 운명을 자동으로 결정하는 상황을 허용한다는 것을 확인했습니다. 예를 들어, 두 전자가 서로 엉켜서 위 또는 아래를 가리 키도록 할 수 있습니다. 따라서 하나를 측정하면 다른 하나의 상태에 즉시 영향을줍니다. Dany Lachance-Quirion의 첫 번째 저자 인 Dr. Dany Lachance-Quirion은 다음과 같이 말합니다.“사고는 양자 역학 교과서에 수십 년 동안있었습니다. RCAST에서 수행 된 실험에서, 이트륨 철 가넷의 밀리미터 크기의 구체가 센서 역할을하는 초전도 조셉슨 접합 큐 비트와 동일한 공진 공동에 배치되었습니다. 구체와 공진 공동의 결합, 그리고 공동과 큐빗 사이의 결합으로 인해, 구체 내에 자기 여기가 존재하지 않으면 큐비 트는 전자기 펄스에 의해서만 여기 될 수있다. 큐 비트 상태를 읽으면 구의 상태가 나타납니다. 나카무라 야스 노부 교수는“평균화 대신 단일 샷 탐지를 사용하여 매우 민감하고 빠른 장치를 만들 수있었습니다. "이 연구는 액시온 (axion)이라는 이론적 인 암흑 물질 입자를 찾는 데 도움이 될만큼 강력한 센서를위한 길을 열 수있었습니다." 2020 년 1 월 24 일, 과학, Dany Lachance-Quirion, Samuel Piotr Wolski, Yutaka Tabuchi, Shingo Kono, Koji Usami 및 Nakamura Yasunobu의“초전도 큐 비트가있는 단일 마그네틱의 단일 각도 검출”. DOI : 10.1126 / science.aaz9236 이 논문은 Science 지에 “초전도 큐 비트가있는 단일 마그 논의 얽힘 기반 단일 샷 탐지”로 출판되었습니다 .
.광섬유 네트워크에서 꼬인 빛을 가진 다차원 양자 통신
TOPICS : Witwatersrand광통신광학대중통신대학 으로 위트 워터스 랜드 대학 2020년 1월 24일 뒤틀린 빛 두 개의 광자가 얽혀 있는데, 하나는 편광이고 다른 하나는 궤도 각 운동량 – 꼬인 빛입니다. 편광 광자를 섬유를 통해 통과시키고 비틀린 광을 공기 중에 유지함으로써, 단일 모드 섬유를 통해서도 다차원 얽힘 수송이 가능하다. 크레딧 : Wits University
Wits (남아프리카 공화국)와 HUST (중국) 팀은 기존의 광섬유 네트워크에서 비틀림 된 빛으로 다차원 양자 통신이 가능함을 보여줍니다. 남아프리카 요하네스 버그의 Witwatersrand 대학과 중국 우한의 Huazhang 과학 기술 대학에서 수행 된 새로운 연구는 광섬유 네트워크를 통한 안전한 데이터 전송에 흥미로운 영향을 미칩니다. 연구팀은 역동적으로 하나의 패턴 만 지원하는 기존의 광섬유 링크를 통해 여러 개의 트위스트 라이트 패턴을 전송할 수 있음을 입증했다. 그 의미는 다차원의 얽힌 양자 광을 활용하여 미래의 양자 네트워크를 실현하는 새로운 접근법입니다. 사이언스 대학교 물리학과의 앤드류 포브스 (Andrew Forbes) 교수가 이끄는 연구팀이 HUST의 지안 왕 (Jian Wang) 교수와 공동으로이 연구를 온라인으로 발표했다. 단일 모드 광섬유를 통한 다차원 얽힘 전송이라는 논문에서 연구원들은 미래의 양자 네트워크를 실현하기위한 새로운 패러다임을 보여줍니다. 팀은 역설적으로 단일 패턴 만 지원할 수있는 기존 광섬유의 통신 링크 후에 여러 패턴의 빛에 액세스 할 수 있음을 보여주었습니다. 연구팀은 빛, 편광 및 패턴의 두 가지 자유도에서 얽힘을 엔지니어링하여 편광 된 광자를 섬유로 전달하고 다른 광자와 함께 많은 패턴에 액세스함으로써이 양자 트릭을 달성했습니다.
Witwatersrand 대학 아이작 네이프 위츠 박사 아이작 네이프 (Isaac Nape) — 2 대 박사 중 하나 프로젝트의 학생 — 양자 얽힘 실험을 조정합니다. 크레딧 : Wits University
“본질적으로,이 연구는 다차원 얽힌 상태로 기존의 파이버 네트워크를 통해 통신하는 개념을 도입하여 기존의 양자 통신의 이점과 편광 된 광자를 이용한 고차원 통신의 이점과 함께 빛의 패턴을 사용하는 이점을 제공합니다”라고 Forbes는 말합니다. 새로운 트위스트, 새로운 패러다임 현재의 통신 시스템은 매우 빠르지 만 기본적으로 안전하지는 않습니다. 안전한 통신을 위해 QKD (Quantum Key Distribution)를 사용하는 경우와 같이 양자 세계의 기발한 특성을 이용하여 연구원들이 암호화에 자연 법칙을 사용하도록합니다.
Witwatersrand 대학 준 루이 준 루이 박사 Wits 실험실에서 프로젝트의 학생들. 크레딧 : Wits University
여기에서 "Quantum"은 아인슈타인에 의해 혐오스러운 거리에서의 양자 작용 (quantum 얽힘)을 의미합니다. 지난 수십 년간, 양자 얽힘은 다양한 양자 정보 프로토콜에 대해 광범위하게 탐색되어 QKD를 통한 통신의 보안을 강화했습니다. 소위 "큐 비트"(2D 양자 상태)를 사용하면 정보 용량이 제한되지만 인코딩을위한 자유도로서 편광을 사용하여 파이버 링크를 통해 이러한 상태를 얻는 것은 쉽습니다. 빛의 공간 패턴, 패턴은 고차원 인코딩의 이점이있는 또 다른 자유도입니다. 사용할 패턴이 많이 있지만 안타깝게도 사용자 지정 광섬유 케이블이 필요하므로 기존 네트워크에는 적합하지 않습니다. 현재 연구에서 팀은이 두 극단의 균형을 잡는 새로운 방법을 찾았습니다. Forbes는“트릭은 하나의 광자를 편광으로 비틀고 다른 하나는 패턴을 비틀어 두 개의 자유 도로 얽힌“나선형 빛”을 형성하는 것이 었습니다. “편광 얽힌 광자는 하나의 패턴만을 가지므로 장거리 단일 모드 광섬유 (SMF)로 전송 될 수있는 반면, 꼬인 광 광자는 광섬유없이 측정 될 수 있으며 자유 공간에서 다차원 적 꼬임 패턴에 접근 할 수 있습니다 . 이러한 비틀림은 정보 인코딩에 유망한 후보 인 궤도 각 운동량 (OAM)을 전달합니다.” 현재 과제 극복 고차원 공간 모드 (예 : OAM 모드)와의 양자 통신은 유망하지만 특별히 설계된 다중 모드 광섬유에서만 가능하지만 모드 (패턴) 커플 링 노이즈에 의해 크게 제한됩니다. 단일 모드 광섬유에는이 "패턴 커플 링"(얽힘을 저하시키는)이 없지만 2 차원 편광 엉킴에만 사용할 수 있습니다. “게시 된 연구의 참신함은 기존의 단일 모드 광섬유에서 다차원 얽힘 전송을 시연하는 것입니다. 빛은 두 가지 자유 도로 비틀어집니다. 편광은 나선형으로 빛을 내기 위해 비 틀리고 패턴도 마찬가지입니다. 이것을 양자-궤도 통신을 위해 이용되는 스핀-궤도 커플 링이라고합니다.”라고 포브스는 말합니다. "각 전송은 여전히 큐 비트 (2D)이지만 다른 광자에 뒤 틀릴 수있는 꼬인 패턴의 수 때문에 무한한 수가 있습니다." 이 팀은 250m 이상의 단일 모드 광섬유를 통한 다차원 얽힘 상태의 전송을 시연하여 무한한 수의 2 차원 부분 공간이 실현 될 수 있음을 보여주었습니다. 각각의 서브 스페이스는 정보를 다중화하거나 다중 수신기로 정보를 다중화하는데 사용될 수있다. “이 새로운 접근 방식의 결과로 전체 차원의 OAM Hilbert 공간에 액세스 할 수 있지만 한 번에 2 차원으로 액세스 할 수 있습니다. 어떤 의미에서는 단순한 2D 접근법과 진정한 고차원 접근법 사이의 타협점입니다. 중요한 것은, 높은 차원의 상태는 기존의 파이버 네트워크를 통한 전송에 부적합한 반면,이 새로운 접근 방식은 레거시 네트워크를 사용할 수있게하는 것입니다. 참조 : 6월 리우, 이삭 목덜미, Qainke 왕, 아담 발레, 지안 왕 앤드류 포브스 2020 년 24 Janaury하여 "단일 모드 광섬유를 통해 다차원 얽힘 전송은" 과학은 진보 . DOI : 10.1126 / sciadv.aay0837 요약: 글로벌 양자 네트워크는 장거리에 얽힌 상태의 분포를 필요로하며, 편광을 사용하여 이미 입증 된 상당한 진보와 함께, 자유 공간에서 약 1200km, 광섬유에서 100km에 도달합니다. 공간 차원의 광 모드와 같은 더 높은 차원을 갖는 힐버트 공간은 광자 당 더 높은 정보 용량을 허용하지만, 이러한 공간 모드 얽힘 전송은 주문형 다중 모드 섬유를 필요로하고 디코 히 런스 유도 모드 커플 링에 의해 제한된다. 여기서 우리는 기존의 단일 모드 광섬유 (SMF) 아래로 다차원 얽힌 상태를 전송함으로써이를 회피합니다. 우리는 쌍 광자 쌍의 스핀-궤도 자유도를 서로 얽매 고 SMF 아래로 편광 (스핀) 광자를 통과시키면서 다른 궤도 각 다중 운동량 (궤도) 부분 공간에 접근하면서, 이에 의해 다차원 얽힘 수송이 실현된다. 우리는 다중 2 × 2 차원에 걸쳐 250 m의 SMF 아래로 높은 충실도 하이브리드 얽힘 보존을 보여줍니다. 우리는 양자 상태 단층 촬영, 벨 위반 조치 및 새로운 양자 지우개 체계로 확인합니다. 이 작업은 기존 파이버의 레거시 네트워크에 쉽게 배포 할 수있는 공간 모드 얽힘 전송에 대한 대체 접근 방식을 제공합니다.
.외계 행성을 연구하는 새로운 방법 – 천문학 자, 고유 한 무선 서명 해독
주제 : ASTRONExoplanetHARPS뉴욕 대학교인기 으로 뉴욕 대학 2020년 2월 23일 레드 드워프 스타 외계 행성 자기 상호 작용 이것은 붉은 왜성 별과 외계 행성과의 자기 적 상호 작용에 대한 예술적 인상입니다. 크레딧 : Danielle Futselaar (artsource.nl)
네덜란드의 전파 망원경은 태양계 외부의 행성 서식지를 포착합니다. 네덜란드에서 LOFAR (Low Frequency Array) 전파 망원경을 사용하는 한 과학자 팀은 별의 자기장과 주위의 행성 사이의 상호 작용으로 인해 오로라의 뚜렷한 특징을 나타내는 전파를 관찰했습니다. 항성 상호 작용에 의한 전파 방출은 오랫동안 예측되어 왔지만 천문학 자들이 이러한 신호를 감지하고 해독 할 수있는 것은 이번이 처음이다. 이 발견은 외계 행성 (다른 태양계에서 별을 도는 행성들) 주위의 환경을 조사하고 그들의 거주 성을 결정하는 독특하고 독창적 인 방법의 길을 열어줍니다. 특히, HARPS를 이용한 후속 관찰 스페인 -N 망원경을 , 상호 작용하는 동반자가 외계 행성에 반대되는 또 다른 별일 가능성이 배제되었다. 이 작품은 Nature Astronomy and Astrophysical Journal Letters의 기사에 실 렸습니다. (ApJL)의 . 이 혁신은 우리 은하수 에서 가장 풍부한 종류의 별인 붉은 왜성에 중점을 두 었지만 우리 태양보다 훨씬 작고 시원합니다. 이것은 행성이 거주 가능하고 지구와 태양보다 별에 훨씬 더 가까워 야한다는 것을 의미합니다.
텔레 스코피 오 나치 오날 레 갈릴레오 스페인 라 팔마에있는 Telescopio Nazionale Galileo는 HARPS-N 분광기를 사용하여 대체 설명을 배제했습니다. 크레딧 : INAF-TNG
붉은 왜성들도 태양보다 훨씬 강한 자기장을 가지고 있는데, 이는 붉은 왜성 주변의 거주 가능한 행성이 강한 자기 활동에 노출되어 있음을 의미합니다. 이것은 지구를 가열하고 심지어 대기를 침식시킬 수 있습니다. 이 과정과 관련된 무선 방출은 이러한 행성과 별 사이의 상호 작용을 조사 할 수있는 유일한 도구 중 하나입니다. 자연 천문학 연구 의 수석 저자이자 네덜란드 전파 천문학 연구소 (ASTRON) 는“붉은 난쟁이의 강한 자기장을 통한 지구의 움직임은 자전거 다이너 모와 생성합니다." 태양의 약한 자기장과 행성까지의 거리가 멀기 때문에 태양계에서도 비슷한 전류가 발생하지 않습니다. 그러나 목성 의 상호 작용 의 위성 이오와 목성의 자기장과의 충분히 낮은 주파수에서 태양을 밝게 비추어도 비슷하게 밝은 무선 방출을 생성합니다. ASTRON의 박사후 연구원 인 Nature Astronomy 논문 의 공동 저자 인 Joe Callingham은“우리는 수십 년 동안 목성의 무선 관측에서 얻은 지식을이 별의 경우에 맞게 조정했다”고 말했다 . Jupiter-Io의 확장 된 버전은 오랫동안 항 행성 시스템에 존재하는 것으로 오랫동안 예측되어 왔으며 우리가 관찰 한 방출은 이론에 매우 잘 맞습니다.” 확실히, 천문학 자들은 대안적인 가능성을 배제해야했다. 상호 작용하는 물체는 별과 외계 행성이 아니라 가까운 이진 시스템에서 두 개의 별이다. 이 팀은 스페인 라 팔마 (La Palma)의 이탈리아 텔레 스코피 오 나치 오날 레 갈릴레오 (Telescopio Nazionale Galileo)의 HARPS-N 기기 (고정밀 방사 속도 행성 탐사기)를 사용하여 동료 별의 서명을 검색했습니다. 뉴욕 대학의 NASA Sagan Fellow 인 벤자민 포프 ( Penjamin Pope)는 ApJL 논문의 저자이며 “상호 작용적인 이진 별도 전파를 방출 할 수있다 . “추적 광학 관찰을 사용하여 무선 데이터에서 외계 행성으로 가장 한 가장 훌륭한 동반자의 증거를 검색했습니다. 우리는이 시나리오를 매우 강력하게 배제했기 때문에 가장 큰 가능성은 광학 기기로는 탐지하기에 너무 작은 지구 크기의 행성이라고 생각합니다.” 이 그룹은 다른 별들로부터 비슷한 방출을 찾는 데 집중하고있다. ApJL 논문의 공동 저자 인 Callingham은“우리는 거의 모든 적색 왜성들이 지구 행성을 호스팅한다는 것을 알고 있으므로 비슷한 방출을 나타내는 다른 별들이 있어야한다는 것을 알고있다. "우리는 이것이 다른 별 주위의 다른 지구를 찾는 데 어떤 영향을 미치는지 알고 싶습니다." NYU의 물리학과 데이터 과학 센터의 일원이자 자연 천문학 논문 의 공동 저자 인 교황은“우리가 대부분의 붉은 왜성 행성이 강한 별의 바람에 휩싸인다는 것을 알게되면, 그것들은 거주성에 대한 나쁜 소식입니다 . 연구팀은 외계 행성을 탐지하는이 새로운 방법이 외계 행성의 서식지를 이해하는 새로운 방법을 열 것으로 기대하고있다. ApJL 논문의 공동 저자 인 Vedantham은“장기 목표는 별의 자기 활동이 외계 행성의 거주성에 어떤 영향을 미치는지를 결정하는 것이며 라디오 방출은 그 퍼즐의 큰 부분입니다. "우리의 연구는 이것이 차세대 무선 망원경으로 실행 가능하며 우리를 흥미 진진한 길로 인도 함을 보여주었습니다."
참고 문헌 : HK Vedantham, JR Callingham, TW Shimwell, C. Tasse, BJS Pope, M. Bedell, I. Snellen, P. Best, MJ Hardcastle, M. Haverkorn, A. Mechev, SP O'Sullivan, HJA Röttgering 및 GJ White, 2020 년 2 월 17 일, Nature Astronomy . DOI : 10.1038 / s41550-020-1011-9 벤자민 JS 교황, 메간 베델, 조셉 알 콜링 햄, 하 리쉬 케이 던던, 이그나 스 AG 스 넬렌, 애드리안 엠 프라이스 웰런 3, 티모시 더블 류 심웰, 17 세의“일관된 무선 방출 M 난쟁이 GJ 1151에 대한 대규모 동반자 없음” 2020 년 2 월, 천체 물리학 저널 편지 . DOI : 10.3847 / 2041-8213 / ab5b99
.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
참고.
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
http://www.sci-news.com/astronomy/earth-sized-exoplanet-habitable-zone-red-dwarf-toi-700d-07991.html
또 다른 모델은 TOI-700d를 구름이없는 전 지구의 현대 지구 버전으로 묘사합니다. 별빛이 행성의 대기를 통과 할 때 이산화탄소와 질소와 같은 분자와 상호 작용하여 스펙트럼 선 (spectral line)이라고하는 독특한 신호를 생성합니다.”또한 과학자들은 TOI-700d의 20 가지 모델 게시되었습니다 .
버전에 대해 시뮬레이션 된 스펙트럼을 생성했습니다.
.연구원들은 광결정 섬유에서 빛을 유도하기위한 새로운 메커니즘을 발견했습니다
주제 : 재료 과학Max Planck InstituteOptics 으로 막스 플랑크 연구소 2017년 2월 16일 아인슈타인 효과가있는 광섬유 코어리스 광섬유 : 광결정 섬유가 꼬인 경우, 중심에 빛을 가두기 위해 굴절률이 다른 코어가 필요하지 않습니다.
Erlangen에있는 Max Planck Institute of the Science of Light의 과학자 팀은 광결정 섬유의 빛을 유도하는 새로운 메커니즘을 발견했습니다. PCF (Photonic Crystal Fiber)는 길이에 따라 규칙적인 중공 채널 배열을 갖는 모발 유리 섬유입니다. 나선형으로 꼬일 때,이 나선형의 중공 채널 어레이는 일반적인 상대성 이론에 의해 기술 된 바와 같이, 별 주위의 중력 곡선 공간을 통과 할 때 광선의 굽힘과 유사한 방식으로 광선에 작용한다. 광섬유는 빛의 파이프 역할을합니다. 그리고 파이프 내부가 벽으로 둘러싸여있는 것처럼, 광섬유는 일반적으로 도광 코어를 가지며, 이의 유리는 외부 외장재의 유리보다 높은 굴절률을 갖는다. 굴절률의 차이는 광이 클래딩 계면에서 반사되어 파이프의 물과 같이 코어에 갇히게한다. Max Planck Institute of the Science의 이사 인 Philip Russell이 이끄는 팀은 코어가없는 PCF에서 빛을 성공적으로 인도 한 최초의 팀입니다. 광결정은 나비에게 색을주고 빛을 안내 전형적인 광결정은 부피에 걸쳐 일정한주기적인 패턴으로 배열 된 구멍을 가진 유리 조각으로 구성됩니다. 유리와 공기의 굴절률이 다르기 때문에 굴절률은주기적인 구조를 갖습니다. 이것이 바로 이러한 물질을 결정이라고 부르는 이유입니다. 원자는 예를 들어 결정질 염 또는 실리콘에서 발견되는 정렬 된 3 차원 격자를 형성합니다. 종래의 결정에서, 3D 구조의 정확한 설계는 전자의 거동을 결정하여 예를 들어 전기 절연체, 도체 및 반도체를 초래한다. 유사한 방식으로, 광결정의 광학 특성은주기적인 3D 미세 구조에 의존하며, 이는 예를 들어 일부 나비 날개의 희미한 색상을 담당한다. 재료의 광학 특성을 제어 할 수있는 것은 다양한 응용 분야에 유용합니다. Erlangen 기반의 Max Planck Institute에서 Philip Russell과 그의 팀이 개발 한 광결정 섬유는 가시 스펙트럼에서 특정 파장을 필터링하거나 매우 백색광을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 전기 통신에 사용되는 모든 광섬유의 경우와 마찬가지로, 모든 종래의 광결정 섬유는 각각 다른 굴절률 또는 광학 특성을 갖는 코어 및 클래딩을 갖는다. PCF에서, 공기로 채워진 채널은 이미 유리가 완전히 고체 인 경우와는 다른 굴절률을 유리에 제공합니다. 구멍은 광결정 섬유의 공간을 정의합니다 Erlangen에있는 Max Planck Institute of Light 과학 연구소의 Gordon Wong은“우리는 코어리스 섬유를 통해 빛을 성공적으로 인도 할 수있었습니다. 필립 러셀 (Philip Russell) 팀의 연구원들은 전체 단면이 직경이 천 밀리미터 정도 인 다수의 공기로 채워진 채널로 밀접하게 채워진 광결정 섬유를 제조했습니다. 종래의 PCF의 핵심은 고체 유리이지만, 새로운 광섬유의 단면도는 체와 유사하다. 구멍은 규칙적인 간격을 가지며 모든 구멍이 인접한 육각형 구멍으로 둘러싸여 있습니다. “이 구조는 섬유의 공간을 정의합니다.”라고이 간행물의 수석 저자 인 Ramin Beravat는 설명합니다. 구멍은 거리 마커로 생각할 수 있습니다. 섬유의 내부는 규칙적인 구멍의 격자에 의해 형성된 일종의 인공 공간 구조를 갖는다. Beravat는“이제 섬유를 꼬인 형태로 제작했습니다. 비틀림은 중공 채널이 나선형으로 섬유의 길이 주위를 감도록한다. 그런 다음 연구원들은 광섬유를 통해 레이저 광을 전송했습니다. 규칙적인 코어리스 단면의 경우, 실제로는 패턴이 결정하는대로, 즉 중앙에서와 마찬가지로 가장자리에서 빛이 체의 구멍 사이에 스스로 분포 할 것으로 예상합니다. 대신 물리학 자들은 놀라운 것을 발견했습니다. 빛은 기존 광섬유의 중심이 위치한 중앙 영역에 집중되어있었습니다. 꼬인 PCF에서 빛은 섬유 내부의 최단 경로를 따릅니다. Wong은“이 효과는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 공간의 곡률과 유사합니다. 이것은 태양과 같은 무거운 질량이 태양을 둘러싼 공간을 왜곡 시키거나,보다 정확하게는 시공간을 왜곡합니다. 배치. 빛이이 곡률을 따릅니다. 두 점 사이의 최단 경로는 더 이상 직선이 아니라 곡선입니다. 일식 동안 실제로 태양 뒤에 숨겨져 야하는 별들은 보이게됩니다. 물리학 자들은이 최단 연결 경로를 "측지학"이라고 부릅니다. Wong은“광섬유를 비틀면 광결정 섬유의 '공간'도 비틀어집니다. 이것은 빛이 따라가는 나선형 측지선으로 이어집니다. 빛은 항상 매체를 통해 가장 짧은 경로를 사용한다는 사실을 고려하면 직관적으로 이해할 수 있습니다. 공기로 채워진 채널 사이의 유리 스트랜드는 광선의 가능한 경로를 정의하는 나선을 나타냅니다. 섬유의 가장자리에서 넓은 나선을 통과하는 경로는 중앙에 더 가깝게 감겨 진 나선을 통과하는 경로보다 길지만, 특정 반경에서 광섬유 축을 향한 광결정 효과에 의해 곡면 광선 경로가 반사됩니다. . 대규모 환경 센서로서의 꼬인 PCF 섬유가 비 틀릴수록 빛이 집중되는 공간이 좁아집니다. 아인슈타인의 이론과 유사하게, 이것은 더 강한 중력과 이에 따른 빛의 더 큰 편향에 해당합니다. Erlangen에 기반을 둔 연구자들은 빛을위한“토폴로지 채널”을 만들었다 고 썼다. 연구원들은 그들의 연구가 기본 연구라고 강조합니다. 그들은 세계 어디에서나이 분야에서 일하는 소수의 연구 그룹 중 하나입니다. 그럼에도 불구하고, 그들은 발견을 위해 여러 응용 프로그램을 생각할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 간격으로 비 틀리지 않은 꼬인 섬유는 빛의 일부가 외부로 빠져 나갈 수있게합니다. 그런 다음 조명은 이러한 정의 된 위치에서 환경과 상호 작용할 수 있습니다. "이는 예를 들어 매체의 흡수를 측정하는 센서에 사용될 수 있습니다." 이러한 광섬유 네트워크는 환경 센서로서 넓은 지역에 걸쳐 데이터를 수집 할 수 있습니다.
출판 : Ramin Beravat, et al.,“코어리스 광결정 섬유의 비틀림 유도지도 : 빛의 나선형 채널”Science Advances 25 Nov 2016 : Vol. 2 번 11, e1601421; DOI : 10.1126 / sciadv.1601421
.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
.과학자들은 또한 붉은 행성(mars)에서 화석화 된 미생물 생명의 징후를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다
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