.Using the SYK model to examine the fast-charging process of quantum batteries
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.Using the SYK model to examine the fast-charging process of quantum batteries
SYK 모델을 사용하여 양자 배터리의 고속 충전 프로세스 검토
작성자 : Ingrid Fadelli, Phys.org SYK 모델이라고하는 완전히 연결된 임의의 네트워크에서 고도로 얽힌 일련의 스핀으로 구성된 양자 배터리. 출처 : Rossini et al., PRL (2020). 미국 물리 학회 (APS).JANUARY 8, 2021 FEATURE
Subir Sachdev와 Jinwu Ye가 고안 한 정확히 해결 가능한 모델 인 Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 모델은 최근 여러 유형의 물질의 특성을 이해하는 데 유용함이 입증되었습니다. 준 입자가없는 양자 물질을 묘사하는 동시에 양자 블랙홀의 홀로그램 버전이기 때문에 지금까지 응축 물질과 고 에너지 물리학 자들 모두에게 채택되었습니다.
피사 대학교와 이탈리아 기술 연구소 (IIT)의 연구원들은 최근 SYK 모델을 사용하여 양자 배터리의 충전 프로토콜을 조사했습니다. Physical Review Letters에 게재 된 그들의 논문 은 배터리의 충전 프로세스를 향상시키는 양자 역학적 자원의 잠재력에 대한 증거를 제공합니다.
연구를 수행 한 두 명의 연구원 인 Davide Rossini와 Gian Marcello Andolina는 이메일을 통해 Phys.org에 "이전의 이론적 연구는 얽힘이 양자 배터리의 충전 과정을 크게 가속화 할 수 있다는 아이디어를 제시했습니다."라고 말했습니다. "그러나 지금까지 이러한 빠른 충전을 보여주는 구체적인 고체 모델이 없었습니다." Rossini, Andolina 및 그들의 동료들은 SYK 모델이 고도로 얽힌 역학을 생성하는 것으로 알려져 있기 때문에 양자 배터리의 고속 충전 프로세스를 검사하기에 좋은 후보라는 것을 깨달았습니다. 모델의 다 물체 실시간 역학은 궁극적으로 표준 분석 접근 방식을 능가 할만큼 충분히 복잡합니다.
ㅡRossini와 Andolina는 "우리의 목적을 위해 거대한 행렬의 정확한 대각선 화를 기반으로 한 수치 처리를 사용하는 것이 편리하다는 것을 알았습니다. "따라서 우리는 과학적 목적을 위해 고성능 컴퓨팅 클러스터에서 최대 100Gb의 메모리와 약 2주의 계산 시간이 필요한 광범위한 수치 시뮬레이션을 수행했습니다." 연구원들이 사용한 모델은 양자 배터리의 충전 속도에서 양자 이점을 명확하게 설명한 최초의 모델입니다.
이 모델 은 실험실 환경에서 사용하기가 특히 어렵지만 Rossini, Andolina 및 그 동료들의 최근 연구는 이러한 양자 이점에 대한 실험적 증거를 수집하기위한 첫 번째이자 중요한 단계였습니다.
Rossini와 Andolina는 "배터리는 다소 복잡한 기계로, 빠르게 충전하기를 원하며, 오랜 시간 동안 에너지를 저장하고 마침내 유용한 작업을 제공해야합니다."라고 말했습니다. "양자 기계 자원이 충전 프로세스를 향상시킬 수 있음을 입증했지만, 이러한 가상 양자 배터리의 다른 작업을 개선하는 데 사용할 수 있는지 여부는 아직 명확하지 않으므로 양자 배터리에 대한 조사는 아직 초기 단계입니다."
Rossini, Andolina 및 그들의 동료가 수행 한 최근 연구는 고도로 얽힌 양자 역학에 의해 가능하게되는 배터리에 양자 역학적 힘을 적용하는 이점을 암시하는 강력한 수치 증거를 제공합니다. 미래에는 더 빠르게 충전 할 수있는 더 많은 배터리를 개발할 수있는 길을 열 수 있습니다. Rossini는 "우리 작업에 흥미로운 추가 사항은 열 엔진에 동일한 개념을 적용하는 것"이라고 말했습니다. "18 세기부터 열 엔진의 효율은 카르노 바운드 (Carnot bound)로 알려진 보편적 인 가치를 초과 할 수 없다는 것이 알려졌습니다. 따라서 양자 역학적 자원을 사용하여 효율성을 향상시킬 수 없다는 것이 분명합니다.
그러나 보편적 인 것은 없습니다. 전력에 대한 한계가 존재하며 우리는이 문제를 더 조사하기 위해 SYK 기반 열 엔진을 연구 할 계획입니다. "
더 알아보기 양자 배터리 충전을위한 양자 속도 향상 예측 추가 정보 : Sachdev-Ye-Kitaev 배터리 충전 과정에서의 양자 장점. 물리적 검토 편지 (2020). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.125.236402 . 저널 정보 : Physical Review Letters
https://phys.org/news/2021-01-syk-fast-charging-quantum-batteries.html
ㅡRossini와 Andolina는 "우리의 목적을 위해 거대한 행렬의 정확한 대각선 화를 기반으로 한 수치 처리를 사용하는 것이 편리하다는 것을 알았습니다. "따라서 우리는 과학적 목적을 위해 고성능 컴퓨팅 클러스터에서 최대 100Gb의 메모리와 약 2주의 계산 시간이 필요한 광범위한 수치 시뮬레이션을 수행했습니다." 연구원들이 사용한 모델은 양자 배터리의 충전 속도에서 양자 이점을 명확하게 설명한 최초의 모델입니다.
ㅡRossini와 Andolina는 "배터리는 다소 복잡한 기계로, 빠르게 충전하기를 원하며, 오랜 시간 동안 에너지를 저장하고 마침내 유용한 작업을 제공해야합니다."라고 말했습니다.
ㅡ"18 세기부터 열 엔진의 효율은 카르노 바운드 (Carnot bound)로 알려진 보편적 인 가치를 초과 할 수 없다는 것이 알려졌습니다. 따라서 양자 역학적 자원을 사용하여 효율성을 향상시킬 수 없다는 것이 분명합니다. 그러나 보편적 인 것은 없습니다. 전력에 대한 한계가 존재하며 우리는이 문제를 더 조사하기 위해 SYK 기반 열 엔진을 연구 할 계획입니다. "
===메모 2101091 나의 oms 스토리텔링
전기 충전이란 들어간 전류 1에 충전 1이하 이면 비효율적이다. 1이상을 얻기를 원하는 것이 과학적 문제이다. 태양광 전기생산에서 광전자 효율이 0.5 미만인 점에서 "1.0" 이란 의미는 충전에서 매우 강렬한 인상을 준다.
그런데 양자 얽힘의 충전이 존재한다면 어떤 모습일까? 나는 구조체 해법으로 나타낸 마방진이여야 한다고 생각한다. 보기1.에서 광자 하나가 입구 1로 들어가 출구 324으로 빠져 나오는데 1초이라면 그 속에서 배열은 2^43에 각기 배터리의 출력값이 존재하는데 8.79609302 × 10^12 이다. 이들이 다시 xy좌표에서 다시 1차 함수값을 이루니, 가히 빅뱅사건을 만들 배터리가 나타난다고 봐야지. 허허. 하기사, 나도 갑짜기 황당해진다.
광자 하나가 들어가 ss모드에 들어가 순식간에 고속 충전에 수천억배의 배터리 에너지가 발생하고 영속적으로 핵융합이 발생하거나 진공 중을 질주하는 빛처럼 꿈의 영구한 충전이 가능할 수도 있다. 와우!
보기1.
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보기1.를 나노 스케일의 필름에 담으면 실용적인 광전지 판넬급에서 영구 충전의 진정한 광자점 배터리가 등장할 수도 있을거여. 허허. 황당 하십니까? 허허.
ㅡRossini and Andolina found it convenient to use numerical processing based on precise diagonalization of huge matrices for our purposes. "So we have up to 100Gb of memory and We performed extensive numerical simulations that required about two weeks of computation time."
ㅡRossini and Andolina said, "Batteries are rather complex machines, they want to charge quickly, they have to store energy for a long time and finally provide useful work."
ㅡ"From the 18th century it has been known that the efficiency of a heat engine cannot exceed the universal value known as Carnot bound. So it is clear that quantum mechanical resources cannot be used to improve their efficiency. But universal Nothing. There are power limitations and we plan to study SYK-based heat engines to further investigate this issue.”
===Memo 2101091 My oms storytelling
Electric charging is inefficient if the current 1 entered is less than 1 charge. Wanting to get 1 or higher is a scientific matter. The meaning of "1.0" gives a very strong impression on charging as the photoelectric efficiency is less than 0.5 in solar electricity production.
But what would it look like if there was a charge of quantum entanglement? I think it should be the magic square represented by the structure solution. In Example 1, one photon enters inlet 1 and exits through outlet 324. If it is 1 second, the array is 2^43, and the output value of each battery is 8.79609302 × 10^12. As they again form a linear function value in the xy coordinate, it should be assumed that a battery that will make the Big Bang event appears. haha. Hagisa, I also suddenly become embarrassed.
A single photon enters the ss mode, instantaneously generating hundreds of billions of times battery energy for fast charging, and permanent nuclear fusion may occur, or a permanent charge of a dream like light running through a vacuum may be possible. Wow!
Example 1.
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If example 1. is put in a nano-scale film, a permanently charged true photonic dot battery could emerge from the practical photovoltaic panel level. haha. Are you embarrassed? haha.
.Researchers take key step toward cleaner, more sustainable production of hydrogen
연구원들은보다 깨끗하고 지속 가능한 수소 생산을 위한 핵심 조치를 취합니다
작성자 : Steve Lundeberg, Oregon State University Cornell University, Oregon State University 및 Argonne National Laboratory의 주요 그룹은 산성 전해질에서 최첨단 OER 전기 촉매 인 스트론튬 이리 데이트 (SrIrO 3 ) 의 원자 구조 진화를 연구하기 위해 일련의 고급 특성화 도구를 사용 합니다. OER에 대한 기록적인 높은 활성 (상용 촉매 인 이리듐 산화물보다 1000 배 더 높음)의 기원을 이해합니다. 출처 : Oregon State University, Zhenxing Feng JANUARY 9, 2021
물에서 수소를 효율적으로 대량 생산하는 것은 Oregon State University College of Engineering 연구원과 Cornell University 및 Argonne National Laboratory의 공동 연구자 덕분에 현실에 가까워졌습니다. 과학자들은 고급 실험 도구를 사용 하여 천연 가스에서 수소 를 추출하는 것보다 더 깨끗하고 지속 가능한 전기 화학적 촉매 공정 을 더 명확하게 이해했습니다 . 연구 결과는 오늘 Science Advances에 게재되었습니다 .
수소는 지구상의 다양한 화합물에서 발견되며, 가장 일반적으로 물을 만들기 위해 산소와 결합되며 많은 과학적, 산업적 및 에너지 관련 역할을합니다. 또한 천연 가스의 주성분 인 메탄과 같은 탄소와 수소로 구성된 화합물 인 탄화수소의 형태로도 발생합니다.
ㅡ연구를 주도한 Oregon State의 Zhenxing Feng 교수는“수소 생산은 자동차 용 연료 전지 및 암모니아와 같은 많은 유용한 화학 물질의 제조와 같은 우리 삶의 많은 측면에서 중요합니다. "또한 금속 정제, 플라스틱과 같은 인공 재료 생산 및 기타 다양한 용도로 사용됩니다."
미국 에너지 부에 따르면 미국은 증기 메탄 개질이라는 기술을 통해 천연 가스와 같은 메탄 공급원에서 대부분의 수소를 생산합니다.
이 공정은 촉매 존재하에 메탄을 가압 증기에 노출 시켜 소량의 이산화탄소뿐만 아니라 수소와 일산화탄소 를 생성하는 반응을 생성하는 것을 포함합니다 . 다음 단계는 일산화탄소와 증기가 다른 촉매를 통해 반응하여 이산화탄소와 추가 수소를 생성 하는 물-가스 전환 반응 이라고합니다 . 마지막 단계에서 압력 변동 흡착, 이산화탄소 및 기타 불순물이 제거되어 순수한 수소가 남습니다.
ㅡ“ 천연 가스 개질과 비교했을 때 , 수소를 위해 물을 분리하기 위해 재생 가능한 소스에서 나오는 전기를 사용하는 것이 더 깨끗하고 지속 가능하다”고 Feng은 말했다.
"그러나 물 분해의 효율성은 낮은데, 이는 주로 공정의 핵심 반쪽 반응 인 산소 발생 반응 또는 OER 의 높은 과전 위 (실제 전위와 전기 화학 반응의 이론적 전위 사이의 차이) 때문입니다. . " 반 반응은 산화 환원 또는 환원-산화 반응의 두 부분 중 하나이며 전자가 두 반응물 사이에 전달됩니다. 환원은 전자를 얻는 것을 의미하고 산화는 전자를 잃는 것을 의미합니다. 반 반응의 개념은 종종 전기 화학 셀에서 일어나는 일을 설명하는 데 사용되며 반 반응은 일반적으로 산화 환원 반응의 균형을 맞추는 방법으로 사용됩니다. 과전 위는 이론적 전압과 전기 분해를 일으키는 데 필요한 실제 전압 (전류의 적용에 의해 발생하는 화학 반응) 사이의 한계입니다.
"전기 촉매는 과전압을 낮춤으로써 물 분해 반응을 촉진하는 데 중요하지만 고성능 전기 촉매를 개발하는 것은 간단하지 않습니다."라고 Feng은 말했습니다. "주요 장애물 중 하나는 전기 화학적 작동 중 전기 촉매의 진화하는 구조에 대한 정보가 부족하다는 것입니다.
OER 중에 전기 촉매의 구조적 및 화학적 진화를 이해하는 것은 고품질 전기 촉매 재료를 개발하는 데 필수적입니다. 지속 가능성. " Feng과 공동 연구자 들은 산성 전해질에서 최첨단 OER 전기 촉매 인 스트론튬 이리 데이트 (SrIrO 3 ) 의 원자 구조 진화를 연구하기 위해 일련의 고급 특성화 도구를 사용했습니다 .
"우리는 OER에 대한 기록적인 높은 활성의 기원을 이해하고 싶었습니다. 이것은 일반적인 상용 촉매 인 이리듐 산화물보다 1,000 배 더 높습니다."라고 Feng은 말했습니다. "Argonne에있는 싱크로트론 기반 X-ray 시설과 OSU의 Northwest Nanotechnology Infrastructure 사이트에있는 실험실 기반 X-ray 광전자 분광기를 사용 하여 OER 동안 SrIrO 3 의 표면 화학적 및 결정-비정질 변환을 관찰했습니다 ." 관찰 결과 스트론튬 이리 데이트의 촉매 역할을 잘하는 능력 뒤에 무슨 일이 벌어지고 있는지에 대한 깊은 이해로 이어졌습니다.
"우리의 상세한 원자 규모의 발견은 활성 스트론튬 이리 데이트 층이 어떻게 스트론튬 이리 데이트 상에 형성되는지 설명하고 활성 OER 유닛의 형성에 대한 격자 산소 활성화 및 결합 된 이온 확산의 중요한 역할을 지적한다"고 그는 말했다. Feng은이 연구가 적용된 전위가 전기 화학적 계면에서 기능성 비정질 층의 형성을 어떻게 촉진하는지에 대한 통찰력을 제공하고 더 나은 촉매 설계의 가능성을 제공한다고 덧붙였습니다.
더 알아보기 연구원들은 이산화탄소 감소를위한 새로운 촉매로 녹색 화학을 발전시킵니다.
추가 정보 : Gang Wan et al. SrIrO 3 전기 촉매 의 비정질 화 메커니즘 : 산소 산화 환원이 이온 확산 및 구조 재구성을 시작하는 방법, Science Advances (2021). DOI : 10.1126 / sciadv.abc7323 저널 정보 : Science Advances 에 의해 제공 오레곤 주립 대학
https://phys.org/news/2021-01-key-cleaner-sustainable-production-hydrogen.html
===메모 210110 나의 oms 스토리텔링
오늘날 수소의 활용도는 광범위하다. 수소는 우주의 물질 중에 원자로써 가장 많고 광역적으로 분포돼 있다. 그런데 수소를 쉽게 대량으로 급속히 생산하는 게 그리 쉽지 않고 특히 지속가능하며 깨끗한 100퍼센트 순수한 깨끗한 수소를 만들어내가 어렵다고 한다.
과정이 복잡하여도 결과가 매직섬처럼 분명하다면 그 과정들은 필요불가결한 공정이다. 과정이 셀수 없이 많아도 순간적으로 결과가 동일하다면 이는 보기1,로 표현된 18차 마방진 샘플이다.
보기1.
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수소의 생산과정이 1에서 시작(in)하여 18x18=324(out)로 빠져 나와면그결과 값이 n(n*2+1)/2=18(18^2+1)/2=2,925 이다.
2,925=H, 수소 값이면 보기1.의 ss 시스템에서 거의 무한정으로 나온다는 것이 나의 주장이다. 허허. 물론 보기1.을 확장하면 18^googol 아담이브 사이즈급 ss 시스템이 나타난다. 그러면 우주 전체의 수소도 보기1. 확장모드에서 나온다는 가설이 생긴다. 황당한 스토리텔링이다. 하지만 이론적으로 가능한 설명을 하는 것 뿐이란 점을 말 해주고 싶다. 허허.
“Hydrogen production is important in many aspects of our lives, such as fuel cells for automobiles and the manufacture of many useful chemicals such as ammonia,” said Professor Zhenxing Feng of Oregon State who led the research. "It is also used for metal refining, the production of artificial materials such as plastics, and many other uses."
According to the U.S. Department of Energy, the U.S. produces most of its hydrogen from methane sources such as natural gas through a technology called steam methane reforming.
This process involves exposing methane to pressurized steam in the presence of a catalyst to create a reaction that produces hydrogen and carbon monoxide as well as small amounts of carbon dioxide. The next step is called a water-gas shift reaction in which carbon monoxide and steam react through different catalysts to produce carbon dioxide and additional hydrogen. In the last step, pressure swing adsorption, carbon dioxide and other impurities are removed, leaving pure hydrogen.
“Compared to natural gas reforming, it is cleaner and more sustainable to use electricity from renewable sources to separate the water for hydrogen,” Feng said.
===Notes 210110 My oms storytelling
Today, hydrogen is widely used. Hydrogen is the largest number of atoms in the universe and is distributed widely. However, it is said that it is not easy to produce hydrogen easily and rapidly in large quantities, and it is particularly difficult to produce sustainable and clean 100% pure hydrogen.
Even if the process is complex, if the result is clear like Magic Island, then the processes are indispensable. If the results are instantaneously the same even though there are countless processes, this is the 18th magic square sample expressed as Example 1.
Example 1.
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When the hydrogen production process starts at 1 (in) and exits at 18x18=324(out), the resulting value is n(n*2+1)/2=18(18^2+1)/2=2,925.
It is my argument that if 2,925 = H, the value of hydrogen comes out almost indefinitely in the ss system of Example 1. haha. Of course, expanding the example 1. 18^googol Adam Eve size class ss system appears. Then see the hydrogen of the whole universe1. There is a hypothesis that it comes out of the extended mode. It's absurd storytelling. However, I would like to point out that it is only a theoretically possible explanation. haha.
.음, 꼬리가 보인다
.Plants can be larks or night owls just like us
식물은 우리처럼 종달새 족이나 올빼미 족이 될 수 있습니다
에 의해 Earlham 연구소 Dr. Hannah Rees, 영국 Earlham Institute의 박사후 연구원. 크레딧 : Earlham Institute DECEMBER 19, 2020
식물의 일주기 리듬을 지배하는 유전자를 탐구하는 새로운 연구에 따르면 식물은 인간에서 발견되는 것과 동일한 신체 시계의 변형을 가지고 있습니다. 이 연구는 DNA 코드의 단일 문자 변경이 잠재적으로 식물이 종달새인지 올빼미인지 결정할 수 있음을 보여줍니다.
이 발견은 농부와 작물 육종가가 자신의 위치에 가장 적합한 시계가있는 식물 을 선택하는 데 도움이 될 수 있으며, 수확량 을 높이고 기후 변화 를 견딜 수있는 능력까지도 높일 수 있습니다 . circadian 시계는 낮과 밤을 통해 유기체를 안내하는 분자 메트로놈입니다. 아침이 오면 cockadoodledooing하고 밤에는 커튼을 닫습니다. 식물에서는 새벽 광합성을 프라이밍하는 것부터 개화시기를 조절하는 것까지 다양한 과정을 조절합니다. 이러한 리드미컬 한 패턴은 지리, 위도, 기후 및 계절에 따라 달라질 수 있습니다. 식물 시계는 지역 조건에 가장 잘 대처할 수 있어야합니다.
Earlham Institute와 Norwich에있는 John Innes Center의 연구원들은 기후 변화에 대한 긴급한 위협 인 환경의 지역적 변화에 더 탄력적 인 작물을 재배하는 궁극적 인 목표를 가지고 자연적으로 얼마나 많은 일주기 변화가 존재하는지 더 잘 이해하기를 원했습니다. 이러한 지역적 차이의 유전 적 기초를 조사하기 위해 연구팀 은 스웨덴 애기 장대 식물의 다양한 일주기 리듬 을 조사 하여 시계의 변화하는 진드기와 관련된 유전자를 확인하고 검증했습니다.
Earlham Institute의 박사후 연구원이자이 논문의 저자 인 Hannah Rees 박사는 다음과 같이 말했습니다. "식물의 전체적인 건강 상태는 일주기 시계가 하루의 길이와 계절의 경과에 얼마나 가깝게 동기화되는지에 따라 크게 영향을받습니다. 신체 시계는 경쟁자, 포식자 및 병원균보다 우위를 점할 수 있습니다. "우리는 일광 시간과 기후에 극심한 변화를 경험하는 스웨덴에서 식물 생체 시계가 어떻게 영향을 받는지보고 싶었습니다. 신체 시계의 변화와 적응 뒤에있는 유전학을 이해하면 다른 지역에서 기후에 강한 작물을 더 많이 번식시킬 수 있습니다. " 연구팀은 스웨덴 전체에서 얻은 191 종의 애기 장대에서 유전자를 연구했다. 그들은 일주기 기능의 차이를 설명 할 수있는이 식물들 사이의 작은 유전자 차이를 찾고있었습니다.
그들의 분석에 따르면 특정 유전자 (COR28)의 단일 DNA 염기쌍 변화는 늦게 꽃이 피고 기간이 더 긴 식물에서 발견 될 가능성이 더 높습니다. COR28은 개화 시간, 동결 내성 및 일주기 시계 의 알려진 조정자입니다 . 모두 스웨덴의 현지 적응에 영향을 미칠 수 있습니다. Rees 박사는 "단일 유전자의 서열 내에서 단 하나의 염기쌍 변화가 시계가 똑딱 거리는 속도에 영향을 미칠 수 있다는 것은 놀랍습니다."라고 설명했습니다. 과학자들은 또한 선구적인 지연 형광 이미징 방법을 사용하여 일주기 시계가 다르게 조정 된 식물을 선별했습니다. 그들은 가장 이른 라이저와 최신 단계적 공장의 시계 사이에 10 시간 이상의 차이가 있음을 보여주었습니다. 이는 반대로 교대 패턴으로 작동하는 공장과 비슷합니다. 식물의 지리와 유전 적 조상 모두 영향을 미치는 것으로 보입니다. "Arabidopsis thaliana는 모델 식물 시스템"이라고 Rees 박사는 말했습니다. "지놈 염기 서열을 분석 한 최초의 식물이며 일주기 생물학에서 광범위하게 연구되었지만, 다른 시계 유형을 담당하는 유전자를 찾기 위해 이러한 유형의 연관 연구를 수행 한 사람은 이번이 처음입니다. "우리의 연구 결과 는 작물 육종가의 표적을 제시 하고 미래 연구를위한 플랫폼을 제공 할 수있는 몇 가지 흥미로운 유전자 를 강조합니다 . 당사의 지연 형광 이미징 시스템은 모든 녹색 광합성 물질에 사용할 수 있으므로 다양한 식물에 적용 할 수 있습니다. 다음 단계 이러한 발견을 브 라 시카와 밀을 포함한 주요 농작물에 적용 할 것입니다. " 연구 결과는 Plant, Cell and Environment 저널에 게재되었습니다 .
더 알아보기 생물학적 시계와 추가 유전자 쌍은 중요한 식물 기능을 제어합니다. 추가 정보 : Hannah Rees et al, 스웨덴 애기 장대 접근에서 시계 유전자 좌위와 관련된 자연 발생 일주기 리듬 변이, 식물, 세포 및 환경 (2020). DOI : 10.1111 / pce.13941 Earlham Institute 제공
https://phys.org/news/2020-12-larks-night-owls.html
.Senescent tumor cells building three-dimensional tumor clusters
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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