2021年第2期(总第10期)

发布时间:2021/02/16 10:30:15 文章来源:本站

要 目


l  生命科学

1.科学家发现调整免疫细胞代谢或能逆转大脑衰老

2.张生家团队发现大脑海马外全新空间导航系统


l  信息科学

本源量子发布国产量子计算机操作系统


l  材料科学

港城大科学家利用光催化技术将二氧化碳转化为甲烷





1.

l  生命科学


科学家发现调整免疫细胞代谢或能逆转大脑衰老

《自然》近日发表一项来自斯坦福大学团队的最新研究显示:将巨噬细胞等髓系免疫细胞的代谢状态“恢复到年轻状态”,或许能够逆转大脑衰老,对抗阿尔茨海默病(AD)。这项研究发现,大脑及身体其它部位的巨噬细胞、小胶质细胞等免疫细胞,会随着衰老发生代谢状态的改变,把更多的葡萄糖转换成糖原储存,结果导致自己的能量供应出现了问题。在免疫细胞能量状态的改变中,炎症介质前列腺素E2(PGE2)起到了关键作用,因此抑制PGE2或其对应的受体EP2,不仅显著改善了衰老小鼠的慢性炎症状态,还逆转了认知功能的下降。研究团队深挖了PGE2-EP2通路影响巨噬细胞能量代谢的机制:这条通路会促进巨噬细胞把葡萄糖转化为糖原,然后储存在细胞当中,降低细胞内的葡萄糖流动水平,影响细胞供能。至于巨噬细胞为什么要储存糖原,本次研究并没有给出答案。研究最后一步,就是评价用药物抑制EP2能否逆转小鼠的大脑衰老,而结果不管是使用能够穿越血脑屏障,作用于小胶质细胞的抑制剂,还是使用只能在大脑外影响巨噬细胞的抑制剂,小鼠的大脑都呈现了年轻化趋势。

微评:《自然》配发的社论表示,如果能够找出抑制外周巨噬细胞EP2受体之后,让衰老小鼠大脑年轻化的具体机制,就有望让研究成果迅速转化到临床。精准抑制EP2“可能会非常困难”,像研究中使用的两种EP2抑制剂都还处于研发阶段,直接用阿司匹林打击面又太广,可能会有副作用,所以还需要继续努力。


张生家团队发现大脑海马外全新空间导航系统

位置细胞,网格细胞,边界细胞和头部方向细胞的空间选择性激发是构成以海马-肠内复合体为中心的典型空间导航系统的基本构建块。虽然可以在整个大脑中找到头部方向细胞,但海马结构外部的空间调节通常与其他表示形式(例如奖励)无关或不相关。尽管尚不清楚空间选择性的确切机制,但各种研究表明感觉输入(尤其是视觉)会严重调节海马-肠胃内回路的空间表示。

2021年1月18日,陆军军医大学张生家团队(龙晓阳为第一作者)在Cell Research在线发表题为“A novel somatosensory spatial navigation system outside the hippocampal formation”的研究论文,该研究从觅食大鼠的主要体感皮层中进行了记录。令我们惊讶的是,该研究能够检测到与海马-肠胃网络中报道的空间选择性激发模式完全互补的模式,即位置细胞,头部方向细胞,边界细胞,网格细胞等。这些新近确定的体感空间细胞在海马结构外部形成空间图,并支持以下假设:位置信息会调节体感皮质中的身体表示。

微评:该研究首次发现了在躯体感觉皮层中存在有各种表征空间特征信息的神经元,这些细胞与之前在海马-内嗅皮层系统中发现的经典空间定位细胞有类似的放电规律。同时,深入研究躯体感觉皮层编码空间认知和记忆的算法机制,也将对脑机交互等交叉领域学科提供重要的启发意义。



l  信息科学


本源量子发布国产量子计算机操作系统

2月8日晚,首款国产量子计算机操作系统——“本源司南”在合肥市正式发布。该系统由合肥本源量子计算科技有限责任公司自主研发,实现了量子资源系统化管理、量子计算任务并行化执行、量子芯片自动化校准等全新功能,助力量子计算机高效稳定运行,标志着国产量子软件研发能力已达国际先进水平。此次发布的“本源司南”是我国首款量子计算机操作系统。未来本源量子团队将基于具备完全自主知识产权的本源量子计算机集群、本源司南量子计算机操作系统、本源量子云平台以及丰富的量子软件与应用,打造完善且开放的量子计算服务生态,与量子计算产业链企业共同实现量子计算应用的广泛应用。

微评:在经典计算时代,国内用户普遍习惯了Windows、安卓、IOS等国外操作系统,国产软件难以发展,一旦相关技术被限,计算机安全将面临巨大威胁。随着量子计算时代的到来,“本源司南”不仅能让量子计算机运行的更加高效,还能培养用户使用国产量子操作系统的习惯,让国人在量子计算时代掌握真正的核心科技。



l  材料科学


港城大科学家利用光催化技术将二氧化碳转化为甲烷

美国《科学日报》网站2月2日报道,由香港城市大学牵头的一个联合研究团队研发出一种新的光催化剂,可以利用阳光有效地将二氧化碳转化为甲烷燃料。这项研究由香港城市大学能源与环境学院副教授吴永豪博士牵头,与澳大利亚、马来西亚和英国的研究人员合作进行。他们的研究成果最近发表在德国科学期刊《应用化学》上,论文标题为《金属有机骨架修饰氧化亚铜纳米线用于选择性光催化CO2还原为CH4》。

此前,利用光催化剂将二氧化碳转化为甲烷在热力学上具有挑战性。研究人员过往使用半导体材料氧化亚铜作为光催化剂和电催化剂,将二氧化碳还原为一氧化碳和甲烷等其他化学产品。然而,该材料在还原反应中面临若干限制,包括稳定性较差和非选择性还原。从生成的混合物中分离和提纯甲烷极具挑战性,这给大规模应用造成了技术障碍。此外氧化亚铜在短暂光照后极易受腐蚀,并转化成金属铜或氧化铜。吴永豪团队为了克服这些挑战,合成了一种新的光催化物,他们将氧化亚铜包裹在铜基金属有机骨架中。利用这种新催化剂,研究小组可以控制电子的转移,并且选择性地产生纯甲烷气体。他们发现与没有包裹金属有机骨架的氧化亚铜相比,在可见光的照射下,用金属有机骨架包裹的氧化亚铜能将二氧化碳稳定地转化为甲烷,而且产量几乎翻番。此外,用金属有机骨架包裹的氧化亚铜更耐用,其最大二氧化碳摄取量几乎是裸露的氧化亚铜的7倍。这种新的催化剂是由铜基材料制成的,材料供应充裕,因此价格也可负担。

微评:利用太阳光催化剂有效地将二氧化碳转化为甲烷燃料,如果能够具备成本经济性,并实现大规模工业化生产,未来就有可能成为实现中国碳中和战略目标的一个重要技术路线。