2013年2月Nature子刊亮點研究一覽
發布日期：2013-05-13 瀏覽次數 ：1128
2013年2月Nature子刊亮點研究一覽
1、能量存儲：一個制造延展性異常強的電池的方法
Energy storage： Stretching the power
本期Nature Communications介紹了制造延展性異常強的電池的一個策略。通過將合適的材料與可變形的電接頭相結合，電池能夠可逆延展300%，這對將柔性電子產品推向市場來說可能會至關重要。
實現從機械方面來說具有多用途的便攜式電子設備的一大障礙是，設計一種能夠經受住彎曲和拉伸、同時又能保持其能量存儲性能的電源。John Rogers和他的研究小組通過一組設計標準解決了這一難題。這些標準涉及將電接頭夾在幾層軟質硅橡膠之間，從而做成一種能夠輕易拉伸和彎曲的設備。這樣一種設計還有一個——無接觸充電，所以不需要將一個插頭連接到設備中。
這些電池所顯示出的增強功能，具有使得設計一系列獨特設備成為可能的潛力，其中包括機器人皮膚（仿生皮膚）和能夠穿戴的健康監測設備。
DOI：10.1038/ncomms2553
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2553.html
2、醫學研究：用全息模式光遺傳刺激恢復視力
Medical research：Unblinding with holographics
本期Nature Communications揭示了通過對視網膜進行全息模式光遺傳刺激來恢復小鼠視力的一種方法。該方法與以前的方法相比是一種進步，因為后者缺乏和高分辨率。
電動視網膜假體目前被用來幫助失明人士，但其表現受限于電流從目標視網膜細胞向其他地方的擴散，這種擴散導致視覺敏銳度較低。一個用來對視網膜假體中的神經活動進行人工控制的、帶有一定模式的光刺激系統預計不會有這種局限性，但這種方法此前尚未被驗證過。
Shy Shoham及其同事將全息模式的刺激施加到小鼠完好的視網膜上，這些視網膜被人工致盲，但因被光敏蛋白通道“視紫質”轉染，它們對所施加的刺激的敏感性是有選擇的。他們發現，視網膜細胞以毫秒時間精度和細胞分辨率對刺激做出反應。
雖然這些研究是在從小鼠身上取下來的視網膜中進行的，但作者希望這一方法今后有一天能夠應用于對退化性疾病如“色素性視網膜炎”或與年齡相關的“黃斑部退化”等的臨床研究。
DOI：10.1038/ncomms2500
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2500.html
3、生理學：血細胞玩饑餓游戲
Physiology： Blood cells play the hunger game
據本期Nature Communications上發表的一項研究，血細胞通過向大腦中特定區域內尋址來控制食欲。該發現為小鼠食欲的控制提供了新見解，并且可能導致進食障礙新療法的問世。
“腦源性神經營養因子”(BDNF)是一種在腦中產生的蛋白，它在腦中的作用是調控進食行為。BDNF也見于血細胞中，這些血細胞在如炎癥等狀況下能夠遷移到腦中。通過研究血細胞在調控食欲中是否扮演一個角色，Hideto Kojima及其同事發現，節食觸發血細胞向下丘腦（一個已知在調控食欲中起關鍵作用的腦區域）中遷移，在那里它們與該區域的神經元接觸，產生BDNF的一個“血細胞特異性變體”。他們接著報告說，血細胞中有遺傳性BDNF缺陷的小鼠比正常小鼠吃得多，會發胖，但當這些遺傳缺陷通過骨髓移植恢復后，又會降低它們的食物攝取。
DOI：10.1038/ncomms2536
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2536.html
4、生物化學：在缺磷環境中保護作物的一個新的脂質分子添加到收藏夾
Biochemistry： Depleting phosphorus starvation
本期Nature Communications報告了一個新的脂質分子，它在保護包括水稻在內的作物防止發生磷耗盡中起一個必不可少的作用。磷是植物不可缺少的一種營養物，但其供應經常是有限的。因此，這一發現對于培育在嚴酷的、磷缺乏的環境中能增產的植物可能會有用。
植物已形成了幾種方式來適應磷有限的環境，其中一些涉及改變葉綠體膜脂質的組成，從而使得吸收磷的能力增強。這一過程被稱為脂質重塑。Kazuki Saito及其同事采用“代謝組分析”方法來對脂質重塑進行詳細研究，識別出一個新的關鍵脂質分子GlcADG，它保護植物防止發生磷耗盡。本文作者提出，GlcADG對于維持磷的水平并不是必不可少的，而是有可能幫助創造盡可能的條件，讓細胞器在不利的、磷供應有限的環境中正常發揮功能。
DOI：10.1038/ncomms2512
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2512.html
5、海洋科學：鯊魚的明亮“光劍”專刺捕食者的眼睛
Marine science： Sharks’ glowing ‘lightsabers’ are for predators’ eyes only
本期Scientific Reports報告，一種小型深水鯊魚被發現具有異常的生物發光現象。天鵝絨肚黑腹烏鯊（燈籠鯊）背部有發光器官，與其起防衛作用的、礦化的刺狀突起相鄰，這項研究表明，它可能是阻遏捕食者的一個機制的構成部分。
同很多其他深水生物一樣，天鵝絨肚黑腹烏鯊(Etmopterus spinax)腹下能連續發光，以匹配陽光的下沉，這個過程被稱為“反照”(counterillumination)。黑腹烏鯊的腹下覆蓋著數千個微小的發光器官，它們能發出持續時間很長的、藍綠色的光。Julien Claes及其同事報告說，這種鯊魚還能從其背鰭的前部邊緣發出一種光，緊貼其刺狀突起后面形成顯眼的光弧。本文作者利用視覺模擬發現，黑腹烏鯊的潛在捕食者能在幾米外探測到由這種鯊魚背部發出的光，而其主要獵物“繆氏暗光魚”(Mueller's pearlside)卻只能在短距離內做到這一點。這說明，黑腹烏鯊的背部生物發光也許起一種警告信號的作用，來阻遏前來的捕食者（可能是通過將其刺狀突起本身照亮來嚇唬捕食者的），而又不會影響其捕食獵物。
作者謹慎指出，這些發光器官的功能仍是假設性的，但他們的發現表明，警告性發光和反照（兩個明顯矛盾的策略）有可能同時出現在一種生物中。
DOI：10.1038/srep01308
http：//www.nature.com/srep/2013/130221/srep01308/full/srep01308.html
6、醫學研究：吸煙與阿爾茨海默氏癥之間的關系
Medical research： The smoking truths about Alzheimer’s disease
本期Nature Communications上發表的一項研究顯示，吸“二手煙”的阿爾茨海默氏癥轉基因小鼠模型表現出更多的疾病異常。這些發現為了解阿爾茨海默氏癥的一個潛在環境風險因素提供了新認識。
阿爾茨海默氏癥是西方老年人中常見的老年癡呆癥類型。關于尼古丁對阿爾茨海默氏癥病理的潛在影響，有很多來自動物研究的矛盾報告。人類流行病學研究曾表明，吸煙也許會增加患阿爾茨海默氏癥的風險。然而，迄今還沒有研究工作直接關注吸煙對阿爾茨海默氏癥病理的影響。Claudio Soto及其同事發現，讓轉基因小鼠接觸香煙所發出的煙（吸“二手煙”），會增加大腦中一些異常的嚴重程度，而這些異常則是阿爾茨海默氏癥的典型特征，如神經炎癥以及淀粉樣蛋白斑塊和有缺陷Tau蛋白的積累等。
本文作者承認，還需要進一步的研究來闡明造成阿爾茨海默氏癥病理中相關疾病的機制以及同樣效應是否也見于人類等。不過，他們的結果突顯了吸煙是一個重要的環境風險因素，不僅對于阿爾茨海默氏癥是這樣，而且對于其他蛋白折疊疾病也可能是這樣。
DOI：10.1038/ncomms2494
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2494.html
7、成像：抗癌藥物的作用過程觀察
Imaging： Watching anti-cancer drugs in action
本期Nature Communications上發表的一項研究報告了對藥物在活動物體內、在亞細胞層面分布情況所做的觀察。這些發現可幫助提高我們對藥物怎樣在體內擴散和工作的認識。
當前描述藥物在體內分布的模型不具備細胞分辨率，無法解釋單細胞行為的差異——這種差異可能是由遺傳性質或相鄰細胞間的相互作用造成的。利用一個將活體內成像和模擬相結合的方法，Ralph Weissleder及其合作人員分析了抗癌藥物“Olaparib”的一個熒光類似物在小鼠腫瘤細胞內的分布隨時間所發生的變化。本文作者將他們的發現與人體中類似情況進行了對比，提出他們的工作可提供有關“Olaparib”為什么在近的臨床試驗中無效的線索。
作者認為他們的高分辨率方法可應用于其他藥物，并且也會有助于了解各種不同疾病背景下的藥物作用。
DOI：10.1038/ncomms2506
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2506.html
8、材料：用于病毒識別的合成材料
Materials： Synthetic materials for virus recognition
本期Nature Communications報告了制備能夠識別病毒的合成納米顆粒材料的一個策略。這些有機-無機復合材料在超低濃度的水中能選擇性識別病毒顆粒，并且有可能導致在病毒生產、診斷和終在治療方面的應用。
能夠識別小分子的材料已有廣泛報道，但病毒的識別卻比較難，因為它們比較大。Patrick Shahgaldian及其同事利用病毒本身作為模板，然后在病毒周圍生成一層有機硅。將病毒除去后留下一個印記，它具有選擇性結合該病毒所需的正確大小和形狀。正是這一創建模板的過程導致了這種材料的高性能和高選擇性。
DOI：10.1038/ncomms2529
http：//www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2529.html
9、科學家研發藥物降低醉酒小鼠血液酒精濃度
It takes two
據發表在3月《自然—納米技術》上的一項研究稱，科學家發現將兩種以上的酶用聚合物薄外殼包裹后使用，可降低醉酒小鼠血液中酒精濃度。這表明這種含有酒精氧化酶和催化酶的人工合成納米復合物或能提供一種防止飲酒過度導致的肝臟受損的方法。 過度飲酒會導致器官受損甚至引起社交問題的產生。雖然目前有一些預防醉酒的方法，但其效果還未經驗證。而許多膠狀解毒劑又是針對過量用藥開發出來的，這樣的解毒劑對于過量飲酒可能沒什么足夠的效果。
Yunfeng Lu等人研制出一種穩定的酶納米復合物，這種復合物是將酒精氧化酶和催化酶裝入一種薄聚合物外殼，以試驗預防醉酒和解酒的效果。為了測試其預防醉酒的作用，研究人員讓小鼠同時服用酒精和該納米復合物，發現在喂食后45分鐘時，小鼠體內的酒精濃度下降了10.1%，90分鐘時，酒精濃度下降31.8%，3小時后，下降36.8%，而如果只喂食其中一種酶給小鼠（不論是否包裹聚合物外殼），下降比率則要小很多。為了研究其解酒效果，研究人員在小鼠醉酒30分鐘后注射了該復合物，發現與讓小鼠同時服用酒精和納米復合物相比，小鼠體內的血清丙氨酸轉氨酶（一種可用于監測和判斷肝臟健康的酶）降到了zui低水平，血液中酒精濃度的下降程度也顯著。
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