欢迎收看一周科技。本周将向大家重点介绍几种诞生在实验室里的有趣小装置。不只是植物会追赶光的方向,这些诞生在材料学实验室里的“人造向日葵”也可以。本周《自然-纳米技术》上的一篇论文报告了这些以向日葵为灵感的人工趋光材料。在实验演示中,这些圆柱体材料可以相当准确和快速地指向一束激光照耀的方向。研究者认为,这种会追随光照方向的材料能够帮助提高利用太阳光能的效率。
这些“向日葵”结合了两种类型的材料:一种是受热时收缩、降温时膨胀的聚合物凝胶,另一种是能够有效吸收光并将局部加热的材料。当一束光从侧面照向它时,被照射的局部受热收缩,不对称的收缩就会引导“向日葵”向光照的方向弯曲。在本周《科学进展》的一项研究中,研究者们提出了长效避孕药物的新思路:通过特制贴片向使用者的皮肤刺入100根细小的针。
这些细小的微针只有600微米长,针尖直径不足10微米,刺入皮肤并不会让人感到明显的疼痛。而且它们使用生物降解材料制成,同时加入了避孕药物左炔诺孕酮,使用之后就会自动消失。按照研究者的设计,只要将贴片贴在皮肤上,按压1分钟左右,就可以让这些药物微针进入皮肤,并从贴片上自动脱落。接下来,微针会持续缓慢地释放药物。
动物实验显示,这种贴片能够维持足够高的药物浓度至少30天时间,在人类志愿者身上进行的初步测试也显示,微针贴片几乎不会带来疼痛。与口服药物相比,贴片能减少漏服的风险,同时操作又比注射或埋植更加方便,不过它的效果依然有待进一步验证。2018年11月5日,旅行者2号越过了太阳风的边界日球层顶(Heliopause),进入了星际介质的势力范围。在旅行者1号之后,它是第二个穿过日光层边界的探测器。
在本周的《自然-天文学》上,一系列论文报告了旅行者2号进入星际空间时发回的初步数据。这些论文确定了旅行者2号进入星际介质的确切时间,并对它与旅行者1号的数据进行了比较。2012年旅行者1号穿越日球层顶时,探测器上的等离子体探测设备已经损坏,而旅行者2号弥补了这一遗憾,得到了更多测量数据。论文显示,旅行者2号在不到1天的时间里穿越了日球层顶。
与旅行者1号相比,来自旅行者2号的数据显示了一些不同之处,例如日光层的边界更薄、更平滑,之后的星际磁场也更强。自1977年发射以来,旅行者2号已经在太空中飞行了42年。它还将继续深入星际空间,发回更多探测数据,帮助天文学家了解太阳系的遥远边界。来自罗彻斯特大学的研究者制造了一种有趣的金属结构:它看起来似乎只是两片中间留有空隙的金属片,但和普通金属片不同,即使被完全按进水中,它依然能自动浮到水面上。
哪怕在中间戳上几个洞,它依然不会下沉。这不是因为金属本身的密度比水小,而是因为金属片的缝隙之间存住了足够多的空气。水不会进入缝隙,这是因为两个金属片相对的内侧表面经过了超疏水处理,它们变得与水非常不亲和。研究者们利用激光“蚀刻”金属表面,留下微结构,实现了卓越的疏水性能。研究者认为,这些擅长漂浮、不被水浸湿的金属结构或许能在电子设备保护等方面派上用场。
本周发表于《科学-转化医学》的一项研究展示了一种“肝脏芯片”。在芯片细小的管道中,有序生长的多种细胞模拟着肝脏组织的环境。通过这种装置,可以检测药物对肝脏造成的影响。研究者分别制造了人类、狗、大鼠细胞版本的“肝脏芯片”,并观察了它们对各种药物的反应。结果显示,这些芯片检测到的药物肝毒性迹象与已知数据相符,并且体现了不同物种的差异。
目前,药物进入临床试验之前主要通过动物实验对肝脏副作用进行评估,但物种间的差异可能会导致评估结果不准。而“肝脏芯片”可以使用来自人体的细胞,因此有望提供更有参考价值的数据。本周,大家都想发的知名期刊《自然》迎来了创刊150周年的日子。作为纪念,《自然》团队制作了一段很漂亮的“论文网络”数据可视化视频,最后让我们一起来欣赏一下。