4月17日外媒科学网站摘要：实验室“种”出整块鸡肉|粒子|ips细胞|电荷|神经元

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4月17日（星期四）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

从室到临床：日本领跑全球干细胞医疗竞赛

日本在再生医学领域正取得突破性进展，其核心是基于诱导多能干细胞（）技术的多项治疗创新。目前，该国已成为全球干细胞疗法研发的重要中心，约三分之一的iPS细胞临床试验在此进行，部分治疗项目已进入最终审批阶段。

在政府超过1100亿日元的资金支持下，日本建立了完整的研发体系。日本京都大学iPS细胞研究与应用中心作为核心机构，推动了多项关键技术突破。日本神户市立眼科医院开发的视网膜细胞移植方案已证实能有效阻止视力退化，其创新的自动化培养系统可规模化生产治疗用细胞。针对帕金森病的临床试验显示，移植的神经祖细胞能显著改善患者运动功能，相关技术已由住友制药接手进行产业化准备。

在角膜修复领域，日本大阪大学团队取得了重要成果。通过iPS细胞衍生的移植治疗，成功使角膜损伤患者恢复视力，相关初创企业正加速推进产品上市。与此同时，日本建立了全球首个iPS细胞规模化生产设施，并实施了特殊的快速审批通道，为疗法商业化创造条件。

日本在干细胞治疗领域的系统性布局，使其很可能成为首个实现iPS细胞疗法大规模应用的国家。这不仅将改变多种难治性疾病的治疗格局，也为全球再生医学发展提供了重要参考。未来几年，随着更多临床试验数据的积累和治疗方案的优化，干细胞疗法或将成为常规医疗手段的重要组成部分。

“人造轴子”横空出世！科学家在实验室复刻暗物质关键

美国哈佛大学科学家在一层超薄材料中成功模拟出假想的亚原子粒子——轴子（axions），这一突破可能为揭示暗物质之谜提供新途径。相关研究于最近发表在《自然》（Nature）期刊上。

轴子被认为是暗物质的潜在候选者，但多年来始终未被直接探测到。此次，研究人员在锰铋碲化合物薄层中观测到了轴子准粒子。这种准粒子由材料内大量粒子的集体行为形成，其电磁特性与理论预测的真实轴子高度吻合。

实验过程中，团队利用激光激发磁振子（一种磁波），并通过另一束激光探测材料磁化强度的变化，最终捕捉到电场与磁化耦合的时序振荡——这正是轴子的关键特征。相比以往间接证据，这一发现为轴子研究提供了更直接的实验依据。

更引人注目的是，锰铋碲材料可能成为探测真实轴子的关键工具。理论预测，若轴子进入材料周边的磁场，会转化为光子并与轴子准粒子相互作用，从而放大原本微弱的光子信号，使其可被检测。

这项发现不仅验证了轴子准粒子的存在，还为未来探测宇宙中的真实轴子奠定了基础。这一突破或将推动暗物质探测技术的革新，帮助科学家揭开宇宙中不可见物质的奥秘。

1、实验室“种”出整块鸡肉！新技术突破培养肉质地难题

日本东京大学的研究团队开发了一种模拟循环系统的生物反应器，能够为人工组织输送营养和氧气，成功培育出超过10克的鸡肉肌肉组织。该成果于最近发表在生物技术领域顶刊《Trends in Biotechnology》上，为培养肉的生产提供了新方法。

研究团队采用了一种可灌注的中空纤维生物反应器（HFB），通过自上而下的策略生产整块培养肉。这一系统能够优化细胞分布、排列和收缩性，从而改善肉的质地和口感。传统方法难以构建厘米级厚度的组织，因为仅靠扩散无法维持细胞在较大范围内的存活。而中空纤维模拟了血管的功能，可有效输送营养，解决了这一难题。

实验中，团队使用50根中空纤维组成的HFB培育出厘米级鸡骨骼肌组织。此外，他们还借助机器人辅助组装系统，制造了包含1125根纤维的HFB，成功生产出重量超过10克的整块鸡肉。这些中空纤维技术成熟，已广泛应用于净水器和医疗透析设备。

培养肉被视为传统肉类的可持续且符合伦理的替代品，但复制整块肉的质地和风味一直是技术瓶颈。这项研究通过结构化培育技术，使肉质更接近天然肌肉组织，有望加速培养肉的商业化进程。此外，该技术还可能应用于再生医学、药物测试和生物混合机器人领域。

2、炎症与衰老：非病毒性肝癌的关键诱因

研究发现，炎症和衰老是非病毒性肝癌发展的重要因素。日本广岛大学、广岛县立医院及广岛大学医院的科学家通过多组学分析，揭示了慢性肝病（CLD）与肝细胞癌（HCC）的分子关联，并探讨了绿茶提取物等潜在疗法。

肝细胞癌约15%-25%的病例与非病毒性慢性肝病相关。为探究其机制，研究团队对比了肝癌患者的癌旁组织和正常组织的基因表达及代谢物差异。通过RNA测序技术，他们发现慢性肝病组织中炎症相关信号激活和脂肪酸代谢异常，这些变化可能推动肝癌发展。

研究将慢性肝病分为两种亚型：一种以炎症标志物高表达为特征，另一种多见于老年患者，伴随代谢物缺乏。两类亚型均显示脂肪酸代谢相关基因表达下降，而老年亚型还表现出明显的代谢失调。

进一步研究发现，绿茶中的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）可能逆转部分通路异常。此前的小鼠实验表明，EGCG能抑制高脂饮食诱导的炎症通路激活，提示其潜在预防作用。

该研究为肝癌预防提供了新方向，未来或可针对不同亚型开发精准疗法，如抗炎治疗或代谢物补充。相关成果发表于《蛋白质组研究杂志》（ Journal of Proteome Research），但团队指出仍需更多研究验证疗效。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、从雨滴到电能：突破性技术让雨水变为可再生能源

当两种材料接触时，其表面会发生转移，例如气球摩擦皮肤产生静电。类似地，水流经某些表面时也会携带或失去电荷。研究人员在美国化学会旗舰期刊《ACS中心科学》（ACS Central Science）上报告称，他们利用这一效应，通过雨滴状水滴流经狭窄管道发电，产生的电力可点亮12个LED灯。

传统水力发电依赖大量水流驱动涡轮机，仅适用于河流等水资源丰富的地区。对于小规模水流，科学家尝试电荷分离技术，但效率较低，因电荷仅在水与表面接触时积累。为提高效率，曾采用微米或纳米级通道增加表面积，但水流阻力大，能耗超过发电量。

为解决这一问题，研究团队设计了一种新装置：水从塔底通过金属针形成水滴，喷射到高32厘米、直径2毫米的垂直聚合物管道中。水滴在管道顶部碰撞形成“塞状流”——短柱状水流夹杂空气囊。水流经管道时电荷分离，底部收集的电荷通过电线导出。

该系统的能量转化效率超过10%，比连续水流发电量高5个数量级。由于实验水滴速度低于实际降雨，团队认为该技术可用于收集雨滴能量。进一步实验显示，同时或依次使用两根管道可使发电量翻倍。通过四根管道，系统成功为12个LED灯持续供电20秒。

研究人员指出，该技术比传统水力发电更易搭建和维护，适合屋顶等城市空间应用，为可再生能源开发提供了新思路。

2、普通晶体管变身“人工脑细胞”！科学家突破类脑计算瓶颈

新加坡国立大学（NUS）的研究团队取得了一项重要进展：通过特殊操作方式，单个标准硅晶体管可以模拟生物和突触的功能。这一发现为开发高能效、可扩展的人工神经网络（ANNs）硬件提供了新方向，相关成果发表于《自然》（Nature）期刊。

人脑的高效性源于其近900亿神经元和100万亿突触连接，以及突触可塑性（学习和记忆的基础）。传统人工神经网络（如Chatgpt等AI模型）虽受此启发，但依赖庞大算力，能耗极高。类脑计算旨在模仿大脑的高效处理方式，但现有技术多依赖复杂电路或新型材料，难以规模化。

新加坡国立大学的研究团队利用商用CMOS（互补金属氧化物半导体）技术，开发了一种名为“神经-突触随机存取存储器”（NS-RAM）的双晶体管单元。该设计通过调整电阻，控制晶体管中的物理现象，使其既能模拟神经元放电，又能实现突触权重变化。这一方法避免了复杂结构或新材料的使用，与现有半导体制造工艺完全兼容。

实验表明，NS-RAM具有低功耗、高稳定性和可预测性等优势，为未来紧凑型AI处理器的发展奠定了基础。这一突破有望推动更高效、响应更快的类脑计算技术走向实际应用。（刘春）

原创物理理论研究与探索 2025-04-15 21:18:52

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