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L'exposition à une chaleur élevée neutralise le SARS-CoV-2 en moins d'une seconde

La recherche Texas A&M montre que l'exposition à des températures élevées peut neutraliser le virus, l'empêchant d'infecter un autre hôte humainCrédit: Texas…

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La recherche Texas A&M montre que l'exposition à des températures élevées peut neutraliser le virus, l'empêchant d'infecter un autre hôte humain

Arum Han, professeur au Département de génie électrique et informatique de l'Université Texas A&M, et ses collaborateurs ont conçu un système expérimental qui montre l'exposition du SRAS-CoV-2 à une température très élevée, même s'il est appliqué pendant moins d'une seconde, peut être suffisant pour neutraliser le virus afin qu'il ne puisse plus infecter un autre hôte humain.

L'application de chaleur pour neutraliser le COVID-19 a déjà été démontrée, mais dans les études précédentes, les températures étaient appliquées de une à 20 minutes. Cette durée n'est pas une solution pratique, car l'application de chaleur pendant une longue période de temps est à la fois difficile et coûteuse. Han et son équipe ont maintenant démontré qu'un traitement thermique pendant moins d'une seconde inactive complètement le coronavirus – offrant une solution possible pour atténuer la propagation continue du COVID-19, en particulier par la transmission aérienne à longue distance.

La Medistar Corporation a approché les dirigeants et les chercheurs du College of Engineering au printemps 2020 pour collaborer et explorer la possibilité d'appliquer de la chaleur pendant une courte période pour tuer le COVID-19. Peu de temps après, Han et son équipe se sont mis au travail et ont construit un système pour étudier la faisabilité d'une telle procédure.

Leur processus fonctionne en chauffant une section d'un tube en acier inoxydable, à travers lequel la solution contenant le coronavirus est exécutée, à une température élevée, puis en refroidissant la section immédiatement après. Cette configuration expérimentale permet au coronavirus qui traverse le tube d'être chauffé uniquement pendant une très courte période de temps. Grâce à ce processus thermique rapide, l'équipe a découvert que le virus était complètement neutralisé en un temps beaucoup plus court qu'on ne le pensait auparavant. Leurs premiers résultats ont été publiés dans les deux mois suivant les expériences de validation de principe.

Han a déclaré que si la solution était chauffée à près de 72 degrés Celsius pendant environ une demi-seconde, elle pouvait réduire le titre du virus, ou la quantité de virus dans la solution, de 100000 fois, ce qui est suffisant pour neutraliser le virus et empêcher la transmission.

«L'impact potentiel est énorme», a déclaré Han. «J'étais curieux de savoir à quel point nous pouvons appliquer des températures élevées en un laps de temps court et de voir si nous pouvons effectivement inactiver thermiquement le coronavirus en très peu de temps. Et si une telle stratégie de neutralisation des coronavirus basée sur la température fonctionnerait ou non d'un point de vue pratique. Le principal moteur était: «Pouvons-nous faire quelque chose qui puisse atténuer la situation avec le coronavirus?» »

Leur recherche a été présentée sur la couverture du numéro de mai de la revue Biotechnology and Bioengineering.

Non seulement ce traitement thermique en moins d'une seconde est une solution plus efficace et pratique pour arrêter la propagation du COVID-19 dans l'air, mais il permet également la mise en œuvre de cette méthode dans les systèmes existants, tels que les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. .

Cela peut également conduire à des applications potentielles avec d'autres virus, tels que le virus de la grippe, qui se propagent également dans l'air. Han et ses collaborateurs s'attendent à ce que cette méthode d'inactivation par la chaleur puisse être largement appliquée et avoir un véritable impact mondial.

"La grippe est moins dangereuse mais s'avère toujours mortelle chaque année, donc si cela peut conduire au développement d'un système de purification de l'air, ce serait une énorme affaire, non seulement avec le coronavirus, mais pour d'autres virus aéroportés en général", a déclaré Han. .

Dans leurs travaux futurs, les enquêteurs construiront une puce de test à l'échelle microfluidique qui leur permettra de traiter thermiquement les virus pendant des périodes beaucoup plus courtes, par exemple des dizaines de millisecondes, dans l'espoir d'identifier une température qui permettra au virus. être inactivé même avec un temps d'exposition aussi court.

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Les principaux auteurs des travaux sont des chercheurs postdoctoraux en génie électrique, Yuqian Jiang et Han Zhang. Les autres collaborateurs de ce projet sont le professeur Julian L. Leibowitz et le professeur associé Paul de Figueiredo du Collège de médecine; chercheur postdoctoral biomédical Jose A. Wippold; Jyotsana Gupta, chercheur associé en pathogenèse microbienne et immunologie; et Jing Dai, chercheur assistant en génie électrique.

Ce travail a été soutenu par des subventions de Medistar Corporation. Plusieurs chercheurs de l’équipe du projet ont également bénéficié de subventions de l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses des National Institutes of Health.

Lien vidéo YouTube: https://youtu.be/noke1baewDs

Légende de la vidéo YouTube: Traitement thermique en moins d'une seconde du coronavirus

Crédit vidéo: Texas A&M University College of Engineering

Lien du journal: https://onlinelibrary.wiley.com/toc/10970290/2021/118/5

https://today.tamu.edu/2021/04/26/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

Leur processus fonctionne en chauffant une section d'un tube en acier inoxydable, à travers lequel la solution contenant le coronavirus est exécutée, à une température élevée, puis en refroidissant la section immédiatement après. Cette configuration expérimentale permet au coronavirus qui traverse le tube d'être chauffé uniquement pendant une très courte période de temps. Grâce à ce processus thermique rapide, l'équipe a découvert que le virus était complètement neutralisé en un temps beaucoup plus court qu'on ne le pensait auparavant. Leurs premiers résultats ont été publiés dans les deux mois suivant les expériences de validation de principe.

Source: https://bioengineer.org/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

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Les têtards de grenouilles venimeuses peuvent survivre (presque) n'importe où

Du jus d'orange à l'eau de mer, et entre le sol et le bâtiment de 4 étagesCrédit : Andrius Pašukonis/Stanford University Un groupe de chercheurs…

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Un groupe de chercheurs de l'Université de Jyvaskyla et de l'Université de Stanford faisaient partie d'une expédition en Guyane française pour étudier les grenouilles tropicales en Amazonie. Diverses espèces d'amphibiens de cette région utilisent des bassins d'eau éphémères comme pouponnières et affichent des préférences uniques pour des caractéristiques physiques et chimiques spécifiques. Malgré les préférences spécifiques à l'espèce, les chercheurs ont été surpris de trouver des têtards de la grenouille venimeuse colorante survivant dans une gamme incroyable de sites de dépôt à la fois chimiques (pH 3-8) et verticaux (0-20 m de hauteur). Cette recherche a été publiée dans la revue Ecology and Evolution en juin 2021.

Les grenouilles néotropicales sont particulières car, contrairement aux espèces des régions tempérées, de nombreuses grenouilles tropicales pondent leurs œufs sur le sol. Cela devient un problème une fois que les têtards (qui respirent à l'aide de branchies, comme les poissons) éclosent sur le sol de la forêt, mais les grenouilles venimeuses ont développé des solutions innovantes pour amener leurs têtards dans des habitats aquatiques appropriés : des promenades en ferroutage. Chez bon nombre de ces espèces se reproduisant sur terre, les pères transportent les têtards récemment éclos du sol vers les flaques d'eau formées par la végétation (comme les arbres tombés ou les broméliacées).

La doctorante Chloe Fouilloux et les chefs d'équipe Dr. Bibiana Rojas de l'Université de Jyvaskyla, Finlande et Dr. Andrius Pasukonis de l'Université de Stanford voulaient savoir si différentes espèces (Dendrobates tinctorius, Allobates femoralis et Osteocephalus oophagus) considéraient une combinaison de facteurs biologiques, physiques, ou les caractéristiques chimiques des piscines lors du choix des pouponnières pour leurs petits.

Pour le savoir, ce groupe de huit chercheurs a échantillonné plus de 100 bassins sur deux ans, ce qui impliquait de rechercher des sites de dépôt appropriés allant du sol à plus de 20 mètres de hauteur verticale (atteints en grimpant aux arbres).

Parmi les trois espèces, l'aire de répartition et la tolérance des têtards de D. tinctorius (grenouille venimeuse) étaient au-delà de ce que les chercheurs imaginaient physiologiquement possible : des têtards sains ont été trouvés dans une gamme de bassins avec un pH d'environ 3 à un pH de 8, ce qui représente un changement de 100 000 fois de la concentration en ions hydrogène ; en d'autres termes, ces têtards se développaient avec succès dans des piscines de ce qui est chimiquement plus acide que le jus d'orange dans des piscines qui ont des concentrations ioniques similaires à celles de l'eau de mer !

Les choix de dépôt des grenouilles venimeuses de teinture ont également dérouté les chercheurs à d'autres égards : les têtards de cette espèce sont des cannibales agressifs, c'est pourquoi on les trouve généralement en faibles densités (1 à 2 têtards) par piscine.

« Cependant, dans cette étude, nous avons trouvé plusieurs cas de plus de 10 têtards de cette espèce coexistant dans la même pépinière. La raison pour laquelle les pères déposeraient autant de cannibales dans le même pool, ou si le cannibalisme se produit dans ces pools spéciaux, n'a pas encore été testée », explique Chloe Fouilloux, chercheuse en doctorat de l'Université de Jyväskylä.

Des mâles en meilleure santé transportant leurs têtards dans des conditions plus adaptées ?

Du point de vue des parents, on a découvert que les pères grenouilles venimeuses de teinture portaient leurs têtards à plus de 20 mètres au-dessus du sol de la forêt : pour une grenouille d'environ 4 centimètres de long, 20 mètres correspondent à 500 fois la longueur de son corps. En termes humains, cette prouesse physique équivaudrait à faire grimper une personne de 1,65 mètre sur un arbre géant (inexistant, évidemment) d'environ 825 mètres !

Mais pourquoi les pères transportent-ils parfois leurs têtards à un mètre de l'endroit où ils ont éclos, et d'autres fois les transportent jusqu'à la cime des arbres ?

Lorsque l'on examine les tendances chimiques et biologiques, il apparaît que des pépinières plus « confortables » biologiquement se trouvent plus haut dans les arbres. Une explication possible de cette découverte est que les mâles en meilleure santé sont capables d'investir plus d'énergie dans le transport de leurs têtards vers des conditions plus appropriées, mais c'est quelque chose qui devra être étudié à l'avenir. En fin de compte, il reste beaucoup à apprendre sur la physiologie et les soins parentaux de ces animaux ; le degré de flexibilité chimique trouvé dans ces têtards est extrêmement inhabituel, et le secret sous-jacent à leur résilience reste inconnu.

« Ce travail permet de mettre en évidence l'étonnante diversité observée entre et parmi les espèces à l'état sauvage : les parents de différentes espèces privilégient les caractéristiques uniques lors du choix des bassins pour élever leur progéniture, ce qui façonne à la fois la façon dont les espèces interagissent les unes avec les autres et la façon dont elles se spécialisent dans l'occupation de différentes parties de l'environnement », déclare le Dr Bibiana Rojas de l'Université de Jyväskylä.

Cette variation ouvre la porte à de futures recherches qui explorent comment les espèces s'influencent les unes les autres et comment le choix du pool par les parents affecte le développement et la survie des têtards.

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La recherche a été publiée dans la revue Ecology and Evolution le 15 juin 2021 : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.7741

Pour plus d'informations:

Chloé Fouilloux, Université de Jyvaskyla, [email protégé], tél. +358 41 725 7825

Bibiana Rojas, Université de Jyvaskyla, [email protégé], tél. +358 40 805 4622

Andrius Pasukonis, Université de Stanford, [email protégé]

Spécialiste en communication Tanja Heikkinen, Université de Jyvaskyla, [email protégé], +358 50 472 1162

https://www.jyu.fi/fr

https://www.jyu.fi/science/fr

Twitter : @uniofjyvaskyla Facebook : @JyvaskylaUniversity

https://www.jyu.fi/en/current/archive/2021/06/from-orange-juice-to-sea-water-and-between-the-ground-and-4-story-building-poison- les-têtards-de-grenouilles-peuvent-survivre-presque-n'importe où

Source: https://bioengineer.org/poison-frog-tadpoles-can-survive-almost-anywhere/

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Les scientifiques démontrent une nouvelle approche prometteuse pour le traitement de la mucoviscidose

Des scientifiques dirigés par les chercheurs de l'UNC School of Medicine, Silvia Kreda, Ph.D., et Rudolph Juliano, Ph.D., ont créé une thérapie oligonucléotidique améliorée….

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Des scientifiques dirigés par les chercheurs de l'UNC School of Medicine, Silvia Kreda, Ph.D., et Rudolph Juliano, Ph.D., ont créé une stratégie améliorée de thérapie par oligonucléotides avec le potentiel de traiter d'autres maladies pulmonaires, telles que la MPOC et l'asthme.

CHAPEL HILL, NC – Des scientifiques de l'UNC School of Medicine ont dirigé une collaboration de chercheurs pour démontrer une nouvelle stratégie potentiellement puissante pour le traitement de la fibrose kystique (FK) et potentiellement un large éventail d'autres maladies. Il implique de petites molécules d'acide nucléique appelées oligonucléotides qui peuvent corriger certains des défauts génétiques qui sous-tendent la mucoviscidose mais ne sont pas traités par les thérapies modulatrices existantes. Les chercheurs ont utilisé une nouvelle méthode d'administration qui surmonte les obstacles traditionnels à l'introduction d'oligonucléotides dans les cellules pulmonaires.

Comme les scientifiques l'ont rapporté dans la revue Nucleic Acids Research, ils ont démontré l'efficacité frappante de leur approche dans des cellules dérivées d'un patient atteint de mucoviscidose et chez des souris.

« Avec notre plate-forme d'administration d'oligonucléotides, nous avons pu restaurer l'activité de la protéine qui ne fonctionne pas normalement dans la mucoviscidose, et nous avons constaté un effet prolongé avec une seule dose modeste, nous sommes donc vraiment enthousiasmés par le potentiel de cette stratégie, ", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Silvia Kreda, PhD, professeur agrégé au département de médecine de l'UNC et au département de biochimie et de biophysique de l'UNC, et membre du Marsico Lung Institute de la faculté de médecine de l'UNC.

Kreda et son laboratoire ont collaboré à l'étude avec une équipe dirigée par Rudolph Juliano, PhD, Boshamer Distinguished Professor Emeritus au département de pharmacologie de l'UNC, et co-fondateur et directeur scientifique de la startup biotechnologique Initos Pharmaceuticals.

Aux États-Unis, environ 30 000 personnes sont atteintes de mucoviscidose, une maladie héréditaire dans laquelle des mutations génétiques provoquent l'absence fonctionnelle d'une protéine importante appelée CFTR. En l'absence de CFTR, le mucus qui tapisse les poumons et les voies respiratoires supérieures se déshydrate et devient très sensible aux infections bactériennes, qui surviennent fréquemment et entraînent des lésions pulmonaires progressives.

Les traitements de la mucoviscidose comprennent désormais des médicaments modulateurs CFTR, qui restaurent efficacement la fonction CFTR partielle dans de nombreux cas. Cependant, les modulateurs CFTR ne peuvent pas aider environ dix pour cent des patients atteints de mucoviscidose, souvent parce que le défaut génétique sous-jacent est du type connu sous le nom de défaut d'épissage.

CF et défauts d'épissage

L'épissage est un processus qui se produit lorsque les gènes sont copiés – ou transcrits – en brins temporaires d'ARN. Un complexe d'enzymes et d'autres molécules hache ensuite le brin d'ARN et les réassemble, généralement après avoir supprimé certains segments indésirables. L'épissage se produit pour la plupart des gènes humains, et les cellules peuvent réassembler les segments d'ARN de différentes manières afin que différentes versions d'une protéine puissent être fabriquées à partir d'un seul gène. Cependant, des défauts d'épissage peuvent entraîner de nombreuses maladies, y compris la mucoviscidose lorsque le transcrit génique de CFTR est mal épissé.

En principe, des oligonucléotides correctement conçus peuvent corriger certains types de défauts d'épissage. Ces dernières années, la Food and Drug Administration des États-Unis a approuvé deux thérapies d'« oligonucléotide à commutation d'épissage » pour les maladies musculaires héréditaires.

Dans la pratique, cependant, l'introduction d'oligonucléotides dans les cellules et aux emplacements dans les cellules où ils peuvent corriger les défauts d'épissage de l'ARN a été extrêmement difficile pour certains organes.

"Il a été particulièrement difficile d'obtenir des concentrations importantes d'oligonucléotides dans les poumons pour cibler les maladies pulmonaires", a déclaré Kreda.

Les oligonucléotides thérapeutiques, lorsqu'ils sont injectés dans le sang, doivent exécuter un long défi de systèmes biologiques conçus pour protéger le corps des virus et autres molécules indésirables. Même lorsque les oligonucléotides pénètrent dans les cellules, le plus souvent, ils sont piégés dans des vésicules appelées endosomes et sont renvoyés à l'extérieur de la cellule ou dégradés par des enzymes avant de pouvoir faire leur travail.

Une nouvelle stratégie de livraison

La stratégie développée par Kreda, Juliano et leurs collègues surmonte ces obstacles en ajoutant deux nouvelles fonctionnalités aux oligonucléotides de commutation d'épissage : Premièrement, les oligonucléotides sont connectés à de courtes molécules de type protéine appelées peptides qui sont conçues pour les aider à se distribuer dans le corps. et entrer dans les cellules. Deuxièmement, il existe un traitement séparé avec de petites molécules appelées OEC, développé par Juliano et Initos, qui aident les oligonucléotides thérapeutiques à échapper à leur piégeage dans les endosomes.

Les chercheurs ont démontré cette approche combinée dans des cellules des voies respiratoires cultivées d'un patient humain atteint de mucoviscidose avec une mutation de défaut d'épissage commune.

"L'ajouter une seule fois à ces cellules, à une concentration relativement faible, a essentiellement corrigé le CFTR à un niveau de fonctionnement normal, sans aucun signe de toxicité pour les cellules", a déclaré Kreda.

Les résultats étaient bien meilleurs avec que sans OEC, et se sont améliorés avec la dose d'OEC.

Il n'y a pas de modèle murin pour la mucoviscidose à défaut d'épissage, mais les chercheurs ont testé avec succès leur approche générale en utilisant un oligonucléotide différent dans un modèle murin d'un défaut d'épissage affectant un gène rapporteur. Dans ces expériences, les chercheurs ont observé que la correction du défaut d'épissage dans les poumons de souris durait au moins trois semaines après un seul traitement, ce qui laisse entendre que les patients prenant de telles thérapies pourraient n'avoir besoin que d'un dosage sporadique.

Les chercheurs prévoient maintenant d'autres études précliniques de leur traitement potentiel contre la mucoviscidose en vue d'éventuels essais cliniques.

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Yan Dang, Catharina van Heusden, Veronica Nickerson, Felicity Chung, Yang Wang, Nancy Quinney, Martina Gentzsch et Scott Randell ont également contribué à cette étude du Marsico Lung Institute ; Ryszard Kole, co-auteur du département de pharmacologie de l'UNC.

La Cystic Fibrosis Foundation et les National Institutes of Health ont soutenu ce travail.

https://news.unchealthcare.org/2021/06/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Source: https://bioengineer.org/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

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Une peau artificielle contusionnée pourrait aider les prothèses, les robots détectent les blessures

Crédit : Adapté de ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI : 10.1021/acsami.1c04911 Lorsque quelqu'un se cogne le coude contre un mur, il…

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Crédit : Adapté de ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI : 10.1021/acsami.1c04911

Lorsque quelqu'un se cogne le coude contre un mur, non seulement il ressent de la douleur, mais il peut également ressentir des ecchymoses. Les robots et les membres prothétiques ne présentent pas ces signes avant-coureurs, ce qui pourrait entraîner d'autres blessures. Aujourd'hui, les chercheurs de ACS Applied Materials & Interfaces ont développé une peau artificielle qui détecte la force à travers des signaux ioniques et change également de couleur du jaune au violet semblable à une ecchymose, fournissant un indice visuel indiquant que des dommages se sont produits.

Les scientifiques ont développé de nombreux types différents de peaux électroniques, ou e-skins, capables de détecter des stimuli par transmission d'électrons. Cependant, ces conducteurs électriques ne sont pas toujours biocompatibles, ce qui pourrait limiter leur utilisation dans certains types de prothèses. En revanche, les peaux ioniques, ou peaux I, utilisent des ions comme porteurs de charge, comme la peau humaine. Ces hydrogels à conduction ionique ont une transparence, une extensibilité et une biocompatibilité supérieures par rapport aux peaux électroniques. Qi Zhang, Shiping Zhu et leurs collègues voulaient développer une peau en I qui, en plus d'enregistrer les changements de signal électrique avec une force appliquée, pourrait également changer de couleur pour imiter les ecchymoses humaines.

Les chercheurs ont fabriqué un organohydrogel ionique qui contenait une molécule, appelée spiropyrane, qui change de couleur du jaune pâle au violet bleuâtre sous une contrainte mécanique. Lors des tests, le gel a montré des changements de couleur et de conductivité électrique lorsqu'il était étiré ou comprimé, et la couleur violette est restée pendant 2 à 5 heures avant de redevenir jaune. Ensuite, l'équipe a collé l'I-skin sur différentes parties du corps des volontaires, telles que le doigt, la main et le genou. Se pencher ou s'étirer a causé un changement dans le signal électrique mais pas d'ecchymoses, tout comme la peau humaine. Cependant, des pressions, des coups et des pincements énergiques et répétés ont produit un changement de couleur. La peau I, qui réagit comme la peau humaine en termes de signalisation électrique et optique, ouvre de nouvelles opportunités pour détecter les dommages dans les prothèses et la robotique, selon les chercheurs.

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Les auteurs reconnaissent le financement de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, du programme pour le Guangdong présentant des équipes innovantes et entrepreneuriales, du programme scientifique et technologique de Shenzhen, du programme spécial 2019 pour le gouvernement central guidant le développement scientifique et technologique local : plate-forme de recherche sur les matériaux fonctionnels de purification de l'environnement, Shenzhen Laboratoire clé d'ingénierie des produits de matériaux avancés et le Fonds présidentiel CUHK-Shenzhen.

Le résumé qui accompagne cet article est disponible ici.

L'American Chemical Society (ACS) est une organisation à but non lucratif agréée par le Congrès américain. La mission d'ACS est de faire progresser l'entreprise de chimie au sens large et ses praticiens au profit de la Terre et de tous ses habitants. La Société est un leader mondial dans la promotion de l'excellence dans l'enseignement des sciences et dans l'accès à l'information et à la recherche liées à la chimie grâce à ses multiples solutions de recherche, ses revues à comité de lecture, ses conférences scientifiques, ses livres électroniques et son périodique hebdomadaire Chemical & Engineering News. Les revues de l'ACS sont parmi les plus citées, les plus fiables et les plus lues dans la littérature scientifique ; cependant, l'ACS elle-même ne mène pas de recherche chimique. En tant que leader des solutions d'information scientifique, sa division CAS s'associe à des innovateurs mondiaux pour accélérer les avancées en organisant, connectant et analysant les connaissances scientifiques mondiales. Les bureaux principaux d'ACS se trouvent à Washington, D.C., et à Columbus, Ohio.

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Source: https://bioengineer.org/bruisable-artificial-skin-could-help-prosthetics-robots-sense-injuries/

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