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생명 공학자

높은 열에 노출되면 1 초 이내에 SARS-CoV-2가 중화됩니다.

텍사스 A & M 연구에 따르면 고온에 노출되면 바이러스가 중화되어 다른 숙주가 감염되는 것을 방지 할 수 있습니다….

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텍사스 A & M 연구에 따르면 고온에 노출되면 바이러스가 중화되어 다른 숙주가 감염되는 것을 방지 할 수 있습니다.

텍사스 A & M 대학 전기 및 컴퓨터 공학과의 한아 룸 교수와 그의 협력자들은 SARS-CoV-2가 매우 높은 온도에 노출되는 것을 보여주는 실험 시스템을 설계했습니다. 더 이상 다른 인간 숙주를 감염시킬 수 없도록 바이러스를 중화하기에 충분합니다.

COVID-19를 중화시키기 위해 열을 가하는 것은 이전에 입증되었지만 이전 연구에서 온도는 1 분에서 20 분까지 적용되었습니다. 오랜 시간 동안 열을 가하는 것은 어렵고 비용이 많이 들기 때문에이 시간은 실용적인 해결책이 아닙니다. Han과 그의 팀은 이제 1 초 미만의 열처리가 코로나 바이러스를 완전히 비활성화시켜 특히 장거리 공중 전파를 통해 진행중인 COVID-19 확산을 완화 할 수있는 가능한 솔루션을 제공한다는 것을 입증했습니다.

Medistar Corporation은 2020 년 봄, COVID-19를 죽이기 위해 단시간 동안 열을 가할 수있는 가능성에 대해 협력하고 탐구하기 위해 공과 대학의 리더십과 연구원들에게 접근했습니다. 얼마 지나지 않아 Han과 그의 팀은 작업에 착수하여 그러한 절차의 타당성을 조사하기위한 시스템을 구축했습니다.

그들의 공정은 코로나 바이러스가 포함 된 용액이 흐르는 스테인리스 스틸 튜브의 한 부분을 고온으로 가열 한 다음 그 부분을 즉시 냉각하는 방식으로 작동합니다. 이 실험 설정을 통해 튜브를 통과하는 코로나 바이러스는 매우 짧은 시간 동안 만 가열 될 수 있습니다. 이 빠른 열 과정을 통해 팀은 이전에 가능하다고 생각했던 것보다 훨씬 더 짧은 시간에 바이러스가 완전히 무력화되는 것을 발견했습니다. 그들의 초기 결과는 개념 증명 실험 후 2 개월 이내에 발표되었습니다.

한 교수는 용액을 약 0.5 초 동안 섭씨 72도에 가깝게 가열하면 바이러스 역가 또는 용액 내 바이러스의 양을 100,000 배까지 줄일 수있어 바이러스를 중화시키고 전염을 막기에 충분하다고 말했다.

Han은“잠재적 인 영향은 엄청납니다. “저는 짧은 시간 내에 얼마나 높은 온도를 적용 할 수 있는지 그리고 매우 짧은 시간에 코로나 바이러스를 실제로 가열 비활성화 할 수 있는지 궁금했습니다. 그리고 그러한 온도 기반 코로나 바이러스 중화 전략이 실제적인 관점에서 효과가 있는지 여부. 가장 큰 동인은‘코로나 바이러스의 상황을 완화 할 수있는 일을 할 수 있을까요?’였습니다.”

그들의 연구는 Biotechnology and Bioengineering 저널 5 월호 표지에 실 렸습니다.

이 1 초 미만의 열처리는 공기를 통한 COVID-19의 확산을 막는 더 효율적이고 실용적인 솔루션 일뿐만 아니라 난방, 환기 및 공조 시스템과 같은 기존 시스템에서도이 방법을 구현할 수 있습니다. .

또한 공기를 통해 확산되는 인플루엔자 바이러스와 같은 다른 바이러스와 함께 잠재적 인 응용 프로그램으로 이어질 수 있습니다. Han과 그의 동료들은이 열 비활성화 방법이 광범위하게 적용될 수 있고 진정한 글로벌 영향을 미칠 수있을 것으로 기대합니다.

“인플루엔자는 덜 위험하지만 매년 치명적입니다. 따라서 이것이 공기 정화 시스템의 개발로 이어질 수 있다면 코로나 바이러스뿐만 아니라 다른 공기 중 바이러스에 대해서도 엄청난 문제가 될 것입니다.”라고 Han은 말했습니다. .

연구자들은 향후 연구에서 바이러스를 허용 할 온도를 식별하기 위해 수십 밀리 초와 같은 훨씬 짧은 시간 동안 바이러스를 열처리 할 수있는 미세 유체 규모 테스트 칩을 구축 할 것입니다. 짧은 노출 시간에도 비활성화됩니다.

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이 연구의 주저자는 전기 공학 박사후 연구원 인 Yuqian Jiang과 Han Zhang입니다. 이 프로젝트의 다른 협력자는 Julian L. Leibowitz 교수와 의과 대학의 Paul de Figueiredo 부교수입니다. 생의학 박사후 연구원 Jose A. Wippold; Jyotsana Gupta, 미생물 병인 및 면역학의 부 연구 과학자; 전기 공학 보조 연구원 인 징 다이.

이 작업은 Medistar Corporation의 보조금으로 지원되었습니다. 프로젝트 팀의 여러 연구 인력도 국립 보건원의 국립 알레르기 및 전염병 연구소의 보조금의 지원을 받았습니다.

YouTube 비디오 링크 : https://youtu.be/noke1baewDs

YouTube 동영상 캡션 : 코로나 바이러스의 1 초 미만의 열처리

비디오 크레딧 : Texas A & M University College of Engineering

저널 링크 : 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/

그들의 공정은 코로나 바이러스가 포함 된 용액이 흐르는 스테인리스 스틸 튜브의 한 부분을 고온으로 가열 한 다음 그 부분을 즉시 냉각하는 방식으로 작동합니다. 이 실험 설정을 통해 튜브를 통과하는 코로나 바이러스는 매우 짧은 시간 동안 만 가열 될 수 있습니다. 이 빠른 열 과정을 통해 팀은 이전에 가능하다고 생각했던 것보다 훨씬 더 짧은 시간에 바이러스가 완전히 무력화되는 것을 발견했습니다. 그들의 초기 결과는 개념 증명 실험 후 2 개월 이내에 발표되었습니다.

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

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생명 공학자

독 개구리 올챙이는 (거의) 어디에서나 생존할 수 있습니다.

오렌지 주스에서 바닷물까지, 그리고 지면과 4층 건물 사이Credit: Andrius Pašukonis/Stanford University 연구원 그룹…

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Jyvaskyla 대학과 Stanford 대학의 연구원 그룹은 아마존의 열대 개구리를 연구하기 위해 프랑스령 기아나로 원정을 떠났습니다. 이 지역의 다양한 양서류 종은 일시적인 물웅덩이를 보육원으로 사용하고 특정 물리적 및 화학적 특성에 대한 고유한 선호도를 나타냅니다. 종별 선호도에도 불구하고 연구자들은 화학 물질(pH 3-8)과 수직(높이 0-20m) 퇴적 장소의 믿을 수 없는 범위에서 살아남은 염색 독개구리의 올챙이를 발견하고 놀랐습니다. 이 연구는 2021년 6월 Ecology and Evolution 저널에 게재되었습니다.

신열대 개구리는 온대 지역의 종과 달리 많은 열대 개구리가 땅에 알을 낳기 때문에 특별합니다. 이것은 올챙이(물고기처럼 아가미로 숨을 쉰다)가 숲 바닥에 부화하면 문제가 되지만, 독개구리는 올챙이를 적절한 수생 서식지로 데려가는 혁신적인 솔루션을 개발했습니다. 이러한 육상 번식 중 많은 경우, 아버지는 최근에 부화한 올챙이를 땅에서 초목(예: 쓰러진 나무 또는 브로멜리아드)에 의해 형성된 물 웅덩이로 운반합니다.

PhD 연구원 Chloe Fouilloux와 팀 리더인 핀란드 Jyvaskyla 대학의 Dr. Bibiana Rojas와 Stanford 대학의 Dr. Andrius Pasukonis는 서로 다른 종(Dendrobates tinctorius, Allobates femoralis, Osteocephalus oophagus)이 생물학적, 물리적, 또는 어린 아이들을 위한 보육원을 선택할 때 수영장의 화학적 특성.

이를 알아내기 위해 이 8명의 연구원 그룹은 2년에 걸쳐 100개 이상의 웅덩이를 샘플링했으며, 여기에는 지면에서 수직 높이(나무를 오르는 높이)가 20미터 이상에 이르는 적절한 퇴적 장소를 찾는 작업이 포함되었습니다.

세 종 중 D. tinctorius(염색독개구리) 올챙이의 범위와 내성은 연구원이 생리학적으로 가능하다고 상상한 것 이상이었습니다. 건강한 올챙이는 pH가 약 3에서 pH 8인 범위에서 발견되었으며, 이는 수소 이온 농도의 100,000배 변화를 나타냅니다. 다시 말해, 이 올챙이는 오렌지 주스보다 화학적으로 더 산성인 수영장에서 바닷물과 이온 농도가 비슷한 수영장으로 성공적으로 발달하고 있었습니다!

독 개구리 염색의 퇴적 선택은 다른 방식으로도 연구자들을 혼란스럽게 했습니다. 이 종의 올챙이는 공격적인 식인종이기 때문에 일반적으로 풀당 낮은 밀도(1-2개 올챙이)로 발생하는 것으로 밝혀졌습니다.

“그러나 이 연구에서 우리는 같은 종묘장에 이 종의 10개 이상의 올챙이가 공존하는 여러 사례를 발견했습니다. 왜 아버지가 같은 풀에 그렇게 많은 식인종을 놔두는지, 또는 이 특별한 풀에서 식인 풍습이 발생하는지는 아직 테스트되지 않았습니다.”라고 Jyväskylä 대학의 PhD 연구원인 Chloe Fouilloux가 말했습니다.

더 건강한 수컷이 올챙이를 더 적합한 조건으로 옮기고 있습니까?

부모의 관점에서 볼 때, 염색 독 개구리 아버지는 숲 바닥에서 20미터 이상 높이에 올챙이를 들고 있는 것으로 나타났습니다. 길이가 약 4센티미터인 개구리의 경우 20미터는 몸 길이의 500배입니다. 인간의 관점에서, 이 물리적 위업은 1.65미터의 사람이 약 825미터의 거대한(존재하지 않는, 분명히) 나무를 오르는 것과 같습니다!

그런데 왜 아버지들은 올챙이를 부화한 곳에서 1미터 떨어진 곳으로 옮기고 다른 때에는 나무 꼭대기로 옮기는가?

화학적 및 생물학적 경향을 볼 때 생물학적으로 더 "편안한" 종묘장이 나무에서 더 높은 곳에서 발견되는 것으로 보입니다. 이 발견에 대한 한 가지 가능한 설명은 건강한 수컷이 올챙이를 더 적합한 조건으로 옮기는 데 더 많은 에너지를 투자할 수 있다는 것입니다. 그러나 이것은 앞으로 조사해야 할 사항입니다. 궁극적으로 이 동물의 생리학과 부모의 보살핌에 대해 배워야 할 것이 많이 남아 있습니다. 이 올챙이에서 발견되는 화학적 유연성의 정도는 극히 이례적이며 탄력성의 기저에 있는 비밀은 아직 알려지지 않았습니다.

"이 연구는 야생의 종들 사이에서 관찰되는 놀라운 다양성을 강조하는 데 도움이 됩니다. 다른 종의 부모는 자손을 키울 풀을 선택할 때 고유한 특성을 우선시하며, 이는 종들이 서로 상호 작용하는 방식과 그들이 동물의 다른 부분을 전문적으로 차지하는 방식을 형성합니다. 환경”이라고 Jyväskylä 대학의 Dr. Bibiana Rojas는 말합니다.

이 변이는 종들이 서로에게 어떻게 영향을 미치고 부모의 풀 선택이 올챙이 발달과 생존에 어떤 영향을 미치는지 탐구하는 미래 연구의 문을 엽니다.

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이 연구는 2021년 6월 15일 Ecology and Evolution 저널에 게재되었습니다. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.7741

추가 정보:

Chloe Fouilloux, Jyvaskyla 대학교, [이메일 보호됨], 전화. +358 41 725 7825

비비아나 로하스, Jyvaskyla 대학교, [이메일 보호됨], 전화. +358 40 805 4622

스탠포드 대학의 Andrius Pasukonis, [이메일 보호됨]

Jyvaskyla 대학의 커뮤니케이션 전문가 Tanja Heikkinen, [이메일 보호됨], +358 50 472 1162

https://www.jyu.fi/en

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

트위터: @uniofjyvaskyla 페이스북: @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- 개구리 올챙이는 거의 모든 곳에서 생존할 수 있습니다.

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

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생명 공학자

과학자들은 낭포성 섬유증 치료를 위한 유망한 새로운 접근법을 보여줍니다

UNC 의과대학 연구원 실비아 크레다(Silvia Kreda) 박사와 루돌프 줄리아노(Rudolph Juliano) 박사가 이끄는 과학자들은 개선된 올리고뉴클레오티드 치료법을 개발했습니다….

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UNC 의과대학 연구원 실비아 크레다(Silvia Kreda) 박사와 루돌프 줄리아노(Rudolph Juliano) 박사가 이끄는 과학자들은 COPD 및 천식과 같은 다른 폐 질환을 치료할 수 있는 잠재력을 가진 개선된 올리고뉴클레오티드 치료 전략을 만들었습니다.

채플 힐, 노스캐롤라이나 – UNC 의과 대학 과학자들은 낭포성 섬유증(CF) 및 잠재적으로 광범위한 기타 질병을 치료하기 위한 잠재적으로 강력한 새 전략을 입증하기 위해 연구원들의 협력을 이끌었습니다. 여기에는 CF의 기초가 되지만 기존 조절제 요법으로 해결되지 않는 일부 유전자 결함을 수정할 수 있는 올리고뉴클레오티드라고 하는 작은 핵산 분자가 포함됩니다. 연구자들은 올리고뉴클레오타이드를 폐 세포로 가져오는 기존의 장애물을 극복하는 새로운 전달 방법을 사용했습니다.

과학자들이 Nucleic Acids Research 저널에 보고한 바와 같이, 그들은 CF 환자와 생쥐에서 유래한 세포에서 그들의 접근 방식의 놀라운 효과를 보여주었습니다.

"우리의 올리고뉴클레오티드 전달 플랫폼을 사용하여 CF에서 정상적으로 작동하지 않는 단백질의 활성을 회복할 수 있었고 단 한 번의 적당한 용량으로도 장기간 효과를 보았기 때문에 이 전략의 잠재력에 대해 매우 흥분하고 있습니다. "라고 연구 수석 저자인 Silvia Kreda 박사는 말했습니다.

Kreda와 그녀의 연구실은 Rudolph Juliano 박사, UNC 약리학과 Boshamer 석좌 명예교수, 생명공학 스타트업 Initos Pharmaceuticals의 공동 설립자이자 최고 과학 책임자인 팀과 공동으로 연구를 진행했습니다.

미국에서 약 30,000명의 사람들이 유전자 돌연변이로 인해 CFTR이라는 중요한 단백질이 기능적으로 결핍되는 유전 질환인 CF가 있습니다. CFTR이 없으면 폐와 상기도를 둘러싸고 있는 점액이 탈수되고 세균 감염에 매우 취약해지며, 이는 빈번하게 발생하고 진행성 폐 손상을 유발합니다.

CF 치료에는 현재 많은 경우에 부분 CFTR 기능을 효과적으로 회복시키는 CFTR 조절제 약물이 포함됩니다. 그러나 CFTR 조절자는 CF 환자의 대략 10%를 도울 수 없습니다. 종종 기저 유전자 결함이 스플라이싱 결함으로 알려진 유형이기 때문입니다.

CF 및 접합 결함

스플라이싱은 유전자가 RNA의 임시 가닥으로 복사되거나 전사될 때 발생하는 과정입니다. 그런 다음 효소와 기타 분자의 복합체가 RNA 가닥을 자르고 일반적으로 원하지 않는 특정 부분을 삭제한 후 재조립합니다. 스플라이싱은 대부분의 인간 유전자에 대해 발생하며 세포는 RNA 세그먼트를 다른 방식으로 재조립할 수 있으므로 단일 유전자에서 다양한 버전의 단백질을 만들 수 있습니다. 그러나 스플라이싱의 결함은 CFTR의 유전자 전사체가 잘못 스플라이싱되는 경우 CF를 포함하여 많은 질병을 유발할 수 있습니다.

원칙적으로 적절하게 설계된 올리고뉴클레오티드는 일부 종류의 접합 결함을 수정할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 미국 식품의약국(FDA)은 유전성 근육 질환에 대해 두 가지 "스플라이스 스위칭 올리고뉴클레오타이드" 치료법을 승인했습니다.

그러나 실제로 올리고뉴클레오티드를 세포 내로, 그리고 RNA 스플라이싱 결함을 수정할 수 있는 세포 내 위치로 가져오는 것은 일부 기관에서 매우 어려운 일이었습니다.

"폐 질환을 표적으로 삼기 위해 상당한 농도의 올리고뉴클레오티드를 폐로 가져오는 것이 특히 어려웠습니다."라고 Kreda는 말했습니다.

치료용 올리고뉴클레오티드는 혈액에 주입될 때 바이러스 및 기타 원치 않는 분자로부터 신체를 안전하게 보호하도록 설계된 생물학적 시스템의 긴 도전 과제를 실행해야 합니다. 올리고뉴클레오타이드가 세포에 들어갈 때도 대부분은 엔도솜이라고 하는 소포 안에 갇혀 있다가 세포 밖으로 다시 보내지거나 효소에 의해 분해되기 전에 분해됩니다.

새로운 전달 전략

Kreda, Juliano 및 동료들이 개발한 전략은 스위칭 올리고뉴클레오티드에 두 가지 새로운 기능을 추가하여 이러한 장애물을 극복합니다. 첫째, 올리고뉴클레오티드는 신체 내 분포를 돕도록 설계된 펩티드라고 하는 짧은 단백질 유사 분자에 연결됩니다. 그리고 세포에 들어간다. 둘째, Juliano와 Initos가 개발한 OEC라고 하는 작은 분자를 사용하는 별도의 치료법이 있습니다. 이 치료법은 치료용 올리고뉴클레오티드가 엔도솜 내에서 포획되는 것을 피하는 데 도움이 됩니다.

연구원들은 일반적인 접합 결함 돌연변이를 가진 인간 CF 환자의 배양된 기도 세포에서 이 결합된 접근 방식을 시연했습니다.

Kreda는 "상대적으로 낮은 농도로 이러한 세포에 단 한 번만 첨가하면 CFTR이 세포에 대한 독성의 증거 없이 정상적인 기능 수준으로 본질적으로 수정되었습니다."라고 말했습니다.

결과는 OEC를 사용하지 않았을 때보다 훨씬 더 좋았고 OEC 용량으로 개선되었습니다.

접합 결함 CF에 대한 마우스 모델은 없지만 연구원들은 리포터 유전자에 영향을 미치는 접합 결함의 마우스 모델에서 다른 올리고뉴클레오티드를 사용하여 일반적인 접근 방식을 성공적으로 테스트했습니다. 이 실험에서 연구자들은 마우스 폐의 접합 결함 교정이 단일 치료 후 최소 3주 동안 지속되는 것을 관찰했는데, 이는 그러한 치료를 받는 환자가 산발적인 투여만 필요할 수 있음을 암시합니다.

연구자들은 현재 가능한 임상 시험을 준비하기 위해 잠재적인 CF 치료에 대한 추가 전임상 연구를 계획하고 있습니다.

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Yan Dang, Catharina van Heusden, Veronica Nickerson, Felicity Chung, Yang Wang, Nancy Quinney, Martina Gentzsch 및 Scott Randell은 Marsico Lung Institute의 다른 공헌자입니다. UNC 약리학과의 공동 저자인 Ryszard Kole.

낭포성 섬유증 재단과 국립 보건원은 이 작업을 지원했습니다.

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

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

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생명 공학자

멍이 드는 인공 피부는 보철물을 도울 수 있고 로봇은 부상을 감지할 수 있습니다.

크레딧: ACS Applied Materials & Interfaces 2021에서 수정, DOI: 10.1021/acsami.1c04911 누군가 팔꿈치를 벽에 부딪힐 때…

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크레딧: ACS Applied Materials & Interfaces 2021에서 수정, DOI: 10.1021/acsami.1c04911

팔꿈치가 벽에 부딪힐 때 통증을 느낄 뿐만 아니라 멍이 들기도 합니다. 로봇과 의수에는 이러한 경고 표시가 없으므로 추가 부상을 입을 수 있습니다. 이제 ACS Applied Materials & Interfaces에 보고된 연구원들은 이온 신호를 통해 힘을 감지하고 색상을 노란색에서 타박상 같은 자주색으로 변경하여 손상이 발생했음을 시각적으로 알려주는 인공 피부를 개발했습니다.

과학자들은 전자 전달을 통해 자극을 감지할 수 있는 다양한 유형의 전자 피부 또는 전자 피부를 개발했습니다. 그러나 이러한 전기 도체가 항상 생체 적합성은 아니므로 일부 유형의 보철물에서 사용이 제한될 수 있습니다. 대조적으로, 이온 스킨 또는 I-스킨은 인간 피부와 유사한 전하 캐리어로 이온을 사용합니다. 이러한 이온 전도성 하이드로겔은 전자 스킨에 비해 우수한 투명도, 신축성 및 생체 적합성을 가지고 있습니다. Qi Zhang, Shiping Zhu 및 동료들은 적용된 힘으로 전기 신호의 변화를 등록하는 것 외에도 인간의 멍을 모방하기 위해 색상을 변경할 수 있는 I-스킨을 개발하기를 원했습니다.

연구원들은 기계적 스트레스를 받으면 색이 옅은 노란색에서 청자색으로 변하는 스피로피란(spiropyran)이라는 분자를 포함하는 이온성 유기 하이드로겔을 만들었습니다. 테스트에서 젤은 늘어나거나 압축되었을 때 색상과 전기 전도도의 변화를 보였고 보라색은 2-5시간 동안 유지되어 노란색으로 변색되었습니다. 그런 다음 팀은 손가락, 손, 무릎과 같은 지원자의 다양한 신체 부위에 I-skin을 테이프로 붙였습니다. 구부리거나 늘리면 전기 신호가 변경되지만 사람의 피부처럼 멍이 들지 않습니다. 그러나 세게 누르고, 두드리고, 꼬집으면 색이 변한다. 전기 및 광학 신호 측면에서 인간의 피부처럼 반응하는 I-skin은 보철 장치와 로봇의 손상을 감지할 수 있는 새로운 기회를 제공한다고 연구원들은 말합니다.

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저자는 중국 국립 자연 과학 재단의 자금 지원, 광동 혁신 및 기업가 팀 소개 프로그램, 선전 과학 기술 프로그램, 지역 과학 및 기술 개발을 지도하는 중앙 정부를 위한 2019 특별 프로그램: 환경 정화 기능성 재료 연구 플랫폼, 선전을 인정합니다. 첨단 재료 제품 공학의 핵심 연구실 및 CUHK-Shenzhen 대통령 기금.

이 논문과 함께 제공되는 초록은 여기에서 볼 수 있습니다.

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

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