Connect with us

生物工程师

暴露在高温下,可在不到一秒钟的时间内中和SARS-CoV-2

得克萨斯州A&M研究表明,暴露在高温下可以中和该病毒,从而阻止它感染另一人的宿主。…

Published

on

德克萨斯州A&M研究表明,暴露在高温下可以中和该病毒,从而阻止其感染其他人类宿主

德州农工大学电气与计算机工程系教授Arum Han和他的合作者设计了一个实验系统,该系统可以显示SARS-CoV-2暴露于非常高的温度下,即使施用时间不到一秒钟也可以。足以中和该病毒,使其不再感染其他人类宿主。

以前已经证明了施加热量来中和COVID-19,但是在以前的研究中,施加温度的时间从1到20分钟不等。该时间长度不是实际的解决方案,因为长时间施加热量既困难又昂贵。 Han和他的团队现在证明,不到一秒钟的热处理就可以完全灭活冠状病毒,从而为减轻COVID-19的持续传播提供了一种可能的解决方案,尤其是通过远程空中传播。

Medistar Corporation于2020年春季与工程学院的领导和研究人员取得了联系,进行了合作,并探讨了在短时间内加热以杀死COVID-19的可能性。不久之后,Han和他的团队开始工作,并建立了一个调查这种程序可行性的系统。

他们的过程是通过将不锈钢管的一个部分加热到高温,然后将其冷却,该不锈钢管中运行着含有冠状病毒的溶液,该部分通过该部分运行。此实验设置仅允许在非常短的时间内加热通过管子运行的冠状病毒。通过快速的热过程,研究小组发现该病毒可以在比以前认为的可能短得多的时间内被完全中和。他们的初步结果在概念验证实验的两个月内发布。

韩说,如果将溶液加热到接近摄氏72度约半秒钟,它可以将病毒滴度或溶液中的病毒数量减少100,000倍,足以中和病毒并阻止传播。

韩说:“潜在的影响是巨大的。” “我很好奇我们可以在短短的时间内应用多高的温度,并看看我们是否真的可以在很短的时间内对冠状病毒进行热灭活。而且,从实际的角度来看,这种基于温度的冠状病毒中和策略是否可行。最大的推动力是,‘我们能做些可以减轻冠状病毒感染情况的事情吗?’”

他们的研究发表在5月号的《生物技术与生物工程》杂志的封面上。

这种亚秒级的热处理不仅是阻止COVID-19在空气中扩散的更有效,更实用的解决方案,而且还允许在现有系统(例如供暖,通风和空调系统)中实施此方法。 。

它还可能导致其他病毒(例如流感病毒)的潜在应用,这些病毒也通过空气传播。韩和他的合作者期望这种热灭活方法可以被广泛应用并产生真正的全球影响。

汉说:“流感的危险性较小,但每年仍会致命,因此,如果这能导致空气净化系统的发展,那将是一笔不小的数目,不仅与冠状病毒有关,而且对其他一般空气传播的病毒也是如此。” 。

在未来的工作中,研究人员将构建一个微流体级的测试芯片,该芯片将使他们能够在短得多的时间段(例如数十毫秒)内对病毒进行热处理,以期确定允许病毒传播的温度。即使在如此短的曝光时间内也能被灭活。

###

这项工作的主要作者是电气工程博士后研究员姜玉谦和张涵。该项目的其他合作者是朱利安·莱博维茨教授(Julian L. Leibowitz)和医学院的保罗·德·菲盖雷多(Paul de Figueiredo)副教授。生物医学博士后研究员Jose A. Wippold; Jyotsana Gupta,微生物发病机理和免疫学副研究员;电气工程助理研究员,戴敬。

这项工作得到了Medistar Corporation的资助。该项目小组的几名研究人员还获得了美国国立卫生研究院国立过敏与传染病研究所的资助。

YouTube视频链接:https://youtu.be/noke1baewDs

YouTube视频标题:冠状病毒亚秒级热处理

视频来源:德克萨斯农工大学工程学院

期刊链接: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-小于-一秒/

他们的过程是通过将不锈钢管的一个部分加热到高温,然后将其冷却,该不锈钢管中运行着含有冠状病毒的溶液,该部分通过该部分运行。此实验设置仅允许在非常短的时间内加热通过管子运行的冠状病毒。通过快速的热过程,研究小组发现该病毒在比以前认为的可能短得多的时间内被完全中和。他们的初步结果在概念验证实验的两个月内发布。

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

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

生物工程师

科学家展示了治疗囊性纤维化的有希望的新方法

由 UNC 医学院研究人员 Silvia Kreda 博士和 Rudolph Juliano 博士领导的科学家们创造了一种改进的寡核苷酸疗法…

Published

on

由北卡罗来纳大学医学院研究人员 Silvia Kreda 博士和 Rudolph Juliano 博士领导的科学家创造了一种改进的寡核苷酸治疗策略,具有治疗其他肺部疾病(如 COPD 和哮喘)的潜力

北卡罗来纳州教堂山——北卡罗来纳大学医学院的科学家们领导了一个研究人员的合作,展示了一种潜在的强大的治疗囊性纤维化 (CF) 和潜在的广泛其他疾病的新策略。它涉及称为寡核苷酸的小核酸分子,可以纠正构成 CF 的一些基因缺陷,但现有调节剂疗法无法解决这些缺陷。研究人员使用了一种新的递送方法,克服了将寡核苷酸送入肺细胞的传统障碍。

正如科学家在 Nucleic Acids Research 杂志上报道的那样,他们证明了他们的方法在来自 CF 患者和小鼠的细胞中的惊人有效性。

“通过我们的寡核苷酸递送平台,我们能够恢复在 CF 中无法正常工作的蛋白质的活性,并且我们看到仅用一个适度剂量就可以产生长期效果,因此我们对这种策略的潜力感到非常兴奋, ”该研究的资深作者 Silvia Kreda 博士说,他是北卡罗来纳大学医学系和北卡罗来纳大学生物化学与生物物理学系的副教授,也是北卡罗来纳大学医学院 Marsico 肺研究所的成员。

Kreda 和她的实验室与由 Rudolph Juliano 博士、北卡罗来纳大学药理学系的 Boshamer 杰出名誉教授以及生物技术初创公司 Initos Pharmaceuticals 的联合创始人兼首席科学官领导的团队合作进行了这项研究。

美国约有 30,000 人患有 CF,这是一种遗传性疾病,其中基因突变导致一种称为 CFTR 的重要蛋白质的功能缺失。如果没有 CFTR,衬在肺部和上呼吸道的粘液会脱水并且很容易受到细菌感染的影响,细菌感染经常发生并导致进行性肺损伤。

CF 的治疗现在包括 CFTR 调节剂药物,在许多情况下可有效恢复部分 CFTR 功能。然而,CFTR 调节剂不能帮助大约 10% 的 CF 患者,通常是因为潜在的基因缺陷属于剪接缺陷类型。

CF和拼接缺陷

剪接是当基因被复制或转录成临时 RNA 链时发生的过程。酶和其他分子的复合物然后切断 RNA 链并重新组装它们,通常是在删除某些不需要的片段之后。大多数人类基因都会发生剪接,细胞可以以不同的方式重新组装 RNA 片段,因此可以从单个基因制造不同版本的蛋白质。然而,剪接缺陷会导致许多疾病——包括当 CFTR 的基因转录物错误剪接时的 CF。

原则上,适当设计的寡核苷酸可以纠正某些类型的剪接缺陷。近年来,美国食品和药物管理局批准了两种用于遗传性肌肉疾病的“剪接转换寡核苷酸”疗法。

然而,在实践中,将寡核苷酸引入细胞以及细胞内可以纠正 RNA 剪接缺陷的位置,对某些器官来说极具挑战性。

“将显着浓度的寡核苷酸引入肺部以治疗肺部疾病特别困难,”克雷达说。

治疗性寡核苷酸在注射到血液中时,必须运行一系列生物系统,这些系统旨在保护身体免受病毒和其他有害分子的侵害。即使寡核苷酸进入细胞,最常被困在称为内体的囊泡中,并在它们开始工作之前被送回细胞外或被酶降解。

新的交付策略

Kreda、Juliano 和他们的同事开发的策略通过为剪接转换寡核苷酸添加两个新特征来克服这些障碍:首先,寡核苷酸与称为肽的短蛋白质样分子相连,这些分子旨在帮助它们在体内分布并进入细胞。其次,有一种由 Juliano 和 Initos 开发的名为 OEC 的小分子单独治疗,可帮助治疗性寡核苷酸摆脱内体的束缚。

研究人员在来自具有常见剪接缺陷突变的人类 CF 患者的培养气道细胞中证明了这种组合方法。

“在这些细胞中加入一次,浓度相对较低,基本上将 CFTR 校正到正常的功能水平,没有证据表明对细胞有毒性,”Kreda 说。

使用 OEC 的结果比不使用 OEC 好得多,并且随着 OEC 剂量的增加而改善。

没有剪接缺陷 CF 的小鼠模型,但研究人员在影响报告基因的剪接缺陷小鼠模型中使用不同的寡核苷酸成功地测试了他们的一般方法。在这些实验中,研究人员观察到小鼠肺部剪接缺陷的纠正在单次治疗后至少持续了三周——暗示接受此类治疗的患者可能只需要零星给药。

研究人员现在计划对其潜在的 CF 治疗进行进一步的临床前研究,为可能的临床试验做准备。

###

Yan Dang、Catharina van Heusden、Veronica Nickerson、Felicity Chung、Yang Wang、Nancy Quinney、Martina Gentzsch 和 Scott Randell 是 Marsico 肺病研究所对本研究的其他贡献者; Ryszard Kole 是 UNC 药理学系的合著者。

囊性纤维化基金会和美国国立卫生研究院支持这项工作。

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/

Continue Reading

生物工程师

可擦伤的人造皮肤可以帮助假肢,机器人可以感知伤害

图片来源:改编自 ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c04911 当有人用手肘撞墙时,他们…

Published

on

图片来源:改编自 ACS Applied Materials & Interfaces 2021,D​​OI:10.1021/acsami.1c04911

当有人将肘部撞到墙上时,他们不仅会感到疼痛,还可能会出现瘀伤。机器人和假肢没有这些警告标志,这可能会导致进一步的伤害。现在,ACS Applied Materials & Interfaces 上的研究人员已经开发出一种人造皮肤,它可以通过离子信号感知力,并将颜色从黄色变为类似瘀伤的紫色,提供已经发生损坏的视觉提示。

科学家们开发了许多不同类型的电子皮肤或电子皮肤,可以通过电子传输感知刺激。然而,这些电导体并不总是生物相容的,这可能会限制它们在某些类型的假肢中的使用。相比之下,离子皮肤或 I-skins 使用离子作为电荷载体,类似于人类皮肤。与电子皮肤相比,这些离子导电水凝胶具有优异的透明度、拉伸性和生物相容性。 Qi Zhang、Shiping Zhu 和同事想要开发一种 I-skin,它除了可以记录施加力的电信号变化外,还可以改变颜色以模仿人类的瘀伤。

研究人员制作了一种离子有机水凝胶,其中含有一种叫做螺吡喃的分子,在机械应力下,它的颜色从浅黄色变为蓝紫色。在测试中,凝胶在拉伸或压缩时显示出颜色和导电性的变化,紫色保持 2-5 小时,然后变回黄色。然后,该团队将 I-skin 贴在志愿者的不同身体部位,例如手指、手和膝盖。弯曲或拉伸会导致电信号发生变化,但不会像人类皮肤一样造成瘀伤。然而,用力和反复按压、敲击和捏合会产生颜色变化。研究人员说,I-skin 在电和光信号方面的反应类似于人类皮肤,为检测假肢设备和机器人技术中的损伤开辟了新的机会。

###

作者感谢国家自然科学基金、广东省引进创新创业团队计划、深圳市科技计划、2019年中央引导地方科技发展专项:环境净化功能材料研究平台,深圳先进材料产品工程重点实验室及港中大-深圳校长基金。

本文随附的摘要可在此处获取。

美国化学学会 (ACS) 是美国国会特许的非营利组织。 ACS 的使命是推动更广泛的化学企业及其从业者的发展,以造福地球和全体人民。该学会是促进卓越科学教育并通过其多种研究解决方案、同行评审期刊、科学会议、电子书和每周新闻期刊《化学与工程新闻》提供化学相关信息和研究的全球领导者。 ACS 期刊是科学文献中被引用次数最多、最受信任和阅读次数最多的期刊之一;然而,ACS 本身并不进行化学研究。作为科学信息解决方案的领导者,其 CAS 部门与全球创新者合作,通过策划、连接和分析世界科学知识来加速突破。 ACS 的主要办事处位于华盛顿特区和俄亥俄州哥伦布市。

要自动接收来自美国化学学会的新闻稿,请联系 [电子邮件保护]

跟着我们: 推特 | Facebook

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

Continue Reading

生物工程师

计算机可以预测人们对艺术的品味

新研究深入了解人们如何做出审美判断图片来源:史密森尼美国艺术博物馆,Joseph Schillinger Do 夫人的礼物…

Published

on

图片来源:史密森尼美国艺术博物馆,约瑟夫·席林格夫人的礼物

您喜欢克劳德·莫奈 (Claude Monet) 等印象派绘画的粗笔触和柔和的调色板吗?或者你更喜欢罗斯科的大胆色彩和抽象形状?个人艺术品味对他们来说有一定的神秘性,但现在加州理工学院的一项新研究表明,一个简单的计算机程序可以准确地预测一个人会喜欢哪些画作。

这项发表在 Nature Human Behaviour 杂志上的新研究利用亚马逊的众包平台 Mechanical Turk 招募了 1,500 多名志愿者,对印象派、立体派、抽象派和色彩领域的绘画进行评分。志愿者的答案被输入到计算机程序中,然后,在这个训练期之后,计算机可以比偶然发生的情况更好地预测志愿者的艺术偏好。

“我曾经认为对艺术的评价是个人的和主观的,所以我对这个结果感到惊讶,”主要作者、在加州理工学院心理学教授约翰奥多尔蒂实验室工作的博士后学者饭谷清人说。

研究结果不仅表明计算机可以做出这些预测,而且还导致人们对人们如何判断艺术有了新的理解。

“主要的一点是,我们正在深入了解人们用来做出审美判断的机制,”奥多尔蒂说。 “也就是说,人们似乎使用基本的图像特征并将它们组合起来。这是了解该过程如何运作的第一步。”

在这项研究中,该团队对计算机进行了编程,将一幅画的视觉属性分解为他们所谓的低级特征——对比度、饱和度和色调等特征,以及需要人类判断的高级特征,包括以下特征:就像这幅画是动态的还是静止的一样。

“然后,计算机程序会估计在决定喜欢某件特定艺术品的程度时考虑了多少特定特征,”Iigaya 解释道。 “在做出这些决定时,低级和高级功能会结合在一起。一旦计算机估计出这一点,它就可以成功预测一个人对另一件以前未曾见过的艺术品的喜好。”

研究人员还发现,志愿者倾向于分为三类:喜欢带有现实生活对象的绘画的人,例如印象派绘画;喜欢彩色抽象画的人,比如罗斯科;以及喜欢复杂绘画的人,比如毕加索的立体派肖像画。大多数人属于第一个“现实生活对象”类别。 “很多人喜欢印象派画作,”饭谷说。

更重要的是,研究人员发现他们还可以训练深度卷积神经网络 (DCNN) 来学习以类似的准确度预测志愿者的艺术偏好。 DCNN 是一种机器学习程序,其中向计算机提供一系列训练图像,以便它可以学习对对象进行分类,例如猫与狗。这些神经网络具有像大脑中的神经元一样相互连接的单元。通过改变一个单元与另一个单元的连接强度,网络可以“学习”。

在这种情况下,深度学习方法不包括研究第一部分中使用的任何选定的低级或高级视觉特征,因此计算机必须自行“决定”要分析哪些特征。

“在深度神经网络模型中,我们实际上并不确切知道网络是如何解决特定任务的,因为这些模型很像真实大脑那样自行学习,”Iigaya 解释道。 “这可能非常神秘,但是当我们查看神经网络内部时,我们能够看出它正在构建我们自己选择的相同特征类别。”这些结果暗示了用于确定审美偏好的特征可能会在类脑结构中自然出现的可能性。

O'Doherty 说:“我们现在正在通过观察人们在做出相同类型决定时的大脑来积极研究这是否确实如此。”

在研究的另一部分,研究人员还证明,他们的简单计算机程序已经接受了艺术偏好训练,可以准确预测志愿者想要哪些照片。他们向志愿者展示了游泳池、食物和其他场景的照片,看到的结果与涉及绘画的结果相似。此外,研究人员表明,颠倒顺序也有效:在首先对志愿者进行照片培训后,他们可以使用该程序准确预测受试者的艺术偏好。

虽然计算机程序成功地预测了志愿者的艺术偏好,但研究人员表示,关于任何个人品味的细微差别,还有更多需要了解。

O’Doherty 说:“对于一个特定的人来说,我们还没有成功地用这种方法解释偏好的某些方面。” “这个更特殊的部分可能与语义特征、绘画的意义、过去的经历和其他可能影响估值的个人特征有关。仍然有可能在计算机模型中识别和了解这些特征,但这样做将涉及对每个人的偏好进行更详细的研究,而这种方式可能无法像我们在这里发现的那样在个人之间进行概括。”

###

这项题为“艺术审美偏好可以从低级和高级视觉特征的混合中预测”的研究由美国国家心理健康研究所(通过加州理工学院的社会决策神经生物学的孔蒂中心)资助,国家药物滥用研究所、日本科学促进会、Swartz 基金会、三得利基金会以及 William H. 和 Helen Lang 夏季本科生研究奖学金。加州理工学院的其他作者包括 Sanghyun Yi、Iman A. Wahle (BS '20) 和 Koranis Tanwisuth,他现在是加州大学伯克利分校的研究生。

“我曾经认为对艺术的评价是个人的和主观的,所以我对这个结果感到惊讶,”主要作者、在加州理工学院心理学教授约翰奥多尔蒂实验室工作的博士后学者饭谷清人说。

Source: https://bioengineer.org/computers-predict-peoples-tastes-in-art/

Continue Reading

Trending