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迷你“逆行者”：醫療機器人中的“顯眼包”

早在1966年，一部科幻電影《奇幻之旅》大膽構想了一艘小型潛艇在血液中行進，執行清除科學家大腦中血凝塊的任務。事實證明，這并非天方夜譚，這種可愛迷你的“顯眼包”醫生真的誕生了。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所智能仿生中心尚萬峰課題組，與香港科技大學智能制造中心合作，面對血管等流體環境下微型醫療機器人逆流游動難、控制力不足等挑戰，制作出在血液中勻速行進的自矢量迷你“逆行者”，為微型磁性機器人在實際血管中應用提供了新研究思路和解決方案。

心血管疾病（CVD）是全球第一大死因，約80%的CVD死亡由心臟病發作和腦卒中引起。為實現微創CVD疾病治療的最終目標，近年來科學家提出了許多用于血管的磁性無束縛機器人。但由于血液流動性，血管中無繩系、無束縛微型機器人承受著巨大阻力，很難在自由狀態下保持靜止，逆流而上定點給藥控制難度更大。

如何才能降低無線機器人在血管中所受流體阻力呢？課題組提出了流線型結構設計、貼壁運動及貼壁旋轉磁驅策略：流線型結構設計較之傳統結構所受流體阻力減少了約58.5%；機器人在流體阻力較低的管壁處前進，相較于管中央前進的經典方式，流體阻力進一步減少約30.7%；通過旋勻速旋轉梯度磁場在流線機器人表面產生的高效磁旋推“拖拽”力克服流體阻力，可控制無線機器人在管中勻速前進，解決了運動卡頓、不穩定等問題，達到約143mm/s的相對逆流速度。研究人員在豬血管中進行了機器人運動能力的測試，充分驗證了機器人在真實血管中的逆流運動能力，使血管內無線機器人的臨床應用成為可能。

新型“隱形墨水”玩轉“加密—解密”

對突如其來的搜捕審查，情報人員情急之下將絕密信息用“隱形墨水”記錄下來。事后，他的同伴涂抹藥水或加熱后，字跡就慢慢顯現出來……諜戰大片里常出現的橋段，讓人不免對“隱形墨水”浮想聯翩。近期，東南大學智能材料研究院李全團隊發明了一種新型“隱形墨水”——一種響應速度快、可重寫、制備簡單、條件溫和的可擦寫材料，玩轉“加密—解密”。

該團隊通過設計一系列雙重響應的多疇液晶彈性體（LCEs），利用其在應變/溫度的刺激下由不透明向透明狀態的轉變，實現了多級信息加密和實時、可重寫的瞬態信息顯示。這項工作為開發多重刺激響應材料提供了新的選擇，在數據存儲、加密和顯示系統中具有潛在的應用前景。

新型“隱形墨水”具體原理是：當應變誘導的多疇態—單疇態或溫度誘導的向列相—各向同性相相變發生時，制備的多疇LCEs樣品可以實現不透明到透明狀態的可逆轉變，其轉變應變或溫度高度依賴于長鏈柔性間隔劑的含量。利用不同LCE油墨加密的信息可以在特定的應變或溫度下解密，從而實現信息的多級保護；結合多疇LCEs的相變和多壁碳納米管的光熱效應，利用近紅外光作為書寫筆，可實現可重寫的瞬態信息顯示。

納米材料人工光感受器有望用于改善視力缺陷

光感受器變性一直是失明的主要原因之一。光感受器退行性疾病如視網膜色素變性往往導致光感受器的不可逆死亡。因此，如何有效重建失明患者的視覺功能一直是臨床上面臨的重大難題。近日，復旦大學腦科學研究院/腦功能與腦疾病全國重點實驗室的張嘉漪團隊與復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院的姜春暉團隊、復旦大學附屬中山醫院的袁源智團隊合作，經過5年的不懈努力，成功利用氧化鈦納米線陣列人工光感受器在失明小鼠和非人靈長類模型上實現了視覺功能的修復。

合作團隊發現，視網膜下植入納米顆粒包被二氧化鈦納米線陣列在小鼠視網膜下有77.5"μm的空間分辨率和3.92"Hz的時間分辨率。將該人工光感受器植入盲小鼠眼底后，小鼠能準確識別低光強發光物體的位置。視動反應測試結果顯示，植入人工光感受器盲小鼠的空間分辨率接近正常小鼠水平。

合作團隊還在獼猴眼內實施了人工光感受器的植入手術，54周內，植入體可以保持很好的穩定性和生物相容性。該人工光感受器有望用于恢復視網膜退行性疾病患者的視覺功能，為后續臨床試驗開辟了道路。

工業機器人向“老磨工”的進階之路

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，代替人類從事工業生產、加工過程。其中，工業機器人拋光機是一個特殊的存在，因為拋光、打磨工藝對精度要求較高，而工業機器人拋光機具有低成本、高自由度和高動態性能等顯著優勢。然而，工業機器人較大的定位誤差會導致表面波紋，嚴重制約系統性能，而目前只能通過每次加工前的測量來低效補償這一誤差。

對此，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術與工程部開展研究，首次提出數學模型補償機器人拋光定位誤差問題的方式，并取得了較好的誤差補償結果。在研究人員自主研發的機器人拋光平臺上，補償后整個工作區的Z軸誤差降為±0.06mm，達到機器人重復定位誤差水平。測量誤差與建模誤差的Spearman相關系數均在0.88以上；同時，在實際拋光實驗中，在不同條件下的圖形拋光或均勻拋光，他們提出的模型都能顯著抑制定位誤差帶來的波紋誤差以及頻率誤差。該研究為機器人拋光機提供了一種高效的即插即用補償模式，為進一步提高機器人加工精度和效率提供了新的可能性。

用“絲滑”邏輯算出粗糙表面光譜發射率

光譜發射率是熱輻射體的輻射出射度的光譜密集度與處于相同溫度的全輻射體的光譜密集度之比，它是傳熱分析、紅外偽裝、非接觸輻射測溫、紅外傳感、遙感等科學和工程應用中的重要參數。在上述領域，獲取準確清晰的發射率特性非常重要，然而固體表面的發射率并非恒定，它受到溫度、表面成分、涂層、氧化等影響而動態變化。研究表明，兩個固體表面即使具有相同的表面成分、溫度和氧化程度，其光譜發射率仍可能并不一致，其中表面粗糙度的影響較大，但目前粗糙度對固體表面發射率的影響機理尚不清楚。

近日，電子科技大學集成電路科學與工程學院（示范性微電子學院）CME中心研究團隊提出基于構造二維隨機粗糙表面的發射率計算方法，用以預測未知固體粗糙表面的發射率。他們使用已知發射率的參考表面和目標表面的均方根高度Rq構造出二維隨機粗糙表面，基于構造的表面獲取兩個表面的粗糙度系數R，最終計算出未知粗糙表面的發射率。該方法能夠方便地計算未知粗糙表面的光譜發射率，為獲取粗糙表面光譜發射率開辟了新途徑。

RNA甲基化修飾功能的密碼，如何破譯？

如果將DNA比作設計藍圖的話，其意圖的實施過程中還涉及一些重要的調控環節和變量。在復制DNA的過程中，RNA會對一些指令做出修改，自身發生甲基化，然后在細胞表達層面就會產生意想不到的變化。隨著高通量測序技術的快速發展，在各類RNA上已發現了超過170種化學修飾類型，這些化學修飾在細胞乃至生物體的命運調控方面發揮著重要作用，廣泛參與了重要的生理和病理過程。

因此，破譯"RNA甲基化的“密碼”將有助于深入探究發育及相關疾病潛在的治療策略，具有廣闊的研究前景。近日，中國科學院北京基因組研究所楊運桂研究員發表綜述文章，圍繞當下研究較多的4種RNA甲基化修飾，包括N6-甲基腺嘌呤（m6A）、5-甲基胞嘧啶（m5C）、N1-甲基腺嘌呤（m1A）和N7-甲基鳥嘌呤（m7G），總結了RNA修飾的檢測技術、調控蛋白及其在發育中的功能，重點闡述了近年來RNA甲基化參與調控干細胞增殖、神經發生、胚胎發育、動物生殖以及植物生長等各類發育進程的研究進展。

用細胞膜涂層策略快速篩選中藥有效成分

細胞膜生物涂層仿生策略直接利用天然來源細胞膜，賦予納米材料獨特的生物界面功能，能夠獲得優異的敏感性和特異性。目前在親和識別領域獲得廣泛應用，如腫瘤標志物的檢測以及生物解毒等。然而，想利用細胞膜生物涂層仿生策略快速準確地從中藥里篩選出有效成分，則需要獲得足夠表面密度的特定靶膜受體。

對此，西安交大藥學院王嗣岑研究團隊基于前期在細胞膜生物涂層仿生藥物篩選策略方面的相關研究，提出一種新穎的細胞膜固定策略，結合基因工程和HaloTag技術，實現目標膜受體在磁性納米載體表面的高密度有序固定。這一策略通過基因工程在目標膜受體膜外區表達HaloTag，實現膜受體的無損修飾，保證藥物篩選技術的準確性；通過HaloTag與納米載體的特異性結合，實現目標膜受體在納米載體表面的高密度固定，提高藥物篩選技術的靈敏度；目標膜受體通過HaloTag在納米載體表面有序固定，實現受體膜內區靶點的全暴露，因而拓展了藥物篩選技術的應用范圍。

該技術能夠從天然產物中有效篩選酪氨酸激酶抑制劑，納米顆粒表面FGFR4密度顯著增強。此外，這一技術表現出優異的靈敏度。通過HaloTag錨定的共價位點特異性固定來實現高密度膜受體的設計，令細胞膜表面工程發展更具前景，也為受體膜內區為靶點的活性成分發現以及藥物—受體相互作用的評價提供了新思路和新方法。