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8月4日外媒科学网站摘要:阳光“炼金”,中国新技术让废水变净水和肥料

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8月4日(星期一)消息,国外知名科学网站的主要内容如下:

《自然》网站(www.nature.com)

HIV疫苗迎来曙光?mRNA技术激发强力抗体反应

一项早期临床试验显示,两种采用mRNA技术的候选疫苗能有效激发针对HIV(艾滋病病毒)的免疫反应。这是全球第三项测试mRNA技术对抗HIV的试验,标志着该领域的重要进展。目前全球约有4100万人携带HIV病毒,但尚无有效疫苗。

传统疫苗研发需研究人体清除病原体的机制,但HIV会破坏免疫系统,导致病毒难以被清除,因此候选疫苗需经过大量反复试验。mRNA技术的优势在于可快速调整设计(耗时数月而非数年),成本较低。其原理是通过mRNA指令使细胞生成病毒蛋白,从而训练免疫系统识别并清除真实病毒。

HIV通过外膜上的“包膜”蛋白感染细胞。最新研究由美国斯克里普斯研究所和制药公司Moderna合作开展,试验对比了两种策略:一种生成游离的包膜蛋白(传统方法),另一种生成附着于细胞膜的包膜蛋白(更接近真实病毒形态)。试验在美国10个研究中心进行,108名健康成年人参与,随机接种三种候选疫苗之一(两种膜结合型,一种非结合型)。

结果显示,80%接种膜结合型疫苗的受试者产生了阻断病毒蛋白的抗体,而非结合型疫苗组仅有4%。差异显著,表明膜结合设计更具潜力。所有疫苗耐受性良好,但6.5%的受试者出现荨麻疹,部分症状持续较长时间,原因可能与HIV和mRNA的相互作用有关,需进一步研究。

此前,该团队还测试了“初免-加强”策略,即组合不同mRNA疫苗以激发广谱免疫反应,试验在美国、卢旺达和南非开展。尽管18%的受试者出现皮肤反应,但策略整体有效。

《科学》网站(www.science.org)

变废为宝:中国科学家用阳光从废水中提取肥料

随着太阳能应用日益广泛,中国科学家开发出利用阳光从废水中回收氨的新技术。该装置成本低、效率高,既能提供廉价的氮肥原料,又能净化农业和工业废水,相关成果发表于《自然·可持续发展》(Nature Sustainability)。

氨是氮肥的主要成分,全球年产量约2.4亿吨,但其生产依赖高能耗的化石燃料,而农业废水中的残留氨还会污染水体,引发藻类疯长。现有废水处理技术虽能回收氨,但成本高昂,多数情况下往往将其分解处理。

为解决这一问题,南京大学研究团队结合太阳能蒸馏与新型材料,设计出高效氨回收系统。装置核心是一个透明罩体覆盖的废水容器,阳光加热使水分蒸发,蒸汽冷凝后形成纯净水。但废水中的氨多以铵盐形式存在,无法直接蒸发。为此,研究人员在装置中加入了一种特殊海绵:表面涂覆吸热材料碳化钛,并修饰了碱性氨基基团。海绵漂浮在废水中时,氨基会夺取铵盐的氢离子,将其转化为可蒸发的氨,随后氨与水蒸气一同冷凝回收。

当海绵吸附氢离子饱和后,可通过阳光照射使其与废水中的氯离子反应,生成盐酸。这一副产品可回收利用,同时使海绵再生。经济分析表明,通过销售回收的氨和盐酸,装置成本可在3.5年内收回。

目前该技术已完成实验室验证,由于无需特殊材料,未来规模化应用前景广阔。这一创新不仅为废水处理提供了可持续方案,还可能降低农业对传统化肥的依赖。

《每日科学》网站(www.sciencedaily.com)

锂电池或被取代?科学家用AI锁定5种候选材料

美国新泽西理工学院(NJIT)的研究团队利用人工智能技术,成功发现了5种新型多孔材料,可能成为锂离子电池的替代品。相关研究成果发表在《细胞报告物理科学》(Cell Reports Physical Science)期刊上。

锂离子电池面临全球供应紧张和可持续性问题,而多价离子电池(使用镁、钙、铝和锌等丰富元素)因其更高的能量存储潜力成为理想替代方案。然而,多价离子体积大、电荷高,使得在电池材料中高效容纳它们变得更具挑战性,传统方法难以快速筛选合适的材料。

为解决这一难题,研究团队采用生成式AI技术,开发了“晶体扩散变分自编码器(CDVAE)”和精细调校的“大语言模型(LLM)”双AI系统。CDVAE能生成全新的晶体结构,而LLM则筛选出热力学稳定的候选材料。这种方法大幅缩短了研发周期,从数百万种组合中快速锁定目标。

最终,AI筛选出5种多孔过渡金属氧化物结构,其开放通道设计可高效移动多价离子,是下一代电池的关键突破。量子力学模拟和稳定性测试验证,这些材料具备实际应用潜力。

该研究不仅为电池技术提供新方向,还展示了AI在材料科学中的强大能力——无需大量试错即可探索先进材料。团队下一步将与实验机构合作,推动这些材料的合成与测试,加速多价离子电池的商业化进程。

《赛特科技日报》网站(https://scitechdaily.com)

科学家发现肠道与大脑实时沟通的“第六感”,或破解肥胖之谜

美国杜克大学医学院的研究团队在《自然》(Nature)杂志发表了一项突破性研究,揭示了一种被称为“神经生物觉”的全新脑肠互动机制:肠道微生物能通过特殊感应细胞向大脑发送即时信号,直接影响进食行为,甚至情绪状态。这一发现可能为理解肥胖、精神疾病等病症提供新线索。

研究发现,结肠内壁的“神经足”细胞能够检测肠道细菌释放的鞭毛蛋白(一种构成细菌鞭毛的蛋白质)。当神经足识别到这种蛋白后,会通过迷走神经向大脑传递信号,这是连接肠道与大脑的主要通道,从而抑制食欲。

实验显示,禁食小鼠在结肠接触微量鞭毛蛋白后,食量显著减少;而缺乏TLR5受体(负责识别鞭毛蛋白)的小鼠则无法接收这一信号,持续进食并增重。这表明该通路在实时调控食欲中起关键作用,鞭毛蛋白通过TLR5受体向大脑发送“饱足”指令。

研究人员推测,“神经生物觉”可能是肠道监测微生物活动的更广泛机制的一部分,不仅影响饮食行为,还可能调节情绪,甚至大脑对肠道菌群的调控。这一发现为理解肥胖、精神疾病等疾病中微生物与行为的关联提供了新视角。(刘春)

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