《能量储存系统的超声波化学反应生成的碳杂原子键》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2017-11-16
  • C[键]N和C[键]O键从惰性气体的直接形成对于化学/生物过程和储能系统是必不可少的。然而,它对碳纳米材料的应用改善了能量储存仍然具有技术上的挑战性。描述了一种简单快速的方法,用超声波化学反应,将碳纳米管和碳纳米管(碳纳米管)形成碳原子键和碳纳米管。通过对N2或O2载体气体分子和超声活化RGO的固定,制备了氮或氧掺杂RGO(n - RGO,o - RGO)电极。掺杂后的材料表现出更高的电容(133、284和74 F O-RGO g−1,N-RGO,RGO,分别)。此外,采用超声波喷涂法制备三维多孔电极,制备了掺杂二维RGO和1D CNT材料。这些电极表现出非常高的特定参数(62.8厘米−2和621 F克曼氏金融−1 10 mV s−1 N-RGO / N-CNT 1:1,v / v),高循环稳定性和结构的灵活性

    ——文章发布于2017年11月9日

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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-09-30
    • 研究人员正在开发一种通过结合人类细菌和病毒DNA来利用超声对哺乳动物基因表达进行成像的技术。 现代细胞生物学家工具箱中一些最重要的工具是特殊的DNA片段,它们像间谍一样起作用,报告细胞的功能。这些标记称为报告基因,使研究人员可以通过观察嵌入在其DNA中的遗传程序的开启和关闭来了解细胞的功能。 记者基因通过编码可以从细胞外看到的蛋白质来发挥作用。一个特别流行的报告基因编码一种叫做绿色荧光蛋白(GFP)的东西,其名字真实,是一种发出明亮绿色光的蛋白。因此,如果研究人员想了解有关细胞如何成为神经元的更多信息,他们可以将GFP基因与神经元基因一起插入胚胎的DNA中。当胚胎的细胞打开神经元基因时,它们还将表达GFP基因,并且细胞会发出绿色光,这使研究人员很容易看到编码神经元形成的遗传程序是活跃的。 尽管这项技术一直有用,但它有一个很大的局限性:由于光线无法很好地穿透大多数生物组织,因此GFP基因无法用于监测生物体内深层细胞的活性。但是现在,加州理工学院的Mikhail Shapiro有了解决方案。传统医学研究所化学工程教授兼研究人员Shapiro,研究生Arash Farhadi及其同事组成的团队开发出了一种报告基因,使他们能够使用超声波观察遗传活性,超声波可以穿透组织深处,而不是光。 他们在《科学》杂志的一篇论文中描述了这项工作。 为了发展他们的“声学报告基因”,Farhadi和Shapiro从一种漂浮的细菌中借用了蛋白质,这些细菌形成并包含微小的充满空气的蛋白质小室,称为气体囊泡。 气体囊泡除了具有浮力外,还具有另一个有用的特性:正如Shapiro的实验室在2014年所证明的那样,它们在超声成像中表现出强烈的优势。当暴露于超声下时,细胞会突出显示。 为了将编码气体小泡蛋白的基因转变为报告基因,Shapiro和Farhadi需要做以前从未做过的事情:将9种基因的基因程序从细菌移植到哺乳动物细胞中,在这种情况下,是人类肾脏细胞(HEK细胞)。 这样做不是一个简单的过程,因为细菌和哺乳动物在其DNA中读取基因的方式有所不同。这意味着尽管Shapiro和Farhadi可以将细菌DNA插入细胞中,但是这些细胞不知道如何处理该DNA,这类似于为Apple计算机编写的程序不会在Windows计算机上运行。 Farhadi说:“两种细胞的翻译机制非常不同。” “最大的区别之一是在细菌中,通常在DNA中排列多个基因,以便将它们转录成一个共享的RNA,然后将其翻译成所有相应的蛋白质,而在真核生物中,每个基因都是通常是独立的。” 夏皮罗说,解决方案来自另一种DNA来源:病毒。 夏皮罗说:“病毒还需要诱使哺乳动物细胞表达一堆蛋白质。” “因此,我们利用病毒元件诱使细胞从共享的RNA片段中产生多个基因。”通过这种方式,Farhadi及其同事将8个基因组合在一起形成了一条RNA。 但是,即使将有效的细菌DNA插入HEK细胞后,Shapiro和Farhadi仍然没有完整的解决方案。细胞正在制造气体囊泡蛋白,但没有形成气体囊泡。事实证明,不仅需要生产蛋白质,而且还需要以正确的比例生产蛋白质。 夏皮罗把它比作一个建筑工地。建筑物可能由木头,玻璃和砖块组成,但是如果工人露面时主要是窗户,而砖块很少,那么他们将无法建造建筑物。 除了提供建筑材料外,由气体囊泡基因编码的一些蛋白质还起着建筑机械的作用,例如起重机,推土机等,它们被用来制造气体囊泡。如果一个建筑工地有50台起重机,但只有一台推土机,则该项目可能无法完成。比率再次是关键。 “正确的蛋白质比例被编程到细菌基因簇中,但是当我们将它们放入哺乳动物细胞中时,我们必须弄清楚这些比例是必需的,以及如何使哺乳动物细胞正确地制造它们。” 。 夏皮罗(Shapiro)和法哈迪(Farhadi)说,要弄清这一点,就需要一个耗时数年的系统过程。既然他们具有有效的基因,他们说他们将能够使用它们研究肿瘤,免疫细胞,神经元和活生物体中其他细胞类型中的基因表达。通过进一步的改进,他们希望世界各地的生物学家将使用超声波探查模型生物,以研究其自然生物学环境中的细胞,并希望医生有朝一日可以使用超声波来监测患者基于细胞的疗法的命运。 夏皮罗说:“改善荧光蛋白已有20多年的工作,我们可能有20年的时间来改善我们开发的蛋白质,但这是概念的关键证明。” ——文章发布于2019年9月28日
  • 《使用微泡和超声波来进行药物递送》

    • 来源专题:新药创制
    • 编译者:杜慧
    • 发布时间:2024-10-18
    • 大脑是一个要塞,是身体的中央指挥中心,由血脑屏障保护。这个血管和组织网络充当一个生物门卫,一个选择性过滤器,防止血液中有害物质进入大脑复杂的生态系统。 这种保护是有代价的。虽然血脑屏障允许一些物质进入——比如水、氧气、由非常小的分子构成的全身麻醉剂——但它也阻止了许多重要的治疗药物到达大脑,从而限制了神经问题的治疗选项。 但是,由佐治亚理工学院生物医学工程师Costas Arvanitis领导的一个国际研究团队正在用一种结合了微泡——微小的充满气体的球体——和超声波技术的方法来应对这一挑战。他们的创新方法旨在暂时打开血脑屏障,允许药物或免疫细胞进入,对抗疾病,为正在与诸如脑癌或阿尔茨海默病等疾病作斗争的患者提供治疗希望。微泡的直径小于人类头发,它们的壳是由脂质或蛋白质制成的。在医疗保健领域,它们经常被用来帮助增强超声波的可见度,作为对比剂,照亮体内细节。超声波使用高频声波创建图像。当微泡暴露在聚焦的超声波下时,它们会迅速膨胀和收缩。这种温和的机械力摇动了围绕大脑的保护屏障,创造了一个可以让援助通过的小开口。 研究人员使用实验鼠进行了研究,但首先使用数学模型模拟了微泡在脑血管中的动态。他们识别出了增强微泡运动的共振频率,并探讨了频率、微泡动力学和大脑炎症反应之间的相关性。 他们的模型和后来的实验表明,特定的超声波频率可以增强免疫细胞的移动并增加药物在脑瘤中的积累。他们还发现,虽然较高的超声波频率在打开血脑屏障方面是有效的,但也伴随着脑内皮细胞上炎症标志物表达的增加——这是一个重要的发现,因为过度的炎症可能会给患有神经系统疾病的患者带来更多的并发症。