世界首个3D打印柔性心脏诞生
瑞士科学家近日借助3D打印技术,制造了全球首个形状、大小及功能都和真的人体心脏高度相似的柔性心脏。虽然该研究仍处于概念性测试阶段,但为未来相关领域的科研提供了新思路。
这个由苏黎世联邦理工学院博士生尼古拉斯·科勒斯(NicholasCohrs)研制的人工心脏看上去就像一个真正的心脏。它用柔软硅胶制成的,采用了3D打印和失蜡铸造技术,重390克,容积达到679立方厘米。
这种新的人造心脏是一个具有复杂内部结构的硅胶整体,有一个右心室和一个左心室,虽然没有隔膜,但有一个充当器官肌肉功能的额外腔室将两个心室隔开。这个腔室被加压空气充气和放气时,能像泵一样驱动血液流进流出心脏,从而代替人体心脏的肌肉收缩功能。
“我们的目标就是开发一种大小与患者心脏大致相同的人造心脏,并尽可能地模仿人体心脏的形态和工作方式。”科勒斯说。
以真人心脏为原型来制作人造心脏是有原因的。目前已经使用的人工心脏泵等装置可以泵送血液,但患者缺乏生理脉搏时,这些装置上的机械部件容易引起并发症,可能会对患者造成不良后果。
然而,这种新的柔性硅胶心脏也非十全十美。它目前只能持续跳动约3000次,工作寿命大概30到45分钟,之后材料会无法承受应变。科勒斯解释说,这项研究目前还只是一个可行性测试,目的不是为了准备要植入的心脏,而是考虑人造心脏发展的新方向。“当然,材料的拉伸强度和性能必须要大大提高。”科勒斯说。
小行星撞击可解释火星地质特征之谜
四十多亿年前,一颗巨大的小行星撞上火星,把北半球撞飞了一大块,飞溅的碎片凝结成了两颗卫星。科学家新近发现,这一场景可以很好地解释火星的一些地质特征。
火星南北半球的显著差异一直令人类困惑:北半球地势较低,相对光滑平坦;南半球地势较高,崎岖不平。对于这一现象的成因,科学家提出了不同的假说,包括一颗巨大小行星的撞击、火星板块运动、远古海洋的影响等。
此外,火星的物质成分与地球有明显差异,两颗卫星的形状和成分也比较特别。美国科罗拉多大学波尔得分校发布的新闻公报说,该校科学家与日本东京工业大学同行合作研究,发现小行星撞击的假说可以一次性解释这三个问题。
火星陨石成分表明,火星地幔中铂、锇、铱等稀有金属含量较高。稀有金属通常存在于固态天体的金属核里,而不是包裹金属核的地幔。这意味着,火星可能在形成早期遭受撞击,外来天体留下了过多的金属元素。
研究人员估算出,稀有金属约占火星总质量的0.8%。计算机模拟发现,要在火星上沉积这么多稀有金属,需要在44.3亿年前由一颗直径1200公里的小行星撞击火星,加上此后一串小规模撞击。相关论文发表在《地球物理研究通信》杂志上。
这颗小行星比现今太阳系最大的小行星谷神星还要大,它的撞击对火星地壳造成了巨大影响,形成了南北半球迥然不同的状况,也符合火星北半球地表比南半球地表要年轻的事实。此外,撞击产生的碎片会在绕火星轨道上形成一个环,环中的物质逐渐聚集形成火卫一和火卫二,导致这两颗卫星由一部分火星物质和一部分非火星物质组成,就像人们观察到的那样。
研究人员说,如果确实发生过这样的撞击,火星表面应该经历了外来天体物质与火星原有物质逐渐混合的过程。他们将进一步研究不同时期的火星陨石,看是否能发现混合程度不同的迹象,以检验这一理论。
研究证明遗传标记
可帮助辨别“超级”疟蚊
一个由法国、非洲和美国科学家共同组成的研究小组日前发现,通过蚊虫体内的一种遗传标记能够辨认出最容易在自然环境中感染疟原虫、因而也具有最强疟原虫传播能力的蚊子类型,从而为人类进一步探索通过有针对性的灭蚊方法抑制疟疾传播的提供新的思路。
法国国家科研中心日前在一份新闻公报中说,研究人员是在非洲地区最著名的疟蚊——冈比亚按蚊体内发现了这种普遍存在的倒位染色体2La。这种遗传标记事实上属于天然的遗传变异现象。法国巴斯德研究所的昆虫遗传学专家过去非洲国家乡村进行研究时曾首次发现蚊子在叮咬或输入带有疟原虫的血液时遭到感染的风险高低与体内一种被命名为2La的染色体有关。
而此国际研究小组在报告中指出,带有2La倒位染色体的疟蚊自身感染上疟原虫的概率是带有2La染色体疟蚊的2倍,因而其对疟原虫的进一步传播也必然作用更显著。他们认为,中部非洲和东部非洲大部分的疟疾传播都是由这种“超级”疟蚊造成的。
此外,研究小组还发现,这类疟蚊大多活动在户外环境中,而不带有2La倒位染色体的疟蚊则多存在于建筑物内。
科学家们指出,此前医疗卫生部门在控制疟疾疫情方面通常不会将疟蚊和普通蚊子区别对待,而是统一采用蚊帐、灭蚊剂等手段,且这些措施更多地应用在室内环境。而这项新的研究发现或将有助于探索一种更有针对性的控制疟疾方法,即通过有效灭杀在室外活动的具有更高疟原虫感染风险的特定类型疟蚊来防止疟原虫向更大范围内传播。
世界卫生组织去年公布的数据显示,2015年全世界95个国家和地区共报告2.14亿个新增疟疾病例,因疟疾死亡的患者人数为43.8万人,死亡患者大多为孕妇和5岁以下儿童。
