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播報(bào):2022年受大自然啟發(fā)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)

2022-12-29 09:16:14

盡管動(dòng)植物面臨氣候變化等人類驅(qū)動(dòng)因素導(dǎo)致的大范圍滅絕,但自然界仍在以意想不到的方式激發(fā)著人類的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。


(資料圖)

“大自然花了數(shù)億年時(shí)間來(lái)優(yōu)化極其復(fù)雜問(wèn)題的解決方案。”美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校的生物醫(yī)學(xué)工程師阿隆·戈羅德斯基說(shuō),“如果我們著眼于自然,就可以縮短開(kāi)發(fā)過(guò)程,并快速找到有價(jià)值的解決方案。”

從魷魚(yú)皮食物加熱器到用牛黏液制成的潤(rùn)滑劑,今年受大自然啟發(fā)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)依然成果斐然。

秋葵黏合劑可為心臟止血

現(xiàn)在,用一種由黏性秋葵凝膠制成的可生物降解膏藥,可以在不縫合的情況下為狗和兔子的心臟肝臟止血。

秋葵是一種毛茸茸的綠色蔬菜,其黏稠的質(zhì)地啟發(fā)了加拿大曼尼托巴大學(xué)的馬爾科姆·邢將其轉(zhuǎn)化為醫(yī)用黏合劑。

7月發(fā)表在《先進(jìn)醫(yī)療材料》上的這項(xiàng)研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),在榨汁機(jī)中提煉秋葵,然后將其烘干成粉末,可以產(chǎn)生一種有效的生物黏合劑,并迅速形成物理屏障,啟動(dòng)血液凝固過(guò)程。研究人員計(jì)劃未來(lái)幾年在人體上測(cè)試這種膏藥。

牛黏液潤(rùn)滑劑可預(yù)防艾滋病

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試發(fā)現(xiàn),一種由奶牛黏液制成的潤(rùn)滑劑有望減少艾滋病等疾病的傳播。

這項(xiàng)發(fā)表在9月份《先進(jìn)科學(xué)》雜志上的研究仍是初步的,還未在人體上進(jìn)行測(cè)試。

研究人員從牛的唾液腺中提取黏液,并將其轉(zhuǎn)化為一種結(jié)合和約束病毒的凝膠。黏液是由黏蛋白組成的,這種蛋白質(zhì)可能具有抗病毒特性。黏蛋白分子具有天然復(fù)雜的生物學(xué)特性,能有效阻止艾滋病和皰疹病毒感染,且不會(huì)產(chǎn)生副作用或耐藥性。

它有固體和液體兩種形態(tài)。瑞典斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院的研究人員稱作為固體,它可以捕獲體內(nèi)的細(xì)菌或病毒。作為液體,它可以清除體內(nèi)的病原體。

機(jī)器人螢火蟲(chóng)助力搜救工作

在溫暖的夏夜,螢火蟲(chóng)利用發(fā)光吸引配偶、抵御捕食者,或引誘獵物。

螢火蟲(chóng)照亮了夜空,也啟發(fā)了美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們創(chuàng)造出昆蟲(chóng)大小的微型機(jī)器人,它們?cè)陲w行時(shí)會(huì)發(fā)光。

據(jù)6月發(fā)表在《IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化快報(bào)》上的論文,根據(jù)大自然的啟示,研究人員為昆蟲(chóng)大小的飛行機(jī)器人制造了發(fā)光的柔軟人造肌肉,其中被嵌入了微小的電致發(fā)光粒子??刂茩C(jī)器人翅膀上的微小人造肌肉可使其在飛行過(guò)程中發(fā)出彩色的光。

一只“螢火蟲(chóng)”的重量只比一個(gè)回形針重一些。研究人員已經(jīng)證明,他們可以使用機(jī)器人發(fā)出的光和三個(gè)智能手機(jī)攝像頭來(lái)精確跟蹤機(jī)器人。

電致發(fā)光可以使機(jī)器人相互通信。例如,如果被派往一座倒塌的建筑執(zhí)行搜救任務(wù),尋找幸存者的機(jī)器人螢火蟲(chóng)可以利用燈光向其他同伴發(fā)出信號(hào)并呼救。盡管到目前為止,這些機(jī)器人只能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中操作,但研究人員對(duì)它們未來(lái)的潛在用途感到興奮。

受訓(xùn)螞蟻能嗅出癌癥

據(jù)估計(jì),世界上有20萬(wàn)億只螞蟻,研究人員發(fā)現(xiàn),有一種螞蟻可能能夠嗅出人類乳腺中的癌癥。

據(jù)3月發(fā)表在iScience雜志上的研究,索邦-巴黎北大學(xué)的科學(xué)家們用糖水獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)訓(xùn)練絲光褐林蟻聞出植入和不植入人類腫瘤的小鼠尿液之間的區(qū)別。

在短短的3項(xiàng)訓(xùn)練試驗(yàn)中,研究人員能夠有效地教會(huì)螞蟻區(qū)分癌細(xì)胞和非癌細(xì)胞,其準(zhǔn)確度與使用狗進(jìn)行的研究相似。

研究人員表示,在某些方面,螞蟻超過(guò)了狗,因?yàn)樗鼈冃枰獦O短的訓(xùn)練時(shí)間,僅30分鐘,而狗需要6—12個(gè)月,并且訓(xùn)練和維護(hù)成本更低,每周只需喂食兩次蜂蜜和冷凍昆蟲(chóng)。

眾所周知,癌細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物,這些分子會(huì)賦予它們特殊的氣味。因此,一些狗可以使用高度敏感的鼻子來(lái)嗅出癌癥,但訓(xùn)練它們可能既昂貴又耗時(shí)。與嗅探犬相比,螞蟻可能有一天會(huì)提供一種更簡(jiǎn)單、更便宜的非侵入性腫瘤識(shí)別方法。

“魷魚(yú)皮膚”包裝為外賣保溫

點(diǎn)外賣或外帶食物給人們帶來(lái)了便利,但如果擔(dān)心食物變冷該怎么辦?

根據(jù)3月發(fā)表在《自然·可持續(xù)性》雜志上的一項(xiàng)研究,魷魚(yú)奇怪的皮膚激發(fā)了一種包裝材料的研發(fā)靈感,這種材料能達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的效果,可以作為外包裝為食物保溫。

魷魚(yú)和其他頭足類動(dòng)物具有驚人的能力來(lái)偽裝自己以適應(yīng)環(huán)境。魷魚(yú)有被稱為色素囊的微型器官,可以顯著改變大小,也可以幫助它們改變顏色。

為了模仿這些充滿色素囊的器官,美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校的研究人員制備了一種大面積類似“魷魚(yú)皮膚”的復(fù)合材料,它通過(guò)可重構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)熱量,這些金屬結(jié)構(gòu)可以可逆地相互分離,并在不同的應(yīng)變水平下重新組合在一起。

復(fù)合材料中的“金屬島”在材料松弛時(shí)彼此相鄰,在材料拉伸時(shí)分離,從而可以控制紅外光的反射和透射或散熱。

標(biāo)簽: 自然啟發(fā) 科學(xué)發(fā)現(xiàn)

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