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软凝胶基质代替硬培养皿成为干细胞培养新方法
美国研究人员发现，利用软凝胶基质代替硬培养皿来培养小鼠胚胎干细胞，无需添加昂贵的生长因子，便可让干细胞培养物长时间维持同质的多能状态。研究人员表示，这一技术在未来的再生医学中有着巨大的应用前景。相关论文发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。
干细胞研究面临的主要障碍就是如何让小鼠胚胎干细胞培养物保持一种均一的多能状态。多能干细胞可自发地分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型。长期以来，科学家都是利用一种被称作生长因子的化学物质来维持干细胞的多能态不变，但即便如此，培养出来的干细胞还是会很快进入各自的分化阶段，呈现出不同的基因表达和形态，这种多样性分化使得干细胞培养物很难被诱导生成所需的特定组织。
该研究负责人之
一、伊利诺伊大学基因组生物学研究所动物科学教授田中哲也表示，可以从培养一群同质的未分化细胞入手，诱使其分化成特定的细胞类型以实现临床应用。研究小组发现，多能小鼠胚胎干细胞喜欢“抱团”黏附在一起，而处于群体边缘、与坚硬的培养皿接触的细胞分化速度相对较快，于是他们决定对小鼠胚胎干细胞进行机械学研究而非化学研究。由于干细胞比成熟细胞要柔软10倍，研究人员猜测是否是培养皿和细胞之间的机械力刺激了细胞分化，并通过前期研究证实，即使很小的机械力也可诱导细胞分化。接下来，研究小组将小鼠胚胎干细胞分成3组进行平行试验：第一组用加入了生长因子的常规培养基培养；第二组采用与这些细胞同样硬度的软凝胶基质进行培养，并加入生长因子；第三组同样用软凝胶基质培养，但没有加入生长因子。结果显示，即使缺乏生长因子，利用软凝胶基质培养的干细胞在3个多月传代20次后仍能表现出更明显的同质性和多能性。研究合作者、伊利诺伊大学机械科学和工程系教授王宁（音译）说，这体现了事物的两面性：机械力能够诱导分化，但如果降低培养基和干细胞之间的机械力，就可以将干细胞保持在多能状态。这项研究证实了在干细胞分化过程中力学环境的重要性不亚于化学生长因子。在活的有机体中，细胞只在短期内分泌生长因子，而机械力则始终在影响每个细胞。研究小组下一步打算利用这种新技术来培养诱导多能干细胞（ips），虽然ips细胞医学应用前景广阔，但也是出了名的难以培养。田中哲也说：“我们可以试着在同样的软基质上培养小鼠ips细胞，看看是否也能获得同质的干细胞培养物。如果情况的确如此，其产生的影响无疑将是巨大的。”
1．下列关于干细胞培养的表述，不符合原文意思的一项是（）
a．多能干细胞可分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型，这一特性需添加昂贵的生长因子。
b．干细胞研究面临的主要障碍就是如何让胚胎干细胞培养物保持一种均一的多能状态。
c．干细胞喜欢“抱团”黏附，而处于群体边缘、与坚硬的培养皿接触的细胞分化速度相对较快。
d．干细胞分化过程中力学环境的重要性不亚于化学生长因子，在活的有机体中，机械力始终在影响每个细胞。
2．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（）
a．利用软凝胶基质代替硬培养皿成为干细胞培养的新方法，在未来的再生医学中有着巨大的应用前景。
b．即使缺乏生长因子，只要利用软凝胶基质培养的干细胞在长时间后仍能表现出明显的同质性和多能性。
c．软凝胶基质能够有效降低培养基和干细胞之间的机械力，从而使干细胞保持在多能状态。
d．因为生长因子价格昂贵，所以科学家一直在寻找更好的方法来维持干细胞的多能态不变。
3．下列推断，不符合原文内容的一项是（）
a．培养胚胎干细胞在必要的时候可以双管齐下，同时利用软凝胶基质代替硬培养皿和添加生长因子等方法。
b．ips细胞医学应用前景广阔，但难以培养，如在软凝胶基质上培养ips细胞，问题也就迎刃而解了。
c．很小的机械力可诱导干细胞细胞分化，那么找到比软凝胶基质更柔和的基质，干细胞的分化速度就可能进一步的减慢。
d．只有抑制干细胞培养物的多样性分化，才能更容易的使得干细胞被诱导生成所需的特定组织。
最新研究发现30亿年前地球生命曾进入爆发期
美国麻省理工学院科学家近日研究发现，大约在30亿年前随着早期动物开始学会如何利用来自太阳的能量，地球上的生命突然进入一个爆发期。
科学家们对远古基因进行了深入研究，并绘制出一幅地球最早期动物的图景。他们认为，当微生物开始学会利用氧气和来自太阳的能量生活时，最早期的生命开始进化和发展。美国麻省理工学院研究人员研究了1000个如今仍然存在的关键基因，并掌握了它们是如何从远古时期进化过来的。
科学家们研制了一种“基因化石”，这种“基因化石”不仅仅可以告诉人们基因是如何形成的，也可以让人们知道远古微生物是如何支配这些基因的。他们的计算结果显示，所有的现存基因，大约有27%形成于33亿年前到28亿年前之间。在大约5.8亿年前，地球上的生命开始进入了一个快速变化时期，即寒武纪生命大爆发时期，当时生命形态复杂多样。
化石可以帮助古生物学家制定出生命进化的编年史，但是如果想绘制出寒武纪之前的30亿年间的生命图景则相当困难，因为那个时期的软体动物很少会留下化石印迹。不过，那些早期生命形态仍然留下了一种细微的化石：dna。
由于所有活着的生物体都从父辈那里遗传基因组，因此麻省理工学院的计算生物学家推理认为，他们可以利用现代基因组推想古代微生物的进化过程。他们将不断增长的基因组库中的信息与一种数学模型结合起来。这种数学模型考虑到了数百万年间各种基因遗传、交换和丢失的因素。
科学家埃里克·阿尔姆和劳伦斯·戴维将这一时期称为“太古代大爆发”。由于他们识别的许多新基因都与氧气有关，因此阿尔姆和戴维首先考虑到，氧气的出现可能也是造成“太古代大爆发”的原因之一。科学家认为，直到大约25亿年前，氧气才开始在地球大气层中出现并不断积聚，并可能在“大氧化事件”中杀死了大量的厌氧生命。阿尔姆表示，“‘大氧化事件’可能是细胞生命史上最严重的灾难事件，不过我们还没有发现任何的生物学记录。”
然而，进一步深入研究发现，利用氧气的基因直到28亿年前的“太古代大爆发”末期才出现。这一发现与地球化学家关于“大氧化事件”的设想更为一致。阿尔姆和戴维相信，他们已经发现了现代电子转移的最初来源。电子转移是一个生物化学过程，它负责在细胞膜内运送电子。电子转移被动物用来呼吸氧气，植物和某些微生物在光合作用时也需要这一过程，光合作用直接收获太阳的能量。一种被称为“生氧光合作用”的光合作用被认为是与“大氧化事件”的氧气产生有关，也与我们今天呼吸的氧气有关。
“太古代大爆发”期间的电子转移进化应该经历了生命历史的数个关键阶段，如光合作用、呼吸作用等，两个阶段都导致生物圈收获和存储了大量的能量。戴维表示，“我们的研究结果并没有说明电子转移的进化是否直接导致‘太古代大爆发’。但是，我们可以推测到，生物圏得到了更多的能量，因此可以支持更大、更复杂的微生物生态系统。”
1思的一项是（）
a然进入一个爆发期。
b命开始进化和发展。
c命形态复杂多样。
d前到28亿年前之间。．下列关于30亿年前地球生命曾进入爆发期的表述，不符合原文意．随着早期动物开始学会如何利用来自太阳的能量，地球上的生命突．当微生物开始学会利用氧气和来自太阳的能量生活时，最早期的生．寒武纪时期，地球上的生命开始进入了一个快速变化时期，当时生．科学家的研究显示，所有的现存基因，大约有27%形成于33亿年
2．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（）
a．科学家们研究了1000个如今仍然存在的关键基因，并掌握了它们从远古时期进化过来的过程。
b．“大氧化事件”是细胞生命史上最严重的灾难事件，虽然我们暂时还没有发现任何的生物学记录。
c．远古的软体动物很少会留下化石印迹，因此想绘制出寒武纪之前的30亿年间的生命图景相当困难。
d．“太古代大爆发”时期的许多新基因都与氧气有关，因此氧气的出现可能也是造成“太古代大爆发”的原因之一。
3．下列推断，不符合原文内容的一项是（）
a．将基因组库中的信息与数学模型结合起来，并考虑基因遗传、交换和丢失等因素，可以推想出古代微生物的进化过程。
b．氧气开始在地球大气层中出现并不断积聚，极有可能扼杀了一批生命，也给另外的生命繁荣带来了契机。
c．电子转移进化导致生物圈收获和存储了大量的能量，因此可以支持更大、更复杂的微生物生态系统。
d．“大氧化事件”导致的细胞生命史上最严重的灾难事件，显示出在有氧生命之前，还存在着一个丰富多彩的厌氧生命世界。
抓住“聪明”病毒的致命弱点
——美分离出可使艾滋病病毒永久退化的抗体酶
美国得克萨斯大学医学院的ｈｉｖ（人类免疫缺陷病毒）研究人员确信，他们已经抓住了夺走数百万人生命的ｈｉｖ病毒的致命弱点。该弱点隐藏在ｈｉｖ包膜蛋白ｇｐ１２０基因内。这种蛋白质对于ｈｉｖ附着宿主细胞来说必不可少，宿主细胞被感染后最终就会发展成艾滋病（ａｉｄｓ）。相关理论发表在６月份的《自体免疫评论》杂志上，支持该理论的其他数据将被提交给８月３日至８日在墨西哥举行的第十七届国际艾滋病大会。
通常，人体免疫系统可通过制造和病毒结合的抗体蛋白来抵御病毒攻击。但ｈｉｖ是一个不断变化和变异的病毒，感染后产生的抗体无法控制疾病发展为艾滋病的进程。因为同样的原因，至今尚没有开发出可促进保护性抗体产生的艾滋病预防疫苗。
这个致命弱点，属于ｇｐ１２０基因上编号为４２１—４３３的一小段氨基酸，目前正被科学家用来研究干预疗法。得州大学医学院病理学教授萨德黑尔·保罗表示，不像其包膜的多变区域，ｈｉｖ至少需要一个不变区域来附着至细胞。如果这个区域也是变化的，ｈｉｖ就将不能感染细胞。同样重要的是，ｈｉｖ并不希望这个不变区域去激发身体的防御系统。因此，ｈｉｖ使用同样不变的一个细胞附着处，使抗体生成细胞——ｂ淋巴细胞静默。结果，人体受到蒙蔽，只在ｈｉｖ的变化区域产生丰富的抗体，而不是在其附着细胞的地方。免疫学家将这个区域称为超抗原区。ｈｉｖ的聪明真是无可匹敌，没有其他病毒会使用这样的伎
俩来骗过身体的防御。
保罗研究小组利用工程方法制作出带有酶活性的抗体，亦称抗体酶，它能以明确的方式攻击ｈｉｖ的致命弱点。保罗称，这种酶能辨识世界各地发现的几乎所有不同形式的ｈｉｖ，从而解决了ｈｉｖ的多变性问题。下一步，研究人员的工作就是要在人体临床试验中证实该理论。
与普通抗体不同的是，抗体酶可永久地使病毒退化。一个单一的抗体酶分子可灭活数千个病毒粒子，而常规抗体只能灭活一个病毒粒子，所以常规抗体对ｈｉｖ的抗击能力相对较弱。
研究人员还发现，这个抗体并不是被动地与目标分子结合，而是能将目标分子粉碎并摧毁其功能。最新研究表明，自然发生的催化抗体，特别是ｉｇａ类型，也许对治疗和预防ｈｉｖ非常有用。得州大学医学院病理学系兼医学实验室副主任斯蒂文·诺里斯称，保罗研究小组的工作具有高度的创新性。
这种抗体酶分离自患有自体免疫性疾病红斑狼疮但对ｈｉｖ呈阴性的患者，以及少数对ｈｉｖ呈阳性但还没有患上艾滋病且无需治疗的人群。研究人员发现，红斑狼疮患者身上发生的干扰免疫活动的事件能产生针对ｈｉｖ致命弱点的抗体酶。经过数百万年的进化，人类基因组积累了大量病毒片段，也叫做内源性逆转录病毒序列。红斑狼疮患者体内会产生过量的内源性逆转录病毒序列，这样一个与ｈｉｖ致命弱点相似的序列的免疫反应，就能解释红斑狼疮患者体内抗体酶的产生。少数ｈｉｖ呈阳性的患者经过几十年的感染后，体内也开始产生抗体酶。因此少数人身上的免疫系统就能用来对付所有的ｈｉｖ。
美国加州卫生局的卡尔·汉森博士也证实，该抗体酶可消除来自世界不同地方的不同ｈｉｖ菌株引起的血液细胞感染，而人体血液细胞是ｈｉｖ感染的唯一细胞。
目前，研究人员正研究将该抗体酶输入血液来开发ｈｉｖ免疫疗法。这种抗体酶也能用作局部阴道或直肠用剂配方来防范经性传播而引起的ｈｉｖ病毒。
1．下列关于“聪明”病毒的表述，不正确的一项是（）
a．夺走数百万人生命的ｈｉｖ病毒的致命弱点隐藏在ｈｉｖ包膜蛋白ｇｐ１２０基因内。
b．ｈｉｖ是一个不断变化和变异的病毒，人体感染后产生的抗体无法控制疾病发展为艾滋病的进程。
c．包膜的多变区域之外，ｈｉｖ如果没有一个变化区域就不能附着至细胞，也就不能感染细胞。
d．ｈｉｖ的聪明在于让人体免疫系统受到蒙蔽，只在ｈｉｖ的变化区域产生丰富的抗体，而不是在超抗原区。
2．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（）
a．在墨西哥举行的第十七届国际艾滋病大会将支持ｈｉｖ病毒的致命弱点隐藏在ｈｉｖ包膜蛋白ｇｐ１２０基因内这一理论。
b．保罗研究小组制作出的抗体酶，能辨识世界各地发现的几乎所有不同形式的ｈｉｖ，从而解决了ｈｉｖ的多变性问题。
c．患有自体免疫性疾病红斑狼疮但对ｈｉｖ呈阴性的患者，以及少数对ｈｉｖ呈阳性但还没有患上艾滋病且无需治疗的人群可以分离出自然发生的催化抗体。
d．抗体酶，它能以明确的方式攻击ｈｉｖ的致命弱点，但并不是被动地与目标分子结合，而是能将目标分子粉碎并摧毁其功能。
3．依据文章信息，下列推断不正确的一项是（）
a．抗体酶能消除ｈｉｖ菌株引起的血液细胞感染，也能用作局部阴道或直肠用剂配方来防范经性传播而引起的ｈｉｖ病毒。
b．人体免疫系统可通过制造和病毒结合的抗体蛋白来抵御病毒攻击，同样可以制造出和hiv病毒结合的抗体蛋白质。
c．虽然至今尚没有开发出可促进保护性抗体产生的艾滋病预防疫苗，但ｈｉｖ病毒致命弱点的发现可能改变这一局面。
d．ｈｉｖ呈阳性的患者经过几十年的感染后，体内也开始产生抗体酶，因此人体的免疫系统能够有效对付所有的ｈｉｖ。
微电池有颗纳米芯 充电时间更短性能更出色 美国赖斯大学的科学家最近在微电池制造方面迈出了重要的一步，他们研发出一种结实的立体微电池，这种电池比普通的锂电池充电时间更短，其他性能也更为出色。这项成果可能为遥感、显示屏、智能卡、柔性电子器件以及生物医学设备等领域带来革命性的突破。
这种电池里有着垂直排列的镍—锡纳米线，这些纳米线外面均匀地包裹着一种叫做pmma的多聚体材料，也就是我们俗称的有机玻璃。pmma“外衣”能够让超薄电解质层稳定地环绕在纳米结构材料周围，从而使这项存在已久的难题终于得到了解决。
赖斯大学的pulickel ajayan及其实验室成员花了一年多的时间，找到了一种可靠的方法，能够将单根纳米线裹上一层平滑的pmma基胶质电解质。pmma的主要作用是绝缘，当电流通过时，它能保护里面的纳米线不受反电极的影响。研究者的这项工作在线发表在本周出版的《纳米快报》（nano letters）杂志上。
“在普通的电池里，通常会有一个很厚的隔离物将两个电极隔开。”该校机械工程与材料化学教授ajayan说，“如果能将电池里的东西挨得尽可能近，就可以大大提高电化学效率。但这一直是个很大的挑战。”
ajayan和他的同事认为，解决这个问题的敲门砖，应该是开发涂层纳米线。应用这种技术开发出来的具有伸缩性的微型器件，将会比普通的薄膜电池具有更大的表面积。“不过说句公道话，你不能用厚度来评判薄膜电池的好坏，因为这关系到锂离子动力学的速度快慢。”ajavan说。
“我们想弄清怎样把用3d技术设计出来的电池落实到纳米级别的实物上。”ajayan实验室的研究生sanketh gowda说，“通过提高纳米线的高度，我们可以在不改变锂离子扩散距离的同时，提高电池的储能量。”
“说实话，这种电池的3d概念设计早就出来了。”研究的带头人之一arava leela mohana reddy表示，“但是技术难点在于实际操作中，人们究竟能否给一段较长的纳米线裹上一层完美的pmma外衣。即使一个很小的失误也会导致全盘失败。”
这项实验主要基于去年该实验室发表在《纳米快报》上的一项研究，当时研究小组研发出了一种共轴的纳米线电缆。
而在这项新的研究中，研究者使用电极沉积的方法，在一块阳极氧化铝模具的孔中造出了一条10微米长的纳米线。然后他们使用简单的化学蚀刻技术将模具上的孔扩大，并注入pmma材料，将孔中的整条纳米线均匀地包裹起来。最后研究者用化学方法将成品从模具上洗了下来。
研究小组用这种纳米线造出了面积为1平方厘米的微电池，这种电池比相同电极距离的平板电池储能更多、充电更快。“电池是立体的，因此在同样的距离下能够传输更多的能量。”gowda说。
研究小组还发现，有了pmma“外衣”，电池的可充电次数也会增多，因为它能够使纳
米线和液体电解质之间的隔离环境更加稳定。
最后，研究人员还验证了电池中另一个常见的问题。比如硅电极，它会随着锂离子的来回流动出现膨胀和收缩的现象，长时间体积的变化会损坏电极。那么这种循环效应对纳米线新电池的影响又如何呢？
电子显微图像显示，纳米线在经过了多次的充放电循环后，pmma薄膜并没有出现破损的情况，甚至连一个小针眼都没有。研究人员认为包膜技术能够抵抗住电极体积的扩大，从而延长了电池的寿命。
1．下列关于立体微电池的表述，不正确的一项是（）
ａ．立体微电池里有着垂直排列的镍—锡纳米线，这些纳米线外面均匀地包裹着一层有机玻璃。
ｂ．立体微电池是采用的3d技术设计出来并落实到纳米级别实物上的成功案例。
ｃ．立体微电池的pmma“外衣”，能使电池里的东西挨得更近，从而增多电池的可充电次数。
ｄ．立体微电池比相同电极距离的平板电池储能更多、充电更快，在同样的距离下传输的能量更多。
2．下列理解和分析，不符合原文意思的一项是（）
ａ．立体微电池为遥感、显示屏、智能卡、柔性电子器件以及生物医学设备等领域带来了革命性的突破。
ｂ．立体微电池的技术难点在于人们究竟能否给一段较长的纳米线裹上一层完美的pmma外衣。
ｃ．普通电池的电极在多次的充放电循环后，会出现膨胀和收缩的现象，长时间体积的变化会损坏电极。
ｄ．pmma“外衣”能够让超薄电解质层稳定地环绕在纳米结构材料周围，保护里面的纳米材料不受反电极的影响。
3．依据文章信息，下列推断不正确的一项是（）
ａ．化学蚀刻技术在立体微电池的制造中发挥了重要作用，可见简单的化学技术在高科技领域同样有大的用途。
ｂ．立体微电池的纳米涂层越薄，电极挨得越近，越能提高其电化效率，电池储能会更多、充电会更快。
ｃ．纳米线电缆的研发相当的复杂，且要求相当高，因此立体微电池的实际应用还有相当长的一段路程要走。
ｄ．无论是纳米微电池还是普通电池，在充电和放电时都会出现膨胀与收缩，只不过pmma薄膜能够很好抵抗电极的扩大。
《软凝胶基质代替硬培养皿成为干细胞培养新方法》参考答案：
1．a 【多能干细胞分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型，是自发的，无需添加生长因子。】
2．d【生长因子的价格昂贵，维持干细胞的多能态不变效果短暂是科学家探求新方法的动机】
3．b【在软基质上培养ips细胞的效果还没有得到证实】
《最新研究发现30亿年前地球生命曾进入爆发期》参考答案：
1． c【寒武纪生命大爆发在大约5.8亿年前而非30亿年前】
2． b【“大氧化事件”是细胞生命史上最严重的灾难事件是人们的一种推测】
3． d【文章交代了“我们还没有发现任何的生物学记录”可见厌氧生命世界并未确认】
《抓住“聪明”病毒的致命弱点》参考答案：
1． 答案：c【ｈｉｖ需要的是的一个不变区域来附至细胞】
2． 答案：a【文章并未提及第十七届国际艾滋病大会支持该理论】
3． 答案：d【只有少数对ｈｉｖ呈阳性但还没有患上艾滋病且无需治疗的人群能产生抗体。】
《微电池有颗纳米芯 充电时间更短性能更出色》参考答案：
1． c【有了pmma“外衣”，电池的可充电次数也会增多，因为它能够使纳米线和液体电
解质之间的隔离环境更加稳定。】
3力学的速度快慢】 ． a【立体微电池可能带来各领域的革命性突破】 ． ｂ【不能用厚度来评判薄膜电池的好坏，因为这关系到锂离子动
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