生物打印机打印类骨骼材料
耐用的、轻巧、可调节的新生物材料的设计需要具备能在复杂的分层模式上安排材料的能力，来模仿那些在骨骼中发现的天然存在的复合物。骨骼很坚硬，这是由于它的两种组成成分软胶原蛋白和硬羟基磷灰石矿物质具有高度有序的微观结构。即使采用了天然骨骼组分，目前使用的骨骼替代材料机械性能依旧很差，因为骨骼替代材料不包括除了骨骼组分之外的能提高骨折抵抗力所需的复杂的复合结构。美国麻省理工学院Leon S. Dimas等人，在近期的《先进功能材料》杂志在线发文指出，把软和硬的聚合物置入复制自然界原有的三维的（3D）打印机的计算机优化的几何构型中，从而可以一次打印两种材料，从而成功地构建了具有与天然骨骼相似的抗骨折性能的类骨骼材料。研究人员使用立体平板印刷（“三维打印”）把两种硬度明显不同的材料打印成三复合结构以便仿造骨骼、生物磷酸盐或旋转的骨骼状的几何结构。作者对单个材料的力学特性进行了描述，并且在有拉伸张力的情况下对这些材料进行了变形和断裂的计算机模拟。由此产生的模型与实验数据保持高度一致。结果还发现，类骨骼的拓扑结构具有最高的抗断裂性，其韧性值高出其单个构件的20倍以上。这种增加的韧度是由于裂纹扩展的曲折路径围绕类矿物质材料的更坚硬的“板面”，这样能吸收更多的能量。有趣的是，尽管包含的材料几乎相同，但其他的拓扑结构并没有展现出更多的硬度的增加。详细的计算机建模与快速原型设计的结合，为多组份材料的创造铺平了道路。可以定制设计这样的多组份材料，来执行特定的功能并实现可预见的医疗应用特性，从而加快临床前到临床的转化。这些材料的性能在临床前模型和体内生物相容性还有待证明。（王慧媛）
朊病毒自发形成于克雅二氏症小鼠模型
在一项研究中，科研人员通过改变一个氨基酸，在一个实验小鼠模型中引发了一种感染性朊病毒的自发形成，并且重现了克雅二氏症的特征症状。这些发现揭示出，交换单个氨基酸就以导致非常不同的神经退行性疾病，并引发两种不同的传染性朊病毒的形成。有关结果发表在近期的美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。朊病毒是错误折叠的蛋白质，它劫持了活细胞并逐渐破坏人类、牛和其他哺乳动物的大脑组织，根据朊病毒蛋白突变具体位置的不同，它导致了非常不同的临床症状。美国怀特黑德生物医学研究所Walker Jackson及其同事比较了3种小鼠细胞系，这些细胞系中含有相同的朊病毒蛋白，但朊病毒蛋白内的单个氨基酸有所不同，这样做的目的是为了研究两种人类海绵状脑病的单独的遗传差异，这两种病分别是克雅二氏症和致死性家族性失眠症。两种此前建立的小鼠系—— 一个正常的小鼠系和一个致死性家族性失眠症模型——与为这项实验培育出的遗传性克雅二氏症的模型进行了比较。该研究发现，表达这些突变朊病毒蛋白的小鼠都自发产生了朊病毒，这种病毒可以在小鼠之间传播，使之产生类似于人类克雅二氏症或致死性家族性失眠症的症状。
（王小理）
冷冻电子断层扫描
揭示细胞大分子组装过程
周质鞭毛对莱姆病伯氏疏螺旋体独特的形态、运动和感染周期都至关重要。在一项新的研究中，美国得克萨斯大学健康医学中心研究人员通过冷冻电子断层扫描技术在鞭毛组装的过程中捕获了基因改造的中间体，并把中间体的三维结构精确到4纳米的分辨率。有关模型证明了鞭毛杆基质引发了鞭毛分泌器中中央通道的重塑，让它从关闭变成开放状态。然后，这个开放的通道又成为了鞭毛杆组装的通道和模板。单个蛋白质按照顺序组装形成组合式的模块杆。在形成鞭毛杆的过程中，钩帽发起了钩形鞘装配的组装，在形成成熟的钩形鞘后，丝帽促进了鞭毛丝的组装。因此，冷冻电子断层扫描和基因突变分析技术一同使用，可为完整细胞中复杂的分子机器的组装提供独特的结构蓝图。（熊燕）
新方法揭示格陵兰岛冰盖功能
美国蒙大拿州大学和怀俄明州大学的研究人员通过对格陵兰岛冰盖大规模冰川钻探的研究发现，人们可能需要修改当前用来预测冰盖移动的模型，相关研究成果以题为《响应格陵兰岛冰盖持续表面融化的基本排水系统》的论文发表在近期的《科学》杂志上。格陵兰岛冰盖的地层隐藏在数百到数千米的冰层下面，它是地球上最为孤立的地区之一，这也使得科学家很难理解地球上第二大冰体是如何运行的。为此，科学家开始准确地观察和记录融化的冰水如何沿着冰盖的地层流动，以及冰水如何影响冰盖的加速。研究人员采用了一个独特的战略来收集对冰盖底部条件的广泛测量。该方法是轻便和灵活的，研究人员在冰盖上钻了很多孔，并选择融化了23个钻孔来测量冰层下面的水压和流动条件。同时，选择小的努力工作的野外团队也是非常重要的，研究人员需要一定的学术背景，更需要经受住艰苦的条件。
研究人员通过分析收集的数据发现，这与以前发现的冰盖下面水流动的假设并不匹配，研究人员认为这里可能还有其他重要的过程在起作用，而之前被忽视了，其中一个可能性是随着冰盖的加速，加速本身打开了冰层和基岩之间的空间，扩大了排水网络，而这一过程在当前解释中很大程度上被忽视了。未来气候变暖可能将在北极加速，该研究提供了一个关于未来变暖对格陵兰岛影响的更加准确的评估。该研究重点揭示了控制冰盖如何移动的基本物理过程，这对提高我们对气候和海平面变化认识的信心是至关重要的。 （郭艳）
《中国科学报》 (2013-09-18 第2版 国际)
