据美国物理学家组织网9月26日报道,美国范德堡大学化学家开发出一种先进方法,能迅速精确地描绘出雅努斯(Janus)纳米粒子的化学属性,为评价其应用效果、改进制备方法提供了有效工具。发表在本月德国《应用化学》杂志上的研究论文对雅努斯纳米粒子在应用方面的主要障碍进行了分析。
Janus本意为古罗马的“双面神”,法国物理学家德热纳(De Gennes)在1991年诺贝尔奖颁奖大会上首次用它来描述一类由两半球面组成且具有两种截然不同化学性质的粒子。两面性让这种粒子能形成特殊结构,合成新型材料,比单一性质的纳米粒子拥有更多潜能,因而在药物递送、生物传感、太阳能电池、工业催化剂以及视频播放器等领域具有广泛应用前景。比如,它的一面可以结合药物分子,而另一面黏附连接分子与标靶细胞结合。当它的两个面是完整分开的两个半球时,这种优势更加明显。
雅努斯粒子越小,就越难绘制出它们的表面结构,不但给制备带来了很大困难,也很难评价它们在各种应用中的效果。对较大的纳米粒子而言(约10纳米),可以用扫描电子显微镜来绘制它们的表面结构,帮助生产出两面完整分开的雅努斯粒子。但如果粒子小于10纳米,这种方法就会失效。而仅几个纳米大小的雅努斯粒子和单个蛋白质相仿,是最有潜力的药物递送工具。
在此项研究中,范德堡大学副教授大卫·克利菲尔等人采用了能同时识别上千种单个纳米粒子的离子迁移质谱仪。他们将两种不同的化合物涂在一些金纳米粒子表面,然后把这些纳米粒子分裂成由4个金原子组成的原子团,再让这些碎片通过离子迁移质谱仪。两个涂层的分子仍黏附在原子团上,由此,通过分析最后的图样,研究人员能对这些纳米粒子进行识别,区分开哪些粒子的双涂层完整分开,哪些粒子的双涂层随机混合,哪些的分开程度中等。
克利菲尔说:“目前除了用X射线晶体摄影术,还没有其他方法可以分析这种级别的纳米粒子。但X射线晶体摄影非常困难,要花几个月才能获得一个结构图。”另一位研究人员约翰·麦卡林也指出,离子迁移质谱仪在精确性方面虽然比不上X射线晶体摄影术,但非常实用,几秒钟内就能获得纳米粒子的结构信息。
据美国物理学家组织网9月28日(北京时间)报道,美国国防部高级研究计划局(DARPA)几年前邀请研究人员研制不需要电的秘密信息编码方式,最近,美国塔夫茨大学的科学家们开发出了一种有生命的密码:利用细菌菌株来传递机密信息。除了用于谍报活动外,这项技术还可以让企业给农作物或其他有生命的物体进行身份编码,以防假冒。该研究的领导者曼纽尔·帕拉西奥斯和戴维·华特将研究发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》上。
科学家们表示,这个名为微生物印刷阵列密写(SPAM)的过程非常简单:首先培育出7种不同的大肠杆菌菌株,让其在不同颜色的紫外线下生长;接着用不同的颜色配对代表不同字母和字符的方式,设计出了一个简单的编码方案,7种颜色有49种组合,可用来给26个字母和23个符号编码;随后再将细菌铺展到琼脂(用作细菌食物的一种凝胶状物质)平板上,细菌在此会长成不同的颜色,以代表不同的字母和符号;接下来,将看起来像纸一样的硝化纤维素物质按压在该琼脂平板上,使细菌压印进硝化纤维物内,待硝化纤维物质变干后,着色属性会消失,便将其装入信封中。过一段时间之后,再将该硝化纤维物按压在另一块琼脂板上,细菌会重新长出其颜色,以此显示出被编码的信息。
研究人员称,尽管这一过程非常简单,但迄今没有人想到。相比较而言,将信息整合入DNA(脱氧核糖核酸)中等其他编码方式,更复杂且更昂贵。
当然,最新方法也有不足之处,那就是,如果拦截该信息的人知道这是使用细菌编码的信息,那么要想解码信息并非难事。为此,科学家们朝这些细菌的耐抗生素基因中添加了荧光,如此一来,只有在一定条件下(比如引入氨必西林)才能看到信息。因此,潜在的信息拦截者不仅需要知道发送信息的人使用了何种编码方式,同时也必须知道使用了何种抗体,二者缺一不可,才能正确地解码信息。信息制造者甚至能用错误的抗体为信息拦截者编写错误的信息以混淆视听。
研究人员也表示,为了增加保密性,可将其他因素整合入编码过程中,诸如设置细菌在特定时间生长或者在特定时间死亡,以使信息无法持续很长时间等。除了用于谍报活动外,最新技术还可以让企业给农作物或其他有生命的物品打上水印,以防假冒。
袁隆平接受专访时重申:超级稻绝对不含转基因。图为袁隆平在察看超级稻的长势。 新华社发