全球首例
截癱患者重獲行走自由
“抬腿、邁步、站穩(wěn)了！”來自廣東的林先生曾以為自己“永遠(yuǎn)站不起來”，就在今年年初他成為全球首例微創(chuàng)腦脊接口手術(shù)后重獲行走能力的完全截癱患者。
脊髓損傷被稱為“不治之癥”，我國現(xiàn)存患者374萬，每年新增約9萬人。林先生就是長(zhǎng)期深陷脊髓損傷陰霾患者群體中的一員，兩年前，他不慎從近4米高的樓梯上跌落導(dǎo)致脊髓外傷后截癱。
傳統(tǒng)治療對(duì)下肢癱瘓束手無策，而復(fù)旦大學(xué)加福民團(tuán)隊(duì)研發(fā)的腦脊接口系統(tǒng)突破技術(shù)瓶頸：將2個(gè)直徑1毫米左右的電極芯片植入運(yùn)動(dòng)腦區(qū)腦部、脊髓的手術(shù)，可以在4小時(shí)左右一次完成，通過在大腦與脊髓間搭建“神經(jīng)橋”，使脊髓損傷患者實(shí)現(xiàn)自主控制下肢行走。
1月8日，林先生成為微創(chuàng)腦脊接口臨床概念驗(yàn)證的首例患者，團(tuán)隊(duì)僅用時(shí)2小時(shí)通過一次性微創(chuàng)手術(shù)方式，就完成了在腦內(nèi)和脊髓硬膜外的關(guān)鍵調(diào)控部位精準(zhǔn)置入電極。
術(shù)后12天，林先生正在聯(lián)合團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下開展康復(fù)訓(xùn)練。術(shù)后第1天林先生的右腿就出現(xiàn)了緩慢的屈曲，第3天實(shí)現(xiàn)自主腦控狀態(tài)下的雙下肢運(yùn)動(dòng)，第10天實(shí)現(xiàn)自主控制雙側(cè)下肢跨步行走，第49天
林先生已經(jīng)可以在懸吊下獨(dú)立使用助步器行走，他激動(dòng)地說：“我終于再次體會(huì)到走路的感覺。”
1月至2月，加福民科研團(tuán)隊(duì)已聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院成功完成全球首批3例臨床概念驗(yàn)證手術(shù)術(shù)后第一天，3位受試者都可以躺在床上自主抬左右腿。
對(duì)于脊髓損傷患者，遠(yuǎn)端肢體受到的影響最為嚴(yán)重。患者腳背翹起說明其踝關(guān)節(jié)活動(dòng)正常，印證了腦脊接口使患者的神經(jīng)通路得到重建。植入到運(yùn)動(dòng)腦區(qū)的電極芯片，設(shè)計(jì)了一套運(yùn)算速度快、運(yùn)算能力準(zhǔn)確、算力需求低的輕量級(jí)AI算法模型，團(tuán)隊(duì)花了將近3年時(shí)間，才在算法層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腦運(yùn)動(dòng)意圖實(shí)時(shí)解碼的突破。
3月3日，全球首批第四例植入式腦脊接口臨床概念驗(yàn)證手術(shù)，在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院成功完成，截癱患者們的治療效果符合甚至超出了團(tuán)隊(duì)的預(yù)期。
據(jù)新華網(wǎng)微信公眾號(hào)
破解難題
有了這層“防護(hù)服” 鈣鈦礦太陽能電池耐用了
鈣鈦礦太陽能電池因其高效、低成本、輕量化等特點(diǎn)，被視為未來光伏技術(shù)的重要方向。然而，這類電池存在一個(gè)關(guān)鍵問題——穩(wěn)定性較差，難以長(zhǎng)期使用。
3月7日，華東理工大學(xué)的一項(xiàng)研究成功破解了這一難題，相關(guān)成果已發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》。據(jù)悉，科研團(tuán)隊(duì)成功找到延長(zhǎng)鈣鈦礦太陽能電池壽命的關(guān)鍵方法，這項(xiàng)“命短”難題的破解，讓人類距離用上更便宜、更輕薄的太陽能板又近了一大步。
鈣鈦礦太陽能電池被稱作“未來之光”，它不僅能像傳統(tǒng)硅電池一樣發(fā)電，還能做成薄如紙張、可彎曲的形態(tài)，甚至能貼在衣服或窗戶上使用。但多年來，這種電池有個(gè)致命弱點(diǎn)：在陽光下用不了多久就會(huì)“衰老”，使用壽命遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用要求。
研究團(tuán)隊(duì)揭開了這個(gè)“短命”謎團(tuán)。研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦材料在陽光照射下會(huì)像氣球一樣反復(fù)膨脹收縮，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)“內(nèi)傷”破裂。這種材料遇光會(huì)膨脹超過1%，內(nèi)部晶體相互擠壓產(chǎn)生破壞力，就像反復(fù)折疊的紙最終會(huì)斷裂一樣。
科研人員想出了一個(gè)妙招——給材料穿“防彈衣”。他們用世界上最堅(jiān)硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有頭發(fā)絲萬分之一的超薄保護(hù)層。實(shí)驗(yàn)證明，這層“防護(hù)服”能讓材料抗壓能力翻倍，把膨脹幅度從0.31%降到0.08%，就像給易碎品加了抗震包裝。
經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試，裝上這種保護(hù)層的太陽能電池創(chuàng)下新紀(jì)錄：在模擬日常使用的強(qiáng)光高溫環(huán)境下，持續(xù)工作3670小時(shí)（約153天）后，仍能保持97%的發(fā)電效率。這是目前同類電池中最長(zhǎng)的穩(wěn)定工作時(shí)間，意味著實(shí)際應(yīng)用成為可能。
這項(xiàng)突破不僅給出解決方案，更刷新了科學(xué)界認(rèn)知。研究團(tuán)隊(duì)透露，該技術(shù)已開始與企業(yè)合作試驗(yàn)。一旦量產(chǎn)，將帶來革命性變化：建筑外墻的發(fā)電玻璃、可折疊的戶外充電毯甚至給手機(jī)充電的太陽膜都可能成為現(xiàn)實(shí)。據(jù)估算，鈣鈦礦電池生產(chǎn)成本僅為硅電池的1/3，發(fā)電效率還有提升空間。
隨著穩(wěn)定性瓶頸的突破，這項(xiàng)“實(shí)驗(yàn)室里的未來科技”正加速走向千家萬戶，為全球綠色能源轉(zhuǎn)型提供“中國方案”。
據(jù)人民日?qǐng)?bào)微信公眾號(hào)
太原理工大牽頭研發(fā)
全球首個(gè)極地規(guī)模化新能源系統(tǒng)啟用
南極秦嶺站是新時(shí)代我國建成的第一個(gè)常年科考站，目前開站已滿一年。記者3月1日從太原理工大學(xué)了解到，當(dāng)天我國在秦嶺站建設(shè)的首個(gè)規(guī)模化新能源系統(tǒng)啟用，這是世界上第一個(gè)南極極端環(huán)境下的規(guī)模化清潔能源系統(tǒng)，標(biāo)志著我國在極地能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)綠色科考。太原理工大學(xué)是秦嶺站新能源系統(tǒng)項(xiàng)目的首席科學(xué)家單位。
2023年11月，南極秦嶺站“風(fēng)—光—?dú)洹獌?chǔ)—荷”新能源系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目獲批，太原理工大學(xué)校長(zhǎng)孫宏斌教授為項(xiàng)目首席科學(xué)家。2024年3月至7月，在中國極地研究中心的組織下，太原理工大學(xué)牽頭組織相關(guān)科研人員和中電18所、清華大學(xué)、中電豐業(yè)、國家電投、華能集團(tuán)等單位聯(lián)合攻關(guān)，先后攻克低溫燃料電池冷啟動(dòng)技術(shù)、燃料電池抗低溫冰凍技術(shù)、“制氫—儲(chǔ)氫—輸氫”控制系統(tǒng)、極端環(huán)境下微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（EMS）等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了適應(yīng)南極環(huán)境的抗低溫抗強(qiáng)風(fēng)“水滴形”風(fēng)機(jī)。2024年9月，在太原和內(nèi)蒙古兩地分別開展“風(fēng)—光—?dú)洹獌?chǔ)—荷”新能源系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試。2024年11月，整套新能源系統(tǒng)運(yùn)往南極。據(jù)介紹，在該新能源系統(tǒng)中，光伏和風(fēng)電總?cè)萘窟_(dá)到200kW，占整個(gè)秦嶺站總發(fā)電容量的60%，同時(shí)采用氫能作為長(zhǎng)周期儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)極晝極夜各180天的極端能量平衡。在無風(fēng)無光的情況下，秦嶺站清潔能源系統(tǒng)可為站區(qū)提供約2.5小時(shí)，最大150kW負(fù)荷的供電，保障考察站科研設(shè)備和基本生活設(shè)施短期純綠色運(yùn)行。
為了確保新能源系統(tǒng)能夠在南極惡劣環(huán)境下正常工作，在研發(fā)階段，太原理工大學(xué)還專門建設(shè)了模擬南極極端環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室，具備模擬南極極寒、強(qiáng)風(fēng)、暴雪、極晝極夜、強(qiáng)地磁、強(qiáng)紫外線、低壓低氧等近10種相互耦合極端環(huán)境的能力，有效解決了研究難、測(cè)試難和運(yùn)維難等難題。
據(jù)山西日?qǐng)?bào)
全球首個(gè)
我國科學(xué)家成功繪制海洋最深生態(tài)系統(tǒng)圖景
深淵，是指水深超過6000米的深海區(qū)域，壓力高達(dá)上千個(gè)大氣壓，一度被認(rèn)為是“生命荒漠”。借助我國“奮斗者”號(hào)載人潛水器及全國產(chǎn)化科研體系，我國科學(xué)家成功繪制出全球首個(gè)海洋最深生態(tài)系統(tǒng)圖景。
3月7日，這一研究成果在國際頂級(jí)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表，標(biāo)志著我國深海微生物研究走在了世界前列。
我國科研團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年，通過對(duì)馬里亞納海溝采樣獲取的1600多份微生物的樣品以及11種不同的深海魚類等進(jìn)行分析，首次獲取了全球首個(gè)深淵生態(tài)系統(tǒng)全景圖。
上海交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成員王景說：“我們?cè)隈R里亞納海溝里面鑒定出了7564種微生物物種，通過與公共數(shù)據(jù)庫以及其他的已知環(huán)境當(dāng)中的微生物物種進(jìn)行比對(duì)，我們發(fā)現(xiàn)其中89.4%的物種是全新的。也意味著在這樣的深淵以及其他深海環(huán)境里面，可能有大量的未來可以利用的資源。”
這份深淵生態(tài)系統(tǒng)全景圖也成功揭示了深淵繁榮的生態(tài)密碼，研究人員發(fā)現(xiàn)，深淵微生物和魚類之間存在獨(dú)特的“共適應(yīng)”機(jī)制。這些生物采用相似的抗氧化策略應(yīng)對(duì)極端壓力，這種策略不僅能緩解細(xì)胞損傷，還可能為人類抗衰老等研究提供新思路。
王景說：“抗氧化對(duì)于我們并不陌生，比如說有些化妝品的機(jī)制就是抗氧化，還包括維生素C最重要的功效也是抗氧化，是緩解細(xì)胞損傷、延緩衰老的一個(gè)重要的手段。”
此次研究不僅拓展了人類對(duì)生命極限的認(rèn)知，更具有重要的應(yīng)用價(jià)值。科研人員發(fā)現(xiàn)，深淵微生物可能蘊(yùn)藏新型抗生素、環(huán)保酶等生物活性物質(zhì)，將為醫(yī)藥、能源開發(fā)提供新資源。
據(jù)悉，我國科研團(tuán)隊(duì)已建立全球首個(gè)深淵微生物大數(shù)據(jù)庫，并通過《馬里亞納共識(shí)》向國際社會(huì)開放共享數(shù)據(jù)，推動(dòng)全球共同探索深海奧秘。
據(jù)央視一套微信公眾號(hào)
（責(zé)任編輯：梁艷）
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