环球科学：透过皮肤看见内脏，只需涂上这种色素；人们...

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　　· 材料科学 ·

　　只要涂上这种可食用色素，小鼠的皮肤就会变透明

　　用光照射人的手指时，光会在穿过手指发生散射，这种散射效应是由不同组织成分（例如水和脂质）的折射率差异引起的。在可见光谱中，水的折射率通常比脂质低得多，导致可见光在穿过含有两者的组织时发生散射。现有的技术可以通过去除脂质并留下水状凝胶来让小鼠的一些组织变得透明，从而允许光通过而不会散射，但并不能在活体中实现。据一项9月6日发表于《科学》（Science）的研究，美国斯坦福大学（Stanford University）的材料科学家发现了一种更简单的方法——采用一种常见的可食用色素就可以使小鼠的皮肤暂时透明，从而看到其皮肤下面的器官。

　　在新研究中，研究人员没有去除脂质以使样品的折射率与水的折射率相匹配，而是提高样品中水的折射率以匹配脂质和多种蛋白质的折射率。他们采用了一种名为柠檬黄的光吸收分子，它可以将光的速度减慢到合适的速度。柠檬黄已作为可食用的色素，获得了美国食品与药物管理局的批准。为了匹配不同组织成分的折射率，研究小组将调配的红色柠檬黄溶液，通过按摩注入镇静小鼠的腹部、头皮和后肢上。之后小鼠的皮肤颜色变成了红色，表明由于这种光吸收分子的存在，大部分蓝光已被吸收。皮肤对柠檬黄吸收的增加，也改变了水在不同波长下的折射率，并在红色光谱下变得与脂质的折射率相当，从而减少了散射，并使皮肤在红色波长下显得更加透明。研究人员无需特殊设备就能看到活体小鼠功能正常的内脏器官，包括肝脏、小肠、盲肠和膀胱。他们还够观察到小鼠的血流和四肢肌肉纤维的精细结构。小鼠活跃的心脏跳动和呼吸系统也表明这种色素成功实现了活体动物的皮肤透明化。此外，这种色素不会永久改变受试小鼠的皮肤，并且一旦用水冲洗色素，透明度就会消失。研究人员认为，这是第一个实现活体小鼠内脏器官可见的非侵入性方法。（Stanford University）

　　· 医学 ·

　　人们极易过敏的原因揭示

　　为什么有些人在被蚊子叮咬或接触灰尘、花粉等过敏原后会感到瘙痒，而另一些人则不会？在幼年时期，皮肤中的感觉神经元会直接检测过敏原并对其做出反应，导致瘙痒感并激活局部的先天免疫细胞，从而启动过敏反应。在慢性过敏性炎症的情况下，一些免疫因子会刺激感觉神经元，引起病理性瘙痒。据一项9月4日发表于《自然》（Nature）杂志的新研究，麻省总医院的研究人员找到了免疫细胞和神经细胞相互作用并导致瘙痒感的途径，之后将在临床前研究中尝试阻断了这一途径。

　　研究人员先假设了先天免疫细胞可能能在感觉神经元中建立过敏原反应的“阈值”，并且这些细胞的活动可能会影响过敏反应。他们发现在人的皮肤中，一种人们知之甚少的特定免疫细胞——GD3细胞，会产生一种名为IL-3的分子，以响应包括生活在皮肤上的微生物在内的环境触发因素。IL-3直接作用于引起瘙痒的感觉神经元，以启动其对来自常见来源（如屋尘螨、环境霉菌和蚊子）的低水平蛋白酶过敏原的反应。IL-3通过启动感觉神经而不直接引起瘙痒，从而使感觉神经对过敏原更加敏感。之后，他们在小鼠模型中进行了额外的实验，发现去除IL-3或GD3细胞，以及阻断其下游信号通路，使小鼠能够抵抗过敏原引发的瘙痒和免疫激活。由于小鼠的免疫细胞类型与人类相似，研究人员表示，他们发现的这一通路或能在人类的过敏治疗中发挥作用。（Mass General Brigham）

　　· 物理学 ·

　　新突破为开发超精准核钟铺平了道路

　　利用激光调谐电子在超精细能级间的跃迁频率，光学原子钟能以极高的精度测量时间。相比之下，核钟利用原子核的能级跃迁频率，比原子钟所需的频率高得多，这使它在计时精度上具有极大的优势。而原子核对外界干扰的不敏感，也让核钟可能成为一个稳定、坚固的高精度时钟。然而，制造核钟非常困难，近些年研究人员才有了突破性的进展。最近，美国实验天体物理联合研究所（JILA）物理学家叶军带领的研究团队与奥地利维也纳团队用光学频率梳直接激发并精确测量了钍-229原子核的能级跃迁频率，并首次将Th-229原子核与JILA最精确的锶原子钟的频率直接关联起来，为开发固态核钟，并将其集成到现有计时系统奠定了基础。9月4日，相关研究以封面故事的形式于发表于《自然》（Nature）杂志上。

　　对于多数原子核，激发核能级跃迁的能量远高于当前桌面光学激光器能产生的能量，但钍-229原子核有一个激发能极低的同核异能素229mTh，仅需真空极紫外（VUV）波段的激光就可以激发，这让它成为目前唯一可能用于构建核钟的原子核。今年早些时候，两个不同的研究小组先后利用VUV激光成功激发了钍-229，并测量了激发所需激光的波长。但要想使钍-229用于计时，还需要更精准的频率测量。在这项研究中，JILA团队用VUV频率梳直接激发并测量了钍-229的核跃迁频率，其精度比此前基于波长的测量高出一百万倍。此外，他们还精确测量了同核异能素229mTh核四级分裂的超精细结构，揭示了它的内禀属性，这对于构建核钟是必不可少的步骤。研究团队还将基波频率梳稳定到了JILA运行的87Sr原子钟上，首次在核能级与电子能级间建立了频率联系，这种直接频率连接与精度提升为未来开发核钟铺平了道路。（JILA）

　　· 航天 ·

　　对波音失望之后，NASA或不准备购买更多的星际客机任务

　　波音星际客机（Starliner）计划于9月7日返回地球，不携带任何机组人员。这项即将结束的任务是星际客机首次载人试飞，比波音原定计划晚了7年，由于技术原因，其部分试飞目标并未能完成。毫无疑问，这项结果对于美国航空航天局（NASA）和波音是一个重要的挫折。据Ars Technica网站报道，NASA目前尚未表明，他们是否会要求波音公司进行另一次星际客机试飞。

　　十多年来，NASA一直与波音公司和SpaceX合作开发独立的运载工具，用于运送宇航员往返国际空间站。SpaceX于2020年5月发射了第一艘载人龙飞船，6个月后，NASA批准了SpaceX开始定期执行空间站机组人员的轮换任务。在发现星际客机系统元件故障之前，NASA官方将星际客机首次执行任务的日期设定为2025年8月，但现在没人知道星际客机修复故障需要多长时间，NASA也尚未决定是否要进行另一次试飞。如果星际客机在脱离对接后表现完美并最终能成功着陆，或许能证明波音在解决推进器故障和氦气泄露后可以执行任务，但似乎不太可能在不到一年的时间内启动星际客机载人飞行任务。（Ars Technica）

　　· 医学 ·

　　猴痘mRNA疫苗或效果显著

　　最常用的猴痘疫苗能提供部分免疫，但并不总能预防重症或疾病传播。与目前市面流通的改良型安卡拉牛痘病毒（MVA）疫苗相比，莫德纳生物技术公司的一种新候选疫苗mRNA-1769能更有效地限制非人类灵长类动物在感染猴痘病毒致死株后、症状和疾病的持续时间。9月4日，这项研究发表《细胞》 （Cell）上。MVA疫苗最初是为了对抗天花而开发的，它含有已被削弱的完整病毒，因此不会在人类中引起疾病，但能提供的保护有限。在新研究中，为了莫德纳生物技术公司的mRNA-1769疫苗（主要成分由4种病毒抗原组成，对病毒附着和进入宿主细胞至关重要）和MVA疫苗，研究人员给猕猴接种了疫苗，然后在初次接种疫苗8周后，让它们接触一种致命的猴痘病毒株。他们还将6只未接种疫苗的动物作为对照组暴露于病毒中。感染后，研究人员对这些动物的健康状况进行了4周的监测，并收集了血液样本，以检查它们的免疫反应。

　　无论使用哪种疫苗，所有12只接种疫苗的动物都存活了下来，而未接种疫苗的6只中有5只死于这种疾病。虽然与对照组相比，这两种疫苗都降低了疾病的严重程度，但与接种MVA疫苗的动物相比，接种mRNA疫苗的动物体重减轻更少、病变更少——平均而言，对照组动物最多有1448个病变，接种MVA疫苗的动物最多有607个病变，而接种mRNA疫苗的动物最多有54个病变。当研究人员比较mRNA疫苗和MVA疫苗引发的免疫反应时，他们发现mRNA疫苗能产生更多数量的具有更多样化免疫功能的抗体。与MVA疫苗相比，mRNA疫苗还将疾病持续时间（动物出现病变的天数）缩短了10天以上，并导致血液和咽拭子中的病毒载量降低，这表明mRNA疫苗在减少传播方面也可能更有效。莫德纳生物技术公司的mRNA-1769疫苗目前正在1/2期临床试验（NCT05995275）中进行评估，以确定一系列剂量mRNA-1769的安全性、耐受性和免疫反应。

　　撰写、整理：不周、clefable