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一周科技盘点:纳米工厂——药物输送系统的发展、用于触摸屏的高性能 精选

已有 3872 次阅读 2018-11-5 13:57 |系统分类:论文交流


从二氧化碳和阳光中生产化学制品

 

荷兰代尔夫宰尔将建造一座示范工厂,用来展示利用阳光生产化学品的突破性技术。

 

阿克苏诺贝尔特种化学品公司与其合作伙伴Photanol公司在2014年建立了合作伙伴关系,共同研究使用蓝藻的技术。这一技术模拟了植物利用光合作用从二氧化碳中产生有机酸等化学成分的方式。这一技术可以用于生物可降解塑料、个人护理产品以及化学工业的中间体等。

 

photanol已经完成了与一些荷兰投资公司的融资,这将允许该项目继续进行;预计于2020年完成这一项目。

 

阿克苏诺贝尔特种化学品公司RD & I-工业化学部总监马可·瓦斯说:“联合开发Photanol的生产能力是我们与创新公司的一些合作战略,通过为我们的客户开发更可持续的化学平台来推动增长。"

 

Photanol BV的首席执行官韦罗尼克·德·布鲁恩补充道:“Photanol团队渴望向世界证明,我们在通过生产清洁化学品的同时可以减轻二氧化碳对环境的影响,这在未来将意义重大。"

 

“这是我们合作的下一步计划,Photanol最终将为我们的一家企业生产一种新的低成本中间产品。这将使我们能够在盈利能力和产品质量方面有巨大进步。阿克苏诺贝尔化学公司首席技术官Peter Nieuwenhuizen补充道:“我们支持Photanol大规模利用阳光制造化学产品,这使我们感到十分自豪,同时我们将在代尔夫宰尔发展一个利润丰厚的绿色化学生产集群。”

 


回顾:大众也能为机器学习提供帮助

 

众包打开了解决机器学习领域以前不可行的各种问题的大门,允许我们在很短的时间内获得相对低成本的标签数据。

 

WIREs Data Mining and Knowledge Discovery期刊的综述中,作者Rodrigo、Aledo和Gámez分析了大量处理不同领域众包数据的应用,包括生物信息学、计算机视觉或自然语言处理等。随着亚马逊机械土耳其公司等众包平台的出现,许多机器学习实践者表示有兴趣使用它们来提高工作效率和范围。曾经运用传统方法处理一些非常耗费精力的问题现在则变得更加容易,那些曾无法处理的问题现在也可以处理了。

 

这样,通过机器学习这一渠道,众包即打开了解决机器学习领域以前不可行的各种问题的大门,允许学者在很短的时间内获得相对低成本的标签数据。然而,使用众包进行数据采集给机器学习带来了重大挑战,例如如何获得最有能力的贡献者等等,最具挑战性的就是如何更有效地分配资源。随着数据集的增长,这些问题变得越来越重要,因为对于每个数据采集任务而言,贡献者越来越多,而可分配的资源却越来越少。

 

在本文中,作者提出了在使用众包过程中,需要解决的几个问题。他们主要关注这些应用中使用的技术,以及如何使用大众来解决每个应用问题。作者还分析了该领域的关注点,包括越来越多的应用程序,以及用于为应用程序收集数据最常用平台等问题。此外,本文还揭示了未来在开发解决方案时,如何在面对最常见的需求时进行研究的问题。

 

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太阳能灌溉泵的可持续发展前景

 

水是粮食种植的重要投入。在全球范围内,20%的耕地是灌溉用地,而通常情况下,数百万小农户由于缺乏抽水能源而无法进行灌溉。

 

太阳能灌溉泵已经成为传统柴油和电力驱动泵的替代品,这种替代品非常有前景。一些发展中国家也越来越支持其发展。太阳能泵的优点包括碳迹更小、运行成本为零、易于维护和使用寿命长等。然而,这种产品的成本极高,后续无管制取水等问题使人们担心其是否能够可持续使用。随着人们越来越关注太阳能水泵,我们如何确保农民能够买得起并且可持续使用太阳能灌溉呢?

 

WIREs Energy and Environment中的一篇专栏文章从14个主要方面来讨论在任何地使用太阳能泵的经济可行性、环境可持续性和社会可接受性。这些因素包括作物需水量、水源深度、耕作规模、替代品成本、系统质量、售后服务、用水效率和技术意识等。借鉴了南亚和撒哈拉以南非洲的最佳实践经验,文章还提出了一些方法用来解决开发太阳能泵项目及其政策的可持续性发展问题。

 

在许多国家,政策往往只解决一个关键问题,例如集中于补贴和融资来解决技术投入问题。看上去好像问题很简单就解决了,但是通常情况下,在可持续性发展的不同方面还是会出现一些问题,这些问题会发生转换,比如从经济方面转换到环境方面等。这是因为一项技术的可持续性受到几个因素的影响,即使每个因素的影响和重要性也会因当地环境而异。这项工作的作用就在于此,因为它强调决策者和主要利益相关方应注意到当地因素的多样性,并对技术的部署和使用采取全面的方法。


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用于触摸屏的高性能传感器

 

触摸屏已经成为便携式电子设备中的普遍特征。但是让触摸传感器变得灵活和压敏却是一个具有挑战性的问题。

 

Advanced Functional Materials的一篇论文中,Jun‐Bo Yoon教授和韩国高级科学技术研究所(KAIST)的同事报道了一种弯曲不敏感、透明的纳米力度触摸传感器,这种传感器可以批量生产。

 

作者Yoo jae - Young 表示:“以前的力度传感器在动态柔性应用时有局限性,因为弯曲装置的感应机械应力会降低传感性能。然而,通过开发透明的分层纳米复合薄膜,并考虑到机械中性平衡面,我们的力度触觉传感器具有高灵敏度和透明性,并且不会在弯曲情况下降低性能。"

 

抗反射纳米光栅结构可以实现高度透明的装置。软光栅和硬绝缘体的复合物将压力相关应力集中到光栅上。与平面设计相比,银纳米粒子通过压力浓缩可以提高灵敏度。

 

Min‐Ho Seo博士表示:“将文中的传感器应用于可穿戴应用后,我们可以测量人体信号,如动脉脉搏波等。此外,我们可以将我们的7英寸纳米力度触摸传感器应用于商业智能手机应用中,以便简单地识别人类手指的压力和位置。由于所开发的传感器设备不仅具有高传感性能和机械稳定性,而且在规模生产方面也有优势,我们预计它将对柔性传感器行业和该领域的研究产生重大影响。"

 

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纳米工厂:药物输送系统的发展


药物输送系统这种工程技术是通过靶向输送和/或控制释放治疗剂来达到治疗效果。这一系统的重要性在于其提高了药物功效,有助于减少副作用。

 

下一代治疗平台,如纳米反应器和纳米工厂等概念正受到人们的高度关注。纳米反应器可以实现原位生产治疗剂来治疗疾病。反应器均由囊泡包裹的酶组成,因此前体药物即可转化为治疗剂,而不再简单的药物输送。

 

纳米工厂结合了纳米反应器和输送载体两者的特点,是这一概念的进步。

 

京都大学的Nishimura和Akiyoshi研究人员讨论了纳米工厂的特征,并概述了目前设计和制造不同类型纳米反应器的方案,包括不同类型的囊泡:脂质体、聚合物囊泡和胶囊、介孔二氧化硅颗粒、病毒衣壳以及水凝胶和聚合物膜。还阐述了各自的优点和缺点,以及生物催化反应器在治疗几种疾病中的体内应用情况:癌症、青光眼、神经性疼痛。

 

本文概述了这些非常有前景的纳米(超)分子组装的未来潜力和发展。作者相信,这种新的治疗方法在治疗许多疾病方面有很大的潜力。他们也看到了不仅在治疗中,而且在传感和诊断中也可以使用。Nishimura和 Akiyoshi预计,从化学家到医学研究人员,一个更加跨学科的群体将参与到解决这一领域的许多挑战中,并将在不久的将来开发新的临床前应用和临床应用。

 

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2 强涛 黄永义

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