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科学家开发出新型光捕获分子,实现人工光合作用关键突破

2025-08-27

1、科学家开发出新型光捕获分子,实现人工光合作用关键突破

瑞士巴塞尔大学研究团队受植物光合作用启发,成功开发出一种能够同时存储两个正电荷和两个负电荷的新型分子。这项研究为人工光合作用技术的发展开辟了新路径,有望推动太阳能向碳中和燃料的高效转化。

光合作用是自然界将二氧化碳转化为能量的关键过程。近年来,科学家一直致力于模拟这一过程,开发能够将太阳能转化为可存储燃料的技术。理想的人工光合系统能够生产氢气、甲醇等清洁燃料,这些燃料在使用时仅释放制备过程中吸收的二氧化碳,实现真正的碳中性循环。

这项发表在《自然·化学》(Nature Chemistry)上的研究成果展示了一种巧妙的分子设计。该分子采用多模块结构设计,两侧分别设有电荷发生和接收单元,中心为光捕获区。通过两次连续的光激发,分子能够稳定存储四个电荷,且所需光照强度接近自然环境中的太阳光强度。这一特性突破了以往技术对高强度激光的依赖,大大提升了实用化潜力。

研究人员指出,多重电荷的稳定存储是实现高效光能转化的关键前提。这些电荷可用于驱动多种化学反应,如水分解产氢、二氧化碳还原等。虽然目前尚未建成完整的人工光合系统,但该研究为解决电子转移和电荷存储等关键问题提供了重要方案。

2、科学家用3D打印“桥梁”修复脊髓,瘫痪大鼠成功康复

美国明尼苏达大学双城分校的一项开创性研究,为脊髓损伤修复带来了新的希望。该团队成功融合3D打印技术、干细胞生物学及组织工程方法,开发出一种能够引导神经再生的“微型脊髓”植入物,使脊髓完全切断的实验大鼠实现了显著的运动功能恢复。这项研究成果已在知名学术期刊《先进医疗材料》(Advanced Healthcare Materials)正式发表。

据统计,美国目前有超过30万人因脊髓损伤导致瘫痪,而现有医疗手段无法逆转损伤后果。神经细胞无法再生、损伤区神经传导通路中断,是康复面临的主要难题。

研究团队运用高精度3D打印技术,构建出带有定向微通道的类器官支架结构,并在其中填充由成人干细胞分化获得的脊髓神经祖细胞(sNPCs)。这些细胞不仅能够在支架内定向分化为神经元,还可以沿微通道有序生长,跨越损伤区域,重新连接断裂的上下行神经通路。

在动物实验中,移植该支架的大鼠成功实现了神经纤维的头部-尾部双向再生,新生组织与宿主脊髓无缝整合。最终,受损大鼠的运动功能得到明显恢复。

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