12月6日外媒科學網站摘要：如何大規模生產無毒高效太陽能電池
12月6日（星期五）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
“AI科學家”驅動的虛擬實驗室加速生物醫學研究
爲了利用人工智能（AI）推動科學發現自動化，美國斯坦福大學領導的研究團隊創建了一個虛擬實驗室。該實驗室整合了多名“AI科學家”——這些是具有明確科學角色的大語言模型（LLM），通過合作實現人類研究人員設定的目標。
在上個月發佈於bioRxiv平臺的預印本中，研究人員描述了這一虛擬實驗室的功能。系統設計了一種名爲納米體的抗體片段，可與新冠病毒結合。最終生成了近100種結構，完成這一工作的時間僅爲人類研究小組所需時間的一小部分。
研究團隊首先爲虛擬實驗室培訓了兩個LLM：一個是主導研究的“首席研究員”（PI），其專長爲AI研究；另一個是“科學評論家”，負責在研究過程中發現其他模型的錯誤和遺漏。研究團隊爲這些LLM設定了目標——設計能靶向新冠病毒的納米體，並指示它們開發其他LLM來協助研究。
首席研究員隨後創建並培訓了三名AI科學家代理人。這些代理人分別接受了免疫學、計算生物學和機器學習領域的訓練，共同解決科學問題。
最終，這些AI科學家設計了92種納米體，其中超過90%的納米體在驗證研究中證明能夠結合新冠病毒原始變體。其中兩種納米體還顯示出對新變種病毒的潛在有效性。
《科學》網站（www.science.org）
產檢基因異常結果或暗示母親患癌
無創產前檢測（NIPT）是一種普及已有十年的基因檢測技術。這種方法需要孕期至少10周後從母體血液中採集樣本，然後分離並測序自由漂浮的DNA。這些DNA有一部分來自胎盤，反映胎兒的遺傳信息，而大部分來自母體細胞。檢測結果通常表明胎兒是否可能患有某些染色體疾病，如唐氏綜合症。
然而，在大約每8000例檢測中，有一種罕見情況——檢測結果顯示異常，但無法通過重複測試解讀其含義。爲了研究這些無法解釋的結果是否與母體癌症相關，美國國家兒童健康與人類發展研究所（NICHD）於五年前啓動了一項名爲IDENTIFY的研究，旨在探索這類異常結果與母體癌症的關聯。
最新研究結果表明，NIPT結果顯示異常但胎兒健康的參與者中，確有癌症病例存在。在107名志願者中，經過美國國立衛生研究院（National Institutes of Health，NIH）進行的一系列安全診斷測試（包括全身核磁共振成像，MRI），），發現52人患有癌症，其中31人爲淋巴瘤患者。研究人員指出，這52名患者中有29人之前毫無症狀。
這項研究的結果發表在《新英格蘭醫學雜誌》（The New England Journal of Medicine）上。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、一千年前的DNA揭示了玉米的起源
美國約克大學和哥本哈根大學的研究人員通過重建約1000年前玉米的基因組，揭示了來自美國阿肯色州一處考古遺址的玉米，與現代北方弗林特玉米品種有着密切的遺傳聯繫。這一發現爲這種全球最重要糧食作物之一的傳播提供了新的線索。
這些耐寒玉米品種適應寒冷環境，是全球範圍內廣泛種植的重要商業玉米的祖先。研究人員指出，在全球糧食供應面臨壓力、作物健康受氣候變化挑戰的背景下，瞭解玉米的起源及其在不同地理區域傳播的歷程，或許有助於找到維持和改善現代作物的新方法。
研究發現，在玉米從美國西南部穿越大平原的過程中，一些基因經歷了選擇，特別是名爲waxy1的基因。waxy1基因的遺傳變異決定了玉米的粘性和嚼勁，這些特性在當今一些傳統烹飪中依然具有重要意義。
研究還表明，早在1000年前的農民，不僅從事種植和收穫，還通過選擇優良性狀提高糧食質量，這與當代農民的實踐並無本質區別。
2、一種新設計可實現大規模生產無毒高效太陽能電池
有機太陽能電池效率高，對環境影響小，但大規模生產一直是個難題。如今，瑞典林雪平大學的研究團隊開發了一種全新的設計原理，讓這一挑戰變得可行。這項研究發表在《自然能源》（Nature Energy）雜誌上，研究人員詳細探討了有機太陽能電池的分子形狀及其相互作用。
有機太陽能電池的效率正逐步趕上傳統太陽能電池，已能夠將約20%的太陽光轉化爲電能。這種高效率是多年深入研究材料及其分子間相互作用（即形態）的成果。
有機太陽能電池通常通過物理混合物生產，然後將其塗覆在襯底上，待混合物中的溶劑蒸發。然而，傳統的化學溶液通常含有有毒且對環境有害的物質。林雪平大學的研究小組與中國和美國的同行合作，成功破解了使用幾種環保溶劑生產高效有機太陽能電池的技術難題。
研究團隊利用先進的同步加速器X射線和中子技術，繪製出電子傳輸材料與溶劑分子之間的相互作用圖譜。通過這些研究，團隊開發出了適用於多種環保溶劑的設計原則。他們甚至展望未來，希望水也能作爲溶劑使用。
研究人員指出，理解有機太陽能電池形態與性能之間的關聯是一項重大挑戰。這需要研究從材料釋放電子到接收材料的超快速電荷傳輸過程。這些過程發生在納米級結構和分子界面上。研究團隊表示，大規模生產環保可持續的有機太陽能電池的技術之門已經開啓。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、新型微創手術可緩解膝骨關節炎疼痛
德國柏林夏裡特醫院（Charité—Universitätsmedizin Berlin）的一項研究顯示，微創手術膝動脈栓塞術（GAE）能夠有效緩解膝關節疼痛，並可能延遲或避免膝關節骨關節炎患者接受關節置換手術。
骨關節炎是一種慢性、退行性疾病，是慢性關節疾病中最常見的類型。據世界衛生組織統計，全球有超過3.65億成年人患有膝關節骨關節炎。
目前，大多數治療方法如止痛藥和類固醇注射只能緩解骨關節炎症狀，無法減緩疾病進展。隨着病情惡化和傳統治療失效，許多患者不得不選擇關節置換手術。
膝動脈栓塞術（GAE）是一種創新性的微創療法，針對症狀性膝骨關節炎患者。膝動脈具有多個分支，圍繞膝關節形成網絡。這些血管在骨關節炎患者中發生了異常變化。在GAE中，介入放射科醫生將小顆粒注射到特定的血管分支中，以阻止血液流向與疼痛相關的區域。通過栓塞異常血管，能夠中斷炎症、軟骨破壞和神經生長的循環過程，這些正是骨關節炎的關鍵特徵。
這一手術的成功率達到100%。所有患者中，僅有18%在術後短期內出現輕微皮膚變色或輕度膝痛，無嚴重併發症報告。在一年的隨訪中，生活質量指數提高了87%，疼痛評分降低了71%。
研究結果表明，GAE是一種安全有效的治療選擇，適用於各種嚴重程度的膝骨關節炎，尤其對其他治療效果有限的晚期病例同樣有效。
2、土壤的秘密網絡：微生物如何共享資源
土壤微生物羣體極爲多樣化，僅一杯土壤中可能包含多達1萬種微生物。科學家們正在研究這些微生物如何相互作用及適應環境，因爲這些交互對土壤的性質和功能產生重大影響。
最新研究深入探討了不同微生物物種如何交換重要資源，如維生素。研究特別關注維生素B12家族中的營養成分corrinoids，這一物質對於許多環境細菌至關重要，但它們本身卻無法合成。研究這些交換機制有助於理解微生物羣在碳循環和營養循環等關鍵過程中發揮的作用。
兩項研究揭示了corrinoids對單個細菌生長的影響以及其如何塑造土壤環境中的微生物共存方式，爲改善土壤健康和管理微生物羣提供了新策略。
第一項研究聚焦於corrinoids對單個細菌的作用。研究人員從土壤中分離出100多種細菌，其中37種爲新物種，並測試了它們是自身合成corrinoids，還是需要依賴其他細菌提供。在這些細菌中，約60%能夠產生corrinoids，但只有少數能夠在實驗室培養條件下釋放。這表明，能夠釋放corrinoids的微生物可能爲羣落中的其他成員提供關鍵營養，從而對微生物羣的組裝和功能產生深遠影響。
第二項研究則調查了土壤中的corrinoids水平。化學分析顯示，土壤中的corrinoids含量遠高於單個細菌生長所需水平，儘管大多數與土壤基質緊密結合。研究進一步表明，在土壤中添加不同類型的corrinoids會短暫改變土壤微生物羣的組成。這一發現表明，corrinoids爲控制微生物羣結構和行爲提供了潛在機會，或能在工程和自然系統中發揮重要作用。（劉春）