2018年世界科技發展回顧

生物技術

美國

癌癥免疫療法成熱點，基因編輯安全引關注

本報駐美國記者 劉海英

2018年，美國科學家向癌癥這一頑疾發起沖鋒，以細胞免疫療法為代表的癌癥免疫療法成為研究熱點，不斷取得新成果，如證明CAR-T細胞免疫療法副作用可被抑制、首次將T細胞免疫療法成功應用于晚期乳腺癌的治療等。詹姆斯·艾利森因在癌癥免疫治療方面的貢獻獲2018年諾貝爾生理學或醫學獎，更成為免疫療法進一步發展的助推劑。而迄今最為綜合的癌癥基因組圖譜的推出，為科學家提高癌癥療法療效和研發新藥提供了路線圖。

基因編輯技術依然保持熱度，不斷有新突破，如首次借助CRISPR技術將皮膚細胞轉變為誘導多能干細胞、開辟更多可編輯基因組位點、開啟利用CRISPR技術治療遺傳性眼病臨床試驗等。與此同時，基因編輯安全性問題再引關注，先有研究稱CRISPR改造過的細胞或易癌變，后有研究指出基因編輯可能引起DNA大規模刪除或重排。這些憂慮表明，基因編輯技術從實驗室走向手術室并不容易。

在艾滋病研究、基因測序等方面，科學家也取得很多進展，如開發出可抑制艾滋病病毒至少4周的長效抗HIV藥物、繪制出數百個未被研究過的微生物基因組草圖、創建出含有2條染色體的菌株等等。

值得一提的是，哈佛大學皮耶羅·安維薩學術造假事件對美國心臟干細胞研究構成沖擊，成為2018年美國生物醫學研究的一大遺憾。

英國

啟動基因組計劃，加強衛生健康研究

本報駐英國記者 鄭煥斌

2018年，地球生物基因組計劃(EBP)正式啟動，準備在10年內對地球上150萬種已知真核生物的基因組進行測序、編目和分類，預計耗資47億美元，來自美、英、中等國的17家機構承諾將共同努力實現項目的最終目標。此外，英國政府還宣布將在未來5年內開展500萬人基因組計劃，標志著精準醫學研究進入大數據階段。

衛生健康方面，成立健康和生物醫療數據科學研究所，旨在利用數據科學應對各種衛生保健問題的挑戰。英國愛丁堡大學的科學家通過分析英國生物銀行的健康大數據，篩查出近80個與抑郁癥相關的基因。英國衛生部宣布國家衛生研究院將推出一項總額為400萬英鎊的計劃，旨在為國家醫療服務體系提供先進的心理健康虛擬療法。

劍橋大學宣布將與英國另外4所頂尖高校合作開發一系列藥物輸送技術，以便讓抗癌藥物更高效地殺滅癌細胞。由英國醫學研究理事會資助的一個國際研究團隊確定了3種與罹患阿爾茨海默病相關的風險基因。弗朗西斯·克里克研究所發現一種蛋白質對于調控過敏性氣道炎癥起到關鍵作用，相關機制有助于未來找到更好的哮喘療法。

英國國家物理實驗室發布的一項研究成果表明，一種完全由人工合成的病毒可高效殺滅細菌，且不容易產生耐藥性，有助醫學界解決致病細菌對抗生素耐藥的問題。

英國航天局宣布，將數千條小蠕蟲送往國際空間站開展實驗，以便深入了解空間飛行引起的肌肉損失現象。

韓國

找到有效抗癌成分，發現腦血流圖大錯

本報駐韓國記者 邰 舉

探明可調節T細胞免疫功能的Chi3l1基因的作用機理，并開發出一種癌癥免疫治療新物質。

發現有效激活體內免疫細胞活性的納米顆粒，可促使人體內鐵蛋白釋放SIRPα蛋白質，降低CD47蛋白質活性，從而增加抗癌藥物和免疫細胞對癌細胞的殺傷力。找到一種乳腺癌靶向治療增效成分PI3K的p110α亞型，同赫賽汀聯合用藥。

發現目前廣泛使用的腦血流圖的一處“百年歷史”的重大錯誤，繪制成功高清晰圖像并用于人工智能輔助診斷系統。另有研究顯示，韓國人的顱腔容積在建國后40年間顯著增大，顯示營養和生長條件對大腦容量的影響巨大。此外，研究顯示韓國人胰腺在生理和病理上易患糖尿病。

2018年，韓國科學家還利用DNA材料制作直徑10微米針頭的納米注射貼片；完成了國內首個3D打印胸骨移植手術；開發成功保持羽衣甘藍正常生長并提高其抗癌成分葡萄糖異硫氰酸鹽含量的培育技術；首次通過人工授精方法讓瀕臨滅種的亞洲黑熊誕下幼崽。

以色列

脂肪細胞變身干細胞，試管中培育微型大腦

本報駐以色列記者 毛 黎

在動物實驗中成功將脂肪細胞轉化成干細胞，并可根據需要將干細胞培養成包括大腦和心臟在內的各種器官的組織植入物。

以色列和英國研究小組發現，某些免疫細胞在攻擊病原體前會簇擁在一起，其作用是決定免疫細胞群的任務，該發現有助于尋找到更好的免疫策略。

找到Lujo病毒在人體內定位和綁定目標細胞的“路標”，有助人們利用免疫細胞制定精細個性化療法去除黑色素瘤。

找到在試管中培育微型大腦的方法，為分析和醫治小頭癥、癲癇和精神分裂癥等疾病的研究開辟新道路。

研究人員提出通過摧毀細菌用來保護其“棲息地”的生物膜來滅菌的方法。

俄羅斯

活性硅肥助農作物增產抗病，人造血管有望實現藥物“預置”

本報駐俄羅斯記者 亓科偉

農業方面，研制出一種活性硅肥，不僅成功加快了農作物生長，提高了作物產量，同時提高了農作物抗病性及對惡劣環境的適應性。

人工器官方面，研發出新型人造血管，未來通過進一步研發可實現藥物的“預置”。

醫藥方面，研制出顳葉癲癇病治療的特效藥URB597，可有效阻斷酶對花生四烯乙醇胺的破壞作用；俄羅斯和加拿大科學家團隊研發出用金納米粒子破壞癌細胞的方法；研制出一種用于重癥肌無力治療的新型分子C-547，既能阻斷乙酰膽堿酯酶的作用，又不會干擾其他控制消化和泌尿過程的酶，副作用明顯低于其他同類藥物。

日本

揭示線粒體疾病病因，發現第0腦神經新功能

本報駐日本記者 陳 超

線粒體疾病發病原因被揭開，有望開發針對性治療藥物。日本熊本大學的研究小組發現?；撬嵩诰€粒體內外的蛋白質生產和保質中具有重要作用，特定的化學物質維持蛋白質質量可以改善線粒體疾病的癥狀。

日本理化學研究所的一個研究小組利用斑馬魚進行試驗，發現第0腦神經(端神經)掌管著脊椎動物對二氧化碳的規避行為。

神戶大學龜岡正典準教授領導的研究小組利用基因編輯技術破壞艾滋病病毒的調控基因，成功抑制了感染細胞HIV-1的產生，有望開發出根治艾滋病的新療法。

烏克蘭

從事南極植物研究，開發防病蟲害新藥

本報駐烏克蘭記者 張 浩

烏科學家在南極從事一項植物抵抗紫外線輻射以及抗凍和抗旱研究，未來有可能為世界提供治療復雜疾病、保護皮膚免受紫外線輻射以及在壓力條件下種植作物的方法；開發并測試了一種用于保護植物的新型藥物，提高了對板栗樹病蟲害的防治效果。

新材料

美國

半導/超導材料有突破，功能性材料應用前景廣

本報駐美國記者 劉海英

2018年，在半導/超導材料研發方面，美國科學家不僅開發出提升富勒烯材料導電性能的新方法，提高了有機材料應用于半導體制造的潛力，還發現兩層石墨烯以特定角度纏扭可表現出非常規超導電性，并開發出通過壓縮來操縱石墨烯電導率的新技術，大大拓寬了石墨烯在半導體和超導材料領域的應用前景。

科學家還開發出利用分子束外延的方法生長氮化鈮基超導體的技術，并成功將該超導體材料與具有寬帶隙的半導體材料相整合，為整合超導體和半導體材料奠定了基礎。

一些特殊功能新材料陸續出現。如一種被稱為“無規則雜聚合物”的合成高分子材料，讓蛋白質能夠清除化學污染，有望在環保領域建功立業；一種可生物兼容的人造橡膠，不僅具有生物組織的力學性能，還可在變形時改變顏色，或可在生物醫學領域大顯身手。

此外，美科學家設計的一種摻有鉻和釩元素的鋰鎂氧化物，能大幅提高鋰離子電池容量；而能夠在不同波長光線照射下改變結構，在剛柔兩種狀態間轉換的新型聚合物，因自愈特性及拓撲結構轉換能力而具有廣闊的應用前景。

日本

材料合成新方法層出，黑色涂層新材料面世

本報駐日本記者 陳 超

納米顆粒是當前納米技術的基礎材料組之一，一般需要在金屬離子濃度稀薄的溶液內合成，并大量排放廢液，給環境造成巨大負擔。山形大學設計并合成了適用于合成納米顆粒、由有機配體和金屬離子構成的金屬絡合物，還嘗試開發了環境負荷較低的納米顆粒合成法。

由京都大學、筑波大學、東海大學和產業技術綜合研究所組成的研究小組發現，向相變材料GeSbTe化合物(GST)照射高強度太赫茲脈沖后，該材料會以納米尺寸從非晶狀態生長出晶體。

理化學研究所新開發了“原子混合法”，能在極微小的納米顆粒中，以不同的比例和組合混合多種金屬元素。利用這種方法，首次成功合成了分別混合5種和6種金屬的多元合金納米顆粒。該方法有助形成新的物質群和開拓新領域，開發出目前尚未發現的新型功能材料。

東北大學與美國華盛頓大學以及日本電氣硝子公司通過共同研究，開發出了能以均等強度強烈吸收所有可見光(波長400—700納米)的黑色涂層材料。如此一來，被視為液晶顯示屏缺點的暗色顯示將變得更加美觀。而且，該涂層材料還能提高包括有機EL顯示屏在內的所有顯示屏的可設計性。

以色列

雙層涂料能吸熱制冷，太空材料可造人工骨骼

本報駐以色列記者 毛 黎

以色列初創公司發明了雙層涂料，它能吸收太陽熱能，同時將吸收的熱能用來制冷。太陽光能越強，涂層制冷能力越高。該涂層材料幾乎可以用于商場、公寓樓、交通工具、衛星等任何一個物體的表面，且對環境無害，使用壽命為10—15年。

科學家發現鹵化物鈣鈦礦等材料內部存在著自我修復功能，該發現不僅可以促進鹵化物鈣鈦礦的使用(如獲取太陽能)，而且可以幫助尋找用于制造電子設備的其他自愈材料。

醫務人員將由高分子聚合物構成的太空新材料MP1制造成人工骨骼，用于矯形外科手術中代替人體關節，從而開創了關節替代新療法。

俄羅斯

尖端領域用新材料成果迭出，石墨烯改性助力量子計算機研發

本報駐俄羅斯記者 亓科偉

2018年，俄科學家在新材料領域取得了一系列新成果：

托木斯克工業大學科學家利用聚合物纖維和亞麻纖維研發出高強度復合材料，具有重量輕、強度高的特性，未來可廣泛應用于航空、航天和汽車工業等領域；

遠東聯邦大學和俄科學院遠東分院學者在極端條件下，合成出粉末混合物材料，主要成分是鉿的碳化物和氮化物，熔點達到4400開爾文，超過世界上最難熔材料五碳化四鉭鉿(Ta4HfC5)的熔點4200開爾文紀錄，該材料將主要應用在國防軍工、航空航天、電子信息、能源、防化、冶金和核工業等尖端領域；

俄遠東聯邦大學自然科學學院的科研團隊研制出新型Nd:YAG光學納米陶瓷材料，含有高達4%釹離子活性添加劑，具有優良的物理機械性能，可作為地面及空間光學通訊設備材料，用于制造高精度距離測量及污染監測的儀器，以及開發新型激光加工、信息記錄與存儲方式等。

在石墨烯改性處理方面，莫斯科羅蒙諾索夫國立大學化學家合成出了一種外形酷似水母的特殊類型石墨烯納米粒子，這些粒子的結構使其可被用于催化過程及制造導電聚合物，可用來制造超級電容器和電池的電極；

圣彼得堡國立大學和托木斯克國立大學的俄科學家參與的國際研究團隊對石墨烯進行了改性處理，賦予了其鈷和金磁性和自旋軌道耦合的特性，有助于改善量子計算機。

德國

首測二維材料力學性能，優化利用稀土和永磁體

本報駐德國記者 顧 鋼

薩爾州大學的物理學家哈特曼和萊布尼茨新材料研究所的研究人員合作，通過對石墨烯進行掃描隧道顯微鏡測量，首次能夠表征原子級薄膜材料的二維力學性能，為其從傳感器、處理器到燃料電池等廣泛應用開辟了新的途徑。

德國弗勞恩霍夫協會下屬的8家研究所聯合開發出了優化稀土使用的解決方案。一種是采用新的解決方案可使稀土材料用量減少五分之一；另一種是將電動機、風力渦輪機或汽車上回收的永磁體重新再利用，通過純氫處理將永磁體分解成微小顆粒，然后重新澆注或燒結，再生磁鐵可達到新磁鐵容量的96%。

此外，德國尤利希研究中心專家開發出了一種新的固態電池，其充放電過程的充電率比文獻記載的固態電池高出10倍。新電池組件由磷酸鹽化合物制成，材料經過化學和機械性能的最佳匹配，實現電池持續良好的可通性。一般固態電池再次充滿需要約10—12個小時，新型電池不到一個小時就能充足電，有望用于電動汽車、航空航天、智能住宅和醫療器械等眾多領域。

韓國

升級表面活性劑材料，低溫合成大面積石墨烯

本報駐韓國記者 邰 舉

韓國研究團隊成功開發出利用基因工程改造過的大腸桿菌和葡萄糖制造芳香族聚酯塑料的技術；利用納米粒子研制出新一代表面活性劑；使用鎢硒二維納米膜與一維氧化鋅納米線研發出新一代寬光譜二極管感光元件；成功開發出以新型納米復合體(氟化錫SnF2)和碳素為基礎的鈉離子電池用負極材料，成功將鈉離子電池容量提高約兩倍。

此外，韓國大學利用二氧化硅納米材料制造出高靈敏度、透明且柔軟的壓力傳感器，在無源工況下利用離子的移動傳輸外部刺激信號，對血壓、心電、物體表面特性等具有精密感應能力；利用鈦金屬開發成功高品質的大面積石墨烯低溫合成技術；模擬電鰻發電原理和結構開發出微型高電壓能量發生器，利用數千個能量發生器集群產生600伏電壓。