--瑞士科学家用3D打印机首次打印出人体拇指骨骼

科技信息 Science and technology Information Science and technology Information 科技信息 研究人员设计了一种新的纳米级架构， 将无机成分（氧化锌）紧贴放置在有机成分 旁边，依次间隔排列，就像是一本书的书页 一样。当有机成分吸收光线后，将电子直接 传递给氧化锌，然后产生电流。由于有机和 无机成分排列非常紧密，因而这种转化具有 极高的效率。 (李 峰) 据报道，日本产业技术综合研究所环境 陶瓷研究小组开发出了可用于纤维、塑料及 纸张等的可见光响应型光触媒。与原来使用 贵金属及稀有金属的产品不同，新型光触媒 在氧化钛（Ti0 ）中掺入了磷灰石和铁。不仅 2 使除臭及抗菌效果出色，而且不会发黄。估 计每公斤光触媒浆料的价格只有几千日元。 据介绍，新型光触媒可用没有光触媒活 性的磷灰石对基材表面的局部覆盖，抑制有 机类基材的分解。因此，适用于纤维、塑料 及纸张等。实际上，将新型光触媒与树脂混 合，实施由碳弧灯照射的树脂耐久性（劣 化）实验结果表明，树脂重量的减少率还不 到与原来的光触媒混合时的1/5。 而且，新型光触媒在荧光灯下对人体有 害的乙醛的分解性能比原产品提高了5.9 倍。并确认了乙醛可完全氧化分解为二氧化 碳和水。不仅对车内、吸烟室、洗手间等紫 外线较弱的场所具有除臭效果，还具有对黄 色葡萄球菌的抗菌效果及NOx的净化效果。 对净化环境，减少污染发挥了巨大的作用。 作为利用可见光发挥作用的光触媒，目前 已开发了采用氮及氧化钨及贵金属等的产品。 (卢利平) 日开发出磷灰石 和铁与氧化钛结合的光触媒 日开发出磷灰石 和铁与氧化钛结合的光触媒 美国俄亥俄州Dayton大学的研究表明，垂 直生长的碳纳米管阵列可取代昂贵的铂催化 剂，用于燃料电池中，降低燃料电池的成本。 据美国能源部资料统计，铂占燃料电池 成本的一半以上。燃料电池大规模商业化的 障碍之一就是铂太昂贵。对于电极而言，需 要一种廉价而具有高性能的。 美用碳纳米管作 燃料电池催化剂取代铂催化剂 纳米管主要应用于碱性燃料电池，以往 碱性燃料电池主要应用在航天飞机上，但现 在研究人员的发现使其有了进入汽车市场的 可能。此外，掺氮的碳纳米管还可以应用在 质子交换膜（PEM）燃料电池上。 研究人员通过在碳纳米管与聚合物的复 合薄膜上沉积碳纳米管阵列制备电极。为 此，他们从一种含有碳、氮、铁的化合物着 手。将之置于石英衬底上，然后在氨气中加 热，产生垂直于衬底表面生长的氮掺杂碳纳 米管。随后研究人员对纳米管阵列加以氧 化，以除去残余的铁，并将纳米管阵列沉积 到聚合物薄膜上。研究人员发现将电极浸入 氢氧化钾电解液中后，该催化剂加速了氧气 与电子在阴极上的反应。研究表明，采用这 种材料作为阴极，其电流密度比常规铂涂层 电极高4倍。 (谌立新) 据媒体报道，日本东京大学专家近日开 发出一种新技术，它能用成本低、储量丰富 的碱土金属代替稀有金属充当催化剂，高效 催化有机化合物之间的反应。 为了获取毒性更低、储量丰富、价格便 宜的金属催化剂，研究人员选择了碱土金 属。碱土金属包括镁、钙、锶、钡等6种元 素。它们的氧化物难熔，被称作“土”，另 外它们与水作用显碱性，故名碱土金属。 研究人员首先选择镁盐进行了实验测 试。他们将催化剂中的镁盐调整至适当比例 后，发现它可以高效率地催化两种有机物之 间的“碳－碳结合生成反应”。 借助他们的科研成果，企业或科研单位 未来有望以较低的成本合成目标化合物，并 且不会给环境造成负担。 (龙 斌) 日本科学家用 碱土金属替代 稀有金属充当催化剂 据海外媒体报道，加拿大多伦多大学的 科学家找到了一种以铁为基础原料制造催化 加科学家发现以铁替换 铂系金属作催化剂的新方法 剂的新方法。据悉新型催化剂与目前通常使 用的铂等金属催化剂相比，毒性小且成本 低，有望作为制药和芳香剂生产工艺中的催 化剂。 药物合成中通常都需要催化剂，这使得 药物的成本提高很多。而且，使用毒性大的 钌、铑、钯等铂系金属作为催化剂，最终合 成产品还需要先经过昂贵的净化技术来消除 毒素。 而加拿大科学家研制的新型催化剂，不 仅价廉而且毒性低，可以免除铂系金属催化 剂带来的上述两种缺陷。 铁一般被认为是催化活性很低的“贱金 属”，但是科学家成功地将它用于替换通常 使用的铂系金属作为催化剂，其秘诀就在于 将铁的结构通过一定的手段转换成与铂系金 属相似的结构。他们所研制的催化剂是一种 包含碳、氢、磷及氮的有机分子，科学家们 将各原子排列成一种独特的右旋结构，依附 于铁上，使其处于一种亚铁状态。 目前，科学家已通过使用少量的这种催 化剂，并运用对称转移氢化法工艺，成功将 价廉的酮转化成了结构为左旋形式的酒精。 (唐 逾) 据媒体报道，研究生院化学与化学 学院的研究人员以重要生物分子卟啉作为研 究对象在水溶液中利用分等级的静电组装同 时实现了手性的诱导、记忆、传递和放大等 功能。 在借鉴前人工作的基础上，他们首先利 用天然的手性氨基酸小分子与卟啉间弱的静 电相互作用来组装手性卟啉的同类聚集体， 然后再加入非手性的水溶性阳离子型聚电解 质(PAA)，由于PAA和TPPS聚集体间多点协 同的强静电相互作用，PAA通过结合位点竞 争立即取代了氨基酸小分子与TPPS聚集体 相互作用。有趣的是，在移除系统中的手性 源后，TPPS聚集体的手性仍能得到记忆。 进一步研究还发现，在该系统中继续加入卟 啉单体，单体仍能以具有手性记忆功能的聚 集体为模板实现手性的扩增。该方法还可以 进一步拓展到类似菁染料或其它功能有机超 分子系统，利用不同的水溶性聚电解质构建 完全由非手性分子组成的手性有机功能纳米 我国分子的手性 组装与调控研究取得重要进展 材料并可能应用于手性分离、不对称合成等 领域。 通过进一步实验还发现，利用绝对不对 称合成(对称性破缺)得到的两种纯对映体配 合物也可以用来选择性诱导卟啉聚集体的手 性组装，实现手性真正从无到有并实现手性 的破缺、转移、传递、记忆、复制与放大， 从而为阐明自然界中生命的手性起源之谜以 及展手性功能材料的制备方法提供了新的实 验依据。 (李 峰) 据海外媒体报道，瑞士科学家近日使 用特殊的3D打印机首次打印出人体拇指骨 骼，这项技术突破为医生基于患者自身细胞 培育替换受损或伤残骨骼铺平了道路。 据介绍，在使用3D打印机培育人体拇指 的过程中，首先，需要对复制的骨骼进行 3D拍照，然后，将3D照片数据输入3D喷墨 打印机，该打印机可以沉积微薄的预选材料 层，一层重叠着一层，直至形成一个完整的 3D结构。在3D打印机的预选材料中装载的 是磷酸三钙和一种聚乳酸，这是在人体中固 有的结构原料，经过3D打印机处理后，所形 成的3D骨骼结构起到骨骼“脚手架”的作 用，这个脚手架上包含着数以千计的微孔结 构，是用于放置骨骼细胞，骨骼细胞在这里 生长，最终这个脚手架完全生物分解。 科学家下一步的研究目标是复制培育人 体血管组织，并期望不久后的将来能在医学 临床上实现。 (卢利平) 瑞士科学家用3D打印机 首次打印出人体拇指骨骼 2009年第6卷第3期（总第30期）2009年第6卷第3期（总第30期） 2009年第6卷第3期（总第30期）2009年第6卷第3期（总第30期）54 55