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當(dāng)前報(bào)道:通用疫苗前體綠色塑料固氮谷物……提升人類福祉技術(shù)仍需創(chuàng)新

發(fā)布時(shí)間：2023-01-28 08:39:17 文章來源：科技日報(bào)

通用疫苗前體綠色塑料固氮谷物……提升人類福祉技術(shù)仍需創(chuàng)新

英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中，提出了能提升人類福祉并改善地球環(huán)境的8大創(chuàng)新，包括更好的電池、通用疫苗前體、阿爾茨海默病治療藥物等。如果這些技術(shù)未來能取得重大突破，并被大規(guī)模利用，不啻為地球和人類的福音。

通用疫苗前體

mRNA技術(shù)的進(jìn)步大大縮短了研發(fā)新疫苗所需的時(shí)間。為減少時(shí)間延遲，人們可能需要一種現(xiàn)成的通用疫苗前體，新病毒或細(xì)菌病原體可將其“激活”，從而生產(chǎn)出安全可靠的疫苗。

(資料圖片)

迄今最接近這一點(diǎn)的是對涵蓋特定類別所有病毒（如冠狀病毒）的通用疫苗的研究。去年11月，研究人員宣布研制出了一種適用于小鼠中所有20種已知甲型和乙型流感亞型的通用流感疫苗。

阿爾茨海默病療法

不管以何標(biāo)準(zhǔn)，阿爾茨海默病療法都排在最令人向往的科學(xué)進(jìn)步的前列。

美國食品和藥品管理局2021年批準(zhǔn)了首個(gè)針對潛在病因的藥物阿杜那單抗。研究顯示這一藥物減少了大腦中β—淀粉樣蛋白斑塊的數(shù)量，但臨床試驗(yàn)中，它未能明確證明對人們的思維或記憶有任何益處。2022年第一種阿爾茨海默病藥物萊卡單抗宣布上市，該藥物聲稱可減緩認(rèn)知能力下降，但有效性仍有爭議，且有一些嚴(yán)重的副作用。

固氮谷物

與主要谷物不同，豌豆和豆類等豆科植物幾乎很少需要或不需要氮肥，它們直接從與其根相關(guān)的共生細(xì)菌中獲取氮。

讓谷物、蔬菜和其他作物擁有類似固氮能力的想法已經(jīng)存在了一個(gè)世紀(jì)。美國植物育種家諾曼·博洛格因開發(fā)無需大量氮肥的高產(chǎn)作物品種而榮膺諾貝爾和平獎(jiǎng)。博洛格希望人類擁有“綠色高產(chǎn)的小麥、水稻、玉米、高粱和黍類，每公頃作物能從固氮細(xì)菌那里免費(fèi)獲得100公斤氮”?？茖W(xué)家們在鑒定固氮基因并將其實(shí)驗(yàn)性轉(zhuǎn)移到非豆科植物方面已取得了一些進(jìn)展。

更有效的光合作用

光合作用效率即使取得較小改善也會(huì)對作物產(chǎn)量產(chǎn)生巨大影響。

過去10年的研究表明，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有三條途徑：一是提高二磷酸核酮糖羧化酶的效率；二是尋找能使根更有效地收集水分和養(yǎng)分的基因，并利用合成工程將這些基因融入植物體內(nèi)；三是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量更高、生長更快、氮利用效率更高的水稻植物。

更好的電池

現(xiàn)代鎳鎘電池的能量密度為150Wh/L，商用鋰離子電池的最高能量密度為755Wh/L，美國電池制造商正在開發(fā)能量密度為1150Wh/L的鋰電池。

盡管如此，電池的能量密度仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前廣泛使用的液體燃料。過去50年，電池的最高能量密度增加了5倍，如果人們能在未來50年內(nèi)保持這一速度，那么電池的能量密度將達(dá)到3750Wh/L，但對于電動(dòng)波音787來說，這仍然不夠。

綠色塑料

目前，科學(xué)家們已研制出了源于農(nóng)作物或微生物的可生物降解塑料，但產(chǎn)量不足1%。此外，塑料具有許多不同的功能，需要發(fā)明各種既便宜又堅(jiān)固的綠色塑料。為了不與食品生產(chǎn)競爭，這些塑料不應(yīng)由農(nóng)作物衍生的化合物，而應(yīng)由現(xiàn)成有機(jī)廢物、微生物和無機(jī)材料制成。這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，不過回報(bào)同樣巨大。

不含水泥的混凝土

但不幸的是，制作混凝土必須用到水泥，而水泥的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放約占全球碳排放量的8%。

2021年，日本東京大學(xué)科學(xué)家們開發(fā)了一種新的混凝土配方，使用酒精和催化劑，將沙子和礫石黏合在一起，而不需要用到水泥。

德國科學(xué)家嘗試用碳纖維墊代替鋼筋作為混凝土中的加強(qiáng)筋。2021年9月，由海茵建筑設(shè)計(jì)完成的全球首個(gè)碳纖維混凝土建筑“Cube”于德累斯頓正式亮相。未來，人們需將這兩種技術(shù)結(jié)合起來，制造出更便宜的材料，然后在全球范圍內(nèi)擴(kuò)大生產(chǎn)。

更好的回收技術(shù)

人類使用大量能源和原材料生產(chǎn)出越來越多的產(chǎn)品，但只回收了一小部分。塑料的回收率只有9%；紙張的回收率只有約60%；電子垃圾的回收率不到20%，盡管其含有的金、銀、銅和稀土金屬比任何已知的礦物都多?；厥绽玫暮锰幈娝苤?，人類需要開發(fā)更好的回收技術(shù)。

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