创新

基 于光波导的光电传感器

让柔性仿生机械手感知物体形状与材质

●创新点

由于其连续和自然运动的特点，流体动力软驱动器已经在一系列机器人应用中显示出了强大的潜力。尽管有这些优势，使用这些驱动器的机器人仍需要植入可伸缩传感器，从而具备更加复杂的功能。目前，可伸缩传感器通常依赖于带有电气性能的材料和用于测量信号的复合材料。很多这样的传感器都有滞后、制造复杂、化学性能不稳定、材料与驱动器不相容等缺点。如果带有光学性能的材料被用于信号传导，那么上述的很多问题都能解决。美国康奈尔大学机械和航天工程系的研究人员通过将可伸缩的光波导用于人工手的应变传感，实现了这一目标。

●方法和结果

该研究团队采用四步软光刻工艺和3D打印模具制造纤芯（光会通过纤芯传输）和覆层（波导的外表面）。当其一端装配发光二极管（LED），而另一端为光电二极管时，这种基于弹性体光波导的传感器可用于监测任何变形（拉伸、弯曲与压缩）对光传播的影响。将传感器整合在机械手内部，就能探测通过其身体传送进来的力度，以及执行各种任务，如抓取、探测形状和纹理等。由于光波导传感器以及驱动器主体共享材料库，使得更多的传感器可被整合于驱动器，甚至取代驱动器主体，以实现更高的传感器密度。

应用前景

这项研究突显了柔性光波导作为传感器的通用性。由于光波导传感器输出信号极其精确且可重复，可以利用机器学习技术将输入映像到输出，或通过收集大量数据以执行更微妙的对象辨识。未来，这项技术将被应用到假肢、关怀机器人、工业抓手等众多领域。

Source：Huichan Zhao, Kevin O’Brien, Shuo Li, et al.Optoelectronically innervated soft prosthetic hand via stretchable optical waveguides[J].Science Robotics, 2016, 1(1): eaai7529.

实 验室成功生成造血干细胞

可用于治疗白血病或其他血液疾病

●创新点

血液细胞的生发和转化，要靠造血干细胞，它是所有血细胞的原始细胞。造血干细胞产生于胚胎发育期间，成年人的造血干细胞存在于骨髓之中，并负责补充红细胞、白细胞和血小板的供应量。当这些细胞不能正常工作时，血红细胞的供应就会受到影响。可以说，大部分白血病都直接或间接地与造血干细胞异常相关。患有这些疾病的人需要通过来自健康捐献者的骨髓进行治疗（用造血干细胞实现治疗），而找到匹配的骨髓很困难，陌生人之间骨髓的匹配概率仅为百万分之一。2017年5月，美国哈佛大学附属波士顿儿童医院乔治·戴利（George Daley）团队在实验室中成功培育出了造血干细胞，这对白血病等血液疾病的治疗有重要的意义。

●方法和结果

戴利的团队以成人皮肤细胞和其他细胞作为原材料。他们先通过现有的方法将细胞重新编程，使其转变为诱导型多能干细胞（iPSC）。通过干预形态素（Morphogen）信号通路将多能干细胞转化为生血内皮细胞，然后通过ERG、HOXA5、HOXA9、HOXA10、LCOR、RUNX1 以及SPI1这7个转录因子，生血内皮细胞被诱导成造血干细胞样细胞。这些造血干细胞都具有分化成为髓系、B细胞和T细胞的能力，与人体中天然存在的造血干细胞非常相似。

应用前景

如果上述研究成果可以顺利转化为临床治疗方法，就为我们提供了一种产生数量上足以进行临床移植的正常干细胞的途径，这有助于我们最终治愈遗传性或获得性血液疾病。同时，这一研究成果对于解决当今骨髓库骨髓紧张、配型困难等问题具有非常积极的意义。此外，这也让通过获取万能供血者的细胞无限制地供应造血干细胞和血液成为可能。

Source：Ryohichi Sugimura,Deepak Kumar Jha, Areum Han, et al.Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells[J].Nature, 2017，545：432～438.