新开发喷涂式织物涂层，仅用水便可清洗衣物？脑机接口技术为瘫痪患者开发打字装置 | 一周论文新鲜读

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. 小行星“龙宫”样本中检测到全部五种核碱基

2. 为瘫痪患者开发的打字装置

3. 冰与气候的三百万年故事

4. 喷涂式织物涂层减轻洗衣带来的环境负担

根据《自然-天文学》发表的一项研究，在小行星“龙宫（Ryugu）”上采集的样本中，发现了地球DNA和RNA中存在的全部五种核碱基——腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。这为早期太阳系化学提供了新见解。 

核碱基是DNA和RNA的基础成分，支撑着地球上的生命。在未受污染的地外物质中检测这些成分，有助于研究者理解此类化合物如何在无生命环境中形成，并穿越太阳系。过去对“龙宫”的分析报告了尿嘧啶的存在，而陨石及近地小行星“贝努（Bennu）”的样本则显示出更丰富的多样性。 

日本海洋开发研究机构（JAMSTEC） 的古贺俊贵（Toshiki Koga）和同事分析了两件“隼鸟2号”任务收集的“龙宫”样本，发现了所有五种经典核碱基——腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。他们将结果与默奇森（Murchison）和奥盖尔（Orgueil）陨石，以及小行星贝努返回样本作了比较。他们发现，核碱基的相对丰度存在显著差异。具体而言，“龙宫”的嘌呤类核碱基（鸟嘌呤和腺嘌呤）与嘧啶类（胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶）含量大致相当，而默奇森有更多嘌呤类核碱基，贝努和奥盖尔样本的嘧啶类核碱基更丰富。这些结果反映出各自所属天体的不同化学、环境和演化历史。 

尽管存在化学差异，在小行星和陨石中检测到这些核碱基表明它们广泛存在于太阳系。作者总结说，这些发现还表明，碳质小行星可能对早期地球的化学物质库做出了贡献。 

《自然-神经科学》发表了一篇论文，展示了一种能将大脑中尝试键盘打字的活动转化成文字的设备。作者认为这种方法或可为瘫痪患者提供比常见交流系统（如眼动追踪系统等）更熟悉和容易学习的方法。 

过去的研究表明，脑机接口可以通过移动电脑光标、解码语音或手写等手段促进交流。但许多人或许更偏好使用标准的QWERTY键盘。 

美国麻省总医院的Justin Jude和同事开发了一种脑机接口，在临床研究中将其植入两名四肢瘫痪（肢体及躯干瘫痪）患者的大脑皮层。两位患者其一患有肌萎缩侧索硬化症（ALS），另一位有颈椎脊髓损伤。作者让参与者尝试进行QWERTY键盘打字的手指运动，用此间脑活动训练了一个深度神经网络，脑活动由植入中央前回（参与自主运动的脑区）的电极记录。他们利用这一模型来预测每个参与者试图输入的字符，其中一位参与者可以每分钟打出110字符（22词），这是健全人智能手机打字速度的81%，而错误率约为1.6%。另一参与者能每分钟打出47字符。该装置仅需30句的练习即可开始有效工作。 

虽然还需要在更多参与者中进一步研究，作者认为，这一装置有潜力帮助瘫痪患者快速、准确且更容易地交流。相比语音转文字系统，它也能在交流中提供更多隐私保护。 

根据发表在《自然》的两篇论文对古南极冰芯的分析，过去300万年间关键的气候变化可能更多受到海洋温度变化的影响，而非温室气体。该发现为地球过去的气候提供了新见解。 

过去300万年间，全球气候逐渐变冷，冰川周期增加，并经历了两次关键转变。约260万年前，北半球及高纬度地区形成冰盖，冰川周期（冰期加间冰期）约为4万年。约120万年前，冰川周期延长至10万年，使得冰盖规模扩大。但驱动这些变化的因素始终存在争议。冰芯记录了温室气体与海洋温度相关元素的变迁。过去七年从南极洲东部艾伦山（Allan Hills）蓝冰区提取的冰芯，将既往记录至少扩展了200万年。 

在两篇独立论文中，美国伍兹霍尔海洋研究所的Sarah Shackleto团队与美国俄勒冈州立大学科瓦利斯校区的Julia Marks-Peterso团队利用艾伦山冰芯，分别重建了过去300万年间的平均海洋温度及温室气体浓度记录。研究发现，290万至120万年前甲烷浓度无显著变化，二氧化碳浓度小幅下降（约20ppm）；120万至80万年前气体浓度趋于稳定。这表明温室气体浓度可能并非两次气候转变的主因，但海洋温度变化似乎与气候转变存在关联。惰性气体浓度测量（氙气和氪气在不同温度下溶解，可作为海洋温度的替代指标）显示，约270万年前曾出现显著降温，随后在120万至80万年前维持稳定温度。 

新记录证明蓝冰区可扩展冰芯记录的覆盖范围。研究者指出冰芯记录并非连续，仅能提供气候快照，但仍能揭示数百万年间的气候演变轨迹。 

一项发表在《通讯-化学》上的研究，描述了一种新开发的喷涂式织物涂层，有望实现仅用水清洗衣物。该涂层可应用于天然和合成织物，有望将普通洗衣过程的水和能耗降低80%以上。 

现代洗衣方式不仅消耗大量水和能源，还需依赖洗涤剂去除污渍。这些洗涤剂往往会加剧衣物中微塑料的释放，且会污染水体。迄今为止，大多数旨在提升洗衣可持续性的努力都集中在减少水和能耗上。 

中国东南大学的程崇领、中国吉林大学的汪大洋和同事将两种化学物质——聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）和聚乙烯磺酸（PVS）——交替喷洒在衣物上，形成五层薄双层膜（由紧密排列的分子构成的双层结构）。这些双层结构形成了一种表面磺酸基密度极高的涂层，能够吸附并锁住一层水分子。这使得常见污渍无法附着在织物上，仅需在标准洗衣机中进行一次清水漂洗即可去除。 

研究人员将该涂层及漂洗方法的去污能力与使用洗涤剂的常规洗涤循环进行了对比测试。在测试的三种面料（棉、聚酯纤维和丝绸）以及所有污渍类型（包括机油和酱油）上，该涂层的效果均与传统方法相当或更胜一筹。在抗菌和抗真菌性能方面，其表现也优于传统方法。针对小鼠细胞的测试表明，该涂层接触皮肤可能安全；而利用红豆（Vigna umbellata）进行的实验则表明，它不会影响植物生长。 

作者指出，该涂层在经受日光照射、反复穿着及超过100次洗涤循环后仍保持完好，且与传统方法相比，能减少合成纤维释放的微塑料。基于典型洗衣机（一次洗涤加四次漂洗）的洗涤循环，他们估算该涂层可将单次洗涤的水、电及时间消耗减少80%以上。他们指出，该涂层很可能需要在服装制造过程中进行涂覆，并提醒其成本远高于洗涤剂。不过，他们估算，根据所用洗涤剂的不同，初始成本将在15至50次洗涤循环后得到抵消。