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【科技日报】“跨界明星”DNA 实力“圈粉”材料科学家

    焊接技术与工程专业介绍  培养要求  培养能掌握焊接工程、电子技术、机械设计等方面的基础知识和专业知识,具备机械设计、电子电力学科以及计算机等相关的基础理论知识与应用能力,能在航空航天、能源交通、电力电器等领域从事焊接工程相关的科学研究、设计制造、技术开发与管理的应用型高级工程技术人才。  知识和能力  该专业培养的本科毕业生应具备以下几方面的知识和能力:  1、具有较扎实的自然科学基础,较好的人文和社会科学基础,较好的语言和文字表达能力;  2、系统地掌握该专业领域宽广的技术理论基础知识,主要包括力学,机械学电工电子学,热加工工艺,自动化基础,焊接电弧及弧焊方法,焊接结构力学和材料熔接基础及焊接性;  3、了解该学科的最新动态和发展趋势;  4、具有该专业必需的工程制图,计算,实验,测试,文献检索和基本工艺操作等基本技能和较强的计算机应用能力;  5、掌握一门外语,能熟练地阅读该专业的外文资料,并具有一定的听说能力;  6、具有从事科学研究,技术开发和生产组织管理的初步能力;  7、具有较强的自学能力,分析问题和解决问题的能力,具有较强的创新意识。  主干学科  焊接技术与工程  主干课程  计算机应用基础、机械制图、计算机辅助设计、工程力学、电工学与工业电子学、金属材料学及热处理、机械原理与机械零件、焊接方法与设备、焊接结构生产、熔焊原理及金属材料焊接性、弧焊电源、焊接生产检验、教育学、心理学、普通话语言等。猜你感兴趣:  铁道运输经济专业就业前景  我国中长期铁路网规划指出:到2020年,全国铁路营业里程将达到10万公里,规划建成四纵四横铁路快速客运通道及三个城际快速客运系统,省会城市及大中城市之间将由客运专线相连,路网布局和西部新线建设进一步完善,既有路网技术改造和枢纽建设进一步加强,主要繁忙干线将实现客货分离,行车速度进一步提高。

  1955年生于安徽省铜陵县,1982年2月毕业于北京大学经济系,获学士学位;1988年11月被中共中央办公厅高级研究编辑职务评审委员会评为副研究员;2000年3月赴美客居坎布里奇在哈佛大学做访问学者3年。长期从事经济、政治、国际政治、企业战略以及中国传统谋略思想研究,在政界、学界和商界均有阅历。主要作品有:《邓小平:思想与实践(1988年)》、《股份化:进一步改革的思路(1985年)》、《新权威主义述评(1989年)》、《智慧算术--加减谋略论(1997年)》、《民主进程中的中国崛起(2004)》、《果壳里的帝国:洲级国家时代的中国战略(2005年)》、《一杯沧海(2005年)》、《公天下——多中心治理与双主体法权(2013)》等。王缉思,1948年生于广州。1983年毕业于北京大学国际政治系。

【科技日报】“跨界明星”DNA 实力“圈粉”材料科学家

  以DNA为基元,通过人为设计,从化学、工程等角度挖掘这一生命物质的应用潜力,已经被越来越多的研究者所关注。   提及DNA(脱氧核糖核酸),我们首先想到的往往是遗传。

诚然,在传统生物学中,DNA的主要功能是将遗传信息从亲代传递给子代,以保证生物体的某种特征延续性存在。   但在一些材料学家的眼里,本质为核酸的DNA不再是神秘的生命密码,而是合成某种生物材料的最基本单元。

这类生物材料因由DNA分子“搭建”而成,故称DNA材料。

  不得不承认,生物本身充满了未知,包括DNA材料在内的生物材料也存在无限可能。

近日,来自美国康奈尔大学、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所(以下简称中科院纳米所)、上海交通大学医学院附属仁济医院(以下简称仁济医院)的研究人员合成了一种可以自主运动的DNA材料,其运动形式还可受人为调控。 该项成果作为当期封面文章,发表在《科学·机器人》杂志上。   空间移动肉眼可见DNA成材料界“流量担当”  DNA为双螺旋结构,每一个螺旋单位上“挂载”着碱基,造就了DNA的特异性。 很多科学家就是基于此,挖掘出了它的组装能力,即通过DNA碱基互补配对,“长”成稳定、可设计的结构。

  “以DNA为基元,通过人为设计,从化学、工程等角度挖掘这一生命物质的应用潜力,已经被越来越多的研究者所关注。

”上述文章的作者之一、中科院纳米所纳米—生物界面重点实验室副研究员甘明哲在接受科技日报记者采访时表示,DNA不再仅仅是一种纳米级的生物分子。   作为目前热门的DNA拓展应用场景,“DNA材料的生物相容性非常好,在医学领域大有前景。 DNA材料的另一大优势在于不同的核酸混合排列时,合成的材料性能千变万化,就像一座富矿,等待人们去探索。

”在甘明哲看来,随着DNA合成技术及理论计算领域的不断进步,DNA材料俨然成了材料界的“流量明星”,吸引着越来越多的科研人员投身对其的研究开发中。

  除了通过改变DNA的空间排列等方法构建出多样的DNA材料以外,科学家们还在汲汲探索DNA材料这位“跨界明星”的其他非遗传特性。

如今,研究人员合成了一种能够进行肉眼可见的“空间移动”DNA材料,这相比一般的刺激响应更接近生命的特性,研究人员称之为“类生命材料”。

  意外创造类生命材料能像鱼儿一样“游动”  很多促进人类科学进步的发现都源于一次意外,比如青霉素、X射线。

  与类生命材料的“邂逅”也是一个意外。 甘明哲告诉记者,研究团队当时正利用超胶对病毒核酸进行检测。

超胶是一种自然界中不存在的人工合成DNA材料,置于水中呈固态,脱离水后又呈现液态,研究人员本想挖掘它在生物检测方面的潜力。

  有意思的是,他们却兴奋地发现,微流体芯片里的超胶的生成方式出乎意料地发生了改变。

  如果把直径约100微米的头发丝缩小10倍,做成直径10微米的微型管道,“水若在该管道中流动便成了微流体,其特有的平行流动方式——层流,与常见的液体流动有显著区别,也就衍生出了特异的流场。 ”甘明哲说。

  “我们发现,该DNA材料的生成与微流体的层流特性呈现出一定的相关性。 通过改变管道的流场参数,可以控制超胶在特定的空间位置合成;如果改变微流体中酶的浓度和种类,则可改变超胶的自主合成和分解的速度。 ”甘明哲表示,这就实现了对该材料合成的空间、时间两方面的人为调控。   “新的物质不断生成,旧的物质不断被分解,这很像生物独有的新陈代谢。

”在甘明哲看来,代谢是使生命存活的关键过程,在合成、分解代谢的平衡中维持了DNA材料的稳定存在与更新,这十分类似于生命的特征。 “我们在实验室里重现了以这种类似生命新陈代谢的‘人工新陈代谢’方式制造DNA材料的过程。

”  更加有趣的是,作为一种DNA材料,它在微流体中相关酶的作用下,其“人工新陈代谢”总是在前端合成、后端分解,总体来看,这种长达几毫米的超胶就像水里的鱼一样发生了“游动”,且肉眼可辨。 这条“鱼”还十分“顽强”,与科研人员预计的不同,其“运动”的方向并非“顺流而下”,而是与微流体的流动方向相反,即“逆流而上”。

  “正如人需要在有氧的空气环境中进行新陈代谢,这种类生命材料需要从微流系统中获得‘营养’,实现‘人工新陈代谢’,从而进行自主运动。 ”该文章通讯作者之一、美国康奈尔大学生物和环境工程学院教授罗丹表示。   不用看细胞“脸色”蛋白质合成的下一个“宝藏”  当被问及这种类生命材料在现实生活中有何用处的时候,甘明哲表示:“这只是个开端,该材料目前可模拟生命的新陈代谢,未来或许能够展现出更多类似生命的特征,如生物独有的进化。

”  生物学中,DNA复制时可能产生突变,从而创造出进化的契机。

“该材料同样拥有着这样的可能性。 ”甘明哲设想,也许在今后的研究中可能会出现环境自适应等特征,最终能够获得真正意义上定向进化的生物材料。   或许进化更多的是靠运气,但有些方向却能靠科学家的“实力”去实现。

在甘明哲看来,该类材料的无细胞蛋白合成能力是下一步可以着手开发的“宝藏”。   蛋白质是很多药物、疫苗的基本成分,目前,蛋白质的合成通常由培养的细胞来完成,生产蛋白的种类、产量和质量严格受到细胞调控,也就是说,要把细胞“伺候好”。 然而,在目前技术条件下,有相当数量的蛋白产不产、产多少完全看细胞“高不高兴”,如一些膜蛋白、毒性蛋白、代谢调节蛋白等。

DNA材料本身就可以指导蛋白质的合成,即采用类生命材料可以越过细胞的限制,直接生产蛋白质。 科研人员已经初步实践了这种方式,几毫米长的超胶在无细胞系统中生产出了大量的活性蛋白质。   “该材料的生物检测能力也未来可期。

”甘明哲说。

  与最开始的那次测量荧光强度的方法不同,“人工新陈代谢”能力驱动的类生命材料的自主运动能够在二维平面上实现材料图案的变化,且未来有望推广到三维结构变化。 通过产生不同样式的图案,甚至是肉眼可见的形状变化来判定检测结果。 “这将是未来便携化、精准化、智能化生物检测手段的一个探索方向。 ”甘明哲说。   “我们的研究还处于雏形阶段,现阶段为创制新型DNA材料提供了一种研究方向,但我相信,这种类生命材料的未来将不可限量。 ”文章作者之一、仁济医院副研究员刘培峰说。

 《科技日报》(2019-5-14第8版生物科技)。

  卢贵清——副局长、党组成员。  卢贵清,男,1962年6月出生,海南万宁人,汉族,大学学历,中学高级教师。1982年7月参加工作,1990年10月加入中国共产党。  历任的主要职务有:海南省考试局办公室副主任科员、主任科员、副主任,海南省考试局普通高中会考处处长。现任海南省考试局副局长、党组成员、机关党委书记、工会主席。