片冰机

记者15日从安徽省量子计算工程研究中心获悉，中国首个量子芯片高真空存储箱研制成功，并已投入使用，科研人员形象地称其为“量子芯片冰箱”。据安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙介绍，该量子芯片高真空存储箱由合肥本源量子计算科技有限责任公司研发，共有三个保存腔体，单个腔体可独立操作；同时配备了智能监控系统，可实时监控真空度，为芯片保存过程提供稳定的高真空环境；研发人员还研发了人机交互功能界面，可实现设备全自动化操作。量子芯片是量子计算机的核心部件。与传统经典集成电路芯片不同，量子芯片需要经过复杂的系统生产过程，像环境温度、洁净程度、噪声、振动、电磁波以及微小杂质颗粒等，都会对量子芯片产生影响。贾志龙表示，量子芯片中的超导材料对环境敏感度较高，在制作和存储过程中如果环境不达标，就容易和空气中的氧气、水分子产生化学反应，吸附各类杂质。量子芯片关键部件约瑟夫森结、超导电容等会因此老化，导致量子比特频率一致性变差，量子芯片相干时间降低，最终影响量子芯片的性能。“就像食物暴露在空气中‘氧化腐烂’，量子芯片如果不妥善保存，也会因为‘不新鲜’而无法使用。”贾志龙说。本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室，该团队一直致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发，先后研发出中国首台超导量子计算机本源悟源、中国首款量子计算机操作系统本源司南、中国首条量子芯片生产线等。

新型芯片复制神经肌肉接头有助于为神经肌病测试药物麻省理工学院（MIT）工程师们开发出一种复制神经肌肉接头（神经和肌肉之间至关重要的连接）的微流控设备（microfluidic device）。该设备约有25美分硬币大小，包含单个肌条和一小组运动神经元。研究人员能够在逼真（现实）的三维基质中影响和观察两者之间的相互作用。研究人员对该设备中的神经元进行基因改造，使其对光照做出反应。通过将光照之间投射到（这些）神经元上，他们能够精确刺激这些细胞，发送信号激发肌肉纤维。研究人员还测量了设备内肌肉在被激发后抽搐或收缩的力量。该研究结果2016年8月3日在线发表于《Science Advances》期刊，可能帮助科学家们理解并识别药物以治疗肌萎缩侧索硬化（ALS，即卢伽雷氏症）和其他神经肌肉相关疾病。“神经肌肉接头涉及许多失能性疾病，其中有些是残酷而致命的，还有很多尚未被发现”领导该研究的MIT机械工程系研究生Sebastien Uzel说，“我们希望能够在体外形成神经肌肉接头，从而帮助我们理解某些疾病活动”。Sebastien Uzel现在是哈佛大学Wyss研究所博士后。自1970年代以来，科学家们已经提出了大量方法在实验室中模拟神经肌肉接头。大部分这些实验涉及在培养皿或小玻璃基板上生长肌肉和神经细胞。但这样的环境与（动物）体内状态相去甚远，在动物体内，肌肉和神经细胞存活于复杂的三维环境中，并且通常距离较远。“想想长颈鹿”Uzel说，“脊髓神经元所发出的轴突需要跨越非常大的距离才能与腿部肌肉连接。”为了在体外重建更逼真的神经肌肉接头，Uzel和同事们构造了一种微流控设备，该设备具有两个重要特性：1. 三维环境；2. 隔离肌肉和神经的隔间，从而模拟两者在人体内的自然分离状态。研究人员将肌肉和神经元细胞悬浮于隔间中，然后充满凝胶以模拟三维环境。为了生长肌肉纤维，研究团队使用了获得自小鼠的肌肉前体细胞，随后将其分化成肌肉细胞。他们将细胞注入微流控隔间，细胞会在隔间内生长并融合形成单个肌条。同样的，他们从干细胞分化出运动神经元，然后将所获得的神经细胞聚合体放置在第二个隔间中。在分化两种细胞之前，研究人员使用光遗传学（optogenetics）技术对神经细胞进行了基因改造。该研究共同作者、MIT机械和生物工程Cecil and Ida Green特聘教授Roger Kamm说：光“能够让你精确控制你想要激活的细胞”。在这样的狭小空间里，电极无法实现这一点。最后，研究人员为该设备添加了另一个特性：力传感。为了测量肌肉收缩，他们在肌肉细胞隔间内构造了两个微小的弹性支柱，位于肌肉纤维周围并能够被生长的肌肉纤维所包裹。随着肌肉收缩，支柱会被挤压在一起，形成位移，研究人员能够测量这些位移并转换为机械力。在测试该设备的实验中，Uzel和同事们首次观察到神经元在三维区域内向肌肉纤维伸展轴突。在观察到轴突建立连接时，他们用微小的蓝光激射刺激神经元，并立即观察到肌肉收缩。“发射闪光，就能观察到抽搐”Kamm说道。根据这些实验，Kamm说，这种微流控设备可能作为神经肌病药物测试卓有成效的试验场，甚至可以根据个体患者进行定制。“你可能从ALS患者获得多能细胞，将它们分化成肌肉和神经细胞，并且为特定患者制造整个系统”Kamm说，“然后你能够根据需要多次复制，同时测试不同的药物或疗法的组合，查看哪种疗法能够最有效地改善神经和肌肉之间的连接。”另一方面，他说，该设备在“建模操作协议（modeling exercise protocols）”中可能是有用的。例如，通过以不同的频率刺激肌肉纤维，科学家们能够研究重复压力如何影响肌肉的性能。“现在，随着所有这些新型微流控方法的开发，你能够开始建立神经元和肌肉的更复杂的模型”Kamm说，“神经肌肉接头是另一个现在可以被纳入测试模式的单位”。

最近，美国斯坦福大学医学院开发出一种廉价的便携式微芯片，可以在Ⅰ型糖尿病患者出现症状之前，快速检测出那些高风险人群。研究人员认为，这种芯片不仅能高效广泛地预诊出糖尿病人，还有助于提高全世界的糖尿病护理水平，帮人们更好地研究疾病历史，开发新疗法。相关论文在线发表于7月13日的《自然· 医学》网站上。　　据物理学家组织网7月13日报道，目前的糖尿病主要分两种&mdash &mdash Ⅰ型和Ⅱ型。二者都有高血糖特征，但病因和治疗方法都不同。Ⅰ型糖尿病是一种自身免疫类疾病，患者的免疫系统会攻击自身健康组织，使身体停止制造胰岛素。当病人自己的抗体攻击胰腺的胰岛素生产细胞时，这种病就开始了。自抗体只出现在Ⅰ型糖尿病患者中，而在Ⅱ型中没有，新方法就是通过这一点来区别它们。　　研究人员开发的微芯片利用纳米技术来检测Ⅰ型糖尿病，能把Ⅰ型和Ⅱ型快速区别开来。原有老方法用放射性材料来检测自身抗体，需要几天时间，每次花几百美元。相比之下，微芯片不用放射性材料，几分钟就能出结果，每个芯片预计成本约20美元，可测试15次以上。而且微芯片用血量更少，不用抽血，只需指尖采血即可。　　他们用该芯片对一些志愿者进行了测试，诊断出了哪些人患有糖尿病，而哪些人没有。此外，这种方法对Ⅰ型糖尿病高风险者，如病人的亲戚也有利，因为医生能在他们显出症状之前，跟踪监测他们的自抗体水平。　　&ldquo 自抗体就是个&lsquo 水晶球&rsquo 。&rdquo 论文高级作者、斯坦福大学露西尔· 帕卡德儿童医院儿科内分泌学副教授布莱恩· 费尔德曼说，&ldquo 即使你现在还没有糖尿病，如果你血液里有和糖尿病有关的自抗体，患病的风险就高，有了多种自抗体后，风险就超过90%了。&rdquo 　　十年前患Ⅰ型糖尿病的似乎只有儿童，患Ⅱ型糖尿病的似乎只有肥胖中年人。由于差异明显，人们常省掉实验室检测，因为老方法昂贵而困难。但现在，约1/4的糖尿病儿童是Ⅱ型，越来越多的成人糖尿病是Ⅰ型，其原因尚不清楚。人们需要更好的检测技术，因为现在病情已变。　　越来越多证据表明，如果对Ⅰ型糖尿患者实施早期积极治疗，可能遏制自身免疫攻击胰腺，让他们保留一定的胰岛素制造能力。费尔德曼说：&ldquo 在那些高风险者发病之前，这种方法有很大可能找到他们，让他们开始早期治疗，提前预防糖尿病或并发症。&rdquo 　　目前，斯坦福大学已为该芯片提出了专利申请，研究人员正在筹备成立一家公司，在获得美国食品药品管理局(FDA)批准后就把它推向市场。