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· 凝聚態物理學·
首次觀測到“塑性冰”
在高溫和高壓下，冰具有多種奇異的相態，而其中的氫原子起到決定性作用，它們的位置和動態決定了這些相態的基本性質。傳統認知中，冰VII是水在2.1GPa壓力下形成的立方晶體，分子完全固定。但2010年理論預測指出，在更高溫度壓力下可能存在分子可旋轉的"塑性"冰相。近日，一篇發表在《自然》（Nature）的論文觀測到了冰VII的奇特變體——塑性冰VII（plastic ice VII）。
塑性冰VII中的分子像士兵般整齊列隊形成晶體，卻保留著液態水般的旋轉自由度。研究團隊利用準彈性中子散射技術（QENS），在3.5GPa壓力、380K溫度條件下，捕捉到分子旋轉的關鍵證據。實驗資料顯示，此時冰VII晶體中的水分子每納秒完成一次90度跳躍旋轉（C4機制），這種運動模式與稠密液態水驚人相似，卻發生在剛性晶體框架內。這種獨特機制可能解釋冰質天體的內部差異——例如木衛四與木衛三雖大小相近，但前者因含有塑性冰而未能形成分層結構。該發現還暗示，天王星、海王星等冰巨星的內部熱傳導與地質活動，可能深受這種"半固態"冰相影響。（Nature news）
· 宇宙學·
宇宙可能在超慢自轉
旋渦星系M51。圖片來源：NASA
傳統宇宙學認為宇宙像均勻膨脹的氣球，但這個模型一直面臨著哈勃常數危機——透過超新星和宇宙微波背景輻射測得的宇宙膨脹率存在差異。近日，一篇發表於《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）的論文提出，可以向宇宙引入“自轉”維度，解決哈勃常數危機。
該論文發現，若向愛因斯坦場方程中加入微小角動量，或許就能調和兩種測量方法的矛盾，相應的旋轉速度大約相當於宇宙以每5000億年一週的極慢速度旋轉。這種旋轉雖難以直接觀測，卻足以在百億年尺度上改變時空結構，使早期宇宙與近期宇宙的膨脹率差異獲得自洽解釋。模型顯示，旋轉產生的離心效應會使宇宙在特定方向略微加速膨脹，這與現有觀測資料不衝突，且與早期關於星系旋轉的研究形成呼應。若旋轉真實存在，可能改寫暗能量分佈模型，並解釋為何本應均勻的宇宙微波背景輻射存在"冷斑"等異常。下一步需構建三維計算機模擬驗證該模型，並尋找旋轉的觀測證據——例如特定方向上星系團的運動模式異常。（UNIVERSITY OF HAWAII AT MANOA）
· 醫學·
全球首例“不停跳心臟”移植手術
手術照片。圖片來源：原論文
據中國臺灣大學醫院（NTUH）官網訊息，NTUH的外科團隊成功完成了全球首例零缺血時間跳動心臟移植手術。該手術透過創新的器官維持系統，確保供體心臟在整個移植過程中持續跳動，完全消除了缺血時間。進行手術的是一位49歲患有擴張型心肌病的女性，於2024年8月進行了移植手術，手術後不久她就出院了，目前情況良好，術後複查顯示她的心肌酶水平較低，表明心肌損傷較小。這一手術的成功標誌著心臟移植領域的重大突破，已發表於《胸心血管外科技術雜誌》（Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery Techniques）。
在常規的心臟移植手術中，需要將供體心臟切除並儲存在冷藏溶液中，供體心臟在移植過程中會經歷一段缺血時間（即心臟停止跳動並失去血液供應），這可能導致心臟功能受損，影響移植成功率。NTUH的外科團隊藉助由該醫院心臟移植和機械迴圈支援團隊共同設計的器官維護系統（NTUH器官護理系統，OCS），確保供體心臟在整個移植過程中持續跳動。該系統靈感來源於體外膜肺氧合（ECMO）。在手術過程中，供體心臟透過OCS系統連線，從一個手術室運輸到另一個手術室，整個過程心臟沒有停搏。第二次成功移植的手術已於2025年早些時候完成。這一技術的成功應用為全球器官移植領域提供了新的思路和方法，有望成為未來心臟移植手術的主流技術。（New Atlas、NTUH）
· 材料科學·
遇熱收縮的下一代鋰電池正極材料
富鋰錳基正極材料放電比容量高達300mAh/g，遠超目前商業化應用的磷酸鐵鋰和三元材料等正極材料，可將電池能量密度提升30%以上，同時兼具成本優勢。但富鋰錳基正極材料的老化現象使其難以獲得實際應用。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所在《自然》（Nature）上發表論文，揭示了富鋰錳基正極材料的受熱收縮特性與電池工作機制之間的內在聯絡，並提出利用這一特性讓老化電池恢復效能的新方法。
充電時充入富鋰錳基電池的能量，在放電時無法完全釋放，部分能量以晶格扭曲和結構無序的形式儲存在於材料中，這導致富鋰錳基電池效能使用壽命和效率大打折扣。該研究揭示了富鋰錳基正極材料的性質：它在受熱時不會膨脹，反而收縮。研究發現，對富鋰錳基正極材料進行適當升溫可以消除外部應力對材料結構的影響，使材料從無序狀態恢復到更穩定、能量更低的有序結構。研究人員嘗試設計出了“零熱膨脹”正極材料，有望解決因溫度波動導致的鋰電池壽命縮短等問題。
該研究還開發出透過電化學手段讓老化的富鋰錳基電池“返老還童”的新方法，讓富鋰錳基電池在不充滿電的條件下持續迴圈數次後，可使電池的平均放電電壓恢復到接近100%，同時修復富鋰錳基正極材料的結構損傷。同時，研究提出透過智慧調控充電策略，可定期修復富鋰錳基正極材料的結構問題，進而顯著延長電池使用壽命的新思路。（寧波材料技術與工程研究所）
· 生物學·
異體幹細胞治療帕金森病，臨床證實具有安全性
帕金森病是一種神經退行性疾病，其特徵為逐漸喪失產生多巴胺（一種神經遞質）的神經元。細胞療法，特別是補充腦部生產多巴胺的神經元（多巴胺能神經元）的療法，或有望提供更有效、副作用更少的治療方法。近期，兩篇《自然》（Nature）論文各發表了一項臨床試驗的結果，展示出異體（非自身）幹細胞衍生細胞產品移植對帕金森病的安全性。
在第一項研究中，為了檢驗帕金森病細胞療法的安全性和潛在副作用，研究人員進行了一項I/II期臨床試驗，其中7名患者（年齡在50-69歲）接受了多巴胺能前體細胞（來自人誘導多能幹細胞）移植，區域為雙側大腦。在研究的24個月中，參與者沒有報告嚴重副作用，移植的細胞產生了多巴胺，沒有過度生長或形成腫瘤（一種幹細胞療法的相關風險）。3例患者接受了低劑量移植（每個腦半球2.1–2.6×10⁶個細胞），4例患者接受了高劑量移植（每個腦半球5.3–5.5×10⁶個細胞），並給予他克莫司（免疫抑制劑，0.06mg/kg，每日兩次），12個月時劑量減少一半，15個月時停藥。有效性評估顯示，6位患者中有4位在未服用標準藥物的情況下和帕金森病相關的運動症狀減少，有5位服藥期間觀察到相關運動症狀減少。在另一項研究中，研究人員透過在I期試驗中，測試了來自人胚胎幹細胞的多巴胺能神經元祖細胞產品（bemdaneprocel）的安全性。12名患者（年齡中位數為67歲）接受了手術移植bemdaneprocel 到雙側大腦殼核。5名患者接受了低劑量（每側殼核90萬細胞），7名接受了高劑量（每側殼核270萬細胞）。參與者對該細胞產品的耐受普遍良好，在後續18個月中沒有報告與療法相關的嚴重副作用，也沒有出現運動障礙的跡象。此外，在低劑量和高劑量組均觀察到一些運動功能的改善。兩項臨床試驗都證實了異體（非自身）幹細胞衍生細胞產品移植治療帕金森病的安全性。雖然樣本量小，但兩項獨立試驗都顯示出安全性，並暗示該療法可能有效。這為在更廣泛的人群中測試帕金森病細胞療法奠定了基礎。
撰寫/編輯：王昱、clefable
封面來源：unsplash
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