2017世界科技發展回顧

　　基因測試新技術

　　新概念造影劑「納米MRI燈」

　　巴西轉基因大豆

　　記錄DNA數據

　　具隱身效果的膜材料（模擬效果圖）

　　耐水性超薄太陽能電池

　　生物醫學

　　美 國

　　基因編輯技術火熱 幹細胞研究獲突破

　　劉海英 （本報駐美國記者）儘管安全性一度遭到質疑，但基因編輯技術發展勢頭不可阻擋。美科學家開展了該國首個對人類胚胎的基因編輯研究，並進行了全球首例人體內基因編輯試驗。他們不僅驗證了基因編輯人類早期胚胎DNA安全有效，還表明基因編輯技術能編輯農作物基因，增加作物產量。博德研究所和加州大學伯克利分校間的專利之爭也終於塵埃落定，但技術競爭仍在持續：前者開發出一種全新的CRISPR診斷系統和新型鹼基編輯器，後者則發現了可減少CRISPR技術脫靶效應的機制。

　　幹細胞研究取得重大進展，美科學家發現了胚胎幹細胞類似受精卵的發育潛能，製造出具有造血幹細胞功能的細胞，還成功地用抗體將成體細胞編程為多能幹細胞。而以「艾倫幹細胞瀏覽器」為名的同一母細胞的不同幹細胞3D圖片集在線發布，有力推動了與癌症等疾病相關的細胞結構變化研究。

　　對多種人類疾病的研究廣泛深入開展，尤其是愛滋病、伊波拉、寨卡等病毒的研究都取得了多項重大成果，引人注目，為人類最終攻克這些疾病奠定堅實基礎。

　　英 國

　　「三父母」嬰兒技術獲批 持續資助生物科學研究

　　鄭煥斌 （本報駐英國記者）英國人工授精與胚胎學管理局3月宣布，已批准首例使用細胞核移植「三父母」嬰兒技術的申請，使這項爭議性技術在生育治療中的應用邁出了實質一步。

　　3月，英國生物銀行還宣布，將對該銀行擁有的50萬名志願參與者樣本進行基因測序，預計將耗資1.5億英鎊，歷時3至5年。

　　在科研方面，英國生物技術和生物科學研究理事會宣布，政府將持續性投入3.19億英鎊支持生物科學研究，以確保國際競爭力，應對人口增長、化石能源替代和老齡化等全球挑戰。

　　9月，英國弗朗西斯·克裡克研究所宣布，通過基因編輯技術展示了人類胚胎早期發育階段一種關鍵基因的作用機制，這有助科學家破解胚胎發育的一些未解之謎，從而改進體外受精等生殖輔助技術。

　　德 國

　　基因測試判斷癌變 DNA甲基化過程揭秘

　　顧鋼 （本報駐德國記者）德國馬克斯-戴爾布呂克分子醫學中心和柏林夏裡特醫院合作，利用早期診斷直腸癌的腫瘤生物標記物開發了基因測試新技術，通過簡單的血樣基因檢測，能準確判斷癌變階段，決定是否需採用化療。

　　萊布尼茨人體老化研究所研究人員首次證實，當基因的啟動子出現甲基基團損失，基因就會出錯。其結果是產生非正常蛋白質，幹擾正常細胞的構成，使細胞的功能和身份識別大規模破壞，細胞變異並可能導致癌症，這就是DNA甲基化的一個神秘過程。

　　中國科學院昆明植物研究所吳建強課題組與馬普化學生態學研究所合作，發現名為菟絲子的寄生草本植物具有在寄主植物間傳遞抗蟲信號能力，對農業上治理寄生植物危害提供了新的啟示。

　　俄羅斯

　　特定疾病研究有成果 人造血液通過I期臨床

　　亓科偉 （本報駐俄羅斯記者）2017年，俄科學院系統科研機構在醫學領域取得了一批新成果：計劃使用幹細胞治療靜脈曲張；試製出可控制皮膚癌的納米凝膠粒子；研製出用於藥物檢測的生物螢光蛋白，該技術已被德國拜耳集團採用；發現了在褪黑素幫助下通過恢復線粒體正常工作來延緩組織老化的方法。

　　在防治愛滋病方面，聖彼得堡大學基因組生物信息中心科學家擬通過研究部分歐洲人種對愛滋病病毒具有先天免疫性的現象，找到治療愛滋病的有效途徑；俄中兩國科學家宣布將聯手研製愛滋病組合疫苗，該疫苗包括俄羅斯的DNA組分（DNA疫苗）和中國的加速蛋白（增強蛋白）組分。

　　人造血技術成為俄生物技術新方向。俄卡盧加州基於聚血紅蛋白的血液替代品項目已通過第一階段人體臨床試驗，該血液替代品有望成為戰爭、恐怖襲擊、自然災害發生時解決血液短缺的有效途徑。俄國防部科研活動管理總局宣布，俄國防部正在測試一種載氧量超過同類產品的國產新型軍用人造血。

　　韓 國

　　生物技術成果頻出 學術信譽正在重塑

　　邰舉 （本報駐韓國記者）生物技術是韓國歷屆政府科技發展政策的核心內容，從資金和政策等各方面加以傾斜。韓國在生物技術領域取得了大量成果，正在重塑學術信譽。

　　首爾大學開發出一種不使用誘導分化技術、提高幹細胞治療安全性的新方法，能夠將中胚葉性脂肪幹細胞分化為不同系統的神經幹細胞。

　　韓國與美國研究組利用基因編輯技術，成功修復了胚胎內一種能夠誘發肥厚型心肌病的基因變異。利用這一技術剪除變異基因，細胞內即自行修復出正常基因。

　　韓國成功開發新概念造影劑「納米MRI燈」，可以大幅提高患病組織同周邊組織的差異度，能夠替代病理檢查確診癌症，以及用於其他分析和檢查。

　　首爾大學和江原大學成功地製作了用於人體移植的人工肝臟。

　　日 本

　　抗乾旱水稻育成功 遺傳病研究獲進展

　　陳超 （本報駐日本記者）日本理化學研究所4月公布，他們把植物擬南芥的半乳糖苷合成酶遺傳基因（AtGolS2）植入目前普及品種的水稻中，成功開發出抗乾旱的轉基因水稻。

　　有關遺傳病的研究取得很大進展。日本科學家從基因敲除小鼠中發現眾多疾病模型，有助於尋找遺傳疾病原因及開發新治療方法。7月，日本理化學研究所發現了360個基因敲除小鼠品系可作為已知遺傳性罕見疾病的模型小鼠，以及135個品系可作為新的孟德爾遺傳病模型候選。該研究成果為科學家對推進不明原因疾病的研究寄予了厚望。

　　巴 西

　　基因組計劃成果顯著 生物製藥市場份額高

　　鄧國慶 （本報駐巴西記者）巴西政府一直重視生物產業的發展，生物產業在巴西國家創新戰略領域中佔有重要地位，是優先發展的領域之一。巴西生物技術主要應用於農業、醫藥和能源領域，其中幹細胞、基因、植物生物和疫苗等方面的研究處於世界領先地位。目前，巴西已成為全球生物技術工業較發達的國家之一。

　　巴西高度重視生物技術，大力實施基因組計劃。在破譯和繪製人類癌細胞基因組圖譜方面的世界排名僅次於美國。巴西生物技術行業協會公布的資料顯示，巴西生物技術目前的主要成果包括：為國際人類基因資料庫提供的數據居世界前列；造成柑橘和甘蔗病害的基因研究處於領先地位；轉基因技術領域中如棉花的抗蟲性、芸豆的抗病毒性、大豆免施除草劑的研究效果明顯；對抵抗熱帶疾病疫苗的開發與世界水平同步。

　　一個新的轉基因大豆品種獲批，其含有兩種抗蟲基因，並對草甘膦、草銨膦和二氯苯氧基乙酸三種除草劑具有耐受性。

　　巴西擁有拉美地區最大生物製藥市場。據預測，2017年巴西醫藥市場份額超過400億美元，或成全球第四大製藥市場。

　　烏克蘭

　　醫用材料層出不窮 生物相容性成亮點

　　張浩 （本報駐烏克蘭記者）烏克蘭國家科學院材料科學研究所開發出一種全新鈦基（Ti-Si-Nb）生物相容性合金，特點是彈性模量低，且對人體無毒，性能超出目前廣泛用於醫藥領域的金屬材料5%—20%，可優化與骨材料的相容性。

　　烏克蘭國家科學院物理研究所製成一種用於治療燒傷和傷口癒合的輻射交聯水凝膠醫用敷料。該水凝膠柔性薄膜厚度為3—4毫米，是無菌透明膠狀材料，水分含量佔80%—90%，具有生物相容性，有助於密封、冷卻和癒合傷口。

　　以色列

　　用雲軟體分析農作物 人工海水革新水產養殖

　　毛黎 （本報駐以色列記者）Geneformics公司的技術能為龐大的個體基因組數據提供無損數據壓縮技術，節約基因組資料庫內空間，為未來潛在的基因組數據存儲需求提供支持。

　　初創企業NRGene繪製出麵包小麥、義大利麵小麥及野生型二粒小麥的基因組，並與中國基因組學技術企業基諾合作，探索陸地棉的基因組成分。此外，公司計劃將其基因組排序軟體和運算法則授權分析人類DNA，幫助確診早期基因性疾病，力爭為患者提供個性化藥物治療。

　　NRGene公司與孟山都公司以及基因組研究技術開發公司Illumina達成協議，共同建立基因組分析的雲軟體，加強孟山都公司從海量基因、基因組和性狀信息中預測、比較、選擇最佳的基因組成。公司推出基於雲端的軟體，可幫助客戶快速高效地研究作物的基因組，對農作物特質做出更好評估，從而提升農業的生產效率。

　　Latimeria公司所研發的技術可以生產人工海水並進行海產（如鱸魚）養殖，在減少對海水依賴、節約水資源的同時提高了養殖用水的清潔度。

　　新材料

　　美 國

　　二維材料熱度不減 柔性材料成果頻頻

　　劉海英 （本報駐美國記者）2017年，石墨烯仍是二維材料研究重點。科學家不僅開發出密度小但十分堅固的多孔3D石墨烯結構，還開發出滲透速度比目前系統快10倍以上的石墨烯滲透膜，這些成果為石墨烯應用帶來更廣闊的前景。而導電性能優於石墨烯的層狀2D結構電子晶體、利用三碘化鉻製成的2D磁體，以及利用二硫化鉬製成的可拉動超過自身百倍重量的微裝置等研究成果，都充分顯示了二維材料改變世界的潛力。

　　柔性材料、輕質材料也是新材料領域研發重點：具有隱身性能的柔性吸光材料，可將太陽能電池效率提高3倍以上；超輕晶體鋁，密度只有0.61克/立方釐米；在室溫下呈液態的金屬合金，則可用於製造柔性電晶體。

　　美國和奧地利科學家共同研製出全新的材料——外爾—近藤半金屬，這種可用於量子計算機的材料，擁有一些無法由經典物理學而只能用量子力學來解釋的屬性。

　　另值得一提的是，哈佛大學1月份宣布製造出地球上首塊金屬氫，引起轟動，但一個月後稱這塊金屬氫樣本因實驗操作失誤消失了。這成為2017年新材料研究領域的一大憾事。

　　日 本

　　極強韌材料制橡膠 太陽能電池可水洗

　　陳超 （本報駐日本記者）北海道大學將水凝膠與玻璃纖維紡織品複合，成功開發出高強度「纖維強化凝膠」。其易彎曲，強韌性超金屬，與橡膠複合可製成強韌的纖維強化橡膠。

　　可水洗粘貼式電源有望實現。日本理化學研究所和東京大學研製出的有機太陽能電池不但超薄，能量轉化率達到7.9%，且具有極高耐水性。

　　東京大學、理化學研究所首次在磁性體（Mn3Sn）內發現了「威爾粒子」，至此，人類發現了與鐵磁性體和反鐵磁體不同的新型磁性體「威爾磁體」。威爾磁體即使在沒有磁場情況下也可產生巨大的霍爾電壓，具有全新量子功能的特異物質特性，為實現威爾粒子驅動量子計算機開拓了新路。

　　新能源產業技術綜合開發機構在世界上首次成功合成了高純度FeNi超晶格磁體材料。新合成方法工藝簡單，適用於工業生產，將極大地推進不使用稀土元素而獲得高性能磁體的應用進程。

　　德 國

　　反鐵磁體成新研究 太陽鏡鏡片能充電

　　顧鋼 （本報駐德國記者）德國尤利希研究中心與中國科技大學合肥微尺度物質科學國家實驗室合作，首次製備出基於全氧化物外延體系的人工反鐵磁體。該成果刊登在2017年《科學》雜誌上，被評價為非常高水準的實驗工作，在樣品質量和表徵上堪稱絕技，開闢了研究其他氧化物多層膜材料的一個新方向。

　　卡爾斯魯厄理工學院研究人員發明了可利用太陽能給手機充電的半透明有色太陽鏡片，鏡片的有機太陽能電池有一個微處理器和兩個電量顯示器，顯示太陽光照強度以及周圍環境溫度。該技術或為太陽能的進一步應用奠定基礎，例如將有機太陽能電池嵌入窗戶或玻璃天窗。

　　韓 國

　　半導體產量全球領先 電子墨水列印出電路

　　邰舉 （本報駐韓國記者）韓國在半導體材料領域保持了領先地位，半導體產量仍然是全球領先行列，特別是內存等大宗產品，其中50%銷售到了中國市場。

　　韓國國防科學研究所開發出了利用「柔性電極」的等離子織物製作技術，可以像編織一樣製作不同面積與形態的可穿戴式等離子織物，用於防化、防毒、殺菌、醫療裝備等多種領域。

　　韓國崇實大學的研究小組利用高分子材料開發出具備多種感知能力的電子皮膚，其觸覺感知能力與動物皮膚類似，還可以感知到空氣的波動，在醫療、航空航天等領域有廣闊的潛在用途。

　　韓國電氣技術研究院發布了一種添加了碳納米管和納米粒子的電子墨水。通過控制墨水的表面張力，能夠使用3D印表機列印出數百納米尺度的電氣線路，大幅提升3D列印技術的可用性。

　　巴 西

　　重視納米技術發展 開發新產品和工藝

　　鄧國慶 （本報駐巴西記者）目前世界各國每年在納米科技開發領域投入的資金接近20億美元，預計未來十年間，納米科技產品市場的銷售額將達到1萬億美元。

　　為了搶佔這個潛力巨大的市場，巴西政府非常重視納米技術的發展。巴西科技部制定了系統的納米技術創新發展戰略，成立了納米技術聯合委員會，總體負責國家納米技術發展規劃與管理，確立了納米材料、納米生物技術等發展方向。

　　巴西科技部和國家科技發展理事會撥出專項資金，重點開發新的納米產品和工藝流程，重點研究：納米生物技術、新型納米材料、用於光電子學的納米技術、生物傳感器、組織生物工程、給藥用生物降解納米粒子和磁性納米晶體。

　　烏克蘭

　　硒化銦帶來電子學革命 鐵基合金成核心材料

　　張浩 （本報駐烏克蘭記者）2017年初，烏克蘭和英國科學家在《自然·納米技術》雜誌上發表文章，認為硒化銦的實際應用有可能導致納米電子學的革命。納米級超薄硒化銦是一種具有獨特性能的類石墨烯新半導體材料，其厚度從一層到幾十層不等。該種半導體材料的納米膜是從與石墨烯結構相類似的硒化銦層狀晶體大量錠中得到。通過烏克蘭和英國科學家的聯合研究，硒化銦層狀晶體成功剝離至單層狀態。

　　2017年10月，烏克蘭國家科學院金屬物理研究所宣布開發出一種既是金屬也是金屬玻璃的鐵基合金，用其製造的加熱元件屬於低溫製品，可彎曲、不易受損，可用於生產變壓器、節流器、加熱設備和磁導體的核心部件。

　　俄羅斯

　　先進材料研發提速 科研生產潛力增強

　　亓科偉 （本報駐俄羅斯記者）2017年3月，俄總統普京籤署編號為101的《關於建立先進材料發展中心》總統令，旨在發展俄聯邦國防工業聯合體的科研生產潛力。

　　在具體成果方面，莫斯科大學研究人員研製出一種新型高分子複合材料，可耐受450℃高溫，強度遠超航空鋁鈦合金，將為建造超輕型飛機和衛星提供可能。

　　俄前景研究基金會宣布，俄科學家研製出一種能夠防範包括病毒在內最微小危險粒子的膜，這種膜具有隱身效果，可用於醫療、軍事等目的，也可用於製作超輕型、高性能的士兵作戰服，具有良好的隱蔽性。

　　俄遠東聯邦大學科學家開發出一種能將普通窗戶變成太陽能電池板的高分子發光材料，這款集光器能夠利用環境中常見的散射光線，並將集聚的光能轉變成電能。

　　俄託木斯克理工大學基於生物吸收聚合物研製的生物降解植入體目前已進入臨床試驗階段，這種聚合物能夠在有機體內完全溶解，在植入部位形成新的骨骼組織。

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