CAS 2023 年未来领袖项目欢迎青年科学家加入

CAS 欢迎全球 35 位最优秀的职业早期科学家启动 2023 年 CAS 未来领袖项目。 这一独特项目为期一周,旨在帮助参与者培养一套非常宝贵的技能组合:领导他人、高效沟通以及通过易于理解、具有吸引力的方式介绍研究成果的能力。
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CAS 召集生命科学咨询委员会,重构科学发现的未来

美国化学会旗下提供科学信息解决方案的分支机构 CAS 今日宣布,成立其 CAS 生命科学咨询委员会。 该委员会的成员均为世界级思想领袖,在 CAS 将权威内容与跨生命科学工作流程的开创性预测技术相结合的过程中为其提供指导。
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研发洞察:可持续农业和肥料生产

CAS Science Team

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对于需要保持领先地位的研发领导者来说,本篇简短的执行摘要展示了减少化肥生产和农业碳影响的最新方法和创新。 其中重点介绍了新兴趋势和关键要点,以便各自的团队能随时了解这一新兴市场的新方法、重大进展以及最新创新成果。

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二噁英、氯乙烯以及经证明补救措施背后的科学

CAS Science Team

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美国每天可运输近 500 万吨危险物质,因此,虽然从统计学上来说,化学品泄漏量很小,但其影响却非常深远。 从东巴勒斯坦等地近期发生的化学品泄漏事件中,我们可以看到第一响应人、运输人员和政府机构在清理泄漏化学品时所面临的挑战。 本文结合深入探讨了氯乙烯背后的科学、二噁英的影响,以及科学文献中说明的可能补救措施。

最后,虽然我们清楚,危险物质的运输未来仍会不可避免地发生事故,但我们可以增进哪方面的了解,以帮助指导未来决策,改进危险物质的追踪、应急响应以及最终结果?

氯乙烯是如何致癌的?

虽然东巴勒斯坦已采取“受控释放”措施对泄露化学品进行燃烧,但仍有大量氯乙释放到周围环境中,包括土壤、水和空气。 氯乙烯是一种化学品,广泛用于建筑、电子和包装等行业。 然而,氯乙烯也是一种有毒的致癌物。

氯乙烯可通过摄入、吸入或皮肤接触吸收进入血液,然后被运输至肝脏。 在肝脏中,氯乙烯会通过细胞色素 P450 酶代谢,产生一种名为氯乙烯氧化物的高反应活性中间体(图 1)。 该分子含有一个环氧基团(红色突出显示),可轻而易举地与 DNA 中的碱基结合(以鸟嘌呤为例),生成 DNA 加合物。 这些加合物会导致 DNA 突变,最终导致癌症。

肝脏和细胞图 1
图 1. 氯乙烯的 DNA 突变机制:氯乙烯运输到肝脏后,通过细胞色素 P450 酶转化为氯乙烯氧化物,氯乙烯氧化物很容易与 DNA 碱基发生反应(以与鸟嘌呤残渣反应为例),形成 DNA 加合物。

 

氯乙烯污染有何补救措施?

氯乙烯在环境中的半衰期很短:从土壤中蒸发只需 0.2 ~ 0.5 天;从水中挥发只需 0.8 小时;在空气中通过气相反应降解只需 1.5 天。 因此,从长远来看,对泄露氯乙烯执行补救措施不如治理环境中的二噁英等持久性污染物那么关键。 虽然目前已有各种补救措施(物理和化学),但其可能只适用于持续接触氯乙烯的人。

二噁英是什么物质,危险性如何?

二噁英是一种环境污染物,包括 2,3,7,8-四氯二苯并-对-二噁英和许多其他二噁英类化合物,氯乙烯燃烧时会产生此类副产物。 虽然美国环保署 (EPA) 尚未测试二噁英浓度,但许多专家表示担忧,因为二噁英为持久性污染物,而人类接触的二噁英,有 90% 都是通过食品。

二噁英有剧毒,可模拟或激活转录因子,导致基因表达调控不当,进而干扰许多生理功能。 它还会干扰多种激素,如雌激素、雄激素和甲状腺激素,进而导致生殖、发育和免疫系统异常。

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二噁英污染有何补救措施?

回顾 CAS 内容合集™ 中有关去除二噁英的专利布局,我们可以发现当前存在几大关键趋势。 热分解法和分解催化剂法是去除二噁英的两大主要方法,同时,有多项专利聚焦于去除空气或飞灰中的二噁英。 去除土壤中二噁英的研究仍然相对有限。 Fu 等探讨了利用改性活性炭 (V5-Mo5-Ti) 作为催化吸附材料,以控制有机污染土壤热解吸过程中二噁英的排放。

在该领域申请专利较多的有三菱重工,其于 2000 ~ 2003 年间申请了超过 90 项专利(图 2),近 5 年来,中国的相关专利出版物也相当之多(图 3)。 热分解、烟气、焚化炉烟气和分解催化剂等概念是这些专利出版物中最常讨论的概念。 三菱重工申请的专利 JP2006239484 在权利要求部分中提及一种利用激光光催化热分解颗粒上的卤化物,从而限制产生二噁英的设备。 专利 CN115708995 在权利要求部分中提及一种利用二噁英分解催化剂从烟气中去除二噁英的设备。

图 2. 持有最多二噁英分解领域专利的专利权人
图 2. 持有最多二噁英分解领域专利的专利权人
图 3. 二噁英分解相关专利出版物趋势
图 3. 二噁英分解相关专利出版物趋势
图 4. 二噁英分解相关专利出版物中最常讨论的概念
图 4. 二噁英分解相关专利出版物中最常讨论的概念

数据的作用

此类事故发生后,人们往往会关注其造成的有形的困难或缺陷,但还有另一个重要因素需要考虑:信息。 第一响应人和响应机构能够轻松获取任何安全规程或处理指南至关重要。 一般而言,化学品运输人员对所有危险物质进行适当追踪也非常重要。 能够整合相关数据,提高供应链各环节准确性和效率的解决方案变得更有价值。 Rinchem 是一家全球复杂供应链管理公司,每年安全运输超过 40 亿种化学品,是利用 CAS RNTM Number 确保化学品数据跨源集成,具有极高准确性的企业之一。

展望未来

虽然目前已有多种预防方法(管制、政策等),但如何最大限度去除污染物,减少健康问题和环境问题的挑战仍然有待解决。 尽管相关科学研究和出版物已取得较大进展,但我们应考虑到危险化学品的易得性,提供其可追溯性。 最后,在消防部门可能人手不足或缺乏危险物质方案培训的情况下,能够准确识别泄漏的化学品并获取正确安全方案至关重要。 只有为未来的化学品泄漏和事故场景做好准备,我们才能将这些不可避免事件的影响降至最低。

网络研讨会:自然界的脂质纳米粒——外泌体

Janet Sasso , Information Scientist, CAS

外泌体网络研讨会

从癌症到心血管疾病再到组织再生,外泌体已经成为重塑多种疾病患者护理的主要力量,其中蕴含着巨大的商机。 最近,来自梅奥诊所 (Mayo Clinic)、Direct Biologics 公司(ExoFlo 制造商)和 Aruna Bio 公司的专家参加了 CAS 于 2023 年 3 月 9 日举办的网络研讨会。

外泌体被称为“自然界的脂质纳米粒”,与纳米颗粒相比,它们的独特特性(如固有稳定性、低免疫原性、生物相容性以及出色的组织或细胞穿透能力等)具有关键优势。 在我们最近的洞察报告中进一步了解外泌体有望重塑未来药物递送、诊断和治疗格局的原因。 

网络研讨会的主要亮点

Janet Sasso
Janet Sasso

Janet 介绍了这一新兴科学领域的概览情况,以展开讨论。 虽然出版物和知识产权趋势标志着外泌体的崛起,但要在更大范围内推广,必须解决分离和纯化方面的关键挑战。 深入探讨临床和临床前领域,揭示了外泌体未来的关键因素、其技术和重点治疗领域。

Atta Behfar
Atta Behfar 博士,MD,PhD

Behfar 博士首先讨论了他的临床进展以及外泌体在心脏治疗中的应用。 他深入探讨了纯化外泌体产品 (PEP),正在临床层面与梅奥诊所 (Mayo Clinic) 进一步探索此类产品在伤口愈合、心肌梗塞和妇女健康等领域的再生应用。 此外,他还讨论了 PEP 减少氧化应激和炎症的机制及其抗氧化酶含量。

Tim Moseley
Tim Mosely 博士

Mosely 博士首先详细介绍了外泌体的复杂性,包括其广泛的生物过程。 他分享了外泌体产品 ExoFlo 的广泛药物研发管线,该产品可用于治疗多种不同疾病,如急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 和骨关节炎。 最后,他分享了 ExoFlo 如何在 ARDS 治疗中减少炎症蛋白和增加免疫细胞群,取得了许多令人鼓舞的成果。

Steven Stice
Steven Stice 博士

Stice 博士在演讲开始时重点介绍了外泌体纯化和浓缩的复杂性,以及 cGMP 设备对于扩大外泌体临床材料规模的重要性。 然后,他深入探讨了治疗药物穿过血脑屏障 (BBB) 所面临的挑战,以及神经源性外泌体 AB126 的治疗用途。 AB126 对中枢神经系统具有天然的亲和力和高血脑屏障渗透性,能够保护和修复缺血性中风后的脑组织。 最后,他探讨了 AB126 还能如何用于携带 siRNA 等各种载体进入大脑。

最后,与会者提出了一系列问题:从脂质纳米颗粒与外泌体的比较,到有关外泌体分离、纯化和表征等更复杂的问题。 简而言之,本次小组讨论内容引人入胜,强调了外泌体在药物递送和治疗高需求疾病方面拥有极具前景的机会。

请点击此处查看网络研讨会的录播视频和相关幻灯片。

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