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用于肠道工程的口服医疗器械
口服医疗器械为胃肠道 (GI) 相关疾病的诊断和治疗带来了重大进步。这些医疗器械从微型到大型，设计从非常简单到复杂，可用于胃肠道定点给药、肠道生物标志物的实时成像和传感。这些微型器械具有单向释放、自我推进或折纸设计，打破了胃肠道药物输送（包括生物制剂）相关的障碍。此外，机载微电子器件可以对肠道组织和生物标志物进行成像和传感，从而更全面地了解潜在的病理生理状况。我们概述了口服医疗器械在药物输送、成像和传感方面的最新进展。本文还讨论了与肠道微环境相关的挑战，以及用于肠道微操作的医疗器械的各种激活/驱动方式。我们根据现有的监管指南严格审查了材料 - 设备设计 - 药理反应之间的关系，并为未来提供了清晰的路线图。© 2020 Elsevier BV 保留所有权利。
表征和模拟 Kapton 聚酰亚胺薄膜中折痕的粘塑性行为
我们探索了矩形 Kapton 薄膜上单个折痕的粘塑性行为，Kapton 薄膜是几种受折纸启发的薄纱空间结构设计中最基本的构建块。这是折痕薄膜机械行为中经常被忽视的一个组成部分，它会影响部署动力学和可重复性。首先，我们展示了一些实验，这些实验突出了 Kapton 的粘性特性对折痕产生过程的影响，以及折痕的平衡角度如何由塑性和粘度的组合决定。作为实验的一部分，我们建立了一个强大的实验程序，能够创建可重复的折痕。然后，我们将之前的建模工作扩展到一种简单的粘塑性材料中，该材料结合了标准线性模型和摩擦元素来模拟永久变形。使用一系列 Kapton 松弛测试校准材料模型。然后，我们使用它来模拟我们的折痕实验，使用商用有限元包中的 1D 梁元素。尽管定量差异仍然很大，但我们的分析能够捕捉到实验中观察到的趋势。我们的结果强调需要对聚合物薄膜的粘塑性进行进一步的实验和建模。
背式官能化的DNA纳米结构为实时...
DNA折纸纳米结构（DOS）是用于应用的有前途的工具，包括药物输送，生物传感，检测生物分子和探测染色质子结构。将这些纳米置换剂靶向哺乳动物细胞核可以提供有影响力的方法，用于探测，可视化和控制活细胞中的生物分子过程。我们提出了一种将DOS输送到活细胞核中的方法。我们表明，这些DO不会在细胞培养基或细胞提取物中经历可检测到的结构降解24小时。将DOS输送到人U2OS细胞的核中，我们结合了30纳米的纳米棒，其纳米棒具有针对核因子的抗体，特别是RNA聚合酶II的最大亚基（POL II）。我们发现，DOS在细胞中保持结构完整24小时，包括核内部。我们证明了电穿孔的抗POL II抗体结合的DOS被带回核中，并在细胞核内表现出次延伸的运动。我们的结果建立了与核因子的接口DOS，作为将纳米置换型传递到活细胞核中的有效方法。
clasp2识别以核苷酸状态敏感方式在微管加末端暴露的小管蛋白
clasps（细胞质接头相关蛋白）是微管动力学的无处不在稳定剂，但是它们在微管加末端的分子靶标尚不清楚。使用基于DNA折纸的重建，我们表明，人类clasp2的簇在Sta-Bilized微管尖端上与末端非GTP小管形成负载键。此活性依赖于CLASP2的非常规的TOG2结构域，该结构域在转化为聚合竞争性的GTP小管蛋白时将其高亲和力与非GTP二聚体释放。CLASP2识别核苷酸特异性小管蛋白构象并稳定灾难性的非GTP微管与末端肾小管上GDP和GTP之间的交换相互交换的能力。我们提出，偶发存在的非GTP小管蛋白的TOG2依赖性稳定性代表了一种独特的分子机制，可以抑制自由组装的微管处于自由组装的微管末端的灾难，并促进持久的小管蛋白在负荷骨螺栓固定的末端，例如在射精的细胞中，例如在射电室中。
一项有关电池电动汽车组件，系统和管理设计优化的调查
摘要本文对电动汽车（EV）各个方面的优化发展进行了全面调查。调查涵盖了电池的优化，包括热，电气和机械方面。讨论了通过增材制造启用的高级技术，例如生成设计或折纸风格的拓扑设计，以及对电池性能进行替代材料的敏感性研究，并结合了可持续性的考虑。审查了电池充电/放电和电池交换的策略，考虑到诸如操作，成本，电池性能和范围焦虑之类的因素。未来的研究建议解决对生态系统设计的不确定性，并纳入前进和反向预测能力，从而利用电网和单个车辆的利益。还讨论了其他EV组件的优化技术，例如电动机，动力总成，轮胎和底盘。最后，本文介绍了电动汽车管理的审查，特别是对充电站，电网和车队管理的优化，包括有关充电站建设，充电站运营策略以及电力系统操作策略的研究。强调需要进一步研究鲁棒性，可靠性和可持续性，以证明将来使用电动汽车的使用是合理的。
光驱动线性液晶聚合物纤维中预存应变能解锁指导的超大收缩
聚合物驱动材料的各向异性一维收缩运动引起了从软机器人到仿生肌肉等领域日益增长的兴趣。尽管光驱动液晶聚合物（LCP）是实现远程和空间触发收缩（<20%）的有希望的候选者，但开发具有超大收缩率的 LCP 系统仍然存在许多挑战。这里提出了一种结合形状记忆效应和光化学相变的新策略，在一种新设计的线性液晶共聚物中实现了高达 81% 的光驱动收缩，其中偶氮苯和苯甲酸苯酯的共晶液晶原自组织成近晶 B 相。重要的是，这种高度有序的结构作为开关段牢牢锁住了应力诱导的应变能，该能通过可逆的反式 - 顺式光异构化迅速释放，从而破坏层状液晶相，从而导致这种超大收缩。纤维作为光驱动的构建块，可以实现精确的折纸，模仿“破损”蜘蛛网的恢复，并筛选不同尺寸的物体，为光驱动 LCPs 从仿生机器人到人类助手的高级应用奠定了新的基础。
新型可折叠聚对苯二甲酸乙二醇酯的开发...
摘要：折纸结构具有轻便、坚硬和可扩展的优点。一些可扩展结构已经在市场上广泛使用，但尽管许多人试图开发一种可在轴向折叠而不会弯曲的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 瓶，但这种瓶子尚未上市。因此，本研究旨在开发一种易于折叠而不会弯曲的 PET 瓶。初始模型由七层组成，其中五层（即不包括盖子和底部）设置为螺旋圆柱体。该模型可以相当容易地折叠而不会弯曲。然而，模型在压缩后会回弹到几乎原来的高度。因此，我们开发了具有两层或三层螺旋层的新型 PET 瓶来解决这个回弹问题。我们的新设计可以将可折叠层插入不可折叠层（例如锥形壳或圆柱壳）中，以抑制压缩后的回弹。此外，我们新设计中可折叠层和不可折叠层之间的凹槽可以进一步有助于捕获可折叠部件。而且，我们的新设计可以实现部分压缩，以在液体部分消耗时降低瓶子的高度。
以10 MHz计数率
摘要：许多利用单分子förster共振能量转移（SMFRET）的瓶颈是达到实验时间分辨率的可获得的光子计数速率。由于许多与当前可实现的光子计数速率几乎无法访问的生物学相关过程，因此已经付出了巨大的努力来寻找提高荧光染料的稳定性和亮度的策略。在这里，我们使用DNA纳米antennas大幅度提高了可实现的光子计数速率，并观察到两个血浆纳米颗粒之间的小体积中的快速生物分子动力学。作为概念证明，我们观察到了两个本质上无序的蛋白质的耦合折叠和结合，这些蛋白质形成了瞬态相遇的复合物，其寿命为100μs。为了测试我们方法的限制，我们还研究了短的单链DNA与互补对应物的杂交，与艺术状态相比，以左右的光子计数速率显示了17μs的过渡路径时间为17μs，这是杂志的改善。同时增加了光稳定性，从而使长达数秒钟的Megahertz荧光时间迹线。由于DNA折纸方法的模块化性质，该平台可以适应广泛的生物分子，提供了一种有前途的方法来研究以前无法观察到的不可观察的超级生物物理过程。
高性能可拉伸锂离子微电池
由薄膜组成的小型电源（如全固态微电池）已引起人们的关注，以确保可穿戴微电子和物联网 (IoT) 设备的自主性[1-3]。然而，这些刚性元件实现的机械变形非常有限[4-8]，使它们不适合某些应用，如软电子、生物医学贴片，技术挑战在于设计出具有高电化学性能和先进机械性能的储能装置，以防止裂纹引起的变形和随后的电接触损失。因此，已经提出了几种开发柔性微电池的方法来，例如纸状结构[9-12]、海绵/多孔结构[13-15]和纺织电池[16-20]。由于这些设计的可扩展能力仍然很差，据报道，其他配置可以增加微电池的可扩展性，包括纤维形[21]、3D 多孔海绵[22、23]、折纸[24]、波浪形[25]、拱形电极[26]、蜂窝结构[27]和由螺旋弹簧形成的蛇形[28]。为了防止在拉伸应变下出现开裂问题，蛇形金属互连体被用于在薄膜电极之间建立可拉伸的电接触[29]。然而，对于这种桥岛电池设计，大部分表面需要用于连接，只有 28% 的基底被活性材料占据。
序列改变如何增强 DNA 三联体重复域的稳定性并延缓其扩展
DNA 重复域内的 DNA 序列改变莫名其妙地增强了中断重复域的稳定性并延迟了其扩展。在这里，我们提出了合理化这种意外结果的机制。具体而言，我们描述了 DNA 重复域的中断如何通过引入环迁移的能量障碍来限制可用于动态、滑出、重复凸起环的集合空间。我们解释了这种障碍是如何产生的，因为一些可能的环异构体会导致重复域双链部分出现能量昂贵的错配。我们认为，集合空间的减少是导致观察到的重复 DNA 扩展延迟的原因。我们进一步假设，在某些扩展 DNA 中观察到的中断重复的丢失反映了环异构体位置的瞬时占据，这导致双链体茎因能量障碍的“泄漏”而出现错配。我们认为，如果这种低概率事件的寿命允许错配修复系统识别，那么就可以发生重复中断的“修复”；从而合理化了最终扩增的 DNA“产品”中没有出现中断的原因。我们提出的机制途径为被描述为“令人费解”的观察结果提供了合理的解释，同时也对一组具有生物医学重要性的耦合基因型现象提供了深刻的见解，这些现象描绘了 DNA 折纸热力学和表型疾病状态之间的联系。