图片来自https://youtu.be/Y_9vd4HWlVA如果你看不到Youtube上的视频,可以试试TED:万亿分之一秒摄影(能拍摄光运动轨迹的逆天技术)_数码_科技_bilibili_哔哩哔哩。这种摄像技术叫做飞秒照相,出自麻省理工学院的研究人员之手。成像速度达到骇人听闻的每秒1万亿帧。仔细算算你可能会发现一个问题:光在真空中的速度是每秒3 x 10^8米,那么在摄像机产生一幅图片的时间内,光在真空中也只能走0.3毫米。为了生成一幅图像,摄像机需要进行大量的电子或机械操作。这样看来,莫非这个摄像机可以超光速运行?还有一个问题:高速摄影中,每一幅图片曝光时间都非常短。在1万亿分之一秒内,摄像机接收到的光微乎其微,远远不足以生成一幅图片。飞秒照相技术确实玩了一个小花招来避免上述问题。你看到的视频好像是一小段激光穿过水瓶的过程,但实际上,他们向水瓶发射了上百万次激光脉冲,录制了上百万段视频。当然,每一段视频包含的信息量极少,无法观看。然后电脑把所有视频合成为一个,集合了所有视频中的信息。所以,摄像机不需要超光速运行(虽然摄像机的速度确实很高),错过了几帧也没有关系,下一次总会抓住的;每一帧光线太暗也没有关系,把一百万个视频合起来亮度就够了。这项技术还有一些匪夷所思的应用,比如可以看见躲在墙角的人。
为啥这项「黑科技」可以登上顶级大刊 Science ?这要从外科学的发展讲起了,外科学的发展,很大程度上是和外科止血技术的发展分不开的。 从基本的切开、结扎、缝合,到血管「三点式」吻合技术,再到目前各种复杂外科血管阻断吻合方式。可以说,血管外科技术的发展使我们目前习以为常的复杂外科手术成为可能。但是外科技术的发展在最近十几年也遇到了瓶颈。一方面,传统缝扎、电切电凝、超声刀等止血吻合方式,尽管可以有效止血,但是也不可避免的会带来对机体的二次损伤(物理损伤、电损伤、热损伤等),而这些损伤可能比手术本身损伤还大;另一方面,一个优秀的外科医生,不光需要优秀的个人素质,而且需要长时间的专业训练。而重大手术(器官移植、复杂手术)血管阻断时间有限,只能由有经验的外科医生完成,这又进一步限制了外科医生训练可能。而有没有能够能够迅速进行粘连,迅速牢固进行外科吻合的方法呢?科学家很早之前就进行了这方面的探索,但结果却很不令人满意。而现在,TA 的出现,完美解决了这个难题,也因此得到了学术圈的认可。这次的技术创新,不同于以往手术室的技术改良,而是从根本上改变以往 100 多年的止血理念。如果说老一辈的外科医生,只需要拿好手中的柳叶刀的话。那么新一代的外科医生,不但要关心学术进展,同样需要对这些交叉学科技术有所涉猎。而这些,离不开科学的进展和外科技术的革新。这些改变,能够让外科手术实施更加完美,让患者受到的损伤也更少。
参考文献:1. Li J, Celiz A D, Yang J, et al. Tough adhesives for diverse wet surfaces[J]. Science, 2017, 357(6349): 378-381.2. Science 官网报告:Sealant inspired by slug slime could plug holes in the heart
由于失去了80%的皮肤,男孩身上尽是无法愈合、甚至已经感染的伤口,只能依靠吗啡暂时缓解疼痛,这已经是其在德国的主治医生尝试过多种治疗方法未果后唯一的选择。这种罕见的遗传疾病名为大疱性表皮松懈症(EB),因基因LAMC2、LAMA3或LAMB3发生突变所致。这三种基因能生产层粘连蛋白,这种蛋白质能使皮肤的表层和真皮层粘连在一起。因此,不幸祸患此病的患者会因为极其微小的碰撞和摩擦而浑身长满水泡,以致破损溃烂。据资料显示,40%的患者会在患病1年内死亡。主治医生曾想过从男孩的父亲身上取下部分皮肤进行移植,但因各种排斥反应方案以失败告终。作为最后的希望,医务人员不得不向意大利科学家——再生医疗领域的先驱Michele De Luca求助。Michele领导的团队曾在实验室条件下成功将基因编辑后的皮肤再次移植至部分躯体,比如腿部的一小部分皮肤。“但如此大面积的换肤手术,还是第一次”,Michele心里也很忐忑,“患者几乎失去了所有的表皮。”