环球科学：全球首例“不停跳心脏”移植手术；宇宙可能...

lameihua

　　· 凝聚态物理学 ·

　　首次观测到“塑性冰”

　　在高温和高压下，冰具有多种奇异的相态，而其中的氢原子起到决定性作用，它们的位置和动态决定了这些相态的基本性质。传统认知中，冰VII是水在2.1GPa压力下形成的立方晶体，分子完全固定。但2010年理论预测指出，在更高温度压力下可能存在分子可旋转的"塑性"冰相。近日，一篇发表在《自然》（Nature）的论文观测到了冰VII的奇特变体——塑性冰VII（plastic ice VII）。

　　塑性冰VII中的分子像士兵般整齐列队形成晶体，却保留着液态水般的旋转自由度。研究团队利用准弹性中子散射技术（QENS），在3.5GPa压力、380K温度条件下，捕捉到分子旋转的关键证据。实验数据显示，此时冰VII晶体中的水分子每纳秒完成一次90度跳跃旋转（C4机制），这种运动模式与稠密液态水惊人相似，却发生在刚性晶体框架内。这种独特机制可能解释冰质天体的内部差异——例如木卫四与木卫三虽大小相近，但前者因含有塑性冰而未能形成分层结构。该发现还暗示，天王星、海王星等冰巨星的内部热传导与地质活动，可能深受这种"半固态"冰相影响。（Nature news）

　　· 宇宙学 ·

　　宇宙可能在超慢自转

　　旋涡星系M51。图片来源：NASA

　　传统宇宙学认为宇宙像均匀膨胀的气球，但这个模型一直面临着哈勃常数危机——通过超新星和宇宙微波背景辐射测得的宇宙膨胀率存在差异。近日，一篇发表于《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）的论文提出，可以向宇宙引入“自转”维度，解决哈勃常数危机。

　　该论文发现，若向爱因斯坦场方程中加入微小角动量，或许就能调和两种测量方法的矛盾，相应的旋转速度大约相当于宇宙以每5000亿年一周的极慢速度旋转。这种旋转虽难以直接观测，却足以在百亿年尺度上改变时空结构，使早期宇宙与近期宇宙的膨胀率差异获得自洽解释。模型显示，旋转产生的离心效应会使宇宙在特定方向略微加速膨胀，这与现有观测数据不冲突，且与早期关于星系旋转的研究形成呼应。若旋转真实存在，可能改写暗能量分布模型，并解释为何本应均匀的宇宙微波背景辐射存在"冷斑"等异常。下一步需构建三维计算机模拟验证该模型，并寻找旋转的观测证据——例如特定方向上星系团的运动模式异常。（UNIVERSITY OF HAWAII AT MANOA）

　　· 医学 ·

　　全球首例“不停跳心脏”移植手术

　　手术照片。图片来源：原论文

　　据中国台湾大学医院（NTUH）官网消息，NTUH的外科团队成功完成了全球首例零缺血时间跳动心脏移植手术。该手术通过创新的器官维持系统，确保供体心脏在整个移植过程中持续跳动，完全消除了缺血时间。进行手术的是一位49岁患有扩张型心肌病的女性，于2024年8月进行了移植手术，手术后不久她就出院了，目前情况良好，术后复查显示她的心肌酶水平较低，表明心肌损伤较小。这一手术的成功标志着心脏移植领域的重大突破，已发表于《胸心血管外科技术杂志》（Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery Techniques）。

　　在常规的心脏移植手术中，需要将供体心脏切除并保存在冷藏溶液中，供体心脏在移植过程中会经历一段缺血时间（即心脏停止跳动并失去血液供应），这可能导致心脏功能受损，影响移植成功率。NTUH的外科团队借助由该医院心脏移植和机械循环支持团队共同设计的器官维护系统（NTUH器官护理系统，OCS），确保供体心脏在整个移植过程中持续跳动。该系统灵感来源于体外膜肺氧合（ECMO）。在手术过程中，供体心脏通过OCS系统连接，从一个手术室运输到另一个手术室，整个过程心脏没有停搏。第二次成功移植的手术已于2025年早些时候完成。这一技术的成功应用为全球器官移植领域提供了新的思路和方法，有望成为未来心脏移植手术的主流技术。（New Atlas、NTUH）

　　· 材料科学 ·

　　遇热收缩的下一代锂电池正极材料

　　富锂锰基正极材料放电比容量高达300mAh/g，远超目前商业化应用的磷酸铁锂和三元材料等正极材料，可将电池能量密度提升30%以上，同时兼具成本优势。但富锂锰基正极材料的老化现象使其难以获得实际应用。近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所在《自然》（Nature）上发表论文，揭示了富锂锰基正极材料的受热收缩特性与电池工作机制之间的内在联系，并提出利用这一特性让老化电池恢复性能的新方法。

　　充电时充入富锂锰基电池的能量，在放电时无法完全释放，部分能量以晶格扭曲和结构无序的形式储存在于材料中，这导致富锂锰基电池性能使用寿命和效率大打折扣。该研究揭示了富锂锰基正极材料的性质：它在受热时不会膨胀，反而收缩。研究发现，对富锂锰基正极材料进行适当升温可以消除外部应力对材料结构的影响，使材料从无序状态恢复到更稳定、能量更低的有序结构。研究人员尝试设计出了“零热膨胀”正极材料，有望解决因温度波动导致的锂电池寿命缩短等问题。

　　该研究还开发出通过电化学手段让老化的富锂锰基电池“返老还童”的新方法，让富锂锰基电池在不充满电的条件下持续循环数次后，可使电池的平均放电电压恢复到接近100%，同时修复富锂锰基正极材料的结构损伤。同时，研究提出通过智能调控充电策略，可定期修复富锂锰基正极材料的结构问题，进而显著延长电池使用寿命的新思路。（宁波材料技术与工程研究所）

　　· 生物学 ·

　　异体干细胞治疗帕金森病，临床证实具有安全性

　　帕金森病是一种神经退行性疾病，其特征为逐渐丧失产生多巴胺（一种神经递质）的神经元。细胞疗法，特别是补充脑部生产多巴胺的神经元（多巴胺能神经元）的疗法，或有望提供更有效、副作用更少的治疗方法。近期，两篇《自然》（Nature）论文各发表了一项临床试验的结果，展示出异体（非自身）干细胞衍生细胞产品移植对帕金森病的安全性。

　　在第一项研究中，为了检验帕金森病细胞疗法的安全性和潜在副作用，研究人员进行了一项I/II期临床试验，其中7名患者（年龄在50-69岁）接受了多巴胺能前体细胞（来自人诱导多能干细胞）移植，区域为双侧大脑。在研究的24个月中，参与者没有报告严重副作用，移植的细胞产生了多巴胺，没有过度生长或形成肿瘤（一种干细胞疗法的相关风险）。3例患者接受了低剂量移植（每个脑半球2.1–2.6×10?个细胞），4例患者接受了高剂量移植（每个脑半球5.3–5.5×10?个细胞），并给予他克莫司（免疫抑制剂，0.06mg/kg，每日两次），12个月时剂量减少一半，15个月时停药。有效性评估显示，6位患者中有4位在未服用标准药物的情况下和帕金森病相关的运动症状减少，有5位服药期间观察到相关运动症状减少。在另一项研究中，研究人员通过在I期试验中，测试了来自人胚胎干细胞的多巴胺能神经元祖细胞产品（bemdaneprocel）的安全性。12名患者（年龄中位数为67岁）接受了手术移植bemdaneprocel 到双侧大脑壳核。5名患者接受了低剂量（每侧壳核90万细胞），7名接受了高剂量（每侧壳核270万细胞）。参与者对该细胞产品的耐受普遍良好，在后续18个月中没有报告与疗法相关的严重副作用，也没有出现运动障碍的迹象。此外，在低剂量和高剂量组均观察到一些运动功能的改善。两项临床试验都证实了异体（非自身）干细胞衍生细胞产品移植治疗帕金森病的安全性。虽然样本量小，但两项独立试验都显示出安全性，并暗示该疗法可能有效。这为在更广泛的人群中测试帕金森病细胞疗法奠定了基础。

　　撰写/编辑：王昱、clefable