【Nature：首次发现将硒整入到微生物小分子中的生物合成途径】在一项新的研究中，来自美国普林斯顿大学的研究人员发现了一条将硒整入微生物小分子中的生物合成途径，标志着这种原子首次在天然产物中被发现，这就为硒生物学开辟了新的途径。这一发现还强烈地表明，硒是所有生命王国中的一种重要的微量元素，它在细菌中的生物作用可能比科学家们最初假设的更重要。相关研究结果于2022年9月7日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Biosynthesis of selenium-containing small molecules in diverse microorganisms”。https://t.cn/A6SB49xv
第八八八天，宇宙当中的一切都有“寿命”，就连恒星也不例外，而中子星就是恒星到了末期形成的一种形态。
当恒星演化到后期之后演化的形态一共有三种，第一是大家熟知的黑洞，在恒星引力坍缩之后，内部就区域被压缩成了黑洞。
第二是白矮星，白矮星的出现是因为恒星的质量太小，无法形成黑洞，就转变为了光热较少，密度较低的白矮星。
第三就是主角中子星，中子星的形成是恒星的氢、碳等元素耗尽之后，自身的核聚变停止，内部元素在高温的作用下快速转变，外壳的动能转化为热能导致爆炸。
这种爆炸在科学界被称为超星新爆炸，如同烟花一般美丽，只能持续十几秒的时间，结束之后有一定概率坍缩成为中子星。
在坍缩的过程当中，原子甚至原子核都能够碎裂，并且与挤碎的质子、电子一同组成中子，形成中子星。
中子星的体积并不大，表面积在30到300万平方千米之间，而地球的表面积为5.1亿平方千米。
也就是说地球的表面积是中子星的170万到1700万倍。
但在高温高压状态下，中子星压缩之后的密度却高得惊人。
从地球、太阳、中子星的质量和表面积对比来看，太阳的质量是地球的33万倍左右，而形成中子星的恒星质量，最起码都要地球的264万倍到990万倍之间。
将百万倍地球质量的恒星物质，压缩到小于地球表面积百万到千万倍的星体当中，可想而知中子星的密度有多大。
直观地来看，中子星上1立方厘米的物质，就有1亿吨到10亿吨不等的重量。
由于中子星当中的密度并不均衡，导致各个地方的物质重量有所差异。
相当于在一个手指头大小的物质空间当中，堆放几亿辆小卡车，从这里就可以很直观地感受到中子星密度的恐怖性。
然而，中子星密度最高的，还是要属于它的核心。
中子星内部的密度在10的14次方每立方厘米~10的15次方每立方厘米之间，每立方厘米的重量在10亿吨到100万吨之间。
恐怖的密度，还伴随着地狱般的高温高压环境。
中子星表层的温度在一百万摄氏度以上，对比太阳表面温度的6000摄氏度，真的是大巫见小巫了。
中子星的内部温度更是能够达到1亿摄氏度，中子星形成之初的温度更高，经过冷却的过程之后，维持在这一温度。
它内部的压强相当于300多万个大气压强，而海洋最深处的马里亚纳海沟也不过1100倍大气压强。
当然这不是中子星最恐怖的压强，当中子星处于自转的时候，科学界将其称为脉冲星，内部的压强可以达到10的28次方倍压强。
此外中子星的磁场强度，也大得让人无法想象，通常来说地球的磁场强度是0.7高斯，而脉冲星的极地两端磁场能够达到1万亿高斯，最高达到20万亿高斯。
根据牛顿的万有引力，物体的引力与物体的体积和质量有关系，呈正相关。
所以如此大质量的星体当中，想要飞出去，至少需要光速的一半——150000千米每秒。
中子星拥有如此大的引力，当一个物体掉落到中子星的表面之后，产生的威力也大得惊人。
比如当一个成年男子受到中子星的引力影响，掉入到中子星当中，这个男子与中子星撞击产生的威力，相当于两亿吨核爆产生的威力。
不过，人类是不可能掉入中子星当中的，在掉入之前，就已经被强大的磁力和引力撕碎了。
双子星合并证实了引力波的存在
即便是有人类最精密的装备也不行，在强大的引力面前，撑不过一秒。
高度压缩的中子星上，还有这极强的辐射，每一秒产生的能量为3.826乘以10 的32次方瓦特。
只需要将一秒的能量转化为电力，就可以供给人类生存几十亿年的时间。
可想而知，在未来如果人类能够将宇宙当中的中子星运用起来，将会是一个取之不尽用之不竭的能源体。
要知道宇宙当中存在的恒星无法用天文数字来衡量，光是人类肉眼可见的恒星就有6900万颗。
太阳系当中的恒星有2000亿到6000亿颗左右，在可观测宇宙当中存在2000亿个像银河系一般的星系。
如果是整个宇宙，又该有多少恒星呢？当中，就算是按照十分之一的转化率，变成中子星，宇宙当中的中子星数量也是多的难以衡量。
目前为止，且据不完全观测，人类在银河系当中发现的中子星数量约为20万颗，随着科学技术的精进，人类在银河系当中发现的中子星只会更多。
这个时候，有好奇的小伙伴可能会问，如此强大的星体，也会有走到尽头的一天吗？
答案是肯定的宇宙当中的万事万物都有“寿命”，就连宇宙本身都不是永恒存在的，只是时间的多与少而已。
中子星通过不断地自转消耗自身的能量，等到能量耗尽之后，它将会变成一颗黑矮星，一颗只有碳和少量尘埃的存在，没有活力的星体。
从理论来看恒星变成中子星之后，需要200多亿年的冷却才能变成中子星，前前后后需要300多亿年的时间。
而宇宙诞生才137亿年，所以科学家从未在宇宙当中发现过黑矮星。
最后，根据科学家们的猜想，黑矮星会在熵增定律下，出现混沌状态，最终解体成为宇宙尘埃的一部分。
宇宙当中的所有物质都逃不过熵增，就连黑洞也不例外。
当恒星演化到后期之后演化的形态一共有三种，第一是大家熟知的黑洞，在恒星引力坍缩之后，内部就区域被压缩成了黑洞。
第二是白矮星，白矮星的出现是因为恒星的质量太小，无法形成黑洞，就转变为了光热较少，密度较低的白矮星。
第三就是主角中子星，中子星的形成是恒星的氢、碳等元素耗尽之后，自身的核聚变停止，内部元素在高温的作用下快速转变，外壳的动能转化为热能导致爆炸。
这种爆炸在科学界被称为超星新爆炸，如同烟花一般美丽，只能持续十几秒的时间，结束之后有一定概率坍缩成为中子星。
在坍缩的过程当中，原子甚至原子核都能够碎裂，并且与挤碎的质子、电子一同组成中子，形成中子星。
中子星的体积并不大，表面积在30到300万平方千米之间，而地球的表面积为5.1亿平方千米。
也就是说地球的表面积是中子星的170万到1700万倍。
但在高温高压状态下，中子星压缩之后的密度却高得惊人。
从地球、太阳、中子星的质量和表面积对比来看，太阳的质量是地球的33万倍左右，而形成中子星的恒星质量，最起码都要地球的264万倍到990万倍之间。
将百万倍地球质量的恒星物质，压缩到小于地球表面积百万到千万倍的星体当中，可想而知中子星的密度有多大。
直观地来看，中子星上1立方厘米的物质，就有1亿吨到10亿吨不等的重量。
由于中子星当中的密度并不均衡，导致各个地方的物质重量有所差异。
相当于在一个手指头大小的物质空间当中，堆放几亿辆小卡车，从这里就可以很直观地感受到中子星密度的恐怖性。
然而，中子星密度最高的，还是要属于它的核心。
中子星内部的密度在10的14次方每立方厘米~10的15次方每立方厘米之间，每立方厘米的重量在10亿吨到100万吨之间。
恐怖的密度，还伴随着地狱般的高温高压环境。
中子星表层的温度在一百万摄氏度以上，对比太阳表面温度的6000摄氏度，真的是大巫见小巫了。
中子星的内部温度更是能够达到1亿摄氏度，中子星形成之初的温度更高，经过冷却的过程之后，维持在这一温度。
它内部的压强相当于300多万个大气压强，而海洋最深处的马里亚纳海沟也不过1100倍大气压强。
当然这不是中子星最恐怖的压强，当中子星处于自转的时候，科学界将其称为脉冲星，内部的压强可以达到10的28次方倍压强。
此外中子星的磁场强度，也大得让人无法想象，通常来说地球的磁场强度是0.7高斯，而脉冲星的极地两端磁场能够达到1万亿高斯，最高达到20万亿高斯。
根据牛顿的万有引力，物体的引力与物体的体积和质量有关系，呈正相关。
所以如此大质量的星体当中，想要飞出去，至少需要光速的一半——150000千米每秒。
中子星拥有如此大的引力，当一个物体掉落到中子星的表面之后，产生的威力也大得惊人。
比如当一个成年男子受到中子星的引力影响，掉入到中子星当中，这个男子与中子星撞击产生的威力，相当于两亿吨核爆产生的威力。
不过，人类是不可能掉入中子星当中的，在掉入之前，就已经被强大的磁力和引力撕碎了。
双子星合并证实了引力波的存在
即便是有人类最精密的装备也不行，在强大的引力面前，撑不过一秒。
高度压缩的中子星上，还有这极强的辐射，每一秒产生的能量为3.826乘以10 的32次方瓦特。
只需要将一秒的能量转化为电力，就可以供给人类生存几十亿年的时间。
可想而知，在未来如果人类能够将宇宙当中的中子星运用起来，将会是一个取之不尽用之不竭的能源体。
要知道宇宙当中存在的恒星无法用天文数字来衡量，光是人类肉眼可见的恒星就有6900万颗。
太阳系当中的恒星有2000亿到6000亿颗左右，在可观测宇宙当中存在2000亿个像银河系一般的星系。
如果是整个宇宙，又该有多少恒星呢？当中，就算是按照十分之一的转化率，变成中子星，宇宙当中的中子星数量也是多的难以衡量。
目前为止，且据不完全观测，人类在银河系当中发现的中子星数量约为20万颗，随着科学技术的精进，人类在银河系当中发现的中子星只会更多。
这个时候，有好奇的小伙伴可能会问，如此强大的星体，也会有走到尽头的一天吗？
答案是肯定的宇宙当中的万事万物都有“寿命”，就连宇宙本身都不是永恒存在的，只是时间的多与少而已。
中子星通过不断地自转消耗自身的能量，等到能量耗尽之后，它将会变成一颗黑矮星，一颗只有碳和少量尘埃的存在，没有活力的星体。
从理论来看恒星变成中子星之后，需要200多亿年的冷却才能变成中子星，前前后后需要300多亿年的时间。
而宇宙诞生才137亿年，所以科学家从未在宇宙当中发现过黑矮星。
最后，根据科学家们的猜想，黑矮星会在熵增定律下，出现混沌状态，最终解体成为宇宙尘埃的一部分。
宇宙当中的所有物质都逃不过熵增，就连黑洞也不例外。
如何通过化学表征研究评估医疗器械材料的安全性
医疗器械及组件都是由各种材料制成。在国家标准 GB/T 16886-1医疗器械生物学评价（等同于ISO 10993-1）中，对器械制备材料明确提出了两个重要问题：一是材料是否安全；二是材料的理学、化学、电学、形态学和力学等特性，是否满足预期的功能。材料的安全取决于材料的生物相容性，而生物相容性又主要取决于材料的化学特性，因此材料化学表征可以评价医疗器械的不同特性。
材料化学表征的意义
医疗器械的生物相容性以前主要是通过动物的体内测试来评估。但是，随着动物保护和福利意识的增强，更加灵敏的分析设备和分析方法的出现，用仪器或其他体外方法部分替代动物试验，并明确材料中潜在的毒性物质，确保患者的使用安全，越来越成为全球的共识和监管机构的要求。根据GB/T 16886-18（等同于ISO 10993-18）的建议，目前较合理的方式是在选择器械制备材料前，先对材料进行化学表征，并比较它们和现有的临床使用材料之间的差别。
通过对材料的分析，来检测可能迁移到患者体内的化学物质和类型。最后通过对这些化学物质的毒理评估，结合体内测试的数据，更好的整体评估材料生物相容性。
通过以上分析，材料化学表征和性能检测可以建立化学性能和生物相容性的关系，确立材料满足生物学试验要求的基本规格要求，并达到以下目的：
(1)确定材料的规格；
(2)鉴别不符合要求的材料；
(3)在研究的早期及时发现潜在的问题；
(4)减少不必要的动物试验；
(5)确保不同批次材料的一致性。
材料化学表征的原则
在进行材料化学表征前，有必要充分了解材料合成的详细资料，这些资料包括：在合成过程中采用的聚合单体和溶剂；在材料制备过程中加入的添加剂以及加工助剂；医疗器械的灭菌方法（尤其是可能影响材料性质的辐照灭菌方法）；可降解材料在预期使用条件下的降解过程；从材料中可能释放的潜在降解产物等。
如果能获得这些资料，材料的表征和化学性能检测可以只进行部分试验或只通过文献分析。如果不能获得这些资料，则应采用适当的试验方法对材料进行分析，以获得材料的化学成分的数据，并对其毒性进行风险分析。材料化学表征的完成，需要化学分析工作者和毒理学家的密切配合，化学工作者提供必要的定性和定量数据，毒理学家利用毒理数据库和经验，对这些数据进行评估并确定器械是否安全。
化学表征的步骤
步骤1—定性信息收集
监管部门要求对器械或材料及其预期目的进行描述。这部分信息最好从原料供应商处获得，任何加工助剂（例如脱模剂）的信息还需要从其他有关人员（包括加工商和组件制造商）处获得，更多的信息和数据可以大大降低所需要的材料化学表征测试项目，鉴别材料化学组分可能引起的毒性危害，并进行风险评定。
步骤2—材料等同性
医疗器械可以是一个企业自有的产品，也可以是市场上获得的商业化产品。研究者可以搜集已有的大量信息和数据，并将医疗器械和已知的材料信息共同罗列在一个电子表格或者数据库中进行评估。如果得到的信息足够多，研究者可以直接将信息交由毒理学家进行风险评估。因此材料等同性最大的挑战就是获得相关的信息和评估其完整性。如同定性信息，获得更多的数据不仅能够让研究者少走弯路，也能让企业节约很多资源。
步骤3—定量信息
当定性信息不够充分，不能进行毒理学分析时，研究者应当设计完整的实验方案对材料进行化学分析，以得到材料的化学成分、添加剂、残留物、杂质及降解物等可提取物。
步骤4—定量风险评估
在得到化学物质实际的暴露量后，研究者应进行风险评估，来确认材料中的该化学物质是否对人体会产生危害。风险评估工作一般需要由毒理学家完成。详细的评估过程可以参考GB/T 16886-17。
步骤5— 估计临床接触的化学物
此评估是根据临床接触和使用的情况，测定浸出化学物质的接触程度并预估其接触总量，从而判定器械和材料是否安全。所用的浸提条件应形成文件并进行论证。
材料化学表征的方法
材料的物理表征方法，主要使用红外分析、热差分析等手段对材料进行鉴别；通过力学测试仪器对抗张强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等参数进行测定；通过硬度计测定反映材料抗压性能的指标硬度；通过光学显微镜、扫描电镜和原子力显微镜测定和组织或血液接触的材料表面的特性等。
材料的化学表征和物理表征方法不同，主要采用在规定条件下，制备组件或者材料的浸提液进行理化分析和仪器分析。理化分析主要是一些非特异性测试项目，通常的指标有非挥发物含量、酸碱度（缓冲能力）、紫外吸光度和浊度等。
仪器分析则是一些特异性测试项目，试验采用的仪器方法快速高效，具有很好的相关性、灵敏性，并且可以提供非常有用的确定信息，以保证材料的安全和生物相容性。例如，常用是凝胶渗透色谱方法（GPC）测量材料的分子量分布；气相色谱－火焰离子化检测器/质谱 检测器连用(GC-FID/MS)，用于测定挥发性和半挥发性化学物质；液相色谱－质谱连用技术（LC-MS）用于测定非挥发性化学物质；原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱或发射光谱法（ICP-MS/OES）可以测定浸提液中金属元素杂质的含量。
另外，可以根据医疗器械和人体接触的部位和时间来确定需要测试的项目。对于和人体表面接触使用时间短的器械，可以进行萃取物和FTIR分析检测，例如与皮肤和黏膜接触的检查手套、血压计袖带和内窥镜等医疗器械；对于接触时间长和植入体内的医疗器械，则根据不同的用途进行相应的检测。例如，和血液直接和间接接触的医疗器械（透析器及其管路和体外循环管路），需要中等程度的化学性能检测；而体内植入的医疗器械则需要全面严格的化学性能的检测。（来源于医疗器械质量与检测）
医疗器械及组件都是由各种材料制成。在国家标准 GB/T 16886-1医疗器械生物学评价（等同于ISO 10993-1）中，对器械制备材料明确提出了两个重要问题：一是材料是否安全；二是材料的理学、化学、电学、形态学和力学等特性，是否满足预期的功能。材料的安全取决于材料的生物相容性，而生物相容性又主要取决于材料的化学特性，因此材料化学表征可以评价医疗器械的不同特性。
材料化学表征的意义
医疗器械的生物相容性以前主要是通过动物的体内测试来评估。但是，随着动物保护和福利意识的增强，更加灵敏的分析设备和分析方法的出现，用仪器或其他体外方法部分替代动物试验，并明确材料中潜在的毒性物质，确保患者的使用安全，越来越成为全球的共识和监管机构的要求。根据GB/T 16886-18（等同于ISO 10993-18）的建议，目前较合理的方式是在选择器械制备材料前，先对材料进行化学表征，并比较它们和现有的临床使用材料之间的差别。
通过对材料的分析，来检测可能迁移到患者体内的化学物质和类型。最后通过对这些化学物质的毒理评估，结合体内测试的数据，更好的整体评估材料生物相容性。
通过以上分析，材料化学表征和性能检测可以建立化学性能和生物相容性的关系，确立材料满足生物学试验要求的基本规格要求，并达到以下目的：
(1)确定材料的规格；
(2)鉴别不符合要求的材料；
(3)在研究的早期及时发现潜在的问题；
(4)减少不必要的动物试验；
(5)确保不同批次材料的一致性。
材料化学表征的原则
在进行材料化学表征前，有必要充分了解材料合成的详细资料，这些资料包括：在合成过程中采用的聚合单体和溶剂；在材料制备过程中加入的添加剂以及加工助剂；医疗器械的灭菌方法（尤其是可能影响材料性质的辐照灭菌方法）；可降解材料在预期使用条件下的降解过程；从材料中可能释放的潜在降解产物等。
如果能获得这些资料，材料的表征和化学性能检测可以只进行部分试验或只通过文献分析。如果不能获得这些资料，则应采用适当的试验方法对材料进行分析，以获得材料的化学成分的数据，并对其毒性进行风险分析。材料化学表征的完成，需要化学分析工作者和毒理学家的密切配合，化学工作者提供必要的定性和定量数据，毒理学家利用毒理数据库和经验，对这些数据进行评估并确定器械是否安全。
化学表征的步骤
步骤1—定性信息收集
监管部门要求对器械或材料及其预期目的进行描述。这部分信息最好从原料供应商处获得，任何加工助剂（例如脱模剂）的信息还需要从其他有关人员（包括加工商和组件制造商）处获得，更多的信息和数据可以大大降低所需要的材料化学表征测试项目，鉴别材料化学组分可能引起的毒性危害，并进行风险评定。
步骤2—材料等同性
医疗器械可以是一个企业自有的产品，也可以是市场上获得的商业化产品。研究者可以搜集已有的大量信息和数据，并将医疗器械和已知的材料信息共同罗列在一个电子表格或者数据库中进行评估。如果得到的信息足够多，研究者可以直接将信息交由毒理学家进行风险评估。因此材料等同性最大的挑战就是获得相关的信息和评估其完整性。如同定性信息，获得更多的数据不仅能够让研究者少走弯路，也能让企业节约很多资源。
步骤3—定量信息
当定性信息不够充分，不能进行毒理学分析时，研究者应当设计完整的实验方案对材料进行化学分析，以得到材料的化学成分、添加剂、残留物、杂质及降解物等可提取物。
步骤4—定量风险评估
在得到化学物质实际的暴露量后，研究者应进行风险评估，来确认材料中的该化学物质是否对人体会产生危害。风险评估工作一般需要由毒理学家完成。详细的评估过程可以参考GB/T 16886-17。
步骤5— 估计临床接触的化学物
此评估是根据临床接触和使用的情况，测定浸出化学物质的接触程度并预估其接触总量，从而判定器械和材料是否安全。所用的浸提条件应形成文件并进行论证。
材料化学表征的方法
材料的物理表征方法，主要使用红外分析、热差分析等手段对材料进行鉴别；通过力学测试仪器对抗张强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等参数进行测定；通过硬度计测定反映材料抗压性能的指标硬度；通过光学显微镜、扫描电镜和原子力显微镜测定和组织或血液接触的材料表面的特性等。
材料的化学表征和物理表征方法不同，主要采用在规定条件下，制备组件或者材料的浸提液进行理化分析和仪器分析。理化分析主要是一些非特异性测试项目，通常的指标有非挥发物含量、酸碱度（缓冲能力）、紫外吸光度和浊度等。
仪器分析则是一些特异性测试项目，试验采用的仪器方法快速高效，具有很好的相关性、灵敏性，并且可以提供非常有用的确定信息，以保证材料的安全和生物相容性。例如，常用是凝胶渗透色谱方法（GPC）测量材料的分子量分布；气相色谱－火焰离子化检测器/质谱 检测器连用(GC-FID/MS)，用于测定挥发性和半挥发性化学物质；液相色谱－质谱连用技术（LC-MS）用于测定非挥发性化学物质；原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱或发射光谱法（ICP-MS/OES）可以测定浸提液中金属元素杂质的含量。
另外，可以根据医疗器械和人体接触的部位和时间来确定需要测试的项目。对于和人体表面接触使用时间短的器械，可以进行萃取物和FTIR分析检测，例如与皮肤和黏膜接触的检查手套、血压计袖带和内窥镜等医疗器械；对于接触时间长和植入体内的医疗器械，则根据不同的用途进行相应的检测。例如，和血液直接和间接接触的医疗器械（透析器及其管路和体外循环管路），需要中等程度的化学性能检测；而体内植入的医疗器械则需要全面严格的化学性能的检测。（来源于医疗器械质量与检测）
✋热门推荐