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Podcast: The fight against hunger in hospitals

编者按:《应用知识》是芝加哥大学的播客。每一集都将带领听众进入芝加哥大学学者的研究,帮助重塑日常生活。《应用知识》的第一季将介绍研究人员解决当今城市面临的一些最大问题。

对于父母和护理人员来说,在医院照顾生病的孩子是一场噩梦。但对许多家庭来说,他们还必须与饥饿作斗争。

Stacy Lindau教授领导了一个名为feed1的项目来帮助对抗饥饿。在科默儿童医院设有6个食品分发室,在与一种称为“食品不安全”的状况作斗争方面,这是一种深刻的解决办法。

“粮食不安全是一个技术术语,它意味着一个人在一段时间内不能依靠合理获得基本的营养来源或在社会可接受的方式满足其营养需要,”林道市说,医生和教授普利兹克医学院产科/妇科和Medicine-Geriatrics的部门。

尽管有孩子的美国家庭中,有五分之一的家庭缺乏食物保障,但琳道一直不知道这个问题在医院里有多严重,直到一位牧师找到她,她亲眼目睹了这些家庭在生病的孩子床边挨饿。

在本期“应用知识”节目中,林道分享了她如何决定解决她所谓的“真正的人道主义需求”,食品储藏室对家庭和医院工作人员的好处,以及该项目如何为未来的研究提供关键数据。

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新闻英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/podcast-fight-against-hunger-hospitals

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Guns are often obtained just days before a crime, study finds

从犯罪中找回的枪支通常都有十年的历史,但知道一把枪是什么时候制造出来的,并不能说明它可能易手了多少次。

芝加哥大学(University of Chicago)学者哈罗德•波拉克(Harold Pollack)与人合著的一项新研究调查了枪支从获得到被用于犯罪之间的时间间隔。根据这项研究,所谓的“最后一环”的平均持续时间只有两个月。在许多情况下,这支枪是在被捕前不到五天获得的。

波拉克与杜克大学(Duke University)的菲利普·j·库克(Philip J. Cook)和芝加哥大学(UChicago)博士生凯莉·怀特(Kailey White)共同完成的这项研究,可以帮助政策制定者减少枪支暴力,引导他们采取扰乱枪支交易的策略。

社会服务管理学院海伦·罗斯教授波拉克说:“我们对这把枪的第一次销售情况很了解,对最后一个被发现持有这把枪的人也很了解。”“我们只是对两者之间的关系知之甚少。”

波拉克是芝加哥大学犯罪实验室(UChicago Crime Lab)的联合主任,该实验室与当地官员和非营利组织合作,通过严谨的学术研究来应对现实世界中的问题。发表在《城市健康杂志》(Journal of Urban Health)上的这项新的犯罪实验室研究,从对芝加哥221名涉枪犯罪嫌疑人的调查中获得了数据。从2016年3月到9月,研究人员收集了被关押在伊利诺伊州7所监狱的男性的匿名回复,询问他们在犯罪时持有的枪支。

超过三分之二的男性在被捕后的最后六个月内获得了他们的主枪(68%),而19.3%的人在五天或更短的时间内拥有了他们的枪。

近四分之一(22.6%)的受访者在被捕前六个月从未拥有过枪支。在那些拥有枪支的人中,大多数人是通过购买或交易(54.3%)和从朋友或熟人(56.9%)处获得他们的主要枪支——他们在被捕期间拥有的枪支。

很少有受访者通过盗窃(6%)或从枪支商店(1.7%)获得他们的主枪。只有7.3%的枪支被追踪到最初的买家。

这些发现补充了波拉克和库克之前的研究,他们还共同编辑了2017年枪支痕迹报告。这份犯罪实验室的报告是与芝加哥市和芝加哥警察局合作发布的。报告发现,从犯罪案件中追回的枪支中,每五支中就有两支来自伊利诺伊州的经销商,主要是库克县郊区的经销商。

波拉克、库克和怀特的新研究进一步详细说明了枪支交易链。波拉克表示,新的信息表明,加强对现有枪支法的执行,甚至可以减少枪支暴力,而不是增加立法。

“如果任务是找到每一支枪,那感觉就没有希望了,”他说。“但如果你把注意力集中在阻碍或干涉枪支交易上,这似乎并不那么无望。”

但这项研究并没有完全调查为什么人们一开始就觉得有必要购买枪支。更多的研究是必要的,以找出最好的方法,以吸引更多的合作,从潜在的犯罪者。

波拉克说:“我们采访的人中,有40%的人在成年后曾被枪击,很多人都知道凶手。”“如果你问某人为什么带枪,他们会说:‘你为什么这么想?’”

引文:“最后一个环节:从枪支获取到犯罪使用。库克等人,《城市健康杂志》,2019年5月29日。DOI: 10.1007 / s11524 – 019 – 00358 – 0

资助:国家司法研究所

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Using human genome, scientists build CRISPR for RNA to open pathways for medicine

不到10年前,生物学经历了一次百年一遇的事件,震撼了整个科学领域。当时,一种被称为CRISPR/Cas-9的基因编辑技术的发现,使精确改变一个生命体的DNA序列成为可能。

虽然DNA可能是生命的原始蓝图,但RNA是结构——通过蛋白质和调控将这些想法转化为细胞的现实。虽然针对RNA的CRISPR系统最近才被发现,但没有一个系统能提供单一的清晰解决方案。

芝加哥大学的一组科学家宣布了一种突破性的方法来改变rna——新的系统不是使用来自细菌的蛋白质,比如CRISPR,而是由人类基因组的部分组成。6月20日发表在《细胞》杂志上的这项发现,可能通过暂时改变基因模板在细胞内的运作方式,为治疗疾病或损伤开辟新的途径。

该研究的作者、芝加哥大学的化学副教授布莱恩·迪金森说:“由于RNA的工作原理非常复杂,人们很长时间以来都没有将其作为靶点。”“但我认为,现在我们正在认识到,复杂性是一个找出如何利用和改变这些途径的机会。原则上,你可以对细胞进行比DNA更剧烈的改变,现在我们终于有了这样做的工具。”

即使dna靶向CRISPR方法开始在人类身上进行初步临床试验,科学家们对RNA的等效系统也越来越感兴趣。Dickinson说,一种可以安全应用于人类的rna定位方法将是CRISPR的一个有价值的补充。

迪金森说:“如果你想象CRISPR将纠正的疾病的世界,那将是非常重要的,但只是那些基于你DNA中的一个单一突变的疾病。”“在细胞中,还有许多由多种原因引起的疾病,这可能更加难以理解——而且还会有一些疾病,与永久改变某人的DNA相关的风险太高。”

由于RNA改变的影响是暂时的,而不是永久性的,因此RNA- crispr天生风险较小,因为如果有无法忍受的副作用,医生可以简单地停止治疗。迪金森说:“我们知道该怎么做——你会鼓励细胞生长和增殖的过程。”“但这些都是会导致癌症的东西,所以你永远不可能在DNA水平上做到这一点。”

但将这些微生物系统转化为治疗手段将是一项挑战,他说。“以rna为靶点的药物需要持续使用,因此CRISPR/Cas系统的外来性质将在应用于人类时产生免疫反应。”

这为自然CRISPR系统提出了关键的障碍,Dickinson的团队意识到他们有机会通过从头开始重新设计整个系统来纠正这些障碍。


因为它是一种非常大的蛋白质,CRISPR通常太大而不能使用最常见的传递系统将遗传物质插入细胞中——“噬菌体”,它来自微小的病毒。这是一个问题,特别是如果您需要不断地交付它们。更重要的是,由于CRISPR来自一种微生物,人们对人类免疫系统对它的反应存在重大担忧。

相反,研究小组根据CRISPR的每个部分的功能将其分解成不同的组成部分,并寻找具有相同功能的蛋白质的人类版本。然后他们将这些材料拼凑成一个比CRISPR更小的整体,并且由人类材料制成。

迪金森说:“尽管还有很多工作要做,但最不可思议的是,它确实奏效了。”

他们的系统在实验室的测试中成功地改变了RNA。科学家们计划在一些性能不如CRISPR的地方改进该系统,他们说,但他们对早期的结果感到鼓舞。

迪金森说:“随着我们了解的越来越多,你可以想象以不同的方式瞄准多个RNA,并在RNA水平上对细胞进行更复杂的重新编程。”“这是一个非常令人兴奋的领域。”

第一作者是研究生西蒙娜·劳赫;其他合著者包括访问学者Michael Srienc、博士后研究员Zhou Huiqing、高中生Emily He和研究生张子杰。

科学家们正与芝加哥大学波尔斯基创业与创新中心合作,以推进这一发现。

引文:“可编程RNA引导的RNA效应蛋白由人体部分构建。劳赫等人,牢房,2019年6月20日。DOI: 10.1016 / j.cell.2019.05.049

资助:芝加哥大学,国立卫生研究院,芝加哥研究员项目。

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Scientists use X-rays from faraway galaxy cluster to reveal secrets of plasma

宇宙中最可见的物质看起来不像我们教科书上的原子核被束缚电子包围的图片。在我们的边界之外,在巨大的星系团内部,星系在等离子体的海洋中游动——等离子体是一种电子和原子核不系泊的物质。

尽管这种等离子体构成了宇宙中大部分可见物质,但人们对它的了解仍然很少;科学家们还没有一个理论能完全描述它的行为,尤其是在小尺度上。

然而,芝加哥大学的一位天体物理学家领导了一项研究,为这种等离子体的小规模物理学提供了一个全新的视角。利用美国宇航局的钱德拉x射线天文台,科学家们进行了详细观察等离子体在一个遥远的星系团,发现等离子体流的粘性比预期的要少得多,因此,动荡发生在相对较小的scales-an重要的发现为我们宇宙中最大的物体的数值模型。

天体物理学助理教授Irina Zhuravleva说:“高分辨率的x射线观测让我们了解到关于这些等离子体粘性的一些令人惊讶的事实。“人们可能认为,等离子体中出现的密度变化会很快被粘度抹去;然而,我们看到了相反的情况——等离子体找到了维持它们的方法。”

散布在宇宙各处的是巨大的星系团,其中一些星系团跨越数百万光年,包含数千个星系。它们位于一种我们无法在地球上重现的等离子体中。它极其稀少——大约是地球上空气密度的六次方倍——磁场非常弱,比我们在地球表面感受到的磁场弱数万倍。因此,要研究这种等离子体,科学家必须依赖于宇宙实验室,如星系团。

Zhuravleva和研究小组选择了一个相对较近的星系团,称为彗发星系团,这是一个由1000多个星系组成的巨大而明亮的星系团。他们选择了远离星团中心的一个密度较低的区域,希望能在那里捕捉到粒子与NASA钱德拉x射线天文台相互作用之间的平均距离。为了建立一个高质量的等离子体图,他们观察彗发星系团将近12天,比通常的观察时间长得多。

其中一个突出的问题是等离子体有多粘稠——它的搅拌有多容易。Zhuravleva说:“当我们将等离子体放大到越来越小的尺度时,我们有望看到它抵抗混沌运动的粘性。”但这并没有发生;即使在这么小的尺度上,等离子体也明显是湍流的。

她说:“事实证明,血浆的行为更类似于牛奶在咖啡杯中搅拌时的打旋运动,而不是蜂蜜搅拌时产生的更平滑的打旋运动。”

如此低的粘度意味着等离子体中的微观过程会在磁场中产生微小的不规则现象,导致粒子更频繁地碰撞,使等离子体的粘性降低。Zhuravleva说,另外,粘度可能会随着磁场线的方向和垂直方向而变化。

理解这些等离子体的物理特性对于改进我们的星系和星系团如何随时间形成和进化的模型至关重要。


朱拉夫勒瓦说:“我们能够利用对星系团的观察来了解星系间等离子体的基本性质,这是令人兴奋的。”“我们的观察证实,星系团是伟大的实验室,可以使等离子体的理论观点更加清晰。”

参与这项研究的其他科学家分别来自斯坦福大学、德国马普天体物理研究所、俄罗斯空间研究所、牛津大学、尼尔斯玻尔国际研究院、SLAC国家加速器实验室、哈佛-史密森天体物理中心、马萨里克大学、罗兰大学和广岛大学。

引文:“抑制了星系间大体积等离子体的有效粘度。朱拉夫勒瓦等人,《自然天文学》,2019年6月17日。DOI: 10.1038 / s41550 – 019 – 0794 – z

资助机构:美国宇航局、俄罗斯科学基金会、西蒙斯基金会、英国工程与物理科学研究理事会、英国科学与技术设施理事会、匈牙利科学院。

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Scientists use atoms to simulate quantum physics in curved spacetimes

黑洞吸引着公众和科学家,因为它们都是物质、不幸的恒星和太空垃圾以及我们对物理学的理解的分解所在。

尽管科学家们已经揭开了他们的神秘面纱——从捕捉到第一张黑洞的图像,到探测到它们碰撞时产生的时空涟漪——但理解黑洞的关键部分却逃过了他们的眼睛。例如,斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在1974年提出,黑洞实际上会释放出一股由其超强引力产生的暖流辐射;但是,当然,没有人能够离黑洞足够近来观察它。

物理学家威廉·安鲁(William盎鲁)后来提出,如果你以足够高的加速度运动,也会出现同样类型的辐射;爱因斯坦的广义相对论证实了这两种辐射的等价性。但是盎鲁辐射也没有被观测到,因为你需要以非常快的速度加速才能看到一小部分辐射——一个十亿倍的G力。(战斗机飞行员的最高重力为10g)。

芝加哥大学的一组物理学家建立了一个量子系统来模拟盎鲁辐射的物理特性。这一突破增进了我们对这些复杂物理的理解,并可能最终帮助我们解释宇宙中最大和最小的现象是如何组合在一起的。

“这个实验展示了一种模拟弯曲时空物理的新方法,”该研究的合著者、同时也是利用超冷原子研究宇宙中其他粒子行为的量子现象的先驱程进(Cheng Chin)教授说。他说:“我们的计划有点像建造一个飞行模拟器,让你体验在地面上体验巨大重力的感觉。”

在Chin的实验室里,一个原子样品首先被冷却到接近零的温度。接下来,研究人员在样本上施加振荡磁场,观察向外喷射的原子,他们称之为“玻色烟火”。


他们还看到了与射流的相干性,这反映了盎鲁辐射的量子特性。“我们意识到,这些辐射也可能为盎鲁辐射的量子起源提供一个新的视角,”该研究的合著者、研究生雷锋说。

在对系统进行了一些操作以获得对喷流时间的更多控制并收集数据之后,他们研究了结果。磁场扮演着“飞行模拟器”的角色,有效地再现了以极高加速度运动的效果,而烟花是盎鲁辐射的结果。他们的发现与盎鲁对辐射行为(包括温度)的预测非常一致。

科学家们希望通过研究这个系统,能够阐明黑洞和宇宙中其他极端情况下的一些物理现象。这包括信息悖论,它指出了黑洞吞噬一切的根本问题;尽管量子力学认为宇宙中没有任何信息会丢失。

但是科学家们长期以来都在研究这些现象,因为他们认为这些现象可以为任何物理学家提供一个圣杯:将描述作用于宇宙的力的理论从最大的尺度上联系起来,比如引力;到最小的,比如量子力学。现在,这种排列中有一些空隙,这让物理学家们感到困扰,他们喜欢用一个优雅的理论来描述一切。

“这真的是一个难得的机会,有一个桌面实验,可以看到这些物理现象,”Chin说。“另一件好事是,我们不用进入黑洞就能看到现象的‘两面’,”冯补充说。

该研究的第一作者是胡家忠(当时是芝加哥大学的博士后研究员,现在在清华大学);另一位合著者是研究生张振东。美国陆军研究办公室、国家科学基金会和芝加哥大学材料研究科学与工程中心提供了支持。

引文:盎鲁辐射的量子模拟。胡等,《自然物理快报》,2019年5月27日。

资助:国家科学基金会、美国陆军研究办公室、芝加哥大学材料研究科学与工程中心

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