便宜假肢也能“走出”正常步态

    科技日报北京8月6日电 （记者王小龙）美国麻省理工学院的研究小组日前开发出一种能模仿正常步态的假肢。与同类型产品相比，其最大的优势是成本低廉、性能优异，用数百美元就能实现数万美元的假肢才能实现的功能，有望为发展中国家的残疾人士带来福音。

    过去20年，假肢技术得到了长足发展。如今，最先进的假肢已经有了自己的处理器，配备了板载陀螺仪、加速度计和液压系统，让使用者的步态看起来几乎与普通人无异。但其动辄五六万美元的价格并非一般人所能承受。

    美国麻省理工学院机械工程学助理教授阿莫斯·温特的研究目标是开发出一种被动的、简单实用的高性价比假肢，让那些用不起昂贵的高科技假肢的残疾人也能走出正常的步态，获得更好的生活质量。现在，温特的研究小组报告称，他们已经计算出假肢运动的理想扭矩，找到了制造这种高性价比假肢的方法，成本只需数百美元。

    据介绍，这种假肢由弹簧、阻尼器等简单机械零部件组成。弹簧能让膝盖在脚离地伸出之前进行弯曲；与此同时，第一个阻尼器能够防止假肢产生向后的大幅摆动；另一个阻尼器则能在脚后跟着地的时候恰到好处地让假肢向前的摆动停下来。目前，温特的团队已经制造出数个这种假肢的原型，并正在印度与志愿者一起对其进行测试。据称，这里大约有23万膝上截肢患者，而绝大多数都没有便宜且适合的假肢可用。

    温特说，在印度这样的地方，绝大多数下肢残疾者佩戴的都是结构简单、没有移动部件的假肢，行走时步态看起来非常僵硬。普通人对此类残疾人仍然存有很大的歧视，致使他们很难找到工作或结婚对象。

    他说：“虽然目前这还只是一个原型，但我们已经能看出它为残疾人士生活所带来的改变。这是一项之前没有人做过的工作，我们要让这种高性能、低成本的假肢变成现实。”

    该研究由印度塔塔信托基金和美国国家科学基金会资助，相关论文发表在美国《IEEE神经系统与康复工程汇刊》上。

随着人口增加、社会经济发展及自然气候条件变化，水资源短缺、土壤盐碱荒漠化的趋势日益加剧，干旱和盐碱已成为造成农作物产量和质量下降的两个主要环境因素。为了解决这一农业难题，一直以来国内外植物学家都十分重视作物抗逆性的研究，并把较高的抗逆性作为评价作物优良品种的重要指标之一。开展作物抗逆的分子遗传机理研究可以为作物抗逆分子育种改良提供理论基础。

为了寻找水稻中的抗逆相关基因，林鸿宣研究组通过大规模筛选水稻EMS诱变的突变体库，获得了一份较强抗旱、耐盐，而且稳定遗传的水稻突变体，将该突变体命名为dst(drought and salt tolerance)。以此作为研究材料，林鸿宣研究员指导博士生黄新元和晁代印等通过图位克隆方法分离克隆了控制该抗逆性状的基因DST。该基因编码一个只含有一个C2H2类型锌指结构域的蛋白，随后被证明是一个新型的核转录因子。在dst突变体中，该蛋白的二个氨基酸的变异显著地降低了DST的转录激活活性。他们的研究表明，DST作为抗逆性的负调控因子，当其功能缺失时可直接下调过氧化氢代谢相关基因(如过氧化物酶基因)的表达，使清除过氧化氢的能力下降从而增加过氧化氢在保卫细胞中的累积，促使叶片气孔关闭，减少水分蒸发，最终提高水稻的抗旱耐盐能力。重要的是，抗逆性增强的dst突变体在正常生长情况下其产量与对照品种(野生型)相比没有明显的变化，为该基因在作物抗逆育种中的应用提供了便利。通过一系列实验，他们揭示了一种调节水稻抗旱耐盐的分子调控新机制。即旱盐胁迫时，水稻通过下调DST的表达，进而降低其下游过氧化氢代谢相关基因的表达，减小叶片气孔的开度，控制水分的流失，从而增强抗干旱和耐受盐胁迫的能力。这项研究成果加深了人们对作物抗逆性状遗传调控机理的认识，同时也为作物抗逆分子育种提供了具有自主知识产权的重要新基因。

这项研究得到国家自然科学基金委、科技部“973”项目和“863”专项、中科院和上海市科委等的资助。