干细胞的重要特征在一系列突破性发现中被揭示。
干细胞可以分化为任何一种细胞，这使人们在探索如何恢复病变或创伤组织的过程中，对它们寄予厚望，但也正是这一特性使它们难以驾驭。近来，科学家的一系列突破性进展使干细胞的许多固有特性被一一揭开，这将帮助人们进一步实现对干细胞的控制。
日本京都大学的山中伸弥(ShinyaYamanaka)曾经活化了普通小鼠表皮细胞中的4个基因，从而让这些细胞具备了胚胎干细胞(Embryonicstemcell，缩写为ESC)的大多数特性。最近，他又演示了一种更精准的方法，能够把改造后类似ESC的细胞分离出来。这种方法的有效性已被其他几个实验室证实。
反过来，诱导人工培养的胚胎干细胞分化为表皮细胞或其他组织细胞也非易事。这需要某些特定基因的活化，再加上周围环境发出特殊信号。美国加利福尼亚大学伯克利分校的杨培东(PeidongYang)和旧金山市格拉德斯通心血管病研究所(GladstoneInstitute of CardiovascularDisease)的布鲁斯·R·康克林(BruceR.Conklin)展示了一种新方法：将胚胎干细胞培养在纳米硅丝丛中，就能向细胞传递那些外部信号。杨培东和康克林预测，未来的研究人员可以借助纳米丝向细胞传递电脉冲或化学物质，诱导干细胞分化成特定的组织细胞。
一部分科学家致力于操纵胚胎干细胞进行分化，另一些研究者却在探索，如何让成年人体内的干细胞保持未分化状态。2007年，美国哈佛大学医学院的弗兰克·D·麦基翁(FrankD.McKeon)发现，一个叫做p63的基因的活性，是细胞维持干细胞状态的关键，至少在上皮细胞中确实如此。(上皮细胞包括皮肤、前列腺、乳腺及胸腺组织的细胞。)
对于研究成体干细胞与健康和疾病关系的工作者来说，获得实验材料不算难事。然而胚胎干细胞的来源却严重不足，研究者需要千方百计搞到卵细胞并培养胚胎。一种新的回收方法将使异常并作废的胚胎成为胚胎干细胞研究的材料来源。体外受精过程中，如果两个精子进入同一个卵细胞，就会产生具有多倍染色体的异常胚胎。美国哈佛干细胞研究所的凯文·埃根(KevinEggan)和他的小组，在实验中用这种胚胎取代了珍贵的卵细胞。他们发现，如果取走异常细胞中的染色体，并换上新的遗传物质，这些胚胎仍然能够发育，成功率和卵细胞培育的胚胎相同，而且能够产生外观正常的干细胞。
撰文/克里斯廷·苏亚雷斯(Christine Soares)
译/刘旸 校/虞骏
打印硅芯片和自旋的妙用
打印机可以打印出芯片，电子自旋则在计算机逻辑门中找到了用武之地。
现在回过头来看看老式打印机，那冰冷的“吱吱”声和讨厌的边缘穿孔打印纸，是否让你觉得很落伍？然而10年之后，当你再次回首端详今天被我们称为“打印机”的设备时，肯定也会觉得落伍——到那时，能够打出整件物品的三维立体打印机，售价已经在逐步下降，新型打印机甚至能够打印出电子电路板乃至功能完整的电路。研究人员现在已经发明了一种能打印出硅芯片的打印机。
这种设备是日本精工爱普生公司的材料科学家古泽昌宏(MasahiroFurusawa，音译)及其同事设计研制的，能够喷出聚硅烷(polysilane)，也就是一种由氢和硅构成的聚合物。一旦聚硅烷沉积下来，把它放进厨房烤箱，设定在清洗模式的温度下烘烤，便可把它所含的氢除掉，剩下来的就是晶体硅了。这种技术可以代替传统的微芯片生产工艺。传统工艺要求将硅提纯，并在硅基片上进行制版和蚀刻，不仅过程复杂，而且十分浪费：99%的硅都在制作过程中被浪费掉了。虽然硅打印机依然是一种很难伺候的设备，打印出来的芯片在精细程度上也赶不上传统技术。不过，它或许可以降低低精度硅器件的成本，比如显示器电路和太阳能电池等。
未来的电子设备玩家在回忆如今电路中的电流时，也会觉得非常落伍。今天的电路在传送信号时，是用电子的存在与否来表示数据的，完全没有考虑电子的自旋(spin，与经典物理学中的“旋转”相对应的一个量子力学性质)。目前正在崛起的自旋电子学(spintronics)，就是要充分利用这种以前无人问津的信息资源。目前，自旋电子学只在硬盘上实现了应用。研究人员正在努力探索如何把这项技术应用到执行计算任务的逻辑门上，主要原因在于，改变电子自旋所需的能量，比改变电流方向所需的能量要少。然而这项技术的难点在于，探测并操作自旋需要借助磁铁，把磁铁集成到硅电路中是件相当棘手的事情。(参见《环球科学》2007年第11期《钻石量子计算机的心脏》一文。)
美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的物理学家阿南·德里(HananDery)及其同事，提出了一项可行的逻辑门设计方案。这个方案把固定的磁铁与不同的电压结合起来，根据电子的自旋以及我们所需的门功能来操纵电子。研究小组还提出了一个粗略的构想，要用这种逻辑门制造自旋电子计算机，不过是否可行还须拭目以待。
撰文/乔治·马瑟(George Musser)
译/郭凯声 校/罗绮、虞骏
以假乱真的智能假肢
