从制造生物燃料和确定心血管风险的新方法,到无冰箱食品加工和更高效的燃料喷射器,北卡罗来纳州的研究人员正在开发应对全球挑战的创新方法。
校长的创新基金正在帮助那些研究人员和其他人将他们的研究致力于市场。自2010年以来每年,该基金已支持一组新的项目,潜力会导致迫使市场解决方案。
今年,6个研究团队获得了2014年总理创新基金的资助:
“切割并替换”基因编辑
编辑选择感兴趣的DNA序列——添加、删除、激活或抑制特定基因——的能力是遗传学研究的圣杯,包括许多疾病的分子基础。
Rodolphe Barrangou使用称为CRISPR-CAS的系统,以瞄准细菌中的某些DNA序列。CRISPR代表“集群定期间隙短文重复”,CAS是一种基因家族和与CRISPR系统相关的相应蛋白质。本质上,细菌使用该系统作为防御机制和免疫系统,免受病毒等不需要的入侵者;现在,Barrangou和同事正在利用同样的系统来快速,精确地定位某些基因进行编辑。
副教授食品、生物加工和营养科学Barrangou目前正在研究一套新的基因组编辑工具,可以切割目标DNA,为精确的基因修改奠定基础。他的工作有望在食品和生物技术应用以及农业、生物技术和医学中使用的生物模型中操纵相关细菌。
极端的生物燃料
海水藻类生产的石油可以转化为生物燃料,而不消耗宝贵的土地和淡水资源。这个问题?这是不划算的。北卡罗来纳州立大学的研究人员Heike Sederoff, Amy Grunden, Robert Natelson和Kelly Zering在极端微生物的帮助下找到了解决这个问题的方法。
极端微生物是生活在极端环境中的生物,比如温泉、酸性湖泊或极地冰盖。这些微生物产生的酶在工业上很有用——“极端酶”,可以在极端条件下工作,用于清洁衣物的洗涤剂,或用于让你的奶酪尝起来不那么苦的食物,甚至有助于处理致命的化学武器,如沙林毒气。
研究人员找到了一种方法,从极端微生物中提取负责生产特定酶的基因,并将其放入藻类中。然后,藻类既生产生物燃料所需的石油,又生产我们感兴趣的极端酶。极端酶的销售抵消了生物燃料生产的成本,使生产一种商业上可行的可再生液体运输燃料成为可能。
识别“脆弱的”动脉斑块
工程小林江和保罗代顿教授开发了一种新的超声装置,可以帮助识别动脉斑块,这些斑块具有突破和引起心脏病发作或中风的高风险。
现有的最先进的技术能够确定斑块是否存在于动脉中,但不能判断它是否易受攻击。这使得难以评估患者的风险。
“我们的目标是制定有效认同哪些斑块脆弱的东西,”代顿说。“校长的创新基金将使我们能够在临床前模型中测试对比度增强的血管内超声成像,并进一步验证我们的商业化和最终翻译的技术。”
没有冰箱?没有问题
NC州食品科学家Josip Simunovic是一家在无菌处理领域的先驱,一种用于在无菌环境中快速加热和包装食品的系统。他获得了10美元专利的创新使食品行业成为可能的汤和水果小吃等包装中的货物稳定的食物可以在不需要制冷的情况下保留它们的风味和营养价值。
现在,Simunovic正在开发模块化无菌加工系统的原型,可以由研发实验室和小型食品加工公司使用,用于一小部分工业规模系统的成本。
西穆诺维奇表示,低成本体系将为食品行业的“起义者”提供工具,以开发各种各样的创新食品,比如大胆地为新兴一代的食品爱好者开发新的辣酱。
用于废热回收的热电纺织品
美国生产的能源有一半是废热,其中大部分是在生产过程中损耗的。
但是,如果浪费的电力可以被收集并重新用于工业工厂的其他电子产品,比如LED照明,会怎么样呢?这就是我们的愿景纺织研究员Jesse Jur和前研究教授Mark Lorggo(现在在佐治亚州)。它们正在创建柔性热电纺织品,该纺织品从温度差速器中收获功率,例如加热的管道和冷空气之间的电力。
带有嵌入式电子器件的纺织品足够灵活,可以缠绕在管道上,可以延伸到墙壁上,也可以嵌入角落和缝隙中,产生直流电压,以补充其他电源。热电纺织品能处理低温热损失——这是目前的技术做不到的——而且比现有设计的制造成本更低。
该团队最近添加了博士后学生Krishamraju Ankiveddy,正在开发在实验室和行业合作伙伴中进行测试的原型。
可变喷油器可以使汽车发动机更清洁,更高效
虽然新技术的替代化石燃料是许多研究人员的焦点,但NC国家工程教授铁刚和格雷格·巴克纳正在努力改变喷射燃料喷射器的几何形状,他们认为将提供双剂量改善美国经济每天消耗3.85亿加仑的汽油。
他们正在开发一种新的喷油器,该喷油器能最优地调整内燃机燃油流动的方向和速度,并能在气缸的上下循环中自动改变燃油喷射的时间。他们希望将发动机效率提高10%,同时减少清洁引擎的排放。
主要汽车制造商对研究人员在百年校园内的实验室进行了第一个和第二代原型的兴趣,但他们希望在他们承诺在即将到来的模型中安装某些东西之前,他们希望看到一个完整的工作引擎。这是研究人员的下一步,使您的发动机不易易于坑停止。
