超越政府資助
企業家精神專注於尋找資金和創意以推進醫學科學
為了減輕貧困國家傳染病的負擔，哈佛大學經濟學家邁克爾·克雷默提倡為疫苗建立一種人為的市場。在克雷默的計劃中，捐助國或機構將承諾為疫苗的開發支付一定金額，並以高價購買每劑疫苗。之後，該公司將以低價向貧困國家供應疫苗。七國集團已要求世界銀行提出一項試點建議，以測試克雷默關於針對一種試驗性疾病進行疫苗接種的建議。
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克雷默的方法是眾多方法之一，這些方法以前所未有的創造力為醫學研究規劃了新路徑。另一種嘗試是斯科特·約翰遜的創意，他是一位 50 歲的前商人，正在與多發性硬化症進行個人鬥爭。他於 2003 年成立的髓磷脂修復基金會說服了該領域五位頂尖大學研究人員合併他們的實驗室，並制定更像商業計劃的治療方法開發計劃，任何發現的專利都由該基金會控制。“在我們開始這項工作之前，如果你問找到髓磷脂藥物靶點需要多長時間，那將是 15 年，”約翰遜說。“透過這個過程，可能只需要五年。”
同樣，四個領先的癌症中心聯合努力，協調臨床試驗、共享資源並彙總他們關於一種致命骨病的研究結果：多發性骨髓瘤，一種侵蝕骨骼並迅速致死的血液癌症。領導該專案的是凱西·朱斯蒂，一位製藥公司高管，她在 1996 年得知自己患有多發性骨髓瘤。作為哈佛商學院的畢業生，朱斯蒂成立了多發性骨髓瘤研究基金會，該基金會已為研究籌集了 6000 萬美元。
克里斯汀·內斯林-沃爾哈德，一位先驅遺傳學家，也是 1995 年諾貝爾生理學或醫學獎的共同獲得者，採取了可能最個性化的方法。她用自己的錢和聯合國教科文組織-歐萊雅“女性投身科學計劃”提供的 10 萬美元獎金，以自己的名字成立了一個基金會，向年輕的女性科學家提供資助，以支付保姆和家務幫助的費用。“我們試圖找到有天賦的人，”她說，“如果她們輟學，那將是非常可惜的。我們說：利用這些資金為自己爭取擺脫家務的時間。”
沃倫·E·巴菲特的創新可能是最令人驚訝的。正如《財富》雜誌所描述的那樣，“典型的巴菲特：理性、原創，打破了極其富有的人捐款的模式”，這位世界第二富豪正在捐出他 85% 的財富，其中大部分捐給了比爾和梅琳達·蓋茨基金會。在給這對夫婦的一封公開信中，巴菲特寫道，他欽佩該基金會正在取得的成就，並渴望“實質性地擴大其未來的能力……你們兩人都運用了真正非凡的智慧、精力和愛心來改善數百萬不如我們三人幸運的同胞的生活。”巴菲特以及比爾和梅琳達·蓋茨的榜樣正在激勵其他高管和研究專業人士發揮他們的想象力，來開展研究業務。——米歇爾·普雷斯
綠色之路
化學家和汽車製造商標誌著在環境友好型燃料和汽車方面取得進展
駕駛員最近聽到了很多關於乙醇燃料的訊息，這種燃料比汽油燃燒更清潔，並且來源於可再生的國內生物質。加拿大生物技術公司Iogen 公司開闢了一條生產乙醇燃料的新途徑。那裡的研究人員沒有轉化價格相對較高的農作物，而是決定專注於透過轉化低成本農業殘渣和廢物中堅韌的含糖纖維素來製造乙醇。Iogen 公司率先利用纖維素乙醇燃料，開發出可以從小麥和大麥秸稈中提取糖分的酶。該公司正在運營世界上第一個也是唯一一個示範“生物精煉廠”，該精煉廠每天可以將多達 40 噸秸稈轉化為纖維素乙醇。
另一種可再生替代燃料是生物柴油——主要是植物油，經過加工後可用作清潔燃燒的柴油燃料。目前將這些油中不需要的脂肪酸轉化為酯類的方法，以便所得液體可以在柴油發動機中燃燒，包括用強酸（如硫酸）或鹼（如氫氧化鈉）等處理。這些工藝昂貴、能源效率低下、化學浪費且對環境具有破壞性。日本橫濱東京工業大學的原道和和日本的幾位研究同事已經證明，用硫酸處理廉價糖、澱粉或纖維素的炭化混合物可以製成固體酸催化劑，用於製造完全不溶、製備廉價且易於回收的生物柴油。此外，它表現出比液態硫酸顯著更高的催化活性。
正如研究人員正在努力使生物柴油燃料得到更廣泛的應用一樣，汽車工程師也在努力使柴油發動機執行得更清潔。儘管專家認為現代柴油動力汽車相對環保，但它們燃燒燃料的較高溫度會導致不良的氮氧化物 (NOx) 和煙塵排放。德國汽車製造商戴姆勒-克萊斯勒是致力於製造更環保柴油發動機的領導者，該公司最近推出了 BLUETEC 技術——一種模組化尾氣處理系統，可顯著減少氮氧化物和煙塵的排放。BLUETEC 技術有助於打造迄今為止最清潔的柴油動力總成，使柴油汽車能夠滿足最嚴格的美國排放標準。
另一種汽車發動機技術比標準內燃動力裝置具有更高的里程數，因此每行駛一英里產生的二氧化碳更少，這就是汽油-電動混合動力，它將汽油發動機與電動機結合在一起。目前的混合動力汽車在走走停停的城市駕駛中節省燃料，但在高速公路上行駛時幾乎沒有里程優勢。來自包括通用汽車、戴姆勒-克萊斯勒和寶馬在內的財團的新型雙模混合動力系統提高了低速和高速時的燃油效率。與大多數混合動力汽車一樣，雙模系統將制動能量回收為電池電量，在停車時關閉發動機，並且可以在低速車輛速度下僅靠電力執行。但與目前的單模混合動力系統不同，雙模汽車不僅在城市交通中而且在高速公路上都提供了更高的燃油效率，綜合里程提高了 25%。
提高混合動力汽車環保效能的另一種方法是讓它們能夠儲存來自電網的電力，以便有時它們可以僅靠電力執行，而不是從汽油燃燒內燃機驅動的發電機中獲取電力。當兩家公司，加利福尼亞州 EnergyCS 和 Clean-Tech 的合資企業 EDrive Systems 和加拿大公司 Hymotion 分別為豐田普銳斯推出了插電式混合動力升級套件時，這些插電式混合動力汽車更接近商業現實。EDrive 的系統是混合動力汽車鋰離子電池系統的更大替代品，價格將在 10,000 美元到 12,000 美元之間。Hymotion 附加元件是為車隊提供的補充鋰離子電池系統。訂單超過 100 輛的車輛，每輛車的價格為 9,500 美元。新的電池組不會改變普銳斯的基本操作；全電動功率僅限於低速。任何一個單元都可以透過連線到標準家用電源插座來充電。在這些發展之後，通往更綠色、更可持續能源未來的道路似乎正在開啟——史蒂文·阿什利
解開阿爾茨海默症之謎
瞭解關鍵蛋白質的工作原理可能預示著治療方法的出現
隨著世界範圍內老年人口的膨脹，戰勝衰老的可怕推論——阿爾茨海默病——的競賽變得越來越緊迫。今年，在這方面取得了一些令人鼓舞的進展。在評論員稱之為“技術上的傑作”中，華盛頓大學醫學院的 約翰·R·西里託 和 大衛·M·霍爾茨曼 追蹤了破壞性阿爾茨海默病蛋白（稱為 β-澱粉樣蛋白）的產生，該蛋白髮生在稱為突觸的神經元連線處，並將突觸活動與 β-澱粉樣蛋白的增加直接聯絡起來。
神經細胞透過釋放化學物質脈衝在突觸間隙中進行交流，西里託的團隊發現，這些神經遞質的噴發伴隨著來自同一區域的 β-澱粉樣蛋白的釋放。這些實驗不僅確定了 β-澱粉樣蛋白可能的神經元儲存位置和釋放機制，β-澱粉樣蛋白隨後會在大腦的細胞間空間中造成破壞，而且還確定了蛋白質釋放的可能原因在於突觸啟用本身。儘管這一發現並不一定意味著大腦的過度活動是導致阿爾茨海默病損害的原因，但它可能解釋了為什麼一些大腦活動最活躍的區域也是阿爾茨海默病患者受影響最嚴重的區域。
抵消這些影響的一個關鍵是早期檢測疾病，霍爾茨曼 與同樣來自 W.U. 醫學院的 蘭德爾·J·貝特曼 的另一項壯舉應該使這成為可能。他們設計了一種測試，可以測量大腦中 β-澱粉樣蛋白的產生和清除。這對組合建立了氨基酸亮氨酸的標記版本，神經元通常將其用作 β-澱粉樣蛋白的構建塊，然後將其施用於健康的年輕人類受試者。
貝特曼後來在志願者的腦脊液中尋找由此產生的標記 β-澱粉樣蛋白的出現，發現蛋白質的清除速度略快於其產生速度。然而，該測試也可以用於阿爾茨海默病患者，以幫助研究人員解決長期存在的問題，即該疾病是由異常高的 β-澱粉樣蛋白產生還是蛋白質功能障礙的清除引起的。最終，脊髓穿刺方法可以尋找疑似阿爾茨海默病早期症狀的人的 β-澱粉樣蛋白升高，或測量藥物療法對已確診患者的影響。
其中一種治療方法可能有一天會基於路易斯安那州立大學的 羅伯特·P·哈默 開發的合成蛋白質片段，以破壞被認為會引發阿爾茨海默病患者大量腦細胞死亡的斑塊的形成。斑塊是纖維的聚集，當單個 β-澱粉樣蛋白肽開始異常粘連在一起時形成。哈默還調整了 β-澱粉樣蛋白的構建塊，合成了允許 β-澱粉樣蛋白相互結合的氨基酸的非粘性版本。將工程片段新增到裝有正常 β-澱粉樣蛋白的試管中，阻止了蛋白質形成纖維的能力，即使在暴露四個月後也是如此。如果它在人腦中也能做到同樣的事情，那麼數千萬阿爾茨海默病患者最終可能會從有毒斑塊的致命負擔中解放出來。——克里斯汀·索雷斯
開始看到光明
二維光波指向病毒和隱形人的光學成像
幾年前，電氣工程師 伊戈爾·I·斯莫利亞尼諾夫 透過應用時間機器的物理學推匯出了金屬表面電磁波的特性。這位馬里蘭大學的教授正在研究已成為材料科學中最熱門領域之一的等離子體激元學，其中光從三維波（光子）轉變為二維波（等離子體激元），例如，沿著金屬板的側面波動。如果你在板上滴一滴液體，等離子體激元會被捕獲——就像黑洞內的光子一樣。如果你在板上鑽一個孔，等離子體激元可以從一側傳播到另一側——就像光子穿過蟲洞一樣，蟲洞是時空中兩個不同區域之間的假想通道。事實上，這個孔可能被用來建立一個時間機器的類似物，並引起科幻小說愛好者熟悉的所有矛盾。斯莫利亞尼諾夫推斷，如果時間機器不起作用，那麼它們的類似物也不應該起作用，由此他得出了關於波的行為的結論。
斯莫利亞尼諾夫和他的同事現在已經使用他的液滴黑洞類似物建立了一個顯微鏡，可以觀察到小於照明光波長的細節——任何物理學教科書都會告訴你這是不可能的壯舉。關鍵在於等離子體激元的波長比它們轉換成的光子的波長短，因此它們對更精細的特徵做出反應。在一項測試中，斯莫利亞尼諾夫的團隊使用波長約為 500 奈米的雷射來產生波長為 70 奈米的等離子體激元。一滴甘油將它們聚焦以形成二維影像，常規光學顯微鏡觀察到了該影像。該團隊拍攝了 100 奈米寬的病毒的照片。該系統比電子顯微鏡更容易使用。
與等離子體激元學一樣，相關的超材料科學——創造具有光學特性的人造原子，這種光學特性與任何天然原子都不同——是一扇通往如此奇妙的世界的大門，它肯定一定是虛構的，但又不是。今年春天，超材料先驅、倫敦帝國學院的 約翰·B·彭德里 與杜克大學的 大衛·舒裡格 和 大衛·史密斯 以及蘇格蘭聖安德魯斯大學的 烏爾夫·萊昂哈特 獨立地表明，超材料外殼可以將光線重定向到物體周圍，使其隱形——不僅僅是非常暗（如當前的隱形技術），而是真正隱形。儘管這種隱形裝置具有明顯的軍事應用，但研究人員更希望將其作為超材料可以做什麼的一個例子。
等離子體激元學最直接的實際應用是在電子學領域。工程師們長期以來一直尋求利用光進行計算，但光子比電子更難處理。新材料使之變得更容易。賓夕法尼亞大學的 納德·恩格塔 和他的同事們已經提出了一套標準化的等離子體激元元件，類似於電阻器、電容器和電感器，這可以讓工程師使用光而不是電來構建電路。就像將電絕緣體夾在兩個導體之間會產生電容器一樣，在光束中放置非等離子體激元材料（例如奈米尺寸的玻璃珠）會產生光學電容器。等離子體激元材料（金屬）充當電感器。這些裝置允許工程師像電子電路一樣連線光學“電路”。在電路中流動的“電流”不是電荷的運動，而是與光相關的電場波動。在不久的將來，奇妙的等離子體激元世界可能會掛在 Radio Shack 的貨架上。——喬治·穆瑟
母細胞的希望
幹細胞生物學繼續暗示未來的醫療益處
最近的研究趨勢已將目標定為擁有自己的幹細胞並保留胚胎，這對喬治·W·布什總統等有影響力的批評者表示贊同。即使胚胎保持完整——這些研究的目標——目前尚不清楚這些方法是否會滿足布什和其他反對他們認為是不道德地篡改生命物質的人。
哈佛幹細胞研究所的 凱文·埃根 和他的同事將胚胎幹細胞與皮膚細胞或成纖維細胞結合在一起，創造出融合細胞，這些融合細胞重新程式設計自身以類似於與皮膚細胞捐贈者基因匹配的胚胎幹細胞。這些細胞將具有多功能性，可以轉變成任何其他細胞型別——並且不需要克隆程式，而克隆程式需要破壞胚胎。
在近期，融合細胞提供了理解基本幹細胞生物學的潛在益處，從而可以理解如何使成體細胞恢復到能夠轉變成許多不同細胞型別的狀態。該技術仍然效率低下，並且重新程式設計的細胞包含來自原始胚胎幹細胞的染色體片段，因此無法為患者提供完全的基因匹配，研究人員正在努力解決這一缺陷。
從理論上講，瞭解細胞如何回到其發育的早期狀態，可能會有一天導致一種藥物的出現，該藥物可以觸發一種過程，使暴露於該化合物的胰腺細胞可能會恢復為幹細胞，然後轉變成產生胰島素的細胞。由於前方的道路漫長，研究人員強調，應該繼續對從胚胎獲得的幹細胞進行研究。
幹細胞的希望再次透過一項治療狼瘡患者的實驗性療法得到證實——狼瘡是一種患者的免疫系統針對自身身體組織的疾病。由西北大學範伯格醫學院的 理查德·K·伯特 領導的一個小組從患者的骨髓中移除了幹細胞。然後，藥物清除了白細胞群，然後將幹細胞返回到體內，在那裡它們形成了不太可能產生破壞性抗體的新白細胞。在一項針對 48 名患者的研究中，一半的患者在五年後沒有患病。
確定胚胎幹細胞如何分化為成熟細胞最終可能會促進開發重新程式設計成體細胞的方法。這些技術可能使成熟細胞恢復到其“多能”狀態，在這種狀態下，它能夠轉變成不同的細胞型別。懷特海生物醫學研究所的 勞裡·A·博耶 和 理查德·A·楊 及其同事證明了三種蛋白質如何控制這個過程。
另一項研究發現強調了在不滿足對直接醫療益處的需求的情況下探索幹細胞生物學複雜性的重要性。懷特海研究所的 蘇珊·L·林德奎斯特 和合作者證明，朊病毒蛋白（在畸形時會引起瘋牛病）在其正常狀態下在體內具有關鍵的幹細胞相關功能。
該蛋白質似乎有助於維持體內產生血細胞的幹細胞供應。懷特海的實驗人員透過照射小鼠以殺死產生血液的幹細胞來證明朊病毒的作用。然後進行了骨髓移植以再生血液前體。在缺乏該蛋白質的小鼠中，幹細胞逐漸喪失了自我重建的能力。
布什決定將幹細胞研究限制在 78 條現有細胞繫上，這阻礙了該領域的發展。今天，可行的細胞系遠遠少於最初允許的數量，其中許多細胞系受到汙染。民主黨眾議員 戴安娜·迪蓋特 和共和黨眾議員 邁克·卡斯爾 試圖放寬限制。他們成功獲得了國會同事的支援，但最終被布什的否決權所阻止——這是他執政以來的第一次否決。沒有人知道幹細胞療法是否會產生徹底的新療法。然而，如果沒有承諾繼續不受政治束縛的基礎研究，這種無知肯定會繼續下去。——加里·斯蒂克斯
智慧標籤變得更智慧
下一代電子標籤有望超越 RFID
射頻識別 (RFID) 裝置在過去十年中的激增簡直是非凡的。數百萬駕駛員依靠其 E-ZPass 卡中的 RFID 微晶片來快速透過收費站。沃爾瑪等零售商使用 RFID 技術來跟蹤其龐大的庫存，一些寵物主人甚至將微小的晶片植入其貓狗的皮膚下。
但是，RFID 革命最廣泛的承諾之一——這些裝置將取代無處不在的條形碼——尚未實現，因為它們的成本太高。儘管最簡單的 RFID 標籤現在的單價約為 20 美分，但單價必須降至約 1 美分，製造商才能經濟地將這些裝置附加到超市銷售的每件商品上。對於傳統的矽基標籤來說，這種降低可能是不可能的，因此研究人員一直在努力用更便宜的材料塑膠構建 RFID。
2005 年，比利時魯汶的微電子公司 IMEC 的一組工程師透過構建由並五苯製成的二極體克服了一個主要的技術障礙，並五苯是一種具有半導體特性的有機化合物。由於二極體將電流限制在一個方向上流動，因此 RFID 閱讀器發射的振盪射頻訊號可以在標籤的電路中感應出直流電，從而使晶片能夠傳送返回訊號。（此訊號告訴閱讀器標記商品的序列號。）在 IMEC 取得突破之前，有機裝置被認為速度太慢而無法為 RFID 晶片供電，但比利時小組表明，他們的二極體可以有效地從用於識別標籤的高頻無線電波中發電。
下一步發生在今年年初，荷蘭埃因霍溫的飛利浦研究實驗室的 尤金尼奧·坎塔託雷 領導的一個小組宣佈，他們已經構建了一個完全由塑膠電子器件製成的全功能 RFID 標籤。這種晶片比矽基標籤更容易製造，因為該設計可以直接印刷到塑膠基板上。消除複雜的組裝可能會為將低成本 RFID 標籤納入產品包裝鋪平道路，從而為每件商品提供唯一的識別訊號，而不是條形碼。而且由於 RFID 閱讀器的範圍為幾米，超市收銀員可以透過一次掃描購物車中的所有物品來加快結賬過程。
與此同時，惠普實驗室的工程師們設計了一種微型無線晶片，最終可能會在許多應用中取代 RFID 標籤。這種名為 Memory Spot 的晶片可以容納高達 4 兆位的快閃記憶體，並以每秒 10 兆位的速度將資料傳輸到閱讀器。RFID 標籤僅攜帶約 500 位——僅足以儲存序列號——而 Memory Spot 可以包含一個短影片剪輯、幾張影像或數十頁文字。這些晶片的尺寸為幾毫米，可以嵌入到護照、明信片、藥品標籤和醫院腕帶中。然而，預計這些裝置在未來兩到五年內不會上市。——馬克·阿爾珀特
雞籠式電子器件
碳結構提供新器件和非凡的物理學
自 1985 年發現巴克球（例如巴克敏斯特富勒烯——一種由 60 個碳原子組成的奈米級球體，其連線方式類似於傳統的足球）以來，研究人員一直密切關注各種雞籠狀碳結構。他們既尋求揭示這些新型化合物的基本化學和物理性質，又尋求開發可能在未來超越傳統矽技術的微電子和奈米電子器件。該系列最新的成員在結構上是最簡單的：石墨烯，一種扁平的單層碳原子，以石墨的標準六邊形圖案鍵合在一起。
2005 年 11 月，兩個獨立的研究小組，一個由曼徹斯特大學的 安德烈·K·蓋姆 領導，另一個由哥倫比亞大學的 菲利普·金 領導，實驗證實了石墨烯的一些非凡的電子特性，這些特性早在 1947 年就已被預測。在普通的金屬或半導體中，電子在許多方面表現得像遵守牛頓運動定律的粒子，只是由於與材料原子晶格的相互作用，其所謂的有效質量與電子的真實質量不同。
然而，在石墨烯中，電子的有效質量為零，它們的行為類似於遵守愛因斯坦相對論版本的基本粒子，儘管在一個極限速度約為每秒 800 公里而不是通常的每秒 30 萬公里的領域中。電子以該極限速度傳播，無論它們具有什麼能量，就像光子（一種光粒子）始終以真空中的光速傳播一樣。這些結果開啟了一個非凡的相對論物理學新領域，可以在桌面實驗中進行探索。
石墨烯器件的開發（最終可能會超越矽）向前邁進了一大步，當時佐治亞理工學院的 沃爾特·德·希爾 與該學院和法國國家科學研究中心的合作者一起，使用了微電子行業的標準光刻和蝕刻技術來製造石墨烯電路。該小組構建了原理驗證電晶體和稱為量子干涉器件的環狀結構，並研究了石墨烯帶的特性。石墨烯可以輕鬆地按需成型，這可能使其優於碳奈米管，碳奈米管就像捲成細長圓柱體的石墨烯條，並且具有許多相同的電子特性，但更難構建成許多器件所需的複雜、精確的圖案。
奈米管研究人員也在不斷取得新突破。加州大學聖地亞哥分校的 普拉巴卡爾·R·班達魯 和他在該校以及克萊姆森大學的同事展示了一種全新的基於奈米管的電晶體。在以前的設計中，寬金屬電極充當“柵極”，控制透過位於其頂部的奈米管的電流。班達魯和同事們轉而使用 Y 形奈米管；三個分支中的任何一個都可以用作柵極電極，其電壓控制著流經另外兩個分支的電流。金屬柵極的缺失使得電晶體可以比其未分支的同類產品小得多，從而為超越傳統矽微電子器件的微型化提供了可能的途徑。
在碳奈米管制成的宏觀材料領域，德克薩斯大學達拉斯分校奈米技術研究所的 雷·H·鮑曼、梅·張 和 邵裡·方 以及他們在該校和澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的合作者開發了一種高效的新方法來製造可能快速適應商業生產的奈米管薄片。該過程聽起來異常簡單：研究人員將粘合條貼在“奈米管森林”（想象一下奈米級密集的竹林）的邊緣，然後以穩定的速度拉開粘合條，將森林中的垂直管拉出，使其呈水平行排列。
他們在不到一分鐘的時間內製造出了厚約 20 微米、寬 5 釐米、長 1 米的薄片，並且沒有什麼可以阻止將該工藝擴充套件到更寬和更長的尺寸。一個簡單的潤溼和蒸發過程將薄片緻密化至約 50 奈米厚。這些薄片堅固、輕便、透明、高度靈活且導電，非常適合用作太陽能電池、有機發光二極體、顯示器和人造肌肉中的電極。它們也可以用作偏振光光源和許多其他不同的應用。無論是像石墨烯一樣扁平還是捲成奈米管，雞籠狀的碳形式都在不斷壯大。——格雷厄姆·P·柯林斯
種植替換部件
生物工程師現在從頭開始培養膀胱和血管
儘管我們可能無法像蠑螈那樣重新長出肢體，但人體確實具有內在的再生能力，組織工程學科已經發現了利用這種能力的方法。由天然和合成纖維製成的可生物降解支架可以接種細胞，這些細胞聚集在一起形成模擬人體天然軟組織基質的薄片。
為了再現軟組織的力學效能，匹茲堡大學的生物工程師 威廉·R·瓦格納 和 邁克爾·S·薩克斯 將一種廉價聚合物聚酯脲脲製成支架。這種圓柱形支架的強度類似於肺動脈瓣的強度，因為它根據應力施加方向的不同而對應力做出不同的反應。在製造過程中，活細胞可以整合到支架中，並且可以控制其力學效能以建立定製的組織補片。
在四月份的一次會議上，瓦格納聲稱，這種注入了平滑肌細胞的生物材料補片可以促進大鼠從心臟驟停中恢復後的心臟癒合並減少疤痕組織的形成。血管組織（富含血管的組織）是最難工程化的組織。研究人員希望使用注入肌肉來源幹細胞的補片重複該實驗，以期獲得更好的結果。
加利福尼亞州生物工程公司 Cytograft 已經進入臨床試驗階段，該公司已獲得一項專利，該專利是關於從人類患者自身細胞中生長血管的方法。血管的機械強度來自排列成薄片的成纖維細胞（結締組織細胞）。
這些薄片被製成圓柱體，並襯有取自靜脈內壁的內皮細胞。血管需要數週才能成熟。但它們的植入不會像外來於患者身體的材料那樣引發自身免疫或炎症反應的擔憂。
在阿根廷的一項可行性試驗中，Cytograft 將其工程血管植入了兩名透析患者體內。至少在九個月內，兩者都沒有遇到植入物的問題。工程組織可以替代目前植入在靜脈和動脈之間以促進機器過濾血液的合成分流器。至少 30% 的這些分流器在僅僅一年後就會失效。該公司的技術也可能用於冠狀動脈搭橋手術，並且該產品可能適用於兒童。
組織工程進展的一個障礙是，一旦植入患者體內，肌肉等厚組織無法從人體自身的網路中獲得足夠的新血管滲透，以保持組織存活。為了解決這個問題，由以色列海法以色列理工學院的 舒拉米特·萊文伯格 領導的一個多機構團隊建立了能夠產生自身血管的小塊肌肉。
研究人員在塑膠可生物降解支架上結合了三種類型的細胞：肌母細胞（變成肌纖維）、內皮細胞（形成血管管）和成纖維細胞（是穩定細胞壁的平滑肌細胞的前體）。內皮細胞變成血管，募整合纖維細胞並導致它們分化成平滑肌細胞。一旦植入大鼠體內，不到一半的血管被血液灌注。但是，當用三種細胞型別植入時，存活的細胞數量是用肌母細胞和成纖維細胞（沒有產生血管的內皮細胞）組成的植入物的兩倍。該技術最終可能有助於解決為工程細胞提供氧氣和營養物質並允許它們清除廢物的持久挑戰。——布里·芬戈爾德
移動中的機器人
改進的數學模型和感測器賦予機器人更強的移動性
2005 年 10 月，各團隊觀看他們的機器人在崎嶇的莫哈韋沙漠中導航，這是國防高階研究計劃局 (DARPA) 贊助的挑戰賽的一部分。去年的挑戰賽陷入停頓，沒有一個參賽者完成了超過 150 英里比賽的 5%。但去年，一切都變了。四臺機器人在不到 10 小時內完成了比賽，斯坦福賽車隊機器人的獲勝機器人 Stanley 創下了高達 38 英里/小時的速度。這種戲劇性的命運轉變可以歸因於軟體和感測器的進步。
當車載雷射和雷達系統掃描地形時，機器學習演算法跟蹤和研究影像，使經過改裝的大眾途銳 Stanley 能夠快速避開障礙物並協商轉彎。用於分析前方道路的機率方法使 Stanley 避免了一個常見的陷阱：幻覺出虛構的障礙物。
雖然 Stanley 可能有一個人的名字，但雙足機器人 RABBIT 具有令人吃驚的人類步態。密歇根大學安娜堡分校的控制理論家 傑西·W·格里茲爾 已經在 RABBIT 上測試了他新的步行和跑步數學模型，RABBIT 的小腿逐漸變細為輪子而不是腳。由於該機器人無法在一隻腿上靜態平衡，因此該模型比其他模型更充分地考慮了重力的影響。隨著科學家們努力自動化更多的人類任務，機器人可能會表現出令人愉悅的形式和功能。——布里·芬戈爾德
廉價測序
光學技術朝著 1000 美元基因組的目標邁進
在 2005 年，破譯一個人基因組的驚人成本大幅下降，從 2000 萬美元降至大約十分之一的水平。哈佛醫學院的 喬治·M·丘奇 以及哈佛大學和聖路易斯華盛頓大學的合作者利用現成的裝置設計的 DNA 測序技術可能有助於實現聯邦政府到 2015 年將價格降至 1000 美元的目標，專家表示，這將使解碼個人基因以用於常規醫療目的成為可能。
教會團體開發的 DIY 方法基於將廣泛可用的、相對廉價的顯微鏡與高速數碼相機相結合。熒光標籤被附加到研究人員希望讀取的 DNA 的每個核苷酸上，四種 DNA 核苷酸中的每一種都有一種顏色。相機將這些顏色資料饋送到計算機，以便解碼成 DNA 序列。他們在 2005 年發表的關於他們研究的報告中，包含了關於實驗室如何構建自己的此類裝置的詳細說明。
位於康涅狄格州布蘭福德的 454 生命科學公司 的一項相關技術也採用了與顯微鏡耦合的相機來對 DNA 進行測序，只不過該方法使用的是發光化學反應而不是熒光標籤。測序通常也依賴細菌來擴增 DNA 靶標的複製；這兩種新方法都使用珠子來捕獲 DNA，並使用酶來複制它。教會團體的版本比傳統測序方法快大約 20 倍，成本為 14 萬美元。454 公司的方法的通量比傳統測序方法高出約 100 倍，一臺機器的成本約為 50 萬美元。
與這些光學技術形成對比的是，當前的基因測序依賴於電泳，它使用電場根據分子的大小和電荷來分離分子。H. Kumar Wickramasinghe 在 IBM 阿爾馬登研究中心及其同事於 5 月份報告了一項技術，該技術可以比傳統電泳快大約 10 萬倍地分選 DNA 片段，儘管只能處理長度不超過 40 個核苷酸的片段。
該方法將電泳與原子力顯微鏡相結合，原子力顯微鏡透過在其表面上執行極其鋒利的探針來掃描表面，就像盲人使用手指閱讀盲文頁上的凸起一樣。當對探針尖端施加電場時，分子將以不同分子種類特有的速度在其表面上向上或向下滑動。研究人員指出，他們的工作不僅可以幫助加速 DNA 測序，還可以以前所未有的控制精度將分子輸送到表面上。這種精密的程度可能在新興的分子電子學領域中用於製造電路，證明是有用的。——Charles Q. Choi
材料進展
設計師們設計了從奈米棒到珍珠母的新結構
當科學家在奈米尺度上操縱構造模組時，非凡的特性就會湧現出來。德國拜羅伊特大學的 Natalia Dubrovinskaia 及其同事發現的鑽石奈米棒，緊密地堆積成一種比鑽石更堅硬的緻密形式。在 2005 年 8 月，科學家們報告說，他們透過在 2,200 攝氏度和 200 倍正常大氣壓下壓縮巴基球——每個由 60 個碳原子組成的足球狀分子——創造了這種化合物，這個過程可能適合大規模生產。奈米棒材料的潛在工業應用包括切割和拋光合金和陶瓷。
碳也是紐約州特洛伊的倫斯勒理工學院的 Pulickel M. Ajayan 及其同事選擇用來製造超彈性彈簧的材料。研究人員使用由碳奈米管制成的泡沫來設計彈簧，該彈簧結合了剛度和可壓縮性的特性。剛性材料需要很大的力才能擠壓，但通常在超過其極限後會斷裂，而可壓縮物質通常容易彎曲，但之後可以反彈到其通常的形狀，幾乎沒有損壞。反覆壓縮墊子通常會將其壓扁，並失去彈性。但是，即使經過 10,000 次擠壓，奈米管泡沫仍保持彈性，這種特性可能使該材料適用於人造關節或減振器。
有時，科學家們從自然界中汲取靈感，提出了新型材料。現代陶瓷堅固但易碎，但軟體動物的貝殼在保持固有韌性的同時表現出強度，這是因為它們精細分層的珍珠母，或稱珠母層。複製賦予珍珠母材料特性的複雜結構已被證明極其困難，因為其元件的尺寸在奈米到微米尺度之間變化。
勞倫斯伯克利國家實驗室的 Antoni P. Tomsia 及其同事發現，他們只需冷凍裝載有羥基磷灰石（骨骼的礦物質成分）的水性懸浮液，就可以模仿其結構。他們構建了一種多層類珍珠母材料，該材料可能用於人造骨骼和關節或組織再生。
從自然界汲取靈感的研究也可能被證明對電子工業有用，電子工業通常需要高溫和苛刻的酸或鹼來製造矽或其他半導體的薄膜。加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的 Daniel E. Morse 在 4 月份透露，透過將模仿海綿（marine sponges）的酶放在金表面上，他的團隊建立了用於生長半導體薄膜的模板。
海綿利用稱為矽蛋白酶的酶，構建具有玻璃針狀內部結構的複雜骨架，這些酶既充當組裝玻璃的催化劑，又充當將材料成型為針狀的物理模板。Morse 及其同事開發了當組合在一起時，作用類似於矽蛋白酶的化合物。然後，他們將它們放在金表面上，作為生長半導體薄膜的模板。來自不起眼的海綿的靈感最終可能會產生更強大的電池和高效的太陽能電池。——Charles Q. Choi
視力拯救者
可能幫助盲人看到東西的技術現在正在實驗室中
傳統觀點認為，中樞神經系統——大腦、脊髓和眼睛——在成年人中無法自愈。一旦受傷，患者將終生受損。動物實驗已證明受傷神經纖維的再生。但是，這些技術通常需要在受傷時或受傷前應用。
標準思維不再成立。波士頓兒童醫院的 Larry I. Benowitz 及其同事發現了一種分子，該分子比任何其他研究過的分子都能更好地觸發神經再生，並且在受傷後幾天應用時也能證明有效。科學家們發現，一種蛋白質，oncomodulin，是由巨噬細胞這種免疫細胞在受損的眼睛中分泌的。他們發現，當與增強其活性的化合物一起給予時，oncomodulin 可以使受傷視神經的大鼠的神經再生增加五到七倍。
Benowitz 認為，oncomodulin 有朝一日可能有助於逆轉由青光眼、腫瘤或創傷引起的視神經損傷，並計劃研究該療法是否可以幫助治療中風和脊髓損傷。測試尚未證明該化合物對人類是否有效，但其基因存在於許多脊椎動物物種中。
另一項發明為一些盲人可能能夠觀看影像和影片帶來了希望。視覺障礙藝術家和詩人 Elizabeth Goldring 是麻省理工學院高階視覺研究中心的資深研究員，她開發了這樣一種“視覺機器”。該裝置在過去十年中建立，成本約為 4,000 美元，而其更大、更笨重的靈感來源的價格標籤為 100,000 美元。Goldring 透過她的醫生髮現了一種掃描雷射眼底鏡。該儀器將影像直接投射到視網膜上，繞過了導致她失明的眼睛內的出血。（手術已經恢復了 Goldring 一隻眼睛的視力。）
臺式視覺機器用更便宜的發光二極體代替了眼底鏡的雷射，發光二極體是另一種高強度光源。Goldring 及其同事在 2 月份報告說，在一項針對 10 名志願者的視覺機器的初步臨床試驗中，大多數志願者是法定盲人，其中 6 名正確解釋了 Goldring 開發的視覺語言的所有 10 個例子，該視覺語言由包含圖形和符號的簡短單片語成。研究人員現在正朝著大規模彩色視覺機器的臨床試驗努力。在初步試驗中測試的裝置產生黑白影像。
另一種假肢可能會在未來使截肢者能夠使用來自剩餘肌肉的電訊號，從而使他或她可以透過思考更自然地移動人造手臂。目前一代的這項技術僅允許三種運動——彎曲肘部、旋轉手腕和抓握手。它通常只允許一次控制一個動作。此外，當前假肢中的電極會穿透神經，這僅能檢測到神經內有限數量的神經元，並可能導致疤痕。
為了幫助開發下一代假肢，使其能夠執行多達 22 種與人類表現更匹配的不同運動，約翰霍普金斯大學的 Protagoras Cutchis 設計了一種植入周圍神經鞘周圍而不是穿透神經本身的電極陣列。這項發明可以檢測來自神經內每個細胞的單獨電訊號，從而有可能增強對假肢的控制。因此，當人類失靈時，機器正變得越來越能夠彌補不足。——Charles Choi
大腦地圖和拯救網際網路一系列技術與推動明智的公共政策相輔相成終極計算機
量子計算機曾經是一種理論上的奇物，它的概念是將資訊儲存在 0 和 1 的量子疊加態中，被稱為量子位元或 qubits，現在正緩慢地走向現實。簡單的量子計算演示通常依賴於相對笨拙的實驗裝置，這些裝置不容易讓數百或數千個量子位元像奔騰處理器上的邏輯閘一樣協同工作。今年，研究人員最終設計出了能夠對單個帶電原子的量子態進行基本儲存和操縱的微晶片，這些原子是實現實用量子位元最有希望的候選者。密歇根大學安娜堡分校的 Christopher Monroe 和博爾德國家標準與技術研究院的 David J. Wineland 都製造了能夠儲存少量原子的晶片，為可以處理更多數量原子的更精密的晶片鋪平了道路。——JR Minkel
網路中立性
電話和有線電視公司最近開始提出向主要的網際網路內容提供商（如谷歌和 Vonage）收取“優質”頻寬訪問費用的想法。消費者團體對擬議的篡改所謂的網路中立性（即所有網際網路流量都應以相同的方式傳輸和收費的概念）感到憤怒，他們遊說聯邦通訊委員會將中立性奉為監管原則。哥倫比亞大學法學教授 Timothy Wu 一直是闡明和表達中立性價值的領導者。不幸的是，今年 6 月，眾議院投票否決了由馬薩諸塞州的愛德華·馬基提出的《2006 年網路中立性法案》，這是將網路中立性原則鞏固為法律的若干擬議法案之一。
DNA 構建模組
奈米技術的一個子學科致力於使用 DNA 分子構建結構。去年，牛津大學與阿姆斯特丹自由大學聯合描述了使用 DNA 構建四面體，一種具有三個面和一個底面的金字塔。這種剛性結構寬 10 奈米，並且可以想象地形成電子電路的構建模組，該電路沿著三個維度的路徑傳送電流。Andrew J. Turberfield 設計的技術允許在短短幾分鐘內製造數萬億個這樣的結構。——Gary Stix
大腦圖譜
三年前，微軟聯合創始人 Paul G. Allen 捐贈了 1 億美元，成立了艾倫腦科學研究所。它的第一個專案將是艾倫腦圖譜，旨在加速繪製小鼠大腦中每個基因在何時何地活躍的圖譜。今年 9 月，該研究所公佈了完整的圖譜，這是一個三維地圖，描繪了 21,000 個基因在時間和空間中的活動，解析度達到了單個細胞。該地圖是透過將整個小鼠大腦分成薄片，並探測每一片以確定哪些基因活躍以及在何處活躍而拼湊而成的。由於小鼠和人類共享高達 90% 的相同基因，研究人員希望這樣的地圖將為人類大腦發育、功能和疾病（包括阿爾茨海默病、成癮和自閉症）的遺傳學提供見解。——JR Minkel