Alternativa litijskim baterijama, laboratorijski uzgojeno uho i izravan ispis zvukom

Istraživači su nam i ovaj tjedan predstavili niz novih znanstvenih saznanja i prionirskih otkrića, primjenjivih na svakodnevni život

Mladen Smrekar subota, 4. lipnja 2022. u 06:00

Fluorescentni senzori koji se mogu koristiti za označavanje i snimanje širokog spektra molekula nude jedinstven uvid u žive stanice. Međutim, obično se mogu koristiti samo u stanicama uzgojenim u laboratorijskoj posudi ili u tkivima blizu površine tijela, jer se njihov signal gubi kada se implantiraju preduboko. Inženjeri MIT-a sada su smislili način kako prevladati to ograničenje.

Koristeći novu fotonsku tehniku istraživači MIT-a dramatično su poboljšati fluorescentni signal. Ovim pristupom senzori se mogu usaditi do 5,5 cm duboko u tkivo i pritom dobiti snažan signal
Koristeći novu fotonsku tehniku istraživači MIT-a dramatično su poboljšati fluorescentni signal. Ovim pristupom senzori se mogu usaditi do 5,5 cm duboko u tkivo i pritom dobiti snažan signal

Ova vrsta tehnologije, opisana u radu koji objavljuje Nature Nanotechnology, mogla bi omogućiti korištenje fluorescentnih senzora za praćenje specifičnih molekula unutar mozga ili drugih tkiva duboko u tijelu, za medicinsku dijagnozu ili praćenje učinaka lijekova, kažu istraživači.

Umjetni enzim kao obnovljivi izvor energije

Novi umjetni enzim može prožvakati lignin, čvrsti polimer koji drvenastim biljkama pomaže da održe svoju strukturu. Lignin također pohranjuje ogroman potencijal za obnovljivu energiju i materijale, izvijestili su istraživači Sveučilišta Washington State i Odjela za energetiku nacionalnog laboratorija PNNL u časopisu Nature Communications.  

Istraživači Xiao Zhang i Chun-long Chen ispituju lignin pomoću novog biomimetičkog peptoidnog katalizatora
Istraživači Xiao Zhang i Chun-long Chen ispituju lignin pomoću novog biomimetičkog peptoidnog katalizatora

Lignin je drugi najzastupljeniji obnovljivi izvor ugljika na Zemlji, ali uglavnom završava u otpadu. Kada se drvo koristi za kuhanje, nusprodukti lignina pomažu u prenošenju dimljenog okusa hrani. Ali spaljivanjem se sav taj ugljik ispušta u atmosferu, umjesto da se koristi za druge svrhe.

Pročišćeni lignin
Pročišćeni lignin

Istraživači su sad peptide koji okružuju aktivno mjesto prirodnih enzima zamijenili molekulama sličnim proteinima, peptoidima koji su se sami spajali u kristalne cijevi i listove na nano skali. Peptoidi imaju nekoliko jedinstvenih značajki, uključujući visoku stabilnost na temperaturama do 60 stupnjeva Celzija, temperaturi koja bi uništila prirodni enzim.

Izravni ispis zvukom

Istraživači kanadskog Sveučilišta Concordia poradili su na novoj tehnologiji izravnog ispisa zvukom (DSP) koja za izradu novih objekata koristi zvučne valove. Proces je opisan u članku objavljenom u Nature Communications i objašnjava kako se fokusirani ultrazvučni valovi mogu koristiti za stvaranje sonokemijskih reakcija u malim kavitacijskim regijama, u stvari sićušnim mjehurićima.

Ekstremi temperature i tlaka koji traju trilijuntinke sekunde mogu generirati unaprijed dizajnirane složene geometrije koje se ne mogu napraviti postojećim tehnikama. Temperatura unutar šupljine raste do oko 15.000 Kelvina, a tlak prelazi 1000 bara (tlak površine Zemlje na razini mora je oko jedan bar). Vrijeme reakcije je tako kratko da okolni materijal nije pogođen.

DSP bi se mogao primijeniti i za daljinski ispis u tijelu
DSP bi se mogao primijeniti i za daljinski ispis u tijelu

Autori vjeruju da će svestranost DSP-a koristiti industrijama koje se oslanjaju na vrlo specifičnu i osjetljivu opremu, od izrade medicinskih uređaja i biosenzora do održavanja zrakoplova, budući da ultrazvučni valovi prodiru u neprozirne površine poput metalnih školjki. DSP bi se čak mogao primijeniti i za daljinski ispis u tijelu.

Transplantirali laboratorijski uzgojeno uho

Američki liječnici rekonstruirali su ljudsko uho koristeći pacijentovo vlastito tkivo za izradu 3D bioimplantata. Riječ je o pionirskom postupku koji bi se, nadaju se liječnici, mogao koristiti za liječenje ljudi s rijetkim urođenim manama. Operacija je izvedena u sklopu ranog kliničkog ispitivanja za procjenu sigurnosti i učinkovitosti implantata za osobe s mikrotijom, kod kojih je vanjsko uho malo i nije pravilno oblikovano.

Pacijent prije transplantacije (lijevo) i 30 dana nakon zahvata (desno)
Pacijent prije transplantacije (lijevo) i 30 dana nakon zahvata (desno)

Implantat zvan AuriNovo razvila je tvrtka 3DBio Therapeutics iza koje stoji Sveučilište Cornell. Postupak uključuje 3D skeniranje pacijentovog suprotnog uha kako bi se napravio nacrt, zatim prikupljanje uzorka stanica hrskavice uha i njihovo uzgoj u dovoljnu količinu.

Te se stanice miješaju s bio-tintom na bazi kolagena. Implantat je okružen tiskanom, biorazgradivom ljuskom, koja pruža ranu potporu, ali se s vremenom apsorbira u tijelo pacijenta. Implantirano uho trebalo bi s vremenom sazreti, razvijajući prirodan izgled i osjećaj, uključujući elastičnost, normalnog uha.

Startup 3DBio Therapeutics uspješno je  usadio 3D bioprintani implantat uha uzgojen iz vlastitih živih stanica pacijenta
Startup 3DBio Therapeutics uspješno je usadio 3D bioprintani implantat uha uzgojen iz vlastitih živih stanica pacijenta

Alternativa tehnologiji litijskih baterija

Istraživači Sveučilišta u Houstonu razvili su natrijeve staklaste elektrode sposobne podržati dugotrajno skladištenje energije u mreži i tako dobili alternativu tehnologiji baterija na bazi litija. 

Homogeni staklasti elektrolit, opisan u časopisu Nature Communications, omogućuje reverzibilno nanošenje natrija i skidanje s većom gustoćom struje nego što je to prije bilo moguće. Za stvaranje elektrolita na sobnoj temperaturi korišten je proces visokoenergetskog mljevenja.

Natrij umjesto litija?
Natrij umjesto litija?

Njihova studija utvrdila je najveću kritičnu gustoću struje među svim čvrstim elektrolitima na bazi sulfida koji provode Na-ion i omogućila izradu natrij-sumporne baterije visokih performansi na ambijentalnoj temperaturi.

Robotska zmija

Uprava za atomsku energiju Ujedinjenog Kraljevstva (UKAEA) razvila je "robotsku zmiju" za lasersko zavarivanje koja može djelovati unutar cjevovoda fuzijskih elektrana.

Projektu vrijednom 2,7 milijuna funti trebalo je sedam godina da se razvije kao dio EUROfusionovog vodećeg programa DEMO za koji se očekuje da bude nasljednik ITER-a - eksperimentalnog fuzijskog reaktora koji se trenutno gradi u Francuskoj.
Zmija će biti upravljana na daljinu unutar opasnog okruženja, bez potrebe da je dodiruju ljudi. 

Projekt je uključivao i stvaranje ultrazvučnog senzorskog sustava za pomicanje zmije gore-dolje po cijevi. Razvijen je i alat za lasersko rezanje koji radi na istim principima kao i zmija, a oba se potencijalno mogu koristiti za druge industrijske primjene.

Miševi se užasavaju banana

Mužjaci miševe ne podnose miris banana i on u njima izaziva stres. Istraživači sa Sveučilišta McGill u Montrealu ovu su neobičnu averziju prema voću otkrili dok su analizirali porast hormona stresa kod mužjaka kad se nalaze blizu skotnih ili dojiljačkih ženki.

U studiji koju objavljuje Science Advances oni su izvijestili kako su hormonske promjene kod mužjaka potaknute prisutnošću spoja zvanog n-pentil acetat u mokraći ženki. Riječ je o spoju koji i bananama daje njihov prepoznatljiv miris.

Prisutnost mirisa mjerljivo povećava razinu stresa kod mužjaka, baš kao što je to u prethodnim eksperimentima činio i urin. Istraživači pretpostavljaju da je ovaj hormonalni skok izravno povezan sa stresom koji se javlja zbog mogućih svađa
Prisutnost mirisa mjerljivo povećava razinu stresa kod mužjaka, baš kao što je to u prethodnim eksperimentima činio i urin. Istraživači pretpostavljaju da je ovaj hormonalni skok izravno povezan sa stresom koji se javlja zbog mogućih svađa

Izlaganje urinu ili bananinom ulju ima i analgetski učinak jer smanjuje osjetljivost mužjaka na bol. Autori studije otkrili su i kako su razine analgezije izazvane stresom bile značajno veće kod nevinih mužjaka, što sugerira da su slobodni mužjaci veća prijetnja opstanku tek izleglih mišića od njihovih očeva.