Svaki put kad pacijentu date neučinkovit tretman, izgubite dva-tri mjeseca na nešto što neće dati rezultata. Vrijeme uspješnog liječenja često je ograničeno, stoga je ključno odabrati opciju s najvećim izgledima za uspjeh i izbjeći tretmane za koje je malo vjerojatno da će djelovati, napisali su australski istraživači u studiji objavljenoj u časopisu Cell Reports Medicine, Prva svjetska studija te vrste pod vodstvom australskog Instituta Waltera i Elize Hall (WEHI) donosi nam i prilično važnu novost: testiranje lijekova na tumorskim organoidima, 3D modelima raka uzgojenim iz pacijentovog vlastitog tkiva, može pokazati kako će oni reagirati na određeni tretman raka. 

Studija koja je dokazala da ispitivanje organoidnih lijekova može predvidjeti kako će pacijenti s uznapredovalim rakom crijeva odgovoriti na liječenje s 83% točnosti, prva je koristila tumorske organoide dobivene od pacijenata za prethodno testiranje učinkovitosti dostupnih opcija liječenja i identificiranje potencijalnih novih terapija. Organoid tumora je minijaturni 3D model raka koji je veličine zrnca pijeska.

Uzgojeni u laboratoriju iz pacijentovog vlastitog uzorka tkiva, organoidi tumora oponašaju karakteristike raka iz kojeg su stvoreni, uključujući osjetljivost na liječenje lijekovima. A kako se iz uzorka tkiva jednog pacijenta mogu uzgojiti stotine organoida, tako je moguće i laboratorijski testirati širok raspon različitih opcija terapije.

Biljka koja sintetizira cjepivo

Vrijedna molekula dobivena iz biljke sapunike (Quillaja saponaria) koja se koristi kao ključni sastojak u cjepivima prvi je put replicirana u alternativnoj biljci domaćinu, što otvara neviđene mogućnosti za razvoj industrije cjepiva. Istraživači John Innes Centra koristila je nedavno objavljeni slijed genoma ove biljke kako bi pronašla i mapirala nedostižne gene i enzime u kompliciranom nizu koraka potrebnih za proizvodnju molekule QS-21 bez ekstrakcije iz sapunike.

Autori studije, predstavljene u časopisu Nature Chemical Biology, analizirali su obrasce i proizvode genske ekspresije i uz podršku platformi za metabolomičku i nuklearnu magnetsku rezonanciju (NMR) suzili pretragu na posljednjih 20 gena i enzima koji tvore snažan adjuvans QS-21, imunostimulans koji potiče tjelesni odgovor na cjepivo i obično se dobiva izravno iz sapunike.

Senzori napajani zvukom umjesto baterija

Istraživači švicarskog instituta ETH Zurich razvili su senzor koji elektroničkim uređajima upravlja s pomoću energije zvučnih valova. To bi, kažu, jednog dana moglo uštedjeti milijune baterija. 

"Senzor radi isključivo mehanički i ne zahtijeva vanjski izvor energije. Jednostavno koristi vibracijsku energiju sadržanu u zvučnim valovima", objašnjavaju istraživači principe rada nove vrste mehaničkog senzora, predstavljenog u časopisu Advanced Functional Materials.

Izgovor određene riječ ili proizvodnja određenog tona ili šuma emitira zvučne valove koji pak uzrokuju vibriranje senzora. Ta je energija dovoljna za stvaranje sićušnog električnog impulsa koji uključuje elektronički uređaj.

Novije varijante senzora, izrađenog isključivo od silikona, trebale bi moći razlikovati do dvanaest različitih riječi, kao što su standardne strojne naredbe poput "uključeno", "isključeno", "gore" i "dolje". U usporedbi s prototipom veličine dlana, nove verzije bit će i puno manje, poput nokta, a istraživači ih namjeravaju i dodatno minijaturizirati.

Hibridne žetelice energije

Prikupljanje izvora energije poput topline, vibracija, svjetlosti i elektromagnetskih valova iz okruženja i njihovo pretvaranje u električnu energiju olakšava napajanje IoT senzora i bežičnih uređaja. Zbog toga su na Korejskom institutu znanosti i tehnologije (KIST) razvili hibridni sustav koji kombiniranjem termoelektričnih i piezoelektričnih učinaka proizvodnju energije povećava za više od 50% .

Njihov hibridni skupljač energije, predstavljen u časopisu Energy Conversion and Management, nadopunjuje nedostatke termoelektričnih i piezoelektričnih uređaja za stvaranje sinergijskog učinka u okruženjima s izvorima topline i vibracijama. Testovi su pokazali da se ovaj uređaj može koristiti za stabilno pokretanje GPS senzora za pozicioniranje i koristiti u budućim IoT senzorima koji će raditi neprekidno, bez baterijskog napajanja.

"Potvrdili smo njegovu učinkovitost u automobilskim motorima i trenutno planiramo izgraditi sustav koji se može primijeniti na tvorničke pogone ili motore građevinskih strojeva kojima je teško opskrbljivati ​​energijom i bežično dijagnosticirati njihovo stanje", najavljuju korejski istraživači.

Posebno snažni umjetni mišići

Koristeći umjetne mišiće od ionskog polimera, istraživači Soft Robotics & Intelligent Materials Laba u sklopu korejskog instituta KAIST, razvili su meku fluidnu sklopku koja radi pri ultra-niskom naponu i pritom proizvodi silu višestruko veću od svoje težine.

Umjetni mišić s ionskim polimerom, opisan u u časopisu Science Advances, sastoji se od metalnih elektroda i ionskih polimera te generira silu i pokret kao odgovor na elektricitet. Polisulfonirani kovalentni organski okvir (pS-COF) napravljen kombiniranjem organskih molekula na površini umjetne mišićne elektrode iskorišten je za stvaranje impresivne količine sile u odnosu na njegovu težinu uz ultraniski napon. Umjetni mišić, tanak poput vlasi može proizvesti silu više od 34 puta veću od svoje male težine od 10 mg.

"Elektrokemijski mekani fluidni prekidač koji radi na ultra-niskom naponu otvara mnoge nove mogućnosti u mekoj robotici, mekoj elektronici i mikrofluidici temeljenoj na kontroli tekućine", kažu istraživači koji vide njegovu primjenu u izradi pametnih vlakana i biomedicinskih uređaja.

Još lakši, sigurniji i robusniji  

Istraživači s ETH Zurich razvili su pak umjetne mišiće za pokretanje robota, a njihovo rješenje nudi nekoliko prednosti u odnosu na prijašnje tehnologije: može se koristiti gdje god roboti trebaju biti mekani, a ne kruti ili gdje trebaju biti osjetljiviji u interakciji s okolinom. Funkcioniranje umjetnih mišića stoga se temelji na biologiji.

No, oni se sastoje od stanica i vlakana već od vrećice ispunjene tekućinom, obično uljem, i djelomično prekrivene elektrodama. Kada te elektrode prime električni napon, one se privlače i guraju tekućinu u ostatak vrećice, koja se savija i tako podiže težinu. Jedna vrećica odgovara kratkom snopu mišićnih vlakana, a njihovim spajanjem dobiva se aktuator ili jednostavno umjetni mišić.

Ideja o razvoju umjetnih mišića nije nova, problem je bio što su elektrostatički pokretači radili samo s ekstremno visokim naponima između 6000 i 10.000 volti. Zbog toga su mišići morali biti spojeni na velika, teška naponska pojačala, nisu radili u vodi i nisu bili posve sigurni za ljude.

Novo rješenje, predstavljeno u Science Advances, zaobilazi te nedostatke zahvaljujući novoosmišljenim HALVE aktuatorima, gdje HALVE označava "hidraulički pojačani niskonaponski elektrostatički". Budući da elektrode više nisu nezaštićeni, umjetni mišići sada su vodootporni i mogu se koristiti i u vodljivim tekućinama. Dodatno poboljšani, ovi umjetni mišići mogli bi se jednog dana koristiti u robotima, protezama ili nosivim uređajima, odnosno u tehnologijama koje se nose na ljudskom tijelu, maštaju švicarski istraživači.

Dvonožni robot pokretan živim mišićnim tkivom

Dvonožni roboti koji trče i hodaju po užetu više nisu nikakva novost; oni biohibridni s ugrađenim biološkim komponentama koje im omogućavaju da pužu, plivaju i kreću se sličnije ljudima još uvijek su vijest. Poput ovog dvonožnog robota japanskih istraživača sa Sveučilišta u Tokiju kojeg pokreće mišićno tkivo. Ovaj robot hoda na svoje dvije noge, a pritom se može i okretati kako bi izbjegao prepreke. 

Robot, opisan u časopisu Matter, zasad je prilično spor, a veće se brzine očekuju integracijom elektroda. Istraživači robotu planiraju dodati zglobove i deblja mišićna tkiva koja će omogućiti snažnije i sofisticiranije pokrete. Za nadogradnju bioloških komponenti, u robota će morati integrirati i sustav opskrbe hranjivim tvarima.

Brzi 3D ispis s tekućim metalom

Istraživači MIT-a razvili su aditivnu proizvodnu tehniku ​​koja može brzo tiskati s tekućim metalom i tako u nekoliko minuta izrađivati velike dijelove poput nogu stolova i okvira stolica. Tehnika tiskanja tekućim metalom (LMP) uključuje taloženje rastaljenog aluminija duž unaprijed definirane putanje u sloj sitnih staklenih kuglica. Aluminij se brzo stvrdnjava u 3D strukturu. Istraživači kažu da je LMP najmanje 10 puta brži od klasičnih procesa proizvodnje metalnih aditiva, a postupak zagrijavanja i taljenja metala je učinkovitiji od nekih drugih metoda.

Velika brzina izrade i razmjeri ispisanih dijelova prednost su ove metode, a nedostatak je njihova slabija rezolucija. Dijelovi proizvedeni s LMP-om stoga su prikladni za primjenu u arhitekturi, građevinarstvu i industrijskom dizajnu, gdje komponente većih struktura često ne zahtijevaju iznimno fine detalje, a može se učinkovito iskoristiti i za brzu izradu prototipova s ​​recikliranim ili metalnim otpadom.

Kineski sat bit će točan 7,2 milijarde godina

Optički satovi imat će ključnu ulogu u budućnosti koja se oblikuje danas. Znanstvenici su uvjereni da s pomoću njih mogu razviti točnije sustave globalnog pozicioniranja (GPS) i kvantnu distribuciju ključeva. Na razvoju atomskih satova radilo je više timova iz Japana, SAD-a i Njemačke, a najprecizniji atomski sat trenutno se nalazi na Sveučilištu Colorado u Boulderu. 

No, sad su se istraživači Kineskog sveučilišta za znanost i tehnologiju pohvalili optičkim satom sa stabilnošću i nesigurnošću ispod pet kvintilijuntnih. To znači da će sat izgubiti ili dobiti jednu sekundu u sljedećih sedam milijardi godina. U izradi ovog sata korišten je stroncij, čiji su atomi ohlađeni na temperaturu od nekoliko mikrokelvina. Za izradu sata i usporedbu razlika u mjerenju vremena kineski istraživači planiraju koristiti i druge atome, poput iterbija. 

Istraživači kažu kako njihov rad otvara nove načine testiranja temeljnih teorija u fizici i traženja gravitacijskih valova i tamne tvari, javlja South China Morning Post.

AI procjenjuje štete u armiranom betonu 

Sve češća strukturalna rušenja ukazuju na potrebu za češćim i temeljitijim pregledima zastarjelih zgrada i infrastrukture. No inspekcije traju dugo i nerijetko su nedosljedne jer ovise o prosudbi inspektora. Stoga su na Sveučilištu Drexel i Državnom sveučilištu New Yorka u Buffalu odlučili proces učiniti učinkovitijim uz pomoć umjetne inteligencije koju su kombinirali s klasičnom matematičkom teorije grafova koja se koristi za mjerenje i proučavanje mreža, a odnedavno i društvenih mreža. U časopisu Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering oni su predstavili sustav koji pokazuje koje stare mostove, nasipe, ceste i zgrade treba hitno popraviti.

Tako su dobili svojevrsni "otiska prsta" za svaki niz pukotina u armiranobetonskoj konstrukciji, a usporedbom otisaka moguće je brzo i točno procijeniti moguće štete. Istraživači su pritom koristili AI algoritme za praćenje piksela kako bi slike pukotina pretvorili u grafikone. 

"Pretvorba pukotine u graf i izdvajanje značajki traje minutu po slici, što je puno brže od procesa inspekcije koja se može razvući satima ili čak danima, objašnjavaju istraživači koji sad razmišljaju o automatizaciji cjelokupnog procesa analize kako bi se mogao integrirati u strukturalne sustave za praćenje, te razviti proces prikupljanja fotografija i video zapisa oštećenih struktura nakon potresa i drugih prirodnih katastrofa.

Robot čita brajicu dvostruko brže od ljudi

Istraživači Sveučilišta u Cambridgeu upotrijebili su algoritme strojnog učenja kako bi robotski senzor naučili da brzo klizi preko redaka teksta ispisanog Brailleovim pismom. Robot je mogao čitati brajicu brzinom od 315 riječi u minuti s gotovo 90% točnosti. Iako robot čitač brajice, opisan u časopisu IEEE Robotics and Automation Letters, nije razvijen kao pomoćna tehnologija, istraživači kažu da ga visoka osjetljivost potrebna za čitanje brajice čini idealnim testom u razvoju robotskih ruku ili protetika čija će osjetljivost biti usporediva s vrhovima ljudskih prstiju. 

Vrhovi ljudskih prstiju iznimno su osjetljivi i pomažu nam prikupiti informacije o svijetu oko nas. Vrhovi naših prstiju mogu detektirati sitne promjene u teksturi materijala ili nam pomoći da znamo koliko sile treba upotrijebiti kada hvatamo predmet: na primjer, podići jaje bez da ga razbijemo ili kuglu za kuglanje bez da je ispustimo, a reprodukcija te razine osjetljivosti u robotskoj ruci veliki je inženjerski izazov. 

Brajica je idealan test za robotski "vršak prsta" jer njegovo čitanje zahtijeva visoku osjetljivost, budući da su točke u svakom reprezentativnom uzorku slova tako blizu jedna drugoj. Ovaj robotski senzor ima kameru u svom "vršku prsta" i "čita" kombiniranjem informacija s kamere i senzora. Algoritam strojnog učenja pomogao je robotu da ukloni zamućenja slike prije nego što senzor pokuša prepoznati slova. 

Idealna sprinterica

Poznato je da čizma glavu čuva, a šubara je kvari. Dok sportaša vrijedi slično pravila i dobra obuća može napraviti veliku razliku između dva podjednaka natjecatelja. No, svaki je trkač jedinstven, a dosad nije pronađen bolji način isprobavanja obuće od nošenja. Inženjeri MIT-a nadaju se da će to promijeniti novim modelom, opisanim u časopisu Journal of Biomechanical Engineering, koji predviđa kako će određena svojstva neke obuće utjecati na izvedbu trkača.

Jednostavan model uključuje visinu, težinu i druge općenite dimenzije osobe, sa svojstvima cipele kao što su krutost i elastičnost duž srednjeg potplata. Na temelju ovih podataka model simulira nečije kretnje pri trčanju, a istraživači mogu simulirati kako se hod mijenja s različitim vrstama obuće. Usporedbom podataka odabire se obuća najboljih performansi, odnosno ona koja najmanje troši energiju trkača.

Futuristička vlakna

Nova vlakna koja su osmislili istraživači kineskih sveučilišta Nanyang, Jilin i Kineske akademije znanosti mogu primati elektroničke ulaze i idealna su za izradu programabilne odjeće. Ova tehnologija, opisana u časopisu Nature, mogla bi pomoći razvoju fleksibilnijih monitora srca i kape koje detektiraju promjene prometnih signala i tako pomažu slabovidnim osobama. 

Svjetlosni signali koje detektira kapa prenose se na mobilni telefon koji upozorava korisnika kada se svjetla promijene boju iz crvene u zelenu, i obratno. Autori su također utkali vlakna u narukvicu i tako izradili nosivi srčani monitor. Vlakna pokazuju izdržljivost pod pritiskom i vodootporna su pa se mogu nositi i pod vodom. Uz to, vlakna se mogu plesti ili tkati u tkaninu s pomoću postojećih tekstilnih stojeva, što olakšava eventualnu ugradnju mikro-računala u svakodnevnu odjeću, kažu istraživači.