Od lansiranja Sputnika I 1957. godine, sateliti su komunicirali putem radio valova. Njihov niskofrekventni signal ograničava sposobnost prijenosa podataka, a radiovalna komunikacija postaje nesposobna pratiti ogromnu potražnju za prijenosom podataka. No, čini se da bi projekt TeraNet astrofotoničara Sveučilišta Zapadne Australije mogao revolucionirati globalne komunikacije. Naime, dvije optičke zemaljske postaje u strateški postavljenoj mreži uspješno su primile laserske signale s njemačkog satelita, otvarajući put povećanju kapaciteta komunikacije svemir-Zemlja za nevjerojatnih 1000 puta. Ovakav moćni satelitski komunikacijski sustav trebao bi, kažu, olakšati istraživanje svemira. Mogli bi tako, kažu, dobiti snimke kamera iz više kutova i 4K video snimke ljudi koji slijeću na Mjesec

Istina, ciljani signali kratke valne duljine skloni su smetnjama. Lasere lako prekidaju oblaci, što ih čini nepouzdanom opcijom za satelitsku komunikaciju. No, istraživači nude jednostavno rješenje ovog problema: sustav će imati zemaljske postaje na nekoliko lokacija, spojene na istu mrežu, pa bi u slučaju naoblake najednom mjestu podatke preuzimala druga postaja. U slučaju veće naoblake dodatni prijamnik zemaljske stanice montiran na stražnjem dijelu terenca mogao bi se odvesti na bilo koju koordinatu potrebnu za primanje najboljeg signala. 

Rashladni premaz od krede

Dok ljetno sunce prži nesmiljenom žestinom, ljudi bi dali sve za komad tkanice koji bi ih mogao ohladiti. Istina, postoje neki tekstili koji reflektiraju sunčeve zrake ili prenose toplinu od tijela, ali trenutne opcije zahtijevaju skupocjena vlakna ili složene proizvodne procese. No, sad se kao spasonosno rješenje pojavljuje postojani premaz na bazi krede koji zrak ispod tretirane tkanine hladi do 13°C.

Istraživači Sveučilišta Massachusetts Amherst okrenuli su se naime prirodnim, ekološki benignim materijalima i osmislili jednostavnu tehniku ​nanošenja izdržljivih polimernih premaza na tkaninu kemijskim taloženjem iz pare (CVD). Inspirirani žbukanjem zgrada iskoristili su kalcijev karbonat, glavnu komponentu vapnenca i krede čije čestice odbijaju vidljive i bliske IR valne duljine te biokompatibilni barijev sulfat koji odbija UV svjetlost.

"Ono što našu tehniku ​​čini jedinstvenom jest to što to možemo učiniti na gotovo svakoj komercijalno dostupnoj tkanini i pretvoriti je u nešto što ljude može ohladiti, i to bez ikakvog unosa energije", objašnjavaju istraživači.

Dječji srčani implantat širi se svjetlom

Djeca rođena s defektima koji oštećuju donje komore srca podvrgavaju se nizu invazivnih operacija rano u životu. Prva operacija uključuje ugradnju šanta, plastične cjevčice za bolji protok krvi. Međutim, djeca rastu pa se šant mora operativnim zahvatima nekoliko puta mijenjati kako bi se prilagodio promjenama u njihovom tijelu. Istraživači Sveučilišta Drexel razvili su krvni šant koji se širi kad je izložen kateteru koji emitira plavo svjetlo. Tako se smanjuje potreba za visokorizičnim operacijama otvorenog prsnog koša u kojima se mijenjaju šantovi djece koja rastu. Istraživači su rezultate svog rada predstavili na jesenskom sastanku Američkog kemijskog društva na kojem je prikazano oko 10.000 prezentacija o nizu znanstvenih tema.

Novi uređaj koristi kateter od optičkih vlakana, zapravo tanku cijev s vrhom koji emitira svjetlost. Šant se može postupno proširivati, ovisno o duljini izlaganja svjetlu, maksimalno za 40%. To znači da njegov promjer može narasti s 3,5 mm na 5 mm, što je gotovo veličina najvećeg šanta koji se ugrađuje djeci. Zasad nisu pronađeni nikakvi dokaze da bi ugrađena cijev uzrokovala stvaranje krvnih ugrušaka, upalu ili druge reakcije koje bi mogle naškoditi zdravlju operirane djece.

Istraživači nastavljaju s laboratorijskim pokusima. Pokažu li se uspješnima, prijeći će na životinjske modele. Ova bi tehnologija, kažu, mogla biti korisna i izvan srčanih poremećaja jedne klijetke. Kirurzi bi tako slične cjevčice mogli iskoristiti za zamjenu krvnih žila kod djece ozlijeđene u prometnim nesrećama.

Test zatajenja srca uz pomoć sline

Zatajenje srca koje nastaje kad oslabljeni srčani mišić ne može pumpati dovoljno krvi bogate kisikom kroz tijelo, vodeći je uzrok smrti diljem svijeta, a posebno je koban za ljude koji nemaju pristup bolnicama. Trenutačni zlatni standard za probir zatajenja srca je krvni test koji mjeri razine natriuretskog peptida B tipa (BNP). Istraživači Državnog sveučilišta u Coloradu odlučili su ovaj probir izvući iz bolničkih laboratorija i uvesti ga u domove pacijenata. Njihov prototip elektrokemijskog biosenzora na mjestu liječenja nalikuje testu za kovid i mjeri razine dvaju biomarkera zatajenja srca u samo 15 minuta iz jedne jedine kapi sline.

Intuitivan i jeftin prototip biosenzora, takozvanog elektrokemijskog kapilarno vođenog imunotesta (eCaDI), predstavljen na jesenskom sastanku Američkog kemijskog društva. Uređaj se sastoji od pet slojeva: tri sloja prozirne, savitljive plastike koje zajedno drže slojevi dvostranog ljepila s izbušenim rupicama za unošenje uzorka sline. Srednji plastični sloj ima laserski izrezane kanale s kvadratićima upijajućeg papira koji izvlače slinu, a između vanjskih plastičnih slojeva nalaze se jastučići reagensa od staklenih vlakana. Oni sadrže spojeve koji reagiraju sa slinom i mjere Galectin-3 i S100A7 kad se na uređaj primijeni električna struja. Donji sloj ima ugljičnom tintom ispisane elektrode koje pak pokreću kemijsku reakciju na jastučićima reagensa.

Rastezljivi senzor za brzo otkrivanje bolesti

Rano otkrivanje bolesti zahtijeva brzo, kontinuirano i praktično praćenje vitalnih biomarkera. Istraživači Nacionalnog sveučilišta u Singapuru i Agencije za znanost, tehnologiju i istraživanje A*STAR razvili su novi senzor koji omogućuje kontinuiranu detekciju epidermalnih biomarkera čvrstog stanja (SEB) u stvarnom vremenu. Inovacija nudi neinvazivnu metodu za praćenje zdravlja otkrivanjem biomarkera kao što su kolesterol i laktat, izravno na koži. Nosivi, rastezljivi senzor temeljen na hidrogelu, opisan u časopisu Nature Materials, nadilazi ograničenja drugih metoda koje se oslanjaju na uzorke biotekućina kao što su krv, urin i znoj te učinkovito prati razine laktata koje ukazuju na iscrpljenost i hipoksiju tkiva. To znači da bi se mogao koristiti za nadzor kroničnih bolesti, testiranja, daljinsko praćenje pacijenata i sportsku fiziologiju.

Ovo je, kažu, prvi nosivi senzor koji može pratiti biomarkere na suhoj, neoznojenoj koži. Nova dvoslojna hidrogel elektroda senzora stupa u interakciju s biomarkerima na koži i otkriva ih, a rastezljivi dizajn prilagođava se prirodnoj elastičnosti kože i tako povećava udobnost nošenja i točnost podataka. Njegovi ga tvorci vide kao idealnu zamjenu za test tolerancije na glukozu i stalno bockanje prsta, ali i u svakodnevnom praćenju zdravlja srca. U međuvremenu, istraživači planiraju poboljšati performanse senzora povećanjem radnog vremena i osjetljivosti te proširiti njegovu primjenu na druge biomarkere. 

Otkrivena nova uloga hipokampusa

"Počinjemo shvaćati kako mozak uči i kako izvlačimo znanje iz onoga što doživljavamo", objašnjavaju istraživači Zuckermanovog instituta na Sveučilištu Columbia rezultate studije u sklopu The BRAIN Initiative, objavljene u časopisu Nature. Analizirajući neurone pacijenata s epilepsijom, oni su naime otkrili kako mozak oblikuje kognitivne mape tijekom zaključivanja i zaključili da hipokampus, tradicionalno povezan s fizičkim mapiranjem prostora, strukturira i kognitivne procese. 

Koristeći matematičke alate istraživači su integrirali snimke tisuća neurona i aktivnost mozga volontera preoblikovali u visokodimenzionalne geometrijske oblike koji se ne mogu zamisliti ili vizualizirati na monitoru računala. Te strukture istraživači su promatrali samo u snimkama iz hipokampusa, ali ne i u drugim regijama mozga poput amigdale i kortikalnih područja frontalnog režnja. Uz otkriće da hipokampus može konstruirati kognitivne mape povezane s funkcijama mozga poput donošenja zaključaka i učenja, istraživači su uočili i da verbalne upute rezultiraju strukturiranim neuralnim reprezentacijama nalik onima koje proizlaze iz iskustvenog učenja.

Nova tehnika ispisa

Metalni oksidi važan su materijal koji se nalazi u gotovo svakom elektroničkom uređaju. Većina metalnih oksida je električki izolacijska, ali neki su i vodljivi i prozirni i kao takvi izuzetno važni za izradu zaslona osjetljivih na dodir. Izrada metalnih oksida obično zahtijeva korištenje specijalizirane opreme koja je spora, skupa i radi samo na visokim temperaturama. No, sad su kemičari i biomolekularni inženjeri Državnog sveučilišta Sjeverne Karoline razvili novu tehniku ispisa metalnih oksidnih filmova na sobnoj temperaturi, stvarajući prozirne, visoko vodljive krugove koji mogu izdržati ekstremne temperature. 

Istraživači su razvili novi način odvajanja metalnog oksida od meniska tekućeg metala i ovu tehniku isprobali ​​s nekoliko tekućih metala i metalnih legura, pri čemu je svaki metal mijenjao sastav filma metalnog oksida. Tanki filmovi zadržali su svoja vodljiva svojstva na visokim temperaturama; oni debljine 4 nanometra do gotovo 600°C, a onaj debljine 12 nanometara do najmanje 800°C. Istraživači su spajanjem metalnih oksida s polimerom dobili vrlo fleksibilne sklopove, dovoljno robusne da zadrže integritet i nakon 40.000 presavijanja. Ovi se filmovi, kažu istraživači, mogu prenijeti i na druge površine, poput lišća, i tako dobiti elektronika na potpuno neobičnim i neočekivanim mjestima. 

Staklo koje samozacjeljuje od gama zračenja

Istraživači Sveučilišta središnje Floride sintetizirali su oblik stakla koji se može ponovno spojiti nakon što ga ošteti gama zračenje. Filmovi halkogenidnog stakla s defektima izazvanim gama zrakama postupno zacjeljuju na sobnoj temperaturi i vraćaju strukturalni integritet bez drugih intervencija. 

Staklo koristi vrlo precizno pomiješane količine sumpora, germanija i antimona i isključuje kisik, objašnjavaju istraživači. Napravljeno je od elemenata na krajnje desnoj strani periodnog sustava koji povezani čine materijale vrlo prozirne za infracrveno zračenje, s vrlo velikim atomima i slabim vezama. Ovaj materijal, predstavljen u časopisu Materials Research Society Bulletin, mogao bi se iskoristiti u svemirskom okruženju  gdje gama zračenja neprestano struje, prilikom izrade senzora otpornih na zračenje ili čak samoiscjeljujućih naočala.

Sićušne baterije za napajanje robota veličine ćelije

Sićušna baterija inženjera MIT-a mogla bi omogućiti postavljanje autonomnih robota veličine ćelije za isporuku lijekova unutar ljudskog tijela ili pak locirati mjesto curenja u plinovodima. Nova baterija, duga 0,1 mm i tanka 0,002 mm, poput ljudske vlasi, može uhvatiti kisik iz zraka i koristiti ga za oksidaciju cinka, stvarajući tako struju s potencijalom do 1 volta. To je dovoljno za napajanje malog kruga, senzora ili aktuatora, pokazali su istraživači.

U studiji, objavljenoj u časopisu Science, istraživači su pokazali da bi ova baterija mogla dati dovoljno energije za napajanje aktuatora, u ovom slučaju robotske ruke koja se može podizati i spuštati. Baterija bi također mogla napajati memristor, električnu komponentu koja može pohraniti sjećanja na događaje promjenom svog električnog otpora, i krug sata koji robotskim uređajima omogućuje praćenje vremena. Baterija također pruža dovoljno energije za pokretanje dvije različite vrste senzora koji mijenjaju svoj električni otpor kada naiđu na kemikalije u okolišu. Jedan od senzora napravljen je od atomski tankog molibden disulfida, a drugi od ugljikovih nanocijevi.

Brži lov na kriminalce 

Koristeći novu tehniku ​razvijenu na Sveučilištu Flinders, tamošnji su forenzičari testirali načine na koji ljudi odbacuju i naokolo ostavljaju svoj DNK. Pokazalo se kako muškarci za sobom ostavljaju više stanica po kvadratnom milimetru od žena, da pritom nema razlike u taloženju stanica između desnog i lijevog palca pa onda nije ni važno drži li se predmet u desnoj ili lijevoj ruci.

To su otprilike osnovni su nalazi studije proizašle iz prethodnog pilot projekta kojem je cilj iznaći kvalitetniji način otkrivanja kriminalaca. Nova studija, kažu, nudi iskorak u razvoju robusnog, jednostavnog i pristupačnog testa kao dodatnog načina profiliranja DNK i testiranja mogućeg vremena provedenog na mjestu zločina. Time bi se, kažu, skratilo trajanje istrage i smanjila mogućnost proturječnih DNK dokaza.

Bolja rehabilitaciju ruku

Magnetska robotska rukavica mogla bi pomoći ljudima kojima je potrebna rehabilitacija ruku, tvrde istraživači Sveučilišta u Bostonu, koji smatraju da su trenutne opcije preskupe i nepraktične. 

Istraživači su razvili rukavicu za pružanje otpora putem magneta koji se mogu koristiti tijekom vježbi kako bi pomogli pacijentima da povrate snagu u rukama. Njihova je rukavica, kažu, jeftina, prilagodljiva i prenosiva, što pacijentima omogućuje korištenje u klinici i kod kuće. Rukavica bi mogla pomoći pacijentima da se dosljednije pridržavaju svojih rehabilitacijskih vježbi, što bi im zauzvrat moglo poboljšati kvalitetu života, dodaju istraživači.