Medicina po mjeri čovjeka: ispiranje mozga za bolji san i cjepivo protiv debljanja
Trenutno se istražuju mogućnosti fokusiranog ultrazvuka u liječenju više od 180 bolesti, a sad je na taj popis uvršena i Alzheimerovu bolest

U ovo doba godine milijuni ljudi okreću se dijetama, tjelovježbi i lijekovima koji im pomažu u kontroli tjelesne težine. Novo istraživanje Sveučilišta Colorado Boulder sugerira da bi im u tome mogao pomoći još jedan iznenađujući alat: izlaganje korisnim bakterijama. Studija, objavljena u časopisu Brain, Behavior and Immunity, pokazuje da su životinje kojima je svaki tjedan ubrizgavan mikroorganizam pronađen u kravljem mlijeku i tlu bile imune na debljanje unatoč tome što su se hranile jelima bogatim mastima i šećerom.
Isti istraživači su u prethodnim istraživanjima otkrili da inokulacija bakterijom Mycobacterium vaccae, prisutnom u kravljem mlijeku i tlu, sprečava upalu izazvanu stresom i povezane zdravstvene probleme kod miševa. Naknadna otkrića potaknula su ih da istraže i ideju o razvoju "cjepiva protiv stresa" dobivenog od mikroba koji žive u prljavštini.
Punih deset tjedana jedne su miševe hranili zdravom hranom i druge šopali ekvivalentom Big Maca i pomfrita, hranom s 40 % masti, 40 % ugljikohidrata (pola od toga iz šećera) i 20 % proteina. Polovica miševa iz svake grupe dobivala je i injekcije M. vaccae. Do kraja studije šopani miševi težili 16 % više od onih koji su se zdravo hranili i imali su značajno više loše masnoće koja se skuplja oko organa i povećava rizik od srčanih bolesti i dijabetesa. No, nije bilo razlike u debljanju između skupine koja je konzumirala nezdravu hranu i dobivala injekcije dobrih bakterija i onih koji su jeli zdravo. Ti su miševi imali i manje "loših masti" na kraju studije.
Ispiranje mozga: čišćenje uma dubokim snom
Novo istraživanje, objavljeno u časopisu Cell, otkriva da duboki san pomaže u ispiranju otpada koji se nakuplja u mozgu tijekom budnih sati. Ovaj prirodni proces čišćenja ključan je za održavanje zdravlja mozga. Ključnu ulogu u tom procesu igra molekula zvana norepinefrin, barem kod miševa. Tijekom dubokog sna moždano deblo otpušta malene valove norepinefrina otprilike svakih 50 sekundi. Ti valovi uzrokuju skupljanje krvnih žila u mozgu, stvarajući spore, ritmičke pulsacije koje potiču okolnu tekućinu da učinkovito odvodi otpad.
"To je kao da uključite perilicu posuđa prije spavanja i probudite se s čistim mozgom", objašnjavaju istraživači Sveučilišta u Kopenhagenu i Sveučilišta u Rochesteru koji su istražili što se događa kod miševa kad im mozak spava. A kad su im dali zolpidem, uobičajeni lijek za spavanje, otkrili su da su valovi norepinefrina tijekom dubokog sna bili 50 % niži kod miševa tretiranih zolpidemom nego kod miševa koji prirodno spavaju. Iako su miševi tretirani zolpidemom brže zaspali, transport tekućine u mozak pao je za više od 30 %. Nalazi sugeriraju da pomoć za spavanje može poremetiti uklanjanje otpada noradrenalina tijekom spavanja.
“Sve više i više ljudi koristi lijekove za spavanje i jako je važno znati kako to utječe na zdravlje njihovog sna. Sad kad znamo da norepinefrin pokreće čišćenje mozga, možda ćemo otkriti kako ljudima osigurati dug i okrepljujući san”, nadaju se istraživači.
Fokusirani ultrazvuk liječi Alzheimerovu bolest
Fokusirani ultrazvuk koristi ultrazvučnu energiju vođenu slikom u stvarnom vremenu za liječenje tkiva duboko u tijelu bez rezova ili zračenja. Američka Američka Agencija za hranu i lijekove (FDA) već je odobrila upotrebu ove tehnologiju za liječenje esencijalnog tremora, Parkinsonove bolesti, tumora jetre, fibroida maternice, bolova uzrokovanih metastazama kostiju, osteoidnog osteoma i raka prostate. Deseci dodatnih indikacija odobreni su izvan SAD-a, a trenutačno se ispituju mogućnosti ove tehnologije u liječenju više od 180 bolesti.
Rezultati kliničkog ispitivanja koje je koristilo fokusirani ultrazvuk za liječenje Alzheimerove bolesti, predstavljeni u Journal of Neurosurgery, ukazuju na novi smjer u liječenju ove bolesti. Istraživanje korejskih znanstvenika pokazalo je da je fokusiran ultrazvuk sigurno otvara krvno-moždane barijere (BBB) na oba frontalna režnja i smanjuje amiloidne plakove, ključno obilježje Alzheimerove bolesti, čak i bez istovremene primjene lijekova. Uočena su i poboljšanja uobičajenih neuropsihijatrijskih simptoma povezanih s bolešću: iluzija, agitacije, razdražljivosti i anksioznosti, a pritom nisu prijavljeni nikakvi štetni događaji povezani s liječenjem, iz čega se zaključuje da je ovaj pristup liječenju siguran.
“Rezultati ove male studije su ohrabrujući, uzbudljivi i provokativni, ali moraju biti potvrđeni većim studijama,” kažu vodeći ljudi Focused Ultrasound Foundationa, organizacije koja je financijski podržala kliničko ispitivanje.
Li-S baterija koja se puni za 12 minuta
Kako bi poboljšali performanse litij-sumpornih (Li-S) baterija, istraživači Odjela za energetsku znanost i inženjerstvo na korejskom znanstvenom institutu DGIST razvili su porozni ugljični materijal dopiran dušikom koji poboljšava performanse Li-S baterije, omogućava brzo punjenje za samo 12 minuta i jamči dugotrajnu stabilnost, uz zadržavanje 82 % kapaciteta nakon 1000 ciklusa.
Novi materijal, opisan u ACS Nano, sintetiziran je primjenom metode toplinske redukcije koja uključuje magnezij i ZIF-8, metal-organski okvir (MOF) formiran koordinacijom metalnih iona i organskih liganda. Karakteriziraju ga visoka toplinska i kemijska postojanost te porozna struktura. Na visokim temperaturama magnezij reagira s dušikom u ZIF-8, čineći strukturu ugljika stabilnijom i robusnijom. Raznolika struktura pora omogućava veće opterećenje sumporom i poboljšava kontakt između sumpora i elektrolita te tako značajno poboljšava učinkovitost baterije.
Cjepivo štiti od tuberkuloze i samo se uništava
Istraživači Sveučilišta u Pittsburghu ovih su dana u časopisu Nature Microbiology predstavili samouništavajuće, intravenozno cjepivo koje nudi povećanu zaštitu od tuberkuloze, zasad kod makaki majmuna. Ovo inovativno cjepivo uključuje ugrađene sigurnosne mehanizme koji sprečavaju slučajne infekcije oslabljenim mikobakterijama i pružaju sigurnu i učinkovitu metodu za borbu protiv ove najsmrtonosnije bolesti, kako pokazuju podaci Svjetske zdravstvene organizacije (WHO).
Istraživači su osmislili dva ugrađena mehanizma koji upućuju čestice Bacillus Calmette-Guérin (BCG) cjepiva da se otope ili nakon izlaganja antibiotiku doksiciklinu ili kad se prekine kronično liječenje doksiciklinom. Pokusi na miševima pokazali su da cjepivo s dvostrukim sigurnosnim prekidačem štiti životinje od tuberkuloze. Ažurirano samouništavajuće BCG cjepivo izazvalo je još jači imunološki odgovor kod makaki majmuna i bolju zaštitu od tuberkuloze nego standardna injekcija. U planu su klinička testiranja na ljudima; istraživači su optimistični i nadaju se da bi ovaj BCG soj mogao ponuditi sigurniji i učinkovitiji način cijepljenja osoba oslabljenog imuniteta.
Pametni prozori upravljaju toplinom i vidljivošću
Istraživači Sveučilišta Ben-Gurion u Negevu osmislili su pametne prozore koji mogu kontrolirati i vidljivo svjetlo i infracrveno zračenje. Ovi prozori dinamički prilagođavaju svojstva kako bi kontrolirali količinu svjetla i topline te tako smanjuju troškove energije potrebne za hlađenje ili grijanje prostorije.
Rješenje, opisano u Journal of Photonics for Energy, kombinira tekuće kristale s nanoporoznim mikročesticama i slojem vanadijevog dioksida s uzorkom za istodobnu kontrolu vidljive svjetlosti i infracrvenog zračenja. Sloj VO2 poravnava tekuće kristale, poboljšava njihovu funkciju i povećava sposobnost prozora da blokira IR zračenje.
Svemirska fleksibilna elektronika
Biti što laganiji, ključ je izrade svemirskih struktura, a to posebno vrijedi za alate koji se koriste na ionako malim, laganim satelitima. Sposobnost obavljanja više funkcija je bonus. A upravo to uspjelo je istraživačima Sveučilišta u Illinoisu koji su fleksibilnu elektroniku uspješno integrirali s troslojnim kompozitnim materijalom od ugljičnih vlakana i epoksi smole, tankim kao list papira i lakšim od 20 grama. Smotana je u metarske trake, energija joj je pohranjena u zavojnice, i može se sama odmotati u prostoru.
Ključna komponenta uređaja predstavljenog u časopisu Extreme Mechanics Letters svakako je lagana, fleksibilna elektronika sa senzorom pokreta, senzorom temperature i plavim LED-om, montiranima na vrhu nosača. Elektronika može izdržati teške uvjete u svemiru i pritom ostati dovoljno fleksibilna. Senzor pokreta nadzire postavljanje i vibracije nosača, a plava LED-ica pomaže CubeSat kamerama da vide strukturu u prostoru nakon postavljanja. Prvi CubeSat s tri jedinice i višenamjenskim nosačem planira se lansirati već ove godine, a istraživači radimo na tome kako da fleksibilnu elektroniku učine što izdržljivijom i tako ostane što duže operativna u svemirskom okruženju.
Metalna tkanina grije električna vozila
Performanse baterija električnih automobila zimi se često smanjuju, a potrošnja energije za regulaciju unutarnje temperature vozila raste, što dovodi do pada energetske učinkovitosti EV-ova i smanjuje njihov doseg vožnje po kWh. Američka Agencija za zaštitu okoliša (EPA) upozorava da u hladnoći energetska učinkovitost EV-a pada za 34 %, a domet vožnje za 57 % u usporedbi s idealnim uvjetima na 24 °C.
Kako bi što bolje iskoristili toplinu koju generiraju električne komponente EV-a, istraživači Centra za istraživanje pretvorbe energije pri korejskom institutu KERI predstavili su ”sustav zračenja topline” inspiriran korejskim sustavom podnog grijanja, metodom zvanom ondol. Ova tehnologija primjenjuje "ravni grijaći element" koji stvara toplinu dovodeći energiju u unutarnje dijelove vozila.
Koristeći iskustva stečena u izradi solarnih ćelija na bazi tkanine i razvoju tehnologija grijanja odjeće, istraživači su osmislili ravni grijaći element izrađen od tkanine istkane od iznimno tankih mikro žica od nehrđajućeg čelika promjera 50 μm koja se može pohvaliti visokom toplinskom vodljivošću i izdržljivošću. Ova tkanina služi kao grijaći element, a kad struja poteče kroz nju, ona se zbog unutarnjeg otpora metala zagrijava do 500 °C. Ujedno, ona pokazuje 10-30 % veću učinkovitost grijanja u usporedbi s tradicionalnim žičanim grijaćim elementima i zadržava performanse čak i ako napukne.