Znanstvenicima Politehničkog instituta Rensselaer uspio je revolucionaran pothvat: oni su naime 3D printerom uspješno ispisali folikule dlake u tkivu ljudske kože uzgojenom u laboratoriju. Istraživanje, objavljeno u časopisu Science Advances, predstavlja značajan iskorak u inženjeringu kože i otvara nove puteve u regenerativnoj medicini.

Studija se nadovezuje na prethodna istraživanja koja sugeriraju da trodimenzionalna okruženja mogu stimulirati stvaranje novih folikula ili stabljika dlaka. Istraživači su koristili tehnike 3D ispisa prilagođene za rad na staničnoj razini. Proces uključuje uzgoj stanica kože i folikula u laboratoriju dok se ne dobije dovoljno stanica za ispis. Te se stanice zatim kombiniraju s proteinima kako bi se stvorila "biotinta" koju koristi pisač. Koristeći iznimno tanku iglu, pisač taloži bio-tintu sloj po sloj, stvarajući kanale za taloženje stanica dlake. Stanice kože migriraju u te kanale replicirajući strukture folikula koje se nalaze u prirodnoj koži.

Konstruirana tkiva trenutno imaju životni vijek od dva do tri tjedna, što ograničava razvoj dlačica no istraživači predviđaju produljenje ovog razdoblja i daljnje sazrijevanje folikula dlake. Uspiju li u tom naumu, njihovo bi se rješenje moglo početi koristiti za presađivanje 3D ispisane, potpuno funkcionalne kože s dlakama.

Termoelektrični sakupljač energije

Istraživači Centra za materijale za pretvorbu energije Korejskog elektrotehničkog istraživačkog instituta (KERI) razvili su tehnologiju koja može povećati fleksibilnost i učinkovitost termoelektričnog generatora korištenjem mehaničkih metamaterijala koji ne postoje u prirodi. Ti su materijali umjetno dizajnirani da se šire u vodoravnom i okomitom smjeru, a korejski su znanstvenici zahvaljujući njima povećali rastezljivost termoelektričnih generatora 35% koristeći deformabilni materijal umjesto tvrdih keramičkih tiskanih pločica.  

Ovaj materijal povećava strukturnu stabilnost termoelektričnog generatora, može se transformirati u različite oblike, rasteže se poput ljudske kože i lako ga je pričvrstiti bilo gdje. Uz to, ima izvrsna izolacijska svojstva, sprječava gubitak topline i osigurava učinkovitost termoelektričnog generatora povećanjem temperaturne razlike do 30%.

Testiranja su pokazala da generator, opisan u časopisu Advanced Energy Materials, zadržava performanse i nakon 10.000 ili više ponovljenih savijanja pa bi ga se moglo koristiti u IoT-u i nosivim uređajima temeljenima na umjetnoj inteligenciji jer bi se mogli jednostavno pričvrstiti na tijelo za proizvodnju električne energije korištenjem tjelesne topline, pa čak i opskrbljivati ​​energijom izravno kroz modul. 

Bolji magneti za kvantno računalstvo

Kako dizajnirati nove materijale tako da mogu pohranjivati ​​podatke s manjim volumenom, manjim troškovima i potrošnjom energije? Mogući odgovor ponudili su istraživači Odsjeka za fiziku na Teksaškom sveučilištu u El Pasu (UTEP). Oni su naime otkrili novu vrstu magneta koji se može koristiti u kvantnom računalstvu. Ovaj magnet, opisan u opisan u časopisu 2D Materials and Applications, radi na temperaturama do 76 Celzijevih stupnjeva.

U El Pasu na Van der Waalsovim magnetima rade već neko vrijeme; ovi 2D magneti koji imaju duljinu i širinu, ali su samo jedan sloj debeli imaju ogroman potencijal u računalnom svijeta zbog male veličine, ali su dosad radili samo na temperaturama ispod nule. No sada je otkriveno da dodavanje jeftinog organskog materijala, tetrabutilamonija, između atomskih slojeva magneta omogućuje magnetu rad na osjetno višim temperaturama.

Višemodno optičko vlakno

Istraživači Sveučilišta Južne Australije (UniSA), Sveučilišta Adelaide (UoA) i Sveučilišta Yale osmislili su višemodno optičko vlakno koje povećava snagu optičkih lasera za tri do devet puta, ali bez pogoršanja kvalitete zrake tako da se može fokusirati na udaljene ciljeve.

Ovo rješenje, opisano u časopisu Nature Communications, moglo bi naći primjenu u vojnoj industriji kao jeftiniji način obrane od napada dronova, aloi i u uređajima za daljinsko očitavanje i detektorima gravitacijskih valova.

Implantat za bežičnu simulaciju živca 

Istraživači gore spomenutog Sveučilišta u Adelaideu učinili su i iskorak u razumijevanju učinkovitosti električnih polja koja se sve više koriste u implantatima za stimulaciju i popravak oštećenih živaca. Učinkovita stimulacija živaca ključ je pomoći u ublažavanju iscrpljujućih stanja kao što je išijas. 

Za popravak oštećenja živaca obično je potrebno više od tri mjeseca, a oboljeli su izloženi povećanom riziku od depresije i ovisnosti o opioidima koje uzimaju kako bi ublažili bolove. Kako bi provjerili učinak strujnog kruga implantiranog preko zakrpa umetnutih blizu zahvaćenih živaca, istraživači su na miševima ispitali nekoliko sofisticiranih računalnih elektromagnetskih tehnika, a svoje su nalaze objavili u časopisu Bioelectromagnetics.

Testiranja su pokazala da kad se jednostavni metalni sklopovi u flasteru umetnutom blizu neuronskih materijala ozrače transkranijalnom magnetskom stimulacijom (TMS), oni djeluju kao fokalizator za elektromagnetski signal koji aktivira neurone u neuralnom materijalu. A to pak dramatično ubrzava proces popravljanja oštećenog neuronskog materijala.

Lijek za suha usta

Sveučilište u Leedsu razvilo je novu zamjenu za slinu, čak pet puta učinkovitiju od postojećih proizvoda. Nova tehnologija koristi komponente mikrogela i hidrogela  i usporediva je s prirodnom slinom po načinu na koji hidratizira usta i djeluje kao lubrikant kad se hrana žvače.

Novi mikrogel dolazi u dva oblika: jedan je napravljen s mliječnim proteinom laktoferinom, a drugi je veganska verzija koja koristi krumpirov protein. Ovi proteini tvore mrežastu arhitekturu hidratiziranog mikrogela, djelomično obloženog hidrogelom napravljenim od polisaharida. Oko mikrogela nalazi se hidrogel na bazi polisaharida koji zadržava vodu. Ova dvostruka funkcija dulje zadržava osjećaj hidratacije usta, pokazala je laboratorijska evaluacija u časopisu Scientific Reports.

Ultrazvučni flaster

Istraživači MIT-a dizajnirali su nosivi ultrazvučni monitor u obliku flastera koji može slikati organe unutar tijela bez potrebe za ultrazvučnim operaterom ili nanošenjem gela.U novoj studiji koju objavljuje časopis Nature Electronics oni su pokazali da njihov flaster može točno prikazati mjehur i odrediti koliko je pun. To bi moglo pomoći pacijentima s poremećajima mjehura ili bubrega da lakše prate funkcioniraju li ti organi ispravno, kažu istraživači.

U istom laboratoriju, specijaliziranom za dizajn fleksibilnih, nosivih elektroničkih uređaja, nedavno je razvijen i ultrazvučni monitor koji se može ugraditi u grudnjak i koristiti za pregled raka dojke. Sličan pristup sad je iskorišten za razvoj nosivog flastera koji se može zalijepiti za kožu i snimati ultrazvučne slike organa unutar tijela.

Ovaj se pristup može prilagoditi i za praćenje drugih organa unutar tijela, poput gušterače, jetre ili jajnika, promjenom lokacije ultrazvučnog niza i podešavanjem frekvencije signala. Takvi bi uređaji, uvjereni su istraživači, mogli omogućiti ranije otkrivanje karcinoma koji nastaju duboko u tijelu, poput raka jajnika.

AI predviđa divovske valove

Kombiniranjem umjetne inteligencije i uzročne analize, znanstvenici Sveučilišta u Kopenhagenu otkrili su matematičku jednadžbu kojom se mogu  predvidjeti divovski valovi koji se povremeno pojavljuju u svjetskim oceanima. AI sustav su nahranili s informacijama o više od milijardu oceanskih valova, prikupljenih s plutača postavljenim na 158 različitih mjesta diljem svijeta.

Istraživači vjeruju da njihova jednadžba, predstavljena u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), može pomoći 50.000 teretnih brodova u plovidbi morima, jer može predvidjeti kada bi prava kombinacija uvjeta mogla stvoriti onaj stvarno veliki, razorni val. Budući da brodarske tvrtke svoje rute planiraju dosta unaprijed, uz pomoć ovog algoritma mogli bi procijeniti rizik od pojave takvog vala i odabrati alternativnu rutu.

Krumpir koji nanjuši nuklearno zračenje

Istraživači Sveučilišta Tennessee dizajnirali su krumpir sposoban detektirati gama zračenje povezano s nuklearnim curenjem. Ova jedinstvena biljka, pretvorena u fitosenzor pomoću bioinženjeringa, mogla bi funkcionirati kao isplativ senzor radijacije. Na promjene upozorava tako što njeni listovi prirodne boje prilikom promjena dobivaju živopisni fluorescentni sjaj, što se može uočiti na velikim udaljenostima. 

Krumpir je odabran jer je široko dostupan, vrlo otporan i lako se prilagođava i razmnožava u različitim okruženjima. Uz to, njegove su složene reakcije često specifične za okolišni stresor, što ih čini idealnim senzorima za otkrivanje pojave gama zračenja, objašnjavaju istraživači u časopisu Plant Biotechnology Journal.

Maske za iPhone iz kojih raste cvijeće

Više od 20.000 tona otrovne plastike svake se godine koristi za izradu maski za pametne telefone. Primijenivši ekološki osviještene inovacije na tehnologiju, tvrtka iGreen Gadgets predstavila je maske za iPhone uređaje koje se mogu kompostirati i procvjetati u mini vrt pun tratinčica, potočnica ili bosiljka. 

iGreen Cover dolazi u verzijama prilagođenim za iPhone 13, 14 i 15 Pro. Njegova unutrašnjost ima zaštitni sloj topiv u vodi ispod kojeg se nalaze sjemenke. Napravljen je od kukuruznog škroba pa osigurava brzu apsorpciju i razgradnju u tlu. Korisnik treba samo redovito zalijevati masku nakon što je posadi u tlo pod kutom od 30 stupnjeva. Maske su dostupne od 17,99 eura po komadu; zelene nose sjemenke bosiljka, žute tratinčicu, a plave su za potočnice. 

Hibridni tranzistori 

Materijali od kojih se izrađuju tranzistori su anorganski. Ali što kad bismo ove temeljne elektroničke komponente učinili makar dijelom biološkima, sposobnima izravno reagirati na okoliš i mijenjati se poput živog tkiva? Ta je misao vodila istraživače Silklaba kad su napravili tranzistore u kojima je izolacijski materijal zamijenjen biološkom svilom, odnosno fibroin, strukturnim proteinom koji se može precizno nataložiti na površine i lako modificirati drugim kemijskim i biološkim molekulama kako bi se promijenila njegova svojstva. 

Istraživači su u časopisu Advanced Materials detaljno opisali kako su hibridne tranzistore iskoristili za izradu vrlo osjetljivog i ultrabrzog senzora daha koji detektira promjene u vlažnosti. Daljnje modifikacije sloja svile mogle bi omogućiti uređajima da otkriju neke kardiovaskularne i plućne bolesti, kao i apneju za vrijeme spavanja, ili da pokupe razine ugljičnog dioksida i drugih plinova i molekula u dahu koji bi mogli pružiti dijagnostičke informacije. Korišteni s krvnom plazmom, potencijalno bi mogli pružiti informacije o razinama oksigenacije i glukoze, cirkulirajućim protutijelima i više.

Astronauti, oprez: svemir loše utječe na erekciju 

Tijekom misija u svemir, astronauti su izloženi visokim razinama galaktičkog kozmičkog zračenja i bestežinskog stanja. Simulacijski pokusi na mužjacima štakora koje su proveli istraživači Državnog sveučilišta Floride pokazali su da ovi aspekti svemirskog leta mogu negativno utjecati na vaskularna tkiva relevantna za erektilnu disfunkciju, čak i nakon razdoblja dugotrajnog oporavka.

Istraživanje objavljeno u časopisu The FASEB Journal pokazalo je da su vaskularne promjene izazvane relativno niskim dozama galaktičkog kozmičkog zračenja i u manjoj mjeri simuliranim bestežinskim stanjem, prvenstveno povećanjem oksidativnog stresa. Liječenje različitim antioksidansima moglo bi spriječiti neke od ovih učinaka.

Idealan materijal za pohranu energije

Vođeni strojnim učenjem, kemičari američkog Nacionalnog laboratorija Oak Ridge dizajnirali su rekordni ugljični superkondenzatorski materijal koji pohranjuje četiri puta više energije od najboljeg komercijalnog materijala. 

"Ovo je najveći zabilježeni kapacitet pohrane za porozni ugljik. Ovo je prava prekretnica", pohvalili su se u časopisu Nature Communications autori studije nakon istraživanja provedenog u tri nacionalna laboratorija i na sedam sveučilišta. Istraživači su dizajnirali iznimno porozni materijal, ugljični okvir bogat kisikom za skladištenje i transport naboja. Sintetizirani materijal imao je kapacitet od 611 farada po gramu, četiri puta veći od tipičnog komercijalnog materijala, a površina materijala bila je među najvećima zabilježenim za materijale koji sadrže ugljik, više od 4000 četvornih metara po gramu.

Ključ uspjeha bilo je postizanje dvije vrste pora, mezopora između 2 i 50 nanometara, i mikropora manjih od 2 nanometra. Mikroskopski, materijal izgleda poput loptice za golf s dubokim rupicama; udubine predstavljaju mezopore, a mikropore se nalaze u materijalu između udubina. Ova kombinacija mezopora i mikropora osigurava ne samo veliku površinu za skladištenje energije, već i kanale za prijenos elektrolita.