Genetski modificirana krava u svom je mlijeku proizvela proteine ​​potrebne za proizvodnju ljudskog inzulina, javlja časopis Biotechnology Journal. Do toga je došlo tako što su istraživači Sveučilišta Illinois Urbana-Champaign ubacili segment ljudske DNK koji kodira proinzulin, protein koji se pretvara u inzulin, u stanične jezgre 10 kravljih embrija, koji su potom umetnuti u maternice normalnih krava. Jedan od ovih genetski modificiranih embrija razvio se u živo, transgeno tele.

Iako okretanje kravljem inzulinu nije novost, ovo je prvi slučaj da je proizvodnja "ljudskog" inzulina postignuta u genetski modificiranom govedu. Inzulin i njegova uloga u dijabetesu otkriveni su još 1921. godine, a dijabetičari su dugo liječeni inzulinom dobivenim iz gušterače goveda i svinja. Prvi "ljudski" inzulin proizveden je 1978. korištenjem proteina iz genetski modificirane bakterije E. coli koja je, uz slične procese koji umjesto bakterija koriste kvasac, glavni izvor medicinskog inzulina do danas.

Znanstvenici koji stoje iza eksperimenta polažu velike nade da bi stado ovakvih goveda moglo riješiti probleme opskrbe inzulinom u svijetu. Naime, kad bi takvo stado bilo održivo, što zasad ipak još nije slučaj, ono bi lako moglo nadmašiti sve trenutne metode proizvodnje inzulina koje se oslanjaju na genetski modificirani kvasac i bakterije.

Energetski učinkovita mikroelektronika

Integrirani krugovi koji pokreću naše elektroničke uređaje sve su moćniji i istovremeno sve manji. Znanstvenici pokušavaju smjestiti sve više poluvodičkih komponenti na čip, a kako bi se pritom izbjeglo pregrijavanje, mikroelektronika bi trebala trošiti samo djelić električne energije u odnosu na konvencionalnu elektroniku. Čini se da je to uspjelo istraživačima Nacionalnog laboratorija Argonne američkog Ministarstva energetike koji su u studiji, objavljenoj u časopisu Advanced Materials, opisali novu vrstu tehnike "redoks sklopa" koja može kontrolirati kretanje elektrona unutar i iz poluvodičkog materijala.

Oni su izradili uređaj koji protok elektrona s jednog kraja na drugi regulira primjenom napona preko materijala koji djeluje kao svojevrsna elektronska vrata. Kad napon dosegne određeni prag, otprilike pola volta, materijal počinje ubacivati ​​elektrone kroz vrata iz izvornog redoks materijala u materijal kanala. Korištenjem napona za modificiranje toka elektrona poluvodički uređaj djeluje poput tranzistora, prebacujući se između više vodljivih i više izolacijskih stanja.

"Nova strategija redoks zatvaranja omogućuje nam modulaciju protoka elektrona u enormnoj mjeri čak i pri niskim naponima, nudeći mnogo veću energetsku učinkovitost", objašnjavaju istraživači. Ovaj fenomen mogao bi biti koristan za stvaranje novih kvantnih materijala čijim bi se fazama moglo manipulirati pri maloj snazi. Štoviše, kažu, tehnika bi se mogla proširiti na svestrane funkcionalne poluvodiče i niskodimenzionalne kvantne materijale sastavljene od održivih elemenata.

Rastezljiva elektronika

Stanfordovi istraživači više od desetljeća rade na rastezljivim elektroničkim uređajima nalik koži. Sad su u časopisu Nature predstavili novi dizajn i proces izrade integriranih sklopova poput kože koji su pet puta manji i rade na tisuću puta većim brzinama od ranijih verzija. Njihovi mekani integrirani krugovi sad mogu pokretati mikro-LED zaslone i detektirati Brailleov niz bolje od vrhova ljudskih prstiju.

Jezgra sklopova su rastezljivi tranzistori napravljeni od poluvodičkih ugljikovih nanocijevi i mekih elastičnih elektroničkih materijala. Za razliku od silicija, koji je tvrd i krhak, ugljikove nanocijevi u sendviču između elastičnih materijala imaju strukturu poput riblje mreže koja im omogućuje da nastave funkcionirati dok se istežu i deformiraju. Tranzistori i sklopovi su iscrtani na rastezljivoj podlozi, zajedno s rastezljivim poluvodičem, vodičem i dielektričnim materijalom.

Mekani i prilagodljivi senzori mogli bi nam, kažu, omogućiti da osjetimo signale iz naših mozgova i mišića u finoj rezoluciji. To bi pak, nadaju se, moglo dovesti do nove generacije biokompatibilnih sučelja mozak-stroj visokih performansi.

Gel za minimalno invazivne operacije

Milijuni ljudi širom svijeta svake se godine podvrgava kolonoskopiji, a u mnogim slučajevima liječnici pritom uklanjaju polipe čime se smanjuje učestalost raka debelog crijeva. Kako bi spriječili eventualno gastrointestinalno krvarenje tijekom i nakon postupka, istraživači MIT-a razvili su GastroShield, gel koji se prska kroz endoskop i stvara čvrst, ali fleksibilan zaštitni sloj koji sprečava krvarenje i jača mehanički integritet tkiva, opisan u časopisu Advanced Materials.

GastroShield uključuje pluronic, blok kopolimera koji se može sam sastaviti u sfere koje se nazivaju micele. Druga komponenta gela je oksidirani dekstran, polisaharid koji stvara jake, ali reverzibilne veze s aminskim skupinama pluronic micela. Kad se rasprše, ovi materijali trenutno reagiraju jedan s drugim i sa sluznicom gastrointestinalnog trakta, stvarajući čvrsti gel za manje od pet sekundi. 

Ovaj gel može izdržati nizak pH i enzimsku aktivnost u probavnom traktu i zaštititi tkivo od te oštre okoline dok samo zacjeljuje, a mogao bi se, kažu, iskoristiti i za liječenje čira na želucu i upalnih stanja kao što je Crohnova bolest ili za davanje lijekova protiv raka.

Dijagnoza respiratornih bolesti ultrazvukom

Ultrazvučna tehnologija mogla bi se učinkovito koristiti za otkrivanje pokreta niske amplitude uzrokovanih vokalizacijama na površini prsnog koša. Te mogućnosti francuski su istraživači demonstrirali u časopisu AIP Advances. U istom su radu predstavili i mogućnost korištenja "zračne ultrazvučne kamere za površinsko kretanje" (AUSMC) za mapiranje vibracija.

Trenutna klinička ispitivanja koriste AUSMC za identifikaciju plućnih patologija, no istraživači se nadaju da bi njihova tehnologija u kombinaciji s algoritmima umjetne inteligencije mogla pokrenuti novu eru pregleda prsnog koša u kojoj se uzorci vibracija mogu izolirati. To bi pak omogućilo mnogo bolji uvid u zdravlje dišnog sustava i bolju dijagnozu respiratornih bolesti.

Algoritam za navođenje robota

Ako robot koji putuje do odredišta ima samo dva moguća puta, treba samo usporediti vrijeme putovanja rutama i vjerojatnost uspjeha. Ali ako robot prolazi složenim okruženjem s mnogo mogućih staza, odabir najbolje rute usred tolike neizvjesnosti može postati nerješiv problem. Stoga su na MIT-u razvili metodu koja robotu pomaže da učinkovito razmišlja o najboljim rutama do svog odredišta. Izradili su algoritam koji uravnotežuje kompromis između kvalitete karte puta i računalne učinkovitosti te tako robotu omogućava da brzo pronađe rutu kojom se može proći i koja smanjuje vrijeme putovanja.

Ovaj bi algoritam, kažu, robotu mogao pomoći da isplanira najbolji način putovanja do ruba udaljenog kratera preko neravne površine Marsa. Ili pomoći dronu u akciji spašavanja da pronađe najbrži put do unesrećenog. 

Litij-sumporne baterije s brzim punjenjem

Litij-sumporne baterije velike snage koriste se u raznim uređajima poput mobilnih telefona, prijenosnih računala i električnih vozila. Problem je što i one  najsuvremenije pate od niske stope punjenja i pražnjenja, obično zahtijevajući nekoliko sati, a ponekad i do 10 sati, za jedan puni ciklus punjenja i pražnjenja. No, nova australska studija, objavljena u časopisu Nature Nanotechnology, pokazala je da bi se sljedeća generacija litij-sumpornih baterija mogla napuniti za manje od pet minuta. 

Sve je počelo kad su na Sveučilištu u Adelaideu odlučili ispitati reakciju redukcije sumpora (SRR) i istražiti razne elektrokatalizatore prijelaznih metala na bazi ugljika, uključujući željezo, kobalt, nikal, bakar i cink. Dizajnirali su nanokompozitni elektrokatalizator koji se sastoji od ugljikovog materijala i kobalt-cink (CoZn) klastera. Kad se ovaj elektrokatalizator koristi u litij-sumpornim baterijama dobivena baterija postiže izniman omjer snage i težine koji litij-sumpornim baterijama omogućava da postignu potpuno punjenje/pražnjenje za manje od pet minuta, kažu istraživači. 

Elektrostimulator srca pokretan svjetlom

Koristeći svjetlost, istraživači Pritzkerove škole molekularnog inženjeringa na Sveučilištu u Chicagu dizajnirali su bežični, ultratanki elektrostimulator srca koji radi poput solarne ploče. To, kažu, eliminira potrebu za baterijama i smanjuje prekide u prirodnoj funkciji srca. Ovaj fleksibilni pacemaker bez elektrode pretvara svjetlost u bioelektricitet ili električne signale koje generiraju stanice srca i tako precizno stimulira višestruka područja srca. 

Za razliku od konvencionalnih solarnih ćelija koje su obično dizajnirane za prikupljanje što je više moguće energije, ovaj uređaj koristi sloj vrlo malih pora koje mogu uhvatiti svjetlost i stimulira samo srčane mišiće izložene porama koje aktivira svjetlo. A budući da je malen i lagan, uređaj se može ugraditi bez otvaranja prsnog koša. 

Ova tehnologija pokazala se efikasnom u hitnim slučajevima, poput pokretanja srca nakon operacije, srčanog udara i ventrikularne defibrilacije, a njeni tvorci nastavljaju istraživati ​​njene dugoročne učinke i trajnost u ljudskom tijelu i razvijaju posebne površinske tretmane i premaze od biomaterijala kako bi smanjili vjerojatnost odbacivanja. Njihov je cilj proširiti opseg takozvane fotoelektroceutike na neurostimulaciju, neuroprotetiku i liječenje neurodegenerativnih stanja kao što je Parkinsonova bolest.

Održive pelene i ulošci bez plastike

Odbačene pelene i higijenski ulošci razgrađuju se stotinama godina jer njihovi upijajući dijelovi i vodootporni slojevi sadrže plastiku i druge sintetičke polimere. Istraživači Kraljevskog tehnološkog instituta (KTH) u Švedskoj odlučili su tome stati na kraj pa su te materijale zamijenili poroznim komponentama napravljenim od proteinske biomase koje se odbacuje u prehrambenoj i poljoprivrednoj industriji. Ove komponente su održive i biorazgradive te bi mogle omogućiti da se buduće pelene i higijenski ulošci bacaju u WC školjku ili koriste kao gnojivo. Istraživači su svoje rješenje predstavili na proljetnom sastanku Američkog kemijskog društva (ACS), na kojem je održano gotovo 12.000 prezentacija o nizu znanstvenih tema.

U potrazi za održivijim izvorom materijala, istraživači su identificirali proteine ​​i druge prirodne molekule preostale iz hrane i poljoprivredne proizvodnje: zein iz kukuruza, gluten iz pšenice i ekstrakte prirodnih antioksidansa. Proteinima su dodali vodu i sodu bikarbonu kao sredstva za stvaranje pjene i zaslađivač glicerol kao plastifikator, dok su im prirodni ekstrakti poslužili kao konzervansi.

Tako su izradili "netkani" sloj koji ostaje suh na dodir i propušta tekućinu, pahuljasti porozni materijal sa superupijajućim svojstvima i zaštitnu vodootpornu foliju. Istraživači sad smišljaju kako izraditi jednokratne sanitarne proizvode koji se mogu ispirati ili pak kompostirati za gnojidbu kukuruza i pšenice, što bi zauzvrat dalo polazne materijale za izradu novih sanitarnih proizvoda. Bio bi to, kažu, potpuno kružni dizajn.

FloorLocator za unutarnju navigaciju

U nedavnoj studiji, objavljenoj u časopisu Satellite Navigation, istraživači kineskog Sveučilišta Chongqing predstavili su FloorLocator, sustav koji revolucionira navigaciju u zatvorenom prostoru s neviđenom preciznošću, skalabilnošću i računalnom učinkovitošću. Ovaj inovativni sustav integrira Spiking Neural Networks (SNN) i Graph Neural Networks (GNN), spajajući SNN-ovu računalnu učinkovitost s GNN-ovim naprednim prepoznavanjem uzoraka. SNN-ovi donose neusporedivu računsku učinkovitost, dok se GNN-ovi ističu sofisticiranim prepoznavanjem uzoraka. 

"FloorLocator nije samo napredak u tehnologiji; to je korak prema stvaranju otpornijih, učinkovitijih i preciznijih unutarnjih navigacijskih sustava. Korištenjem pristupa učenja temeljenog na grafikonima, može se lako prilagoditi novim okruženjima bez tereta visokih računalnih troškova i opsežnog prikupljanja podataka", tvrde njegovi tvorci.

Svemirska geodezija: otkrivanje oluja GPS-om

Istraživači s ETH u Zürichu uspjeli su otkriti obilne oborine izravno s GPS podacima. Rezultati njihove studije, objavljene u časopisu Geophysical Research Letters, mogli bi značajno poboljšati meteorološko praćenje i prognozu. Oni su naime u svom radu pokazali kako ekstremne vremenske prilike utječu na kvalitetu GPS signala te da su ti signali stoga prikladni i za otkrivanje oluja. Jednog dana bi ih se, kažu, čak moglo koristiti i za rano otkrivanje i predviđanje grmljavinskih oluja.

Ekstremni vremenski događaji utječu na omjer signala i šuma, što ukazuje koliko su jaki satelitski signali koji dopiru do zemlje. Što je veći omjer, to je bolja kvaliteta signala, objašnjavaju istraživači koji su primijetili da je omjer signala i šuma u GPS podacima znatno pao u vrijeme oluje i potom vratio u normalu. Usporedba s podacima radara potvrdila je da postoji izravna veza između dolaska oluje i pada omjera signala i šuma.

U svakom slučaju, čini se da su GPS podaci dovoljno osjetljivi da uhvate atmosferske poremećaje, što znači da bi se podaci satelitske navigacije mogli iskoristiti u meteorologiji, a guste mreže GPS stanica oko zračnih luka omogućile bi lokalizaciju oluja u stvarnom vremenu i izdavanje pravovremenih upozorenja, kažu istraživači.