Znajdź zawartość

Powszechnie znany jest fakt, że ciecze bardziej lepkie – jak miód – płyną wolniej niż ciecze o niskiej lepkości, jak woda. Dobrze pokazuje to opisany przez nas jeden z najdłużej trwających eksperymentów w historii nauki. Jakie więc było zdziwienie naukowców, gdy okazało się, że wewnątrz specjalnie pokrytych rurek ciecze tysiąckrotnie bardziej lepkie przemieszczają się 10-krotnie szybciej niż ciecze mniej lepkie. Prędkość przemieszczania się cieczy przez różnego rodzaju tuby jest niezwykle ważna zarówno w rafineriach ropy naftowej jak i w ludzkim sercu. Jeśli chcemy zwiększyć przepływ płynu przez rurę o danym przekroju zwykle wystarczy zwiększyć ciśnienie. Oczywiście taka technika ma swoje ograniczenia. Ciśnienia nie można zwiększać bez końca, gdyż doprowadzi to do uszkodzenia rury. Szczególnie jest to ważne w cienkich wąskich rurkach, wykorzystywanych podczas produkcji leków czy innych złożonych związków chemicznych. Dlatego też od dawna naukowcy szukają sposobów na przyspieszenie przepływu płynów w takich systemach bez zwiększania ciśnienia. Z artykułu opublikowanego właśnie na łamach Science Advances dowiadujemy się, że pokrycie rurek środkiem hydrofobowym powoduje, że bardziej lepkie ciecze przemieszczają się szybciej niż mniej lepkie. Powierzchnia superhydrofobowa zawiera niewielkie guzki, pomiędzy którymi zostaje uwięzione powietrze. Znajdujące się tam krople płynu zachowują się jak na poduszce powietrznej, wyjaśnia profesor Robin Ras, który wraz ze swoim zespołem z Aalto University specjalizuje się w badaniach powierzchni hydrofobowych. Sama powierzchnia superhydrofobowa nie powoduje, że bardziej lepki płyn przemieszcza się szybciej od mniej lepkiego. Gdy na takiej powierzchni umieścimy kroplę wody i kroplę miodu, to woda spłynie szybciej. Okazało się jednak, że gdy krople są umieszczone w bardzo wąskiej tubie, dochodzi do dramatycznych zmian. Odkryliśmy, że gdy kropla zostaje umieszczona w superhydrofobowym wąskim naczyniu, wokół bardziej lepkich cieczy tworzy się większa poduszka powietrzna. I to ta większa otoczka z powietrza umożliwia bardziej lepkim płynom na szybsze przemieszczenia się od tych mniej lepkich. Szczegółowe badania pokazały, że krople gliceryny, która jest tysiąckrotnie bardziej lepka niż woda, przemieszczają się w takiej rurce 10-krotnie szybciej od wody. Naukowcy filmowali swoje krople, dzięki czemu mogli też analizować to, co dzieje się wewnątrz nich. Okazało się, że w lepkich cieczach płyn wewnątrz kropli niemal się nie poruszał, natomiast w cieczach o niskiej lepkości dochodziło do szybkiego mieszania się płynu. Fińscy naukowcy opracowali też model dynamiki płynów, który pozwala przewidzieć, jak dany płyn będzie przemieszczał się w rurkach pokrytych różnymi superhydrofobowymi materiałami. Dalsze prace nad tym zagadnieniem pomogą w zaprojektowaniu doskonalszych systemów mikroprzepływowych, stosowanych m.in. podczas produkcji leków. « powrót do artykułu

Znalezione w prowincji Henan naczynie z brązu sprzed 2000 lat zawiera ponad 3 litry niezidentyfikowanej cieczy. Naczynie zakończone w kształcie głowy łabędzia znaleziono w grobowcu w mieście Sanmenxia. Odkryto tam również hełm z brązu, brązową misę oraz żelazny miecz ozdobiony jadeitem. Znaleziony w naczyniu płyn ma żółtawo-brązową barwę i widać w nim zanieczyszczenia. Jego próbkę wysłano do laboratorium w Pekinie, gdzie zostanie poddana badaniom. Wstępne datowanie grobowca wskazuje, że powstał on na przełomie rządów dynastii Qin (221–207 p.n.e) i Han (202 p.n.e. – 220 n.e.). Mógł tam zostać pochowany niskiej rangi urzędnik. Najbardziej interesującym znaleziskiem jest właśnie naczynie z płynem. Dotychczas w Sanmenxia nie znaleziono niczego podobnego. Jak oświadczył weterynarz Gao Ruyi, którego poproszono o konsultację, naczynie ozdobiono szyją i głową łabędzie niemego. Można to poznać po rozmiarach dzioba, który jest dłuższy niż u gęsi. Zhu Xiaodong, wicedyrektor miejscowego instytutu zabytków i archeologii mówi, że jest wykluczone, iż łabędzie zaczęły pojawiać się w okolicy właśnie w czasach, gdy powstało naczynie. W czasach współczesnych w mieście łabędzie pojawiają się zimą dopiero od lat 80. ubiegłego wieku. Przylatują do Sanmenxia z Syberii. Sanmexia znajduje się pomiędzy Xi'an i Luoyang, dwiema historycznymi stolicami Chin. Dzięki swojemu położeniu była ważnym punktem strategicznym i komunikacyjnym. Miasto bogate jest w historyczne artefakty. « powrót do artykułu

Od mniej więcej dwóch dekad naukowcy na całym świecie pracują nad urządzeniami typu lab-on-a-chip. To obiecująca technologia pozwalająca na wykorzystanie niewielkiego przenośnego urządzenia do diagnostyki i sprawdzenie stanu zdrowia za pomocą niewielkiej ilości płynów ustrojowych. Tego typu proste urządzenia już istnieją, umożliwiając proste pomiary. Przykładami nie będą tu glukometry czy testy ciążowe. Jednak inżynierowie wciąż nie potrafią poradzić sobie ze stworzeniem urządzeń do bardziej złożonych analiz, które wymagają mieszania pojedynczej próbki płynu ustrojowego z różnymi precyzyjnie odmierzonymi odczynnikami w konkretnej kolejności. Jedną z najbardziej obiecujących metod na stworzenie takiego urządzenia jest zintegrowanie wielu różnych odczynników na jednym urządzeniu. Odczynniki takie mają być nanoszone metodą podobną do druku atramentowego w niewielkich, liczonych w pikolitrach, ilościach, a całość miałaby być szczelnie zamykana. Gdy użytkownik odpieczętuje urządzenie, zawarta w odczynnikach woda natychmiast wyparuje, pozostawiając wysuszone, precyzyjnie odmierzone ilości odczynników. Pod wpływem wilgoci z płynu ustrojowego odczynniki byłyby ponownie nawadniane, a urządzenie mogłoby przeprowadzić odpowiednie pomiary. Głównym problemem z takim rozwiązaniem jest fakt, że płyn ustrojowy, przepływający przez wysuszone odczynniki, unosi je ze sobą, zakłóca sygnał i uniemożliwia przeprowadzenie precyzyjnych pomiarów. Naukowcy z Politechniki w Montrealu i laboratoriów IBM-a w Zurichu – Onur Gökçe, Yuksel Temiz i Emmanuel Delamarche – postanowili zaradzić problemowi roznoszenia odczynników poprzez rozciągnięcie kropli wody do kształtu długiej wstążki w mikrokanale o szerokości ludzkiego włosa i zmuszenie wody by zagięła się na nałożyła na siebie. W ten sposób próbka wody zamyka się podobnie jak zamek błyskawiczny. Ten proces pozwolił nam na ograniczenie do minimum lokalnego przepływu wody. W ten sposób odczynniki zostają nawodnione, ale nie są rozpraszane, mówi Emmanuel Delamarche, który stoi na czele IBM-owskiej grupy zajmującej się diagnostyką precyzyjną. Wyniki testów wypadły pomyślnie, chociaż naukowcy wciąż nie do końca rozumieją obserwowane przez siebie zjawisko. Nigdy wcześniej bowiem nie było ono badane. Kolejne eksperymenty wykazały jednak, że ma ono związek ze zjawiskiem koalescencji. Obserwujemy je np. podczas spontanicznego łączenia się kropli płynów, które wejdą ze sobą w kontakt. Z fizycznego punktu widzenia koalescencja to wynik silnego powinowactwa molekuł wody, którego celem jest zmniejszenie powierzchni wody wystawionej na działanie powietrza. Dlatego właśnie niewielkie krople wody mają kształt sfery. Sfera bowiem, ze wszystkich kształtów, ma jedną z najmniejszych powierzchni dla danej objętości. W tym przypadku badamy, co się stanie, jeśli kropla wody, rozciągnięta w mikrokanaliku, łączy się z inną częścią samej siebie. Naszym celem jest zrozumienie i kontrolowanie tego zjawiska tak, byśmy mogli wymusić na płynie pozostanie dokładnie w miejscu, w którym napotkał na odczynnik, wyjaśnia profesor Gervais, dyrektor Laboratorium Mikropłynów Onkologicznych na Polytechnique Montreal. Opracowywane przy tej okazji modele matematyczne pozwoliły na lepsze kontrolowanie przepływu cieczy oraz uzyskanie bardzo precyzyjnej konfiguracji czasowo-przestrzennej sygnałów chemicznych z odczynników przy ich minimalnej dyspersji, bez konieczności interwencji ze strony użytkownika. Dotychczas eksperymentalnie wykazano, że nowo opracowany architektura „autokoalescencji” może zostać wykorzystana do badania reakcji enzymatycznych, wykrywania różnych chorób oraz przeprowadzania reakcji łańcuchowej polimerazy w temperaturze pokojowej. W przyszłości mogą dzięki temu powstać proste w użyciu testy genetyczne sekwencjonujące DNA pod kątem występowania różnych chorób, podatności na nowotwory czy identyfikowania wirusów. Mamy nadzieję, że opracowana przez nas technika pozwoli twórcom urządzeń typu lab-on-a-chip na opracowanie niedostępnych obecnie narzędzi diagnostycznych, które będą równie proste w użyciu, co współczesne glukometry, mówi doktor Delamarche. Takie proste urządzenia mogłyby stanowić nieocenioną pomoc zarówno w badaniach stanu zdrowia całych społeczeństw, gdyż uzyskane wyniki można by przesyłać na smartfony, a stamtąd do scentralizowanej bazy danych. Byłyby również niezwykle cennym narzędziem w walce z epidemiami, szczególnie w odległych zakątkach świata, gdzie dostęp do lekarzy i laboratoriów jest utrudniony. « powrót do artykułu

Obecność bakterii jamy ustnej w torbielowatych guzach trzustki wiąże się z ich większą agresywnością. Zmiany torbielowate są dość często widywane w badaniach obrazowych. Najczęściej stwierdza się wewnątrzprzewodowy brodawkowaty nowotwór śluzowy, a także surowicze i śluzotwórcze gruczolaki torbielowate. Większość pozostałych przypadków to łagodne trzustkowe zbiorniki płynowe, związane zarówno z ostrym, jak i przewlekłym procesem zapalnym. Obecnie trudno jest różnicować te guzy. Aby wykluczyć nowotwór, wielu pacjentów przechodzi operację. Na szczęście ostatnio naukowcy z Karolinska Institutet odkryli, że dużą wartość diagnostyczną mają bakterie występujące w guzie. Naukowcy szukali bakteryjnego DNA w płynie pobranym ze zmian torbielowatych 105 pacjentów. Okazało się, że płyn z cyst z dysplazją dużego stopnia i nowotworów zawierał więcej bakteryjnego DNA niż łagodne cysty. Aby zidentyfikować bakterie, zsekwencjonowano DNA z 35 próbek o dużej jego zawartości. Choć stwierdzono duże zróżnicowanie międzyosobnicze, generalnie w płynie i tkance torbieli z dysplazją dużego stopnia i nowotworów liczniej występowały pewne bakterie jamy ustnej, m.in. Fusobacterium nucleatum i Granulicatella adiacens. Byliśmy zaskoczeni, wykrywając bakterie jamy ustnej w trzustce, ale nie było to coś zupełnie nieoczekiwanego. Wcześniejsze mniejsze badanie zademonstrowało bowiem, że bakterie, które zidentyfikowaliśmy, występują w wyższych stężeniach w ślinie pacjentów z rakiem trzustki - opowiada dr Margaret Sällberg Chen. Jeśli przyszłe badania pokażą, że bakterie rzeczywiście wpływają na procesy patologiczne, może to doprowadzić do opracowania nowych strategii terapeutycznych z wykorzystaniem czynników antybakteryjnych. Autorzy publikacji z pisma Gut analizowali różne czynniki, które mogłyby wpłynąć na ilość bakteryjnego DNA w płynie zmian torbielowatych. Odkryli, że była ona wyższa u pacjentów, którzy przeszli inwazyjną ultrasonografię endoskopową trzustki (endoskop jest wprowadzany do przewodu pokarmowego przez jamę ustną po wcześniejszym znieczuleniu gardła). Ponieważ wyniki nie były całkowicie jednoznaczne, endoskopia nie może być wyłączną odpowiedzią na pytanie o pochodzenie bakterii. Być może dałoby się [jednak] obniżyć ryzyko transferu bakterii jamy ustnej do trzustki, płucząc usta preparatem ze środkiem bakteriobójczym i upewniając się co do dobrej higieny jamy ustnej przed badaniem. To pomysł na ciekawy eksperyment kliniczny - podsumowuje Sällberg Chen. « powrót do artykułu