Znajdź zawartość

Przed testami na organizmach leki przeciwnowotworowe są testowane na hodowlach komórek. Naukowcy starają się odtworzyć warunki panujące w ciele. Nad symulującymi tkankę guza rusztowaniami 3D dla komórek czerniaka pracuje od jakiegoś czasu doktorantka z Politechniki Wrocławskiej - mgr inż. Agnieszka Jankowska. Do ich wytworzenia używa hydrożelowego biopolimeru – alginianu sodu, polimeru pochodzenia naturalnego, pozyskiwanego z morskich wodorostów. Naukowcy podkreślają, że gdy odpowiednio dobierze się parametry, hydrożel może mieć zbliżone właściwości do tkanki, w której zachodzi namnażanie komórek nowotworu. Oprócz tego cechuje go biokompatybilność, mała toksyczność i niska cena. Co ważne, można go też formować. Nic więc dziwnego, że często stosuje się go do tworzenia rusztowań czy nośników leków. Odtwarzanie warunków panujących w żywych organizmach Jest pewien paradoks w moich badaniach. Robię teraz wszystko, żeby stworzyć jak najlepsze warunki dla komórek nowotworowych. Tak by jak najszybciej się rozwijały i namnażały podobnie jak w ludzkim ciele. Wszystko po to, by potem potraktować je lekami, które – mamy nadzieję – je zniszczą i pozwolą na opracowanie spersonalizowanych terapii - mówi Jankowska. Promotorami pracy doktorskiej mgr inż. Jankowskiej są naukowcy z PWr i Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu: dr hab. inż. Jerzy Detyna i dr hab. n. med. inż. Julita Kulbacka. Doktorantka wyjaśnia, że przez to, że są płaskie (mają postać 2D), hodowle nie odzwierciedlają zbyt dokładnie warunków panujących w żywych organizmach. Komórki nowotworowe inaczej w nich funkcjonują. Mają ze sobą kontakt tylko na krawędziach, zmieniają swój kształt i zupełnie inaczej współpracują z sąsiadującymi komórkami, nie będąc w stanie stworzyć mikrośrodowiska - podkreślono w komunikacie prasowym uczelni. Ma to poważne konsekwencje, ponieważ niejednokrotnie okazuje się, że leki, które w laboratorium sprawowały się bardzo dobrze, w organizmach żywych mają już niższą skuteczność. Nic więc dziwnego, że z myślą o skróceniu badań klinicznych naukowcy z różnych ośrodków dążą do badań na trójwymiarowych strukturach. Prace nad parametrami Rusztowanie 3D mgr inż. Jankowskiej składa się ze wspomnianego alginianu sodu, a także żelatyny i różnych innych dodatków. Doktorantka stara się ustalić odpowiednie parametry. To bardzo ważne, bo odchylenia procesu drukowania będą oddziaływać na zwartość konstrukcji czy przeżycie komórek. [...] Uzyskanie z hydrożeli struktur o konkretnym kształcie to duże wyzwanie. Podobnie jak zagwarantowanie warunków, w których komórki nowotworowe przeżyją proces biodruku. Trzeba więc ustalić właściwe stężenie, rodzaje dodatków, wilgotność, temperaturę otoczenia i tuszu w głowicy oraz stołu drukarki, ale także m.in. prędkość druku, ciśnienie, średnicę dyszy albo igły drukującej, ścieżkę drukowania i wiele innych parametrów - wylicza Jankowska, dodając, że znalezienie właściwych parametrów wymaga czasu, to praca na lata. W przyszłości doktorantka chce drukować za pomocą dwóch głowic drukarki naraz. Pierwszą warstwę utworzy hydrożel z lekiem przeciwnowotworowym (terapeutykiem), drugą - hydrożel z komórkami nowotworowymi. Co po badaniach podstawowych? [...] Gdy zakończę badania podstawowe, kolejną ścieżką badań mogłyby być próby wytworzenia struktur przepływowych. Rusztowanie, nad którym teraz pracuję, będzie strukturą stałą. Do otoczonych lekiem komórek, które znajdą się w środku, nic już więcej nie będziemy mogli dostarczyć. Natomiast struktura przepływowa mogłaby symulować cały system odprowadzania i doprowadzania krwi w organizmie, z odpowiednim ciśnieniem i w odpowiednim cyklu. Dzięki temu badania leków jeszcze lepiej oddawałyby ich działanie w naszym ciele - wskazuje badaczka. « powrót do artykułu

Fizycy teoretycy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych i Uniwersytetu Zielonogórskiego wyznaczyli i podali niezwykle istotne parametry dla ponad 1300 jąder, w tym dla jąder pierwiastków superciężkich, które do tej pory nie zostały wytworzone w laboratoriach. Wyniki te zostały właśnie opublikowane w podstawowym czasopiśmie referencyjnym fizyki jądrowej Atomic Data and Nuclear Data Tables. Naukowcy w wielu ośrodkach na świecie nie ustają w dążeniach do wytworzenia i zbadania nowych pierwiastków oraz ich izotopów. Ten międzynarodowy wyścig ma na celu przede wszystkim poznanie nadal tajemniczych sił wiążących jądra atomowe. Badania koncentrują się równolegle na pracach eksperymentalnych wykorzystujących potężne akceleratory i detektory oraz na pracach teoretycznych, mających wskazać najbardziej obiecujące drogi poszukiwań i zaproponować modele, które będzie można potwierdzić lub odrzucić po konfrontacji z doświadczeniem. Polscy naukowcy od kilkudziesięciu lat specjalizują się właśnie w tego typu badaniach teoretycznych, stanowiąc światową czołówkę, czego dobitnym potwierdzeniem jest zaprezentowana właśnie niezwykle obszerna i kompletna praca. Trzech polskich uczonych - dr Piotr Jachimowicz z Uniwersytetu Zielonogórskiego oraz Michał Kowal i Janusz Skalski profesorowie w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) - oszacowało kluczowe parametry dla 1305 jąder ciężkich i superciężkich w zakresie liczby atomowej Z od 98 do 126 (a więc także dla pierwiastków jeszcze nieodkrytych) i dla liczby neutronów N od 134 do 192. Do naszych obliczeń wykorzystaliśmy wielowymiarowy mikroskopowo-makroskopowy model pozwalający wyznaczyć energię wiązania jąder atomowych - tłumaczy dr Piotr Jachimowicz z UZ. Dla stanów podstawowych oraz tzw. punktów siodłowych wyznaczyliśmy takie parametry, jak: masy jądrowe, energie makroskopowe, poprawki powłokowe i deformacje jądrowe – czyli kształty, jakie przybierają jądra w stanie podstawowym, jak i w punkcie siodłowym. Z nich wyprowadziliśmy energie rozpadu alfa pomiędzy stanami podstawowymi, energie separacji jednego i dwóch nukleonów oraz statyczne, adiabatyczne wysokości barier rozszczepieniowych. Systematyczne rachunki dla jąder nieparzystych, szczególnie ich barier rozszczepieniowych, są bardzo rzadkie - nasza praca wypełnia tę lukę – dodaje dr hab. Michał Kowal, Kierownik Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ. W przypadku układów z nieparzystą liczbą protonów, neutronów lub obu używaliśmy standardowej metody BCS z blokowaniem. Kształty i energie w stanie podstawowym mogliśmy znaleźć poprzez minimalizację siedmiu odkształceń osiowo-symetrycznych. Poszukiwania punktów siodłowych przeprowadziliśmy metodą tzw. "zatapiania" w trzech kolejnych etapach, stosując wielowymiarowe przestrzenie deformacji, co wiązało się z potrzebą generowania gigantycznych sieci symulujących różne jądrowe kształty. W tym celu zaprzęgliśmy do obliczeń nasz superkomputer w Centrum Informatycznym w Świerku. Część wyników uzyskanych przez badaczy dotyczy parametrów już poznanych w eksperymencie i bardzo dobrze się z tymi danymi zgadza. Stanowi to potwierdzenie poprawności przeprowadzonej analizy i pozwala wierzyć, że wyznaczone wartości nieznanych dotąd parametrów są wiarygodne. Uczeni podkreślają, że udało im się stworzyć jeden z najbardziej kompletnych zestawów danych dostępnych "na rynku", niezbędny do analiz przekrojów czynnych, czyli prawdopodobieństw wytwarzania jąder superciężkich w poszczególnych kanałach syntezy. Dokładność odtwarzania mas i innych wielkości wyznaczonych w analizowanym przez nas obszarze jest jedną z najlepszych pośród istniejących oszacowań - dodaje dr hab. Janusz Skalski. Wykorzystanie przez nas pięcio- i siedmiowymiarowych przestrzeni deformacji stanowi znaczący postęp w stosunku do innych obliczeń wykonywanych do tej pory. Przeprowadzona przez nas analiza jest też jedną z niewielu, które uwzględniają jądra nieparzyste, zwykle pomijane ze względu na trudności związane z traktowaniem nieparzystego nukleonu. Otrzymane wyniki nieprzypadkowo trafią do annałów Atomic Data and Nuclear Data Tables. Ich znaczenie nie ogranicza się bowiem tylko do eksperymentów mających na celu wytworzenie nowych nuklidów. Wyznaczyliśmy parametry, których znajomość może mieć istotne znaczenie także i dla innych obszarów badań - wyjaśnia dr hab. Michał Kowal. Między innymi wyznaczyliśmy własności dla jąder z grupy aktynowców, ważne z punktu widzenia fizyki reaktorowej. Wyznaczone i podane w pracy parametry mogą zostać wykorzystane w analizach astrofizycznych i przewidywaniach dotyczących nukleosyntezy na poszczególnych etapach ewolucji wszechświata. « powrót do artykułu

Na Politechnice Federalnej w Lozannie powstało oprogramowanie, które wykorzystuje awatar, by przewidzieć, ile energii ludzie zużywają w zależności od sposobu chodzenia. Szwajcarzy podkreślają, że choć nie zdajemy sobie z tego sprawy, stale zmieniamy tempo chodu, długość kroków i unoszenie stóp (instynktownie "wybieramy" chód, który w danych warunkach jest najmniej energochłonny). Awatar autorów publikacji ze Scientific Reports to tułów wyposażony w nogi i stopy. Można go dowolnie konfigurować. Najpierw użytkownik wprowadza swój wzrost i wagę. Później ustawia prędkość chodu, długość i szerokość kroku, uniesienie stopy, a także przechylenie tułowia i podłoża. Dodatkowo można symulować wpływ bycia pchanym bądź ciągniętym na poziomie różnych części ciała. Zużycie energii jest wyświetlane w czasie rzeczywistym za każdym razem, gdy parametry są zmieniane. Naukowcy dodają, że dla swojego oprogramowania widzą wiele zastosowań, zwłaszcza medycznych. Oprogramowanie może zostać wykorzystane do wybrania najlepszego projektu egzoszkieletu lub protezy (najlepszego, czyli takiego, który redukowałby wysiłek użytkownika) - tłumaczy Amy Wu. Zespół dodaje, że z pomocą oprogramowania można by nawet określić, jak nosić plecak, by zminimalizować wydatkowanie energii. Jeśli [jednak] twoim celem jest spalanie kalorii, oprogramowanie da się wykorzystać do znalezienia serii ruchów z dużym kosztem metabolicznym. Szwajcarzy ujawniają, że oprogramowanie powstało w laboratorium robotyki z myślą o robotach humanoidalnych i miało służyć do analizy mechaniki ludzkiego chodu. Sposób, w jaki ludzie chodzą, jest niezwykle skomplikowany. Poziom wymaganej kontroli jest sporym wyzwaniem dla humanoidalnych robotów - podsumowuje Salman Faraji. « powrót do artykułu