Znajdź zawartość

Od jakiegoś czasu poszukuje się związków chemicznych wspomagających obrazowanie, które sprawdziłyby się w ramach monitoringu pacjentów zażywających heparynę, czyli lek zapobiegający krzepnięciu krwi. Wg Włochów, do tego celu świetnie nadaje się lucyferaza - enzym odpowiadający za świecenie robaczków świętojańskich (Bioconjugate Chemistry). Zespół Bruce'a Branchiniego wskazywał na potrzebę wynalezienia takich związków wspomagających obrazowanie, które emitowałyby promieniowanie w bliskiej podczerwieni. Głębiej penetruje ono tkankę, pozwalając lekarzom wykryć białka zaangażowane w krzepnięcie. Podczas testów naukowcy połączyli proteinę pozyskiwaną z lucyferazy świetlików z gatunku Photinis pyralis ze specjalnym fluorescencyjnym barwnikiem. Umożliwia on białku emitowanie promieniowania w bliskiej podczerwieni. Okazało się, że pozwala to wykryć niewielkie ilości aktywnego czynnika X (Xa). Inhibitory tego związku wykorzystuje się w zapobieganiu zdarzeniom zakrzepowo-zatorowym. Czynnik Xa bierze udział m.in. w aktywacji VIII czynnika krzepnięcia. Bioluminescencja i rezonansowe przeniesienie energii wzbudzenia bioluminescencji (ang. bioluminescence resonance energy transfer, BRET) to dwa naturalnie występujące zjawiska emisji promieniowania, które wykorzystano do różnych celów, np. obrazowania in vivo. Kluczowym elementem takich aplikacji jest lucyferaza, dająca żółtozielone światło. Opisywane technologie można ulepszyć, bazując na potencjale promienowania w bliskiej podczerwieni (nIR). Włosi zademonstrowali, że da się uzyskać emisję spektralną z maksimami 705 i 783 nm, wiążąc kowalencyjnie wariant lucyferazy z fluorescencyjnym barwnikami nIR. Akademicy zwracają uwagę na znaczenie wybiórczego znakowania fluorescencyjnymi barwnikami i skuteczność zapewnianą przez proces międzycząsteczkowego BRET. Włochom udało się też skonstruować wspomniane już wcześniej biotynylowane (oznakowane) białko fuzujące, czyli zlewające się, które emitowało promieniowanie w podczerwieni. Nowy materiał unieruchomiono na podłożu/macierzy zawierającej streptoawidynę - stosowaną w biotechnologii do oczyszczania białek - pokazując, że rozwiązanie można by uwzględnić w obrazowaniu z wykorzystaniem receptorów. To samo białko zastosowano do określenia aktywności czynnika Xa przy fizjologicznych stężeniach we krwi. W badanym układzie emisja w podczerwieni była możliwa tylko w sytuacji, kiedy cząsteczka lucyferazy była ściśle powiązana z barwnikiem fluorescencyjnym. Autorzy studium wykorzystali to zjawisko i połączyli obie te molekuły za pomocą krótkiego łańcucha aminokwasowego podatnego na trawienie przez czynnik Xa. W tej sytuacji aktywacja czynnika X powodowała nie tylko powstawanie skrzepu, ale też rozpad kompleksu lucyferazy z fluorochromem i tym samym spadek emisji nIR w próbce. Dokładny pomiar tempa tego zaniku pozwolił tym samym na ustalenie aktywności enzymatycznej czynnika Xa.

Naukowcy podają różne propozycje, jak poradzić sobie z globalnym ociepleniem. Niektóre, przynajmniej na pierwszy rzut oka, wydają się dość ekscentryczne. Wiele z nich koncentruje się na zjawisku odbicia promieniowania. Zespół Christophera Doughty'ego z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine zaproponował, by wyhodować "owłosione" rośliny, dzięki którym zwiększy się powierzchnia odbijająca. Modele klimatyczne wykazały, że wcześniejsze rozwiązania z zakresu geoinżynierii, np. parasol lub rodzaj powłoki z aerozolu, zmniejszają ilość opadów. Najdotkliwiej w okolicach równika. Gdyby jednak skoncentrować się na szerokościach geograficznych między 30. a 60. równoleżnikiem, spadek ilości wód deszczowych byłby znacznie mniejszy. Uprawianie roślin skrzyżowanych lub modyfikowanych genetycznie tak, by zwiększyć ich powierzchnię odbijającą promieniowanie, ochłodziłoby te regiony średnio o jeden stopień Celsjusza. Jak to jednak zrobić? Trzeba doprowadzić do powstania liści pokrytych grubą warstwą włosków, które odbijałyby fale świetlne z zakresu bliskiej podczerwieni. Jak dotąd udało się już uzyskać "włochatą" soję, która odsyła w kosmos od 3 do 5% więcej promieniowania.

Firma Hitachi skonstruowała pierwszy przenośny skaner aktywności mózgu, którego można używać w ciągu dnia. Jest stosunkowo lekki, zasilany ładowanymi bateriami. Jeśli ciekawi cię więc aktywność własnego mózgu na przykład podczas czytania czy kłótni z żoną, Japończycy stworzyli coś dla ciebie. Urządzenie wykorzystuje technologię topografii optycznej. Na zestaw składają się 2 elementy: zakładany na głowę oraz na pas. Pierwszy, pomiarowy, waży 40 dag, a drugi, kontrolny, ok. 60 dag. Skaner wykorzystuje naturalne zjawiska zachodzące w żywym mózgu. Wiadomo np., że w obszarach aktywnych w danym momencie zwiększa się przepływ krwi. Do "hełmofonu" przymocowano więc 8 małych laserów. Wysyłają one do mózgu promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni. Czujniki w postaci fotodiod (8), które także zamocowano na powierzchni hełmu, przekształcają odbite światło w sygnały elektryczne. Te są zaś z kolei przekazywane do noszonego w pasie kontrolera. W ten sposób można śledzić w czasie rzeczywistym, dzięki Hitachi dysponujemy prawdziwym skanerem 4D!, reakcje mózgu na różnego typu bodźce. Niektórzy uważają, że takie urządzenia zostaną zastosowane w wielu gałęziach nauki i przemysłu, np. reklamie. Dzięki nim producent i agencja dowiedzą się, co naprawdę przyciąga uwagę klienta. Przyszłością rozrywki stają się natomiast gry, których elementem jest aktywność mózgu poszczególnych uczestników (tzw. mind gaming).

W Japonii powstały najmniejsze na świecie urządzenie tnące. Molekularnej wielkości nożyczki są sterowane za pomocą światła. Badacze zapowiadają, że będą przydadzą się one przy "operacjach” na genach, białkach i innych cząstkach. Długość nożyczek wynosi zaledwie 3 nanometry, czyli 3 milionowe części milimetra. Są więc 100-krotnie mniejsze niż długość fali światła ultrafioletowego. Co ciekawe, nożyczki, podobnie jak ich większy odpowiednik, składają się z trzpienia, rączki i ostrzy. Nanometrowe nożyczki stworzono z grup fenylowych, a więc składają się z węgla i wodoru. Rolę trzpienia odgrywa molekuła ferrocenu (C5H5FeC5H5). Ma ona budowę podobną do kanapki: atom żelaza znajduje się pomiędzy dwoma równoległymi pierścieniami C5H5. Pierścienie te swobodnie się obracają wokół atomu żelaza. Rola rączki nożyczek przypadła grupie fenylenowej, którą naukowcy połączyli z azobenzenem (C6H6-N=N-C6H6), molekułą, która reaguje na światło. Azobenzen, po oświetleniu światłem widzialnym, rozszerza się, pociąga za sobą rączkę i nożyczki się zamykają. W reakcji na światło ultrafioletowe kurczy się, otwierając ostrza nożyczek. To pierwsze zastosowanie, w którym jedne molekuły w sposób mechaniczny sterują innymi w odpowiedzi na impulsy świetlne – mówi Takuzo Aida, szef zespołu badawczego. To ważny krok na drodze do stworzenia molekularnych robotów – dodaje. Obecnie naukowcy pracują nad większą wersją swoich nożyczek, które, pracując w bliskiej podczerwieni, umożliwiałby przeprowadzanie zdalnych operacji wewnątrz ludzkiego ciała.

Badacze z Carnegie Mellon University wprowadzali do guzów kropki kwantowe i dzięki temu mogli obserwować w bliskiej podczerwieni tzw. węzły wartownicze (ang. sentinel lymph node, SLN), czyli węzły chłonne znajdujące się najbliżej ogniska nowotworowego. Zespół dr. Byrona Ballou wykorzystał pokryte polimerami, rozpuszczalne w wodzie kropki kwantowe (Bioconjugate Chemistry). Mapowanie węzłów jest o tyle ważne, że w wielu typach nowotworów przerzuty pojawiają się najpierw właśnie w węzłach wartowniczych. Po wstrzyknięciu kropek bezpośrednio do tkanki guza śledzono ich przemieszczanie się za pomocą analizy fluorescencyjnej w bliskiej podczerwieni, nie uszkadzając przy tym powłok skórnych. Okazało się, że kropki kwantowe niemal natychmiast opuszczały guz wraz z chłonką. Szybko uwidaczniała się sieć połączeń limfatycznych, poprzez którą rozprzestrzeniają się komórki nowotworowe. Mimo zastosowania wielu odmian kropek kwantowych, naukowcy nie zaobserwowali różnic we fluorescencji węzłów chłonnych. Kropki wstrzykiwano różnym zwierzętom, w tym myszom. Obserwowano je od momentu iniekcji przez 2 lata, nie zauważono jednak żadnych toksycznych efektów, choć nawet po tak długim czasie cząsteczki dało się w organizmie wytropić.