Znajdź zawartość

Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) odkryli nowy izotop mendelewu (Md). 244Mendlew to 17. i najlżejszy znany izotop tego sztucznie otrzymanego pierwiastka. Mendelew został po raz pierwszy uzyskany w 1955 roku właśnie w Berkeley Lab. To jeden z 16 pierwiastków, który odkryli lub pomogli odkryć naukowcy z LBNL. Md-244 uzyskano w uruchomionym przed 3 laty 88-calowym cyklotronie. To rodzaj akceleratora, który został w 1930 roku opracowany przez Ernesta O. Lawrence'a, od którego nazwiska pochodzi nazwa laboratorium. Uczeni z Berkeley Lab odkryli 12 z 17 izotopów mendelewu. W sumie laboratorium ma na swoim koncie odkrycie 640 izotopów, czyli około 20% ze wszystkich – 3308 – znanych izotopów. Żadna inna instytucja naukowa nie może pochwalić się takim osiągnięciem. 244Md to pierwszy izotop odkryty w LBNL od 2010 roku. Odkrycie nowego izotopu mendelewu nie było proste, gdyż wszystkie sąsiadujące z nim izotopy mają bardzo podobny sposób rozpadu, mówi Jennifer Pore, która stała na czele zespołu badawczego. W ramach badań jej zespół dokonał szczegółowych pomiarów właściwości 10 atomów 244Md. Wyniki ich pracy ukazały się na łamach Physical Review Letters. Każdy z izotopów ma unikatową kombinację protonów i neutronów. Gdy odkrywamy nowy izotop wiemy, że taka kombinacja nigdy wcześniej nie była obserwowana. Badania izotopów prowadzą nas do lepszego zrozumienia natury materii, wyjaśnia Pore. Naukowcy zdobyli dowody, że 244Md może rozpadać się na dwa różne sposoby, co prowadzi do różnego okresu półżycia wynoszącego 0,4 oraz 6 sekund. Badając mendelew naukowcy dokonali też dodatkowego odkrycia. Jako pierwsi zdobyli dowody na rozpad alfa berkelu-236, który zmienia się w ameryk-232. Kluczowym elementem, dzięki któremu odkryto 244Md był wspomniany już 88-inch Cyclotron, którego centralny element stanowi FIONA (For the Identification Of Nuclide A). Michael Thoennessen z Michigan State University, który zarządza listą izotopów zauważa, że w ostatnich latach nowe izotopy są odkrywane rzadziej niż wcześniej. Nowe izotopy odkrywane są cyklicznie, a odkrycia zależą od pojawiania się nowych akceleratorów i postępach w rozwoju sprzętu do prowadzenia eksperymentów. Naukowiec mówi, że to takie urządzenia jak FIONA czy FRIB (Facility for Rare Isotope Beams) budowany właśnie na Michigan State University, mają unikatowe właściwości i olbrzymi potencjał dokonania nowych odkryć. Zespół Pore, chcąc upewnić się, że FIONA pracuje bez zarzutu, najpierw przeprowadził w cyklotronie szczegółowe analizy rozpadu innych izotopów mendelewu, w tym 247Md, 246Md i 245Md. Uzyskane wyniki były zgodne z tym, co o izotopach tych wiedziano wcześniej. Gdy już zyskaliśmy pewność, że instrument dobrze wyznaczył właściwości tych izotopów, przystąpiliśmy do eksperymentów mających na celu okrycie nieznanego dotychczas izotopu 244Md, mówi Pore. Nowy izotop mendelewu uzyskano kierując wiązkę zawierającą argon-40 na cienką folię z bizmutu-209. Uczeni mieli nadzieję, że dojdzie do bezpośredniego zderzenia i połączenia obu izotopów, w wyniku czego powstanie 244Md, a oni zdążą zbadać jego właściwości, zanim ulegnie on rozpadowi. Eksperyment zakończył się sukcesem dzięki temu, że w skład cyklotronu, obok FIONA, wchodzi też Berkeley Gas-Filled Separator. Urządzenie to oddziela poszukiwane atomy od reszty, umożliwiając szybkie zbadanie ich właściwości. Teraz, gdy FIONA sprawdziła się w roli wykrywacza nowych izotopów, Pore już planuje prace nad odkryciem innych nieznanych jeszcze izotopów. « powrót do artykułu

Japońsko-amerykański zespół naukowy w Michigan State University i RIKEN Nishina Center odkrył osiem nowych izotopów fosforu, siarki, chloru, argonu, potasu, skandu i wapnia. To najcięższe ze znalezionych izotopów tych pierwiastków. Najbardziej interesującymi z izotopów, które właśnie odkryto dzięki Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) w RIKEN są wapń-59 i wapń-60. Jądro wapnia-60 zawiera 20 protonów i 40 neutronów. To o 12 więcej niż najcięższy ze znanych stabilnych izotopów wapnia, wapń-48. W przeciwieństwie do niego wapń-60 jest izotopem niestabilnym, rozpada się po kilku tysięcznych sekundy. Oleg Tarasov z Michigan State University mówi, że potwierdzenie istnienia pewnych izotopów danych pierwiastków pomaga w zrozumieniu sił atomowych. W sercu atomu protony i neutrony są utrzymywane razem przez siły atomowe, tworząc jądro atomu. Naukowcy wciąż badają, jaka kombinacja protonów i neutronów może przetrwać, nawet jeśli istnieje ona tylko przez ułamki sekund. Profesor Alexandra Gade zauważa, że nowe odkrycia wymuszą weryfikację niektórych modeli teoretycznych. Część z tych modeli przewiduje, że nie jest możliwe, by 20 protonów i 40 neutronów utrzymało się razem i stworzyło jądro Ca-60. Odkrycie wapnia-60 oznacza konieczność poszukania brakujących elementów w tych modelach. Podobnie odkrycie siarki-49 i chloru-52 oznacza konieczność zmiany modeli, wedle których izotopy takie nie mogą istnieć. W celu uzyskania wspomnianych izotopów naukowcy przyspieszyli atomy cynku i zderzyli je z berylem. Japoński RIBF to obecnie najpotężniejszy akcelerator służący do uzyskiwania egzotycznych izotopów. W przyszłości Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) na Michigan State University, może pozwolić na uzyskanie wapnia-68, a może nawet Ca-70. « powrót do artykułu

Amerykańscy i europejscy naukowcy wykryli w atmosferze Wenus i Marsa dziwną cząsteczkę. Jest to nietypowo zbudowany dwutlenek węgla. Niewykluczone, że to właśnie on odpowiada za efekt cieplarniany Gwiazdy Porannej. Wzmianki dotyczące cząsteczki pojawiły się w kwietniu zeszłego roku, kiedy na orbicie Wenus znalazała się pierwsza sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej Venus Express. Wtedy to międzynarodowy zespół astronautów zetknął się z zaskakującą sygnaturą absorpcji promieniowania o długości 3,3 mikrometra (jest to tzw. średnia podczerwień, ang. mid-infrared, MID). Na pokładzie sondy znajduje się atmosferyczny spektrometr podczerwieni (ang. Infrared Atmospheric Spectrometer). W pewnym momencie był on nakierowany na zachód słońca za planetą i mierzył, jakiej długości promieniowanie jest pochłaniane przez tworzące atmosferę Wenus gazy. Łatwo określić skład atmosfery, ponieważ różne gazy pochłaniają promieniowanie o różnej długości. Wtedy właśnie zaobserwowano dziwną sygnaturę w rejestrach średniej podczerwieni, której nie umiano zidentyfikować. To było wyraźne i systematyczne, ponadto wzrastało wraz z zagłębianiem się w atmosferę. Dlatego wiedzieliśmy, że to coś realnie istniejącego [a nie błąd pomiarowy – przyp. red.] – opowiada szef zespołu Jean-Loup Bertaux. W grudniu zeszłego roku Mike Mumma z NASA wspomniał, że teleskopy z obserwatorium na Hawajach odkryły w atmosferze Marsa cząsteczki o podobnych właściwościach fizycznych. Oba zespoły porównały opisane przez siebie sygnatury i okazało się, że są one identyczne. Nietypowy CO2 zawiera jeden "normalny" tlen z ośmioma protonami i ośmioma neutronami i drugi z 8 protonami i 10 neutronami. Naukowcy domyślili się, że może chodzić o izotop któregoś z pierwiastków w dwutlenku węgla, ponieważ atmosfery Marsa i Wenus składają się w większości z tego właśnie gazu (ok. 95%). Ponieważ odmiennie zbudowane cząsteczki pochłaniają więcej energii niż zwykłe cząsteczki CO2, na Wenus mamy do czynienia z efektem cieplarnianym. W atmosferze Ziemi dwutlenek węgla stanowi tylko 0,04%, a ponieważ opisany izotop tlenu wchodzi w skład tylko 1% cząsteczek, w znikomym stopniu przyczyniają się one do ocieplenia naszego klimatu.

Z badań przeprowadzonych przez naukowca z Uniwersytetu w Manchesterze wynika, że znaczna część atmosferycznych zasobów dwóch gazów szlachetnych, kryptonu i ksenonu, mogła dotrzeć do Ziemi dzięki kometom. Autor hipotezy, dr Greg Holland, opiera swoje przypuszczenia na analizach izotopowych. Jak wykazały pomiary przeprowadzone przez jego zespół, zasoby obu kryptonu i ksenonu znajdujące się pod naszymi stopami znacznie różnią się od tych, które wdychamy wraz z powietrzem. Jak wykazał dr Holland, w próbkach pobranych z atmosfery procentowa zawartość lekkich izotopów obu badanych pierwiastków jest znacznie wyższa, niż w rezerwuarach ditlenku węgla (CO2) znajdujących się kilkaset metrów pod ziemią. Skład materiału pozyskanego z atmosfery jest więc bliższy temu spotykanemu w kometach, zaś dane dotyczące budowy meteorytów świadczą o podobieństwie ich składu do zawartości badanych izotopów w skorupie ziemskiej. Zdaniem dr. Hollanda zebrane informacje świadczą o tym, że źródłem znacznej części ziemskich zasobów ksenonu i kryptonu mogły być komety, które znalazły się w pobliżu Ziemi na wczesnych etapach jej formowania. O szczegółach swojego studium badacz poinformował za pośrednictwem czasopisma Science.

Naukowcy z izraelskiej firmy Exalenz zakończyli testy kliniczne aparatu pozwalającego na wykrywanie nosicielstwa bakterii Helicobacter pylori na podstawie badań powietrza wydychanego przez pacjenta. Urządzenie pozwala na wykonanie pełnego i wysoce wiarygodnego testu na nosicielstwo tego mikroorganizmu, odpowiedzialnego za znaczny odsetek przypadków wrzodów żołądka, w czasie zaledwie 10 minut. Testowane urządzenie, noszące nazwę BreathID, testuje badane próbki na podstawie oceny proporcji ilości dwóch izotopów węgla - 12C i 13C - w próbce powietrza wydychanego przez pacjenta. Parametrem pozwalającym na odróżnienie obu odmian izotopowych jest ich zdolność do pochłaniania światła podczerwonego o odpowiednich długościach fal. Badanie z wykorzystaniem BreathID składa się z dwóch części. W pierwszej fazie testu pacjent proszony jest o umieszczenie w nosie rurek pobierających wydychane przez niego powietrze. Aparat pobiera następnie próbki gazu i ustala charakterystyczny dla danej osoby stosunek zawartości 12C i 13C w badanym materiale. Po ustaleniu składu wydychanego powietrza pacjent otrzymuje mieszaninę zawierającą niewielką ilość mocznika o podwyższonej zawartości 13C. Zgodnie z założeniami testu, jeżeli w żołądku badanej osoby znajdują się żywe H. pylori, szybko rozłożą one tę substancję i przetworzą ją na ditlenek węgla (CO2). Jeżeli więc pacjent jest nosicielem mikroorganizmu, wydychane przez niego powietrze będzie zawierało znacznie podwyższoną ilość 13C. U osób, które nie są zakażone bakterią odpowiedzialną za wrzody żołądka, pobrany mocznik zostanie bezpiecznie usunięty wraz z moczem. Przedstawiciele firmy Exalenz chwalą się, że całkowity czas testu z wykorzystaniem ich wynalazku wynosi zaledwie 10 minut. Jej czułość, porównywana do superczułej, lecz znacznie droższej diagnostyki z wykorzystaniem spektroskopii masowej, wynosi 99,2%. Aparat ma być podobno stosunkowo tani, dzięki czemu wielu lekarzy mogłoby pozwolić sobie na jego zakup. Powinno to pozwolić na poprawę dostępności testów na obecność H. pylori i uniknięcie wykonywania skomplikowanych i czasochłonnych badań z wykorzystaniem metod stosowanych obecnie.

Zastosowanie wiedzy z zakresu immunologii i radiologii pozwoliło na stworzenie terapii, która umożliwia skuteczne i wybiórcze niszczenie komórek zakażonych wirusem HIV. Leczenie, które potencjalnie może zostać użyte także do zwalczania innych rodzajów infekcji, prawdopodobnie zostanie w najbliższym czasie dopuszczone do eksperymentalnego użycia u ludzi. Autorami technologii są naukowcy z College'u Medycznego im. Alberta Einsteina należącego do Uniwersytetu Yeshiva. Ich pomysł na zwalczenie śmiercionośnego wirusa polega na połączeniu przeciwciał - cząsteczek wytwarzanych naturalnie przez układ odpornościowy - z radioaktywnym izotopem bizmutu. Stworzone w ten sposób hybrydowe molekuły pozwalają na precyzyjne wyselekcjonowanie zainfekowanych komórek oraz ich zniszczenie dzięki energii promieniowania jonizującego. Zastosowana w doświadczeniu metoda zwana jest radioimmunoterapią (w skrócie RIT). Wykorzystuje ona naturalną zdolność przeciwciał do wiązania ściśle określonych cząsteczek. W przypadku terapii opracowanej na Uniwersytecie Yeshiva celem jest glikoproteina gp41 - jedna z cząsteczek kodowanych przez genom HIV, która nie jest wytwarzana w zdrowych komórkach. Gdy zostanie ona związana przez przeciwciało, zawierająca ją komórka niszczona jest przez promieniowanie radioaktywnego bizmutu 213. Wybór celu dla terapii nie był przypadkowy - gp41 jest wytwarzana wyłącznie przez komórki zakażone wirusem, co zapewnia wysoką wybiórczość leczenia i ograniczenie dawki promieniowania padającego na zdrowe elementy tkanek. Co więcej, molekuły te występują na powierzchni komórek zawierających wirusa, co pozwala na ominięcie jednej z największych wad przeciwciał - braku ich zdolności do wnikania do wnętrza komórek. Specjalnie dobrano także rodzaj zastosowanego izotopu radioaktywnego - czas połowicznego rozpadu bizmutu 213, wynoszący 46 minut, zapewnia idealną równowagę pomiędzy intensywnością promieniowania konieczną dla uzyskania efektu terapeutycznego oraz bezpieczeństwem leczenia. Wszystkie te cechy sprawiają, że możliwe jest skuteczne niszczenie zainfekowanych komórek przy zminimalizowaniu szkód wywołanych w zdrowej tkance. Seria eksperymentów na myszach oraz hodowlach komórek ludzkich wykazała, że badana terapia jest jednocześnie bezpieczna i skuteczna. Pozwoliło to na uzyskanie przez jej autorów zgody na uruchomienie pilotażowych testów, których wyniki umożliwią najprawdopodobniej przeprowadzenie pierwszych eksperymentów na ludziach. Jeżeli wszystko pójdzie po myśli badaczy, istnieje szansa na dopuszczenie preparatu do rutynowego stosowania w ciągu kilku lat. Naukowcy z Uniwersytetu Yeshiva podkreślają przy tym, że możliwości RIT mogą zostać wykorzystane także do leczenia wielu innych chorób. Jednym z najciekawszych pomysłów jest koncepcja leczenia infekcji wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV), odpowiedzialnym m.in. za raka szyjki macicy oraz liczne przypadki raka krtani, jamy ustnej oraz pochwy.

Radioaktywny jad skorpiona przechodzi właśnie testy kliniczne w roli lekarstwa na nowotwory, w tym złośliwe guzy mózgu. Naukowcy z firmy TransMolecular zauważyli, że po wstrzyknięciu do organizmu nietoksyczny ekstrakt z jadu wyszukuje wadliwe komórki i się z nimi wiąże. Wcześniejsze napromieniowanie cząsteczek powoduje, że radioterapia prowadzona jest od środka, a nie z zewnątrz przez naświetlanie, w dodatku obejmuje wyłącznie chore komórki. Związkiem ekstrahowanym z jadu skorpiona Leiurus quinquestriatus jest białko. Odrzuca się zaś neurotoksyny, przez które zwierzę zostało owiane atmosferą złej sławy. Sprawiają one bowiem, że mieszkaniec Bliskiego Wschodu dysponuje drugim pod względem siły działania jadem wśród skorpionów. Podczas eksperymentów laboratoryjnych peptyd skutecznie niszczył komórki nowotworów piersi, skóry, mózgu i płuc, nie uszkadzając przy tym zdrowej tkanki. Wygląda to tak, jakby guzy zbierały szkodliwą dla nich substancję – wyjaśnia Michael Egan. Na początku nie było wiadomo, czy białko będzie w stanie dostarczyć do guza odpowiednią dawkę promieniotwórczego pierwiastka. By się o tym przekonać, zespół badaczy związał je z izotopami jodu. W zeszłym roku onkolodzy wstrzyknęli taki "koktajl" 59 osobom z nieoperowalnymi guzami mózgu. Do teraz wszyscy zmarli, ale pacjenci z najwyższą dawką żyli średnio o 3 miesiące dłużej. Niedawno eksperci z Uniwersytetu w Chicago zaczęli wprowadzać białko do krwioobiegu chorych z różnymi typami złośliwych nowotworów mózgu. W ten sposób Amerykanie będą mogli sprawdzić, czy testowana substancja zabije zarówno pierwotne ogniska, jak i przerzuty.

Obecnie w tablicy okresowej znajduje się 118 pierwiastków. Jednak znamy wszystkie izotopy tylko pierwszych ośmiu z nich. Naukowcy z Michigan State University rozpoczęli projekt, którego celem jest znalezienie wszystkich izotopów pozostałych 110 pierwiastków. W poszukiwaniu ich odmian pomaga im należące do uniwersytetu National Superconducting Cyclotron Laboratory Dotychczas znaleziono trzy nowe izotopy krzemu, glinu i magnezu. Uczeni przyspieszają w akceleratorze badane atomy do połowy prędkości światła i uderzają nimi w przeszkodę. Skutki zderzenia badają spektrometry masowe, które identyfikują cząstki powstałe po uderzeniu. Nowe odkryte w ten sposób izotopy to krzem-44, glin-42 i magnez-40. W jednym z eksperymentów zaobserwowano też glin-43, jednak dotychczas nie udało się uzyskać go ponownie, więc informacje o jego istnieniu nie są potwierdzone. W naturze występują trzy stabilne izotopy krzemu: Si-28 (stanowi on 92% spotykanego krzemu), Si-29 (4%) i Si-30 (4%). Magnez ma również trzy stabilne izotopy: Mg-24 (79%), Mg-25 (10%) i Mg-26 (11%). Z kolei glin ma tylko jeden stabilny izotop: Al-27. Szukanie izotopów ma bardzo praktyczne zastosowanie. Z jednej strony informacje na ich temat pozwalają opracowywać nowe materiały, z drugiej – przydają się one astrofizykom podczas badania kosmosu.

Nietoperze żywiące się nektarem spalają cukier szybciej niż czołowi siłacze świata. Oznacza to, że są najlepszymi w tej konkurencji ssakami na Ziemi. Metabolizm cukru rozpoczyna się u nich już podczas wizyty u kwitnącej rośliny. Utrzymanie się w powietrzu jest najbardziej kosztowną energetycznie czynnością – wyjaśnia Christian Voight z Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research. To prawdziwy dylemat: muszą lecieć zbierać nektar, a największą ilość czerpanej z niego energii zużywają na przelot. Voight i jego współpracownik John Speakman z Uniwersytetu w Aberdeen karmili 12 trzymanych w niewoli nietoperzy cukrem z węglem-13 i mierzyli, jak dużo go następnie wydychały. Węgiel-13 jest nieradioaktywnym izotopem, który pozwala na śledzenie metabolizmu cukru. Odkryliśmy, że odżywiające się nektarem nietoperze wykorzystują pochodzący z niego cukier w ciągu minut po zakończeniu picia. Po mniej niż 30 minutach cały ich metabolizm opiera się na tym właśnie źródle. Malutkie nietoperze z Ameryki Południowej i Centralnej polegają na niewielkich ilościach nektaru, który zawiera dwucukry i cukry proste, takie jak sacharoza czy glukoza. Są one szybko rozkładane, dając ssakom nagły przypływ energii. Dzięki temu mogą one zawisać w powietrzu jak kolibry, a to wymagający energetycznie rodzaj lotu. Nietoperze mogą również w nocy metabolizować tłuszcz czy glikogen, ale oznacza to, że w dzień skończą im się zapasy energetyczne. To z tego powodu gatunki żywiące się nektarem są aktywne przez całą noc, odwiedzając setki kwiatów na obszarze wielu kilometrów. U wielu zwierząt duże ilości zjadanego pożywienia są przetwarzane na zapasy, jednak nie u naszych rekordzistów. Zapotrzebowanie energetyczne nietoperzy nektarożernych jest naprawdę duże; należy do największych wśród ssaków. Ich dieta jest uboga w tłuszcze i białka, ale obfituje w cukry. Metabolizowanie ich bezpośrednio po zakończeniu jedzenia pozwala na zaoszczędzenie kosztów: nie trzeba inwestować energii w przekształcanie i przechowywanie zapasów.