Znajdź zawartość

Baterie litowo-jonowe (Li-Ion) to w tej chwili najwydajniejszy z masowo wykorzystywanych typów akumulatorów. Przy tej samej wadze i rozmiarze pozwalają na zmagazynowanie dwukrotnie większej ilości energii niż używane wcześniej akumulatory niklowo-metalowodorkowe. Nic dziwnego, że są tak powszechne: telefony komórkowe, laptopy, wszystkie akumulatory wbudowane w sprzęt elektroniczny - to właśnie baterie litowe. Ale poza zaletami, mają one niestety wiele wad. Wielokrotnie było głośno o zapalających się i wybuchających bateriach w telefonach i laptopach. Zdjęcia i filmy z palącymi się komputerami obiegały świat, były nawet doniesienia - choć nie do końca potwierdzone - o przypadkach śmierci spowodowanych eksplozją komórki. Akcje wymiany wadliwych akumulatorów kosztowały krocie największe firmy elektroniczne świata. A wszystko to przez drobniutkie włókna litu - który jest materiałem łatwopalnym. Osadzają się one na węglowej anodzie akumulatora, kiedy ten jest ładowany, albo rozładowywany zbyt szybko i powodują zwarcia - a w rezultacie przegrzewanie się i zapalenie baterii. Dlatego każdy akumulator litowy wyposażony jest w elektroniczny układ kontrolujący temperaturę i tempo ładowania. Niestety - taki układ również może się zepsuć, nie mówiąc już o tym, że pozostawienie urządzenia z takim akumulatorem w zbyt wysokiej temperaturze - choćby w samochodzie stojącym na słońcu - może być niebezpieczne. Eliminacja osadzania się litu na węglowej anodzie zlikwidowałaby większość problemów. Niestety, modele teoretyczne, które miały opisywać sposób gromadzenia się włókienek, nie przydały się na wiele, podobnie badania przy użyciu mikroskopów optycznych i skaningowych mikroskopów elektronowych. Dokładny przebieg procesów chemicznych wewnątrz litowo-jonowych baterii pozostawał tajemnicą aż do teraz. Postęp osiągnęli naukowcy z Cambridge, który opracowali prosty, ale skuteczny sposób na zajrzenie pod podszewkę akumulatora. Wykorzystali do tego spektroskopię przy użyciu jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR) - badania wykorzystującego efekt absorpcji fal elektromagnetycznych o częstotliwości radiowej przez jądra atomowe znajdujące się w polu magnetycznym. Spektroskopia NMR pozwoliła uczonym obserwować na żywo przebieg reakcji chemicznych w niewielkim akumulatorze li-ion. Dokładne zrozumienie przebiegu osadzania się litowych włókien pozwoli - na co liczą naukowcy - opracować sposób zapobiegania temu zjawisku. Bez rozwiązania problemu łatwopalności - jak podkreśla prof. Grey, autor badań - nie ma mowy o stworzeniu akumulatorów następnej generacji. A bez tego nie ma mowy o bezpiecznym ich zastosowaniu w środkach komunikacji. Obserwacja ogniw litowych podczas pracy pozwoli nam zrozumieć kiedy dokładnie i w jakich warunkach powstają niepożądane i kłopotliwe włókienka.

Pracujący z amerykańskim Narodowym Instytutem Zdrowia naukowcy donoszą o stworzeniu nowej metody, która pozwala na zbadanie zawartości tlenu w guzie nowotworowym bez uzyskiwania bezpośredniego dostępu do jego wnętrza. Technologia ta ma szansę stać się ważnym krokiem naprzód, pozwalającym na optymalizację terapii u indywidualnych pacjentów. Może to mieć bezpośredni wpływ na ogólną skuteczność leczenia wielu typów nowotworów. Dlaczego badanie poziomu tlenu w guzie jest tak ważne? Jest to istotne przede wszystkim podczas planowania radioterapii. Stosowane w tej procedurze promieniowanie ma na celu uszkodzenie DNA chorych komórek i w efekcie ich zabicie. Przeważnie nie dzieje się to jednak bezpośrednio, lecz właśnie za pośrednictwem tlenu i jego związków. Cząsteczki tego życiodajnego gazu rozpadają się pod wpływem uderzających w nie fal na tzw. wolne rodniki, które trwale uszkadzają DNA komórek. Z tego powodu dokładna znajomość ilości tlenu w nowotworze może być istotna podczas decyzji o wyborze odpowiedniego leczenia. Kolejnym powodem, dla którego pomiar stężenia tlenu jest tak bardzo istotny, jest jego wpływ na złośliwość guza. Udowodniono bowiem, że guzy wysycone tlenem w mniejszej ilości mają znacznie wyraźniejszą tendencję do tworzenia przerzutów. Są także trudniejsze do usunięcia, gdyż żyjąc długo w stanie niedotlenienia, "zahartowały się" i nabrały oporności na wiele typów terapii. Obniżona ilość tlenu zmniejsza także podatność guza na chemioterapię, lecz mechanizm tego zjawiska nie jest do końca zrozumiały. Obecnie lekarze są w stanie zbadać ilość tlenu w chorej tkance wyłącznie poprzez bezpośredni pomiar pobranego wycinka. Jest to metoda prosta i tania, lecz, niestety, często nieosiągalna (np. wtedy, gdy guz jest położony zbyt głęboko). Z odsieczą przybyli specjaliści z zakresu fizyki medycznej i diagnostyki obrazowej. Stworzyli oni system łączący dwie techniki badania metodą rezonansu magnetycznego, który ma szansę zrewolucjonizować proces planowania leczenia nowotworów. Na wspomniany tandem składają się dwa rodzaje badań: elektronowy rezonans paramagnetyczny oraz jądrowy rezonans magnetyczny. Pierwsza z nich pozwala wykryć związki z nieparzystą liczbą elektronów, czyli wolne rodniki. To właśnie one bezpośrednio uszkadzają DNA, prowadząc tym samym do śmierci komórki. Z kolei jądrowy rezonans magnetyczny to technika pozwalająca na określenie rozmieszczenia atomów poszczególnych pierwiastków w organizmie. Połączony obraz z obu tych badań pozwala określić, ile tlenu znajduje się w nowotworze oraz jaka jest jego zdolność do wytwarzania toksycznych dla DNA wolnych rodników. To z kolei pozwala przewidzieć, jak skuteczna będzie radioterapia w niszczeniu nieprawidłowych komórek. Dr Mark Dewhirst, profesor specjalizujący się w tematyce radioterapii onkologicznej, komentuje odkrycie następująco: Obrazowanie opisane w tym badaniu dostarcza wszelkich informacji pozwalających na ocenę poziomu tlenu w guzach, a także umożliwia ocenę przyczyn jego ewentualnego niedoboru w nowotworze. W związku z tym, że technika jest całkowicie nieinwazyjna dla pacjenta, można ją wykonywać wielokrotnie i w ten sposób oceniać na bieżąco skuteczność leczenia. Niestety, istnieją też spore problemy związane z rozwojem tej technologii. Najważniejszy z nich wynika z faktu, że dotychczas urządzenie testowano wyłącznie na myszach, co może przynieść problemy przy próbie "przeniesienia" badań na człowieka. Z tego powodu niezbędne jest przeprowadzenie jeszcze wielu testów na różnych gatunkach zwierząt, by w końcu, jeśli wszystko dobrze pójdzie, uruchomić testy na pacjentach.