Znajdź zawartość

Obecnie testy wielu leków dla ludzi prowadzi się wstępnie na myszach. Możność uzyskania klarownego obrazu wnętrza zwierzęcia ma więc kolosalne znaczenie. W praktyce często wykorzystuje się fluorescencyjne barwniki, ale już kilka milimetrów pod skórą obraz staje się tak zamazany, że naukowcy tak naprawdę nie za bardzo wiedzą, co widzą. W ramach najnowszych eksperymentów specjaliści z Uniwersytetu Stanforda posłużyli się fluorescencyjnymi nanorurkami węglowymi, dzięki czemu rzeczywistością stało się zaglądanie na kilka centymetrów w głąb zwierzęcia. Tradycyjne barwniki nie zapewniały takiej ostrości, a nikogo nie trzeba chyba przekonywać, że w przypadku tak niewielkiego zwierzęcia jak mysz parę centymetrów to naprawdę dużo. Wykorzystywaliśmy już podobne nanorurki do dostarczania testowanych na myszach leków przeciwnowotworowych, ale warto by też wiedzieć, gdzie medykament właściwie trafił, prawda? Z fluorescencyjnymi nanorurkami możemy w czasie rzeczywistym jednocześnie dostarczać leki i obrazować, aby określić dokładność trafiania przez preparat w cel - tłumaczy prof. Hongjie Dai. Zespół wstrzyknął gryzoniom nanorurki o pojedynczej ścianie. Później pozostało obserwować, jak rurki i lek trafiają do narządów wewnętrznych za pośrednictwem układu krwionośnego. Nanorurki świeciły jasno po skierowaniu na zwierzę promienia lasera. Zdjęcia wykonywano kamerą ustawioną na bliską podczerwień. Amerykanie podkreślają, że w odróżnieniu od większości fluorescencyjnych barwników, świecenie fluorescencyjnych nanorurek węglowych obejmuje inną część spektrum bliskiej podczerwieni. To bardzo dobrze, ponieważ naturalna fluorescencja tkanek dotyczy długości fali poniżej 900 nanometrów, pokrywając się z zakresem biokompatybilnych barwników fluorescencyjnych, przez co obraz zostaje zamazany przez fluorescencję tła. Z nanorurkami nie ma tego problemu, ponieważ świecą w zakresie 1000-1400 nm. Na tym jednak nie koniec plusów wynikających z wykorzystania nanorurek węglowych. Ciało rozprasza mniej światła przy większej długości fali z zakresu bliskiej podczerwieni, przez co obraz nie ulega rozmazaniu, gdy światło się przemieszcza. Ekipa Daia eksperymentowała z jednościennymi nanrurkami o różnej chiralności, średnicy itp., dzięki czemu można było dokładnie wyregulować długość fali, przy której będą one fluoryzować. Amerykanie poddali nagranie wideo analizie głównych składowych. W ten sposób jeszcze bardziej polepszono jakość obrazu. W surowym materiale śledziona, trzustka i nerka mogą wyglądać jak jeden uogólniony sygnał. Analiza głównych składowych wyłapuje jednak niuanse zmienności sygnału i rozdziela to, co wydawało się na początku jednością, na sygnały poszczególnych narządów. Można naprawdę widzieć rzeczy położone głęboko lub przysłonięte przez inne organy, np. trzustkę - wyjaśnia jedna z autorek studium studentka Sarah Sherlock. Dai podkreśla, że co prawda za pomocą nanorurek nie uzyska się obrazu tkanek położonych tak głęboko jak w przypadku rezonansu magnetycznego czy tomografii komputerowej, ale i tak poczyniono duże postępy w obrębie popularnych wśród praktyków tanich metod.

Ludzie widzą lepiej, gdy eksperymentalnie wytworzy się w nich takie nastawienie. Wg psychologów, oczekiwania naprawdę zwiększają ostrość widzenia, a nie zwiększają czujność czy motywację do koncentrowania się na obiektach (Psychological Science). Ellen Langer i zespół z Uniwersytetu Harvarda wykazali, że jak dowodziło wielu naukowców, percepcja wzrokowa nie polega wyłącznie na przekazywaniu danych między oczami a korą. Do tego dokładają się bowiem oparte na doświadczeniu założenia. Podczas eksperymentu 20 mężczyznom i kobietom pokazywano literowe tablice okulistyczne. Gdy zastosowano odwróconą matrycę (na dole znajdowało się największe "E"), ochotnicy trafnie odczytywali więcej znaków z dwóch najmniejszych linii niż wtedy, gdy przyglądali się tradycyjnym tablicom. Wszyscy badani mieli dobry wzrok. Langer uważa, że przedstawione wyniki odzwierciedlają ludzkie oczekiwania. Na podstawie wcześniejszego doświadczenia z tablicami okulistycznymi wolontariusze oczekiwali, że litery z góry są łatwe do odcyfrowania, a zadanie staje się coraz trudniejsze w miarę przesuwania się w dół. W przypadku osób, które sądziły, że będą w stanie poprawić swój wzrok przez ćwiczenie, odnotowywano większą poprawę widzenia przy odwróconej matrycy niż w odniesieniu do ochotników zakładających, że taka poprawa nie jest możliwa. Dotyczyło to jednak wyłącznie przedostatniej linii drobnych liter. Obie grupy wypadły tak samo dobrze, odczytując najmniejsze znaki. W drugim eksperymencie wzięło udział 63 kadetów Korpusu Szkoleniowego Oficerów Rezerwy. Badanie wzroku ujawniło, że ich widzenie mieściło się w granicach od poniżej przeciętnej do wyśmienitego. Naukowiec powiedział 22 kadetom, by na symulatorze wcielili się w rolę pilota myśliwca. Zadanie polegało na koncentrowaniu się na literach widniejących na czterech skrzydłach zbliżającej się maszyny. Na każdym ze skrzydeł umieszczono jedną literę z 4 dolnych linii tablicy okulistycznej. Kolejnej grupie 20 kadetów powiedziano, że będą wypatrywać symboli podczas udawanego lotu w zepsutym symulatorze. Następnym 10 osobom kazano przed zajęciem miejsca za sterami napisać list motywacyjny. Pozostali w ogóle nie stykali się z symulatorem, ale wykonywali ćwiczenia wzrokowe, które wg zapewnień eksperymentatorów, mogły poprawić widzenie przed badaniem. Okazało się, że wzrok poprawił się znacznie u 9 z 22 kadetów latających w symulatorze i u żadnego z udających latanie, poza tym polepszył się u dwóch badanych z 11 wykonujących ćwiczenia na oczy i u jednego przedstawiciela grupy piszącej listy motywacyjne. Ludzie z wirtualnego myśliwca osiągnęli o tyle lepsze od reszty wyniki, gdyż wcielili się w rolę pilota, który z założenia powinien się legitymować doskonałym wzrokiem. Przeprowadzony na wstępie wywiad zresztą to potwierdzał. Zadając pytania, psycholodzy ustalili, że kadeci przypisywali pilotom myśliwca tę właśnie cechę. Piloci z symulatorów, którzy widzieli gorzej od przeciętnej, doświadczyli największej poprawy osiąganych wyników. Naukowcy uważają, że stało się tak, ponieważ mieli oni największe pole do popisu. Langer wyjaśnia, że programy poprawiające widzenie działają na zasadzie primingu, czyli zwiększenia prawdopodobieństwa wykorzystania przez człowieka danej kategorii poznawczej poprzez wcześniejsze wystawienie go na działanie bodźca zaliczanego do tej kategorii.

Jak bardzo pikantna jest dana papryczka chilli czy przygotowany na jej bazie sos? By umiejscowić ją jakoś na skali Scoville'a, można wykorzystać subiektywną opinię wyszkolonego kipera albo kosztowne urządzenie. Richard Compton i jego zespół z Uniwersytetu Oksfordzkiego przekonują jednak, że najlepiej jednak zaprzęgnąć do pracy nanorurki węglowe. Gwarantuje to obiektywizm i sporą oszczędność pieniędzy (The Analyst). Tradycyjna skala chemika Wilbura Scoville'a powstała niemal 100 lat temu, bo w 1912 roku. Pikantność jest oceniana na podstawie zawartości kapsaicyny. Im więcej tego związku w danej odmianie papryki, tym ostrzejszy ma ona smak. Sos chilli rozcieńcza się do momentu, kiedy 5 kiperów przestaje wyczuwać charakterystyczne szczypanie. Stopień rozcieńczenia jest oficjalną miarą ostrości papryki. Na tej podstawie przypisuje się jej miejsce na skali. Compton zwraca uwagę, że jego metoda jest o wiele tańsza od jedynej dostępnej do tej pory metody analitycznej: wysokosprawnej chromatografii cieczowej (ang. high-pressure liquid chromatography), w ramach której ekstrahowano kapsaicynę z sosu i określano jej stężenie. Poza ceną, ma ona jeszcze jeden minus. Różne kapsaicynoidy są najpierw wydzielane i mierzone tylko po to, by zostać ponownie wymieszane i przyrównane do skali. Urządzenie Brytyjczyków mierzy stężenie poszczególnych rodzajów kapsaicyny jednocześnie. Elektrody z nadrukowaną warstwą nanorurek węglowych na wierzchu pokrywa się próbką sosu czy papryki. Ponieważ nanorurki mają dużą powierzchnię, absorbują sporą jej część. Następnie całą "maszynerię" zanurza się w roztworze etanolu. Kapsaicyna ulega utlenieniu, czego skutkiem jest przepływ prądu. Im więcej kapsaicyny, tym większe ma on natężenie. Przetestowano szereg sosów chilli i uzyskano podobne wyniki jak za pomocą skali Scoville'a. Oznacza to, że metoda działa. Teraz Compton próbuje opatentować urządzenie i chciałby rozpocząć jego sprzedaż. Wg niego, przydałoby się ono jako wykrywacz ostrości zarówno kucharzom zawodowym, jak i amatorom.

Zespół chemików opracował matematyczny model komputerowy służący do pomiaru... ostrości papryczek chili. Pozwoli to na szybsze i tańsze niż dotychczas uzyskanie takich informacji. Jest to o tyle istotne, że na przykład przy produkcji niektórych lekarstw na reumatyzm korzysta się z wyciągów z papryczek. Ostry smak chili pochodzi z kapsaicynoidów. Dwa z nich – kapsaicyna oraz dihydrokapsaicyna – stanowią 90% składu kapsaicynoidów w papryczkach. Odczuwana ostrość zależy od stosunku tych składników względem siebie. Kapsaicynoidy są używane w gazie łzawiącym, gazie pieprzowym, lekarstwach i, oczywiście, w wielu potrawach. Z naszego wynalazku skorzysta więc wiele gałęzi przemysłu – mówi Kenneth Busch, chemik z Baylor University w Teksasie. Obecnie pomiary ostrości przeprowadza się za pomocą wysoko wydajnościowej płynnej chromatografii. Metoda ta jest kosztowna i długotrwała. Badanie jednej próbki trwa około 10 minut, gdyż maszyna najpierw oddziela od siebie składniki, a potem dokonuje pomiaru. Busch i jego zespół opracowali matematyczny model, który wylicza ostrość na podstawie informacji uzyskanych z badań spektroskopem. Dostarczają one informacji o tym, w jaki sposób dana substancja absorbuje światło.