Znajdź zawartość

W przyszłym miesiącu w Wielkiej Brytanii zostanie przeprowadzony eksperyment, którego celem jest przetestowanie możliwości sztucznego schładzania klimatu przez człowieka. W jego ramach na wysokość 1 kilometra zostanie wpompowana woda. Będzie to pierwszy na taką skalę test systemu pompowania, który w przyszłości może zostać wykorzystany do umieszczania w stratosferze związków siarki. System pompowania miałby być wyniesiony np. przez olbrzymi balon wypełniony wodorem. Test to część programu Stratospheric Particle Injection for Climate Engineering (SPICE). Został on zainspirowany wybuchem wulkanu Pinatubo w 1991 roku. Do atmosfery trafiło wówczas 20 milionów ton związków siarki, ochładzając Ziemię o 0,5 stopnia Celsjusza przez 18 miesięcy. Jeśli obecny test się powiedzie, to być może w przyszłości będą wysyłane balony z podczepionymi rurami, którymi będzie tłoczona siarka. Od chwili, w której ludzie będą w stanie intencjonalnie zmieniać klimat dzieli nas jednak wiele dziesięcioleci. W ramach eksperymentu wypełniony helem balon wyniesie wąż, którym będzie pompowana woda z prędkością 1,8 litra na minutę. Cały eksperyment posłuży do zaprojektowania 20-kilometrowego systemu. Hugh Hunt, inżynier z University of Cambridge mówi, że dostarczanie siarki za pomocą balonu może być najbardziej efektywną metodą. Szacuje on, że docelowy system może kosztować około 5 miliardów dolarów. Przed dwoma laty Rosjanie testowali dostarczanie siarki do stratosfery samolotami, jednak koszt takiego systemu byłby około 20-krotnie wyższy. Część organizacji skupiających obrońców przyrody protestuje przeciwko testowi jak i samej geoinżynierii. Zwracają uwagę, że próba, jakkolwiek nieszkodliwa, jest tylko wstępem do działań, które mogą mieć zgubne skutki, jak np. powodować susze. W ubiegłym roku ONZ zakazał geoinżynierii zagrażającej bioróżnorodności. Niektóre z obaw ekologów podziela Alan Robock, meteorolog z Rutgers University. Z przeprowadzonych przezeń symulacji komputerowych wynika, że chmury składające się ze związkow siarki mogą osłabić monsuny pojawiające się w Azji i Afryce, a to oznacza mniejsze opady na terenach rolniczych, od których żyzności uzależnione są miliardy ludzi. Zdaniem Robocka jest zbyt wcześnie by przeprowadzać eksperymenty z zakresu geoinżynierii. Uważa on, że najpierw trzeba przeprowadzić liczne symulacje komputerowe, które powiedzą nam, jak takie działania mogą wpłynąć na obieg wody czy warstwę ozonową.

Smarowanie miejsca po ugryzieniu węża maścią z nitrogliceryną (triazotanem glicerolu) do 50% wydłuża czas przeżycia ofiary. Studium naukowców z University of Newcastle w Nowej Południowej Walii wykazało, że maść spowalnia transport toksyny przez układ limfatyczny do krwiobiegu. Prof. Dirk van Helden podkreśla, że daje to ofierze dodatkowy czas potrzebny do uzyskania pomocy. Wiele toksyn jadu węży nie wnika bezpośrednio do krwiobiegu, ale ulega zaabsorbowaniu i przemieszcza się w naczyniach limfatycznych, nim wniknie do naczyń w pobliżu serca. Australijczycy prowadzili badania z imitacją jadu na 15 zdrowych ludziach. Jadopodobną substancję wstrzyknięto w ich stopę i mierzono czas, po jakim dotrze ona do węzła chłonnego w pachwinie. Eksperyment powtórzono, lecz tym razem minutę po zastrzyku na ranie rozprowadzono maść z nitrogliceryną. Okazało się, że czas przejścia toksyny przez układ limfatyczny zwiększył się z 13 do 54 minut. Gdy badania powtórzono z prawdziwym jadem na szczurach, uzyskano podobne rezultaty. Maść nie dezaktywuje jadu. W Australii może być zalecana do stosowania w połączeniu z istniejącymi rozwiązaniami, takimi jak bandażowanie uciskowe z unieruchomieniem [...]. Maść może być szczególnie użyteczna dla ofiar w odległych rejonach [także tych ugryzionych w tułów i głowę]. Prof. van Helden ujawnia, że każdego roku ukąszenia węży prowadzą do 100 tys. zgonów i 400 tys. amputacji na całym świecie. Na szczęście ustalenia jego zespołu przydadzą się w przypadku wielu różnych gatunków węży. Naukowcy z antypodów cieszą się z odkrycia potencjału substancji należących do grupy donorów tlenku azotu. Dzięki ich dociekliwości wiemy, że tlenek azotu(II) spowalnia mechanizm pompujący układu limfatycznego. Dywagowaliśmy, że zaaplikowany powierzchniowo czynnik uwalniający NO może spowolnić czas transportu limfatycznego i przedostania się jadu do krążenia, opóźniając początek toksyczności. Teraz mamy już do czynienia z potwierdzonymi faktami, które w przyszłości zapewne uratują życie wielu osobom.

Inżynierowe z MIT-u postanowili zabezpieczyć osoby z rozrusznikami serca i tym podobnymi urządzeniami przed potencjalnie śmiertelnym cyberatakiem. Na całym świecie miliony osób korzystają z wszczepionych defibrylatorów, rozruszników, pomp podających leki. Co roku 300 000 takich urządzeń trafia do ciał pacjentów. Wiele z nich posiada moduł łączności bezprzewodowej, dzięki czemu lekarze mogą zdalnie nadzorować stan pacjenta. Niestety, badania dowiodły, że możliwe jest przeprowadzenie ataku na takie urządzenie. W najgorszym przypadku napastnik może poinstruować je, by podało zbyt dużo leku lub zbyt duże napięcie, doprowadzając do śmierci właściciela. Badacze z MIT-u oraz University of Massachusetts-Amherst (UMass) pracują nad systemem, który zapobiega atakom. Ma on korzystać z drugiego nadajnika, który zagłusza nieautoryzowane sygnały nadawane na częstotliwości implantu. Tylko uwierzytelnieni użytkownicy mogą się połączyć z wszczepionym urządzeniem. Nadajnik będzie szyfrował transmisję i wymagał uwierzytelnienia. Dzięki temu, iż jest to osobne urządzenie, możliwe będzie wykorzystanie go przy już wszczepionych urządzeniach. Inżynierowe przewidują, że nadajnik, zwany przez nich tarczą, będzie na tyle mały, iż pacjent będzie go nosił jak naszyjnik lub zegarek. Urządzenie autoryzowane do łączności będzie przesyłało informacje do tarczy, ta je odszyfruje i prześle do urządzenia w ciele pacjenta. Obecnie stosowane implanty nie były projektowane z myślą o zapobieganiu atakom, zatem transmisja nie jest szyfrowane. Dina Katabi z MIT-u uważa, że i w przyszłości bardziej praktyczne będzie poleganie na zewnętrznym urządzeniu szyfrującym. Trudno jest wbudować mechanizmy szyfrujące w implanty. Są one bowiem naprawdę małe, więc ze względu na zużycie energii i ich architekturę, nie ma sensu wbudowywać weń mechanizmów szyfrujących - mówi Katabi. Co więcej, jak zauważa, mogłoby to być niebezpieczne. W sytuacji zagrożenia życia, gdy pacjent np. jest nieprzytomny, załoga karetki pogotowia mogłaby nie być w stanie połączyć się z implantem i sprawdzić jego danych lub wysłać doń instrukcji. Jeśli zaś wykorzystamy zewnętrzne urządzenie, jak wspomniana tarcza, to wystarczy, by ratownicy odsunęli je od pacjenta. Katabi pracuje nad tarczą wraz ze swoimi dwoma studentami oraz Kevinem Fu, profesorem z UMass i jego studentem Benem Ransfordem. Wykorzystują oni używane defibrylatory otrzymane od szpitali z Bostonu. Katabi wyjaśnia, że kluczowym elementem systemu jest nowa technika, która pozwala tarczy na jednoczesne wysyłanie i odbieranie sygnałów w tym samym paśmie częstotliwości. Standardowe urządzenia bezprzewodowe tego nie potrafią. Ostatnio uczeni z Uniwersytetu Stanforda zaprezentowali tego typu system, jednak wymaga on użycia trzech anten, których odległość od siebie zależy od częstotliwości sygnału. Dla urządzeń medycznych anteny musiałyby znajdować się w odległości 0,5 metra jedna od drugiej. Zespół z Massachusetts opracował system korzystający z dwóch anten, a dzięki odpowiedniemu przetwarzaniu sygnałów nie jest konieczne, by były one od siebie oddalone.

Profesor Babak Ziaie z Purdue University jest autorem nowatorskiej pompy dostarczającej leki do organizmu. Jego urządzenie pozwoli chorym na samodzielne aplikowanie lekarstw, które do tej pory musiał ktoś im podawać. Obecnie substancje chemiczne - jak np. nikotyna - są podawane przez skórę, jednak metoda ta ma poważne ograniczenie. Znajduje ona zastosowanie tylko w przypadku tych nielicznych substancji, które są zbudowane z małych hydrofobowych molekuł. Tymczasem większość nowoczesnych lekarstw stworzonych jest z dużych molekuł, które przez skórę nie przejdą. Wielu z nich - na przykład środków stosowanych przy terapii nowotworów czy chorób autoimmunologicznych - nie można podać doustnie, gdyż nie przedostają się z układu pokarmowego do krwi. W takich przypadkach stosuje się zastrzyki, co jednak wymaga obecności przeszkolonej osoby. Profesor Ziaie postanowił umożliwić chorym samodzielne aplikowanie sobie leków za pośrednictwem plastrów zawierających dużą liczbę mikroigieł. Stosowanie plastrów jest bezbolesne, gdyż igły wbijają się na niewielką głębokość. Ponadto plaster po użyciu można odlepić i wyrzucić. Problemem pozostaje jednak sam mechanizm wstrzykiwania leków. Przy mikroigłach, których średnica wynosi zaledwie 20 mikronów, konieczne jest użycie pompy. Jednak dostępne na rynku miniaturowe pompy są zbyt skomplikowane, by można było wbudować je w plastry. Babak Ziaie wraz ze swoim zespołem, w skład którego wchodzili m.in. Charilaos Mousoulis i Manuel Ochoa, opracował prostą pompę, która jest aktywowana dotknięciem palca i nie wymaga korzystania z baterii. Pompa zawiera płyn, który wrze w temperaturze ludzkiego ciała. Wystarczy więc na 20-30 sekund przyłożyć palec do pompy, by pojawiła się para i wzrosło ciśnienie, które wypycha lekarstwo przez igły. Wspomniany płyn nie przedostaje się do organizmu, gdyż jest oddzielony od lekarstwa cienką membraną wykonaną z polidimetylosiloksanu. Testy nowej pompy zostały przeprowadzone z użyciem fluorowęglanów. Jak zauważył Ziaie do wypchnięcia lekarstwa przez mikroigły i wstrzyknięcia go w skórę potrzebna jest dość duża siła, rzędu kilku funtów na cal kwadratowy. Bardzo trudno jest znaleźć miniaturową pompę wytwarzającą taką siłę. Podczas eksperymentów z fluorowęglanem HFE-7000 uzyskano 4,87 psi (funtów na cal), a z FC-3284 - 2,24 psi. W najbliższej przyszłości uczeni chcą zbadać działanie swojej pompy z dołączonymi mikroigłami. Szczegóły prac zostaną zaprezentowane podczas 14. Międzynarodowej konferencji na temat miniaturowych systemów w chemii i naukach biologicznych, która odbędzie się w październiku w Groningen. Uczeni złożyli wniosek o opatentowanie swojej technologii.

Uczeni z USA i Korei Południowej stworzyli najmniejszą pompę, będącą dziełem rąk ludzkich. Pompa jest wielkości czerwonej krwinki. Twórcy pompy, Sanghyun Lee z koreańskiego Pohang University oraz Alan Hunt i Ran An z University of Michigan wykorzystali swoje wcześniejsze o kilka lat odkrycie, iż w nanoskali szkło przewodzi prąd elektryczny. Naukowcy wykorzystali szklany substrat i za pomocą lasera wypalili w nim miniaturowy otwór, którego oba końce były przykryte niezwykle cienką warstwą szkła. Warstwa ta pod wpływem wysokiego napięcia zmienia właściwości z izolacyjnych na przewodzące. W makroskali poddanie szkła takiemu napięciu skończyłoby się jego rozgrzaniem i uszkodzeniem. W nanoskali niekorzystny proces nie zachodzi. Gdy wspominany otwór napełniony zostanie roztworem przewodzącym prąd, staje się rodzajem płynnego przewodu elektrycznego, a szkło na jego końcach działa jak elektroda. Zespół zaprezentował pompę, zbudowaną z trzech takich elektrod o średnicy 0,6 mikrometra każda. Po przyłożeniu napięcia pompa zaczęła działać za pomocą zjawiska elektroosmozy, dzięki któremu płyn przepłynął z jednego jej końca w drugi. Urządzenie jest w stanie dozować płyn z prędkością 1 femtolitra (10-15) na sekundę. Może być zastosowane np. do dostarczania lekarstw do poszczególnych komórek czy do pobierania z nich próbek płynów.