Znajdź zawartość

Z leczeniem nowotworów i raka są w zasadzie tylko dwa problemy: pierwszym jest niewystarczające niszczenie raka przez leki, jakie posiadamy, drugim jest zbyt duże niszczenie samych pacjentów przez te same leki. W istocie wszystkie leki to silne trucizny, które szkodzą naszym zdrowym komórkom nieco mniej, niż tym chorym. Postęp onkologii to ciągła walka o zwiększenie tej różnicy. Naukowcom z Uniwersytetu Waszyngtońskiego udało się dokonać pewnego postępu: antyrakowe przeciwciała zamknięte w silikonowych klateczkach działają lepiej. Nie wiadomo jeszcze, dlaczego, ale stwarza to nowe nadzieje. Zamykanie i wiązanie leków w różnego rodzaju mikroskopijnych kapsułkach i substancjach to powszechny trend we współczesnej nauce medycznej, dający bardzo dobre perspektywy. Podobną drogą poszli naukowcy z Uniwersytetu w Waszyngtonie i Narodowego Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku. Zespół badaczy wcześniej przygotował odpowiednie, porowate cząsteczki silikonu z sześciokątnymi „klateczkami" na umieszczenie białek badanych przeciwciał. Cząstki silikonu miały około 12 mikrometrów (jedna dziesiąta grubości ludzkiego włosa), zaś same pory zaledwie 30 nanometrów. Pory w silikonie zmodyfikowano chemicznie tak, aby zamknąć proteiny wewnątrz. Nie było to jednak zamknięcie permanentne, przeciwciała mogły stopniowo uwalniać się z niego. Było to zatem coś w rodzaju zapalnika czasowego. Sprawdzono też, czy zamknięte i uwalniane przeciwciała nie ulegają przy tym uszkodzeniu lub zmianom. Tak opakowane leki porównywano pod względem skuteczności i szkodliwości z przeciwciałami dawkowanymi zwyczajnie, „luzem". Do zbadania posłużyły przeciwciała anty-CTLA4, zwalczające wiele postaci nowotworu, w tym raka skóry. Badanie przeprowadzano na myszach: kiedy pierwsza grupa była poddawana leczenie opakowanego silikonem leku, druga dostawała go w zwyczajny sposób, trzecia grupa myszy dostawała samo „opakowanie" - silikonowe cząstki pozbawione lekarstwa. Badanie wykazało zdecydowaną wyższość nowej postaci leku: spowalniała ona rozwój nowotworu niemal trzykrotnie bardziej, niż przeciwciała podawane zwyczajnie. Wydłużała także życie badanych myszy. Badano także stężenie leku w tkance nowotworowej dwa i cztery dni po podaniu leku: lek stopniowo uwalniany z silikonowych kapsułek utrzymywał znacząco wyższe stężenie, niż ten podawany samodzielnie. Badaczy bardzo interesuje też sam mechanizm zwiększania skuteczności przeciwciał. Nie wiadomo, w jaki sposób stopniowe ich uwalnianie oddziałuje na układ odpornościowy. Zdobycie tej wiedzy pozwoliłoby nie tylko tworzyć lepsze leki, ale być może zmieniłoby nawet nasze rozumienie walki z rakiem. W najbliższych planach jest tymczasem przeprowadzenie większych badań na zwierzętach oraz przetestowanie innych rodzajów przeciwciał. To wszystko są wstępne badania i do testów klinicznych na ludziach, czy do wprowadzenia nowej formy leku na rynek jest jeszcze daleko. Autorzy badania są jednak optymistami i uważają, że ich odkrycie pozwoli za jakiś czas lepiej ratować ludzkie życie. Autorem badań jest dziesięcioosobowy zespół badaczy z Pacific Northwest National Laboratory, part of the team of PNNL oraz University of Washington: Chenghong Lei, Pu Liu, Baowei Chen, Yumeng Mao, Heather Engelmann, Yongsoon Shin, Jade Jaffar, Ingegerd Hellstrom, Jun Liu, Karl Erik Hellstrom.

Na Princeton University powstał silikonowy generator prądu, który zbiera energię z naturalnych ruchów ciała, takich jak oddychanie czy spacer. Generator może zapewnić zasilanie rozrusznikom serca, telefonom komórkowym i innym urządzeniom przenośnym. Nowy materiał stworzono z ceramicznych nanowstążek zatopionych w elastycznym silikonie. Urządzenie bardzo wydajnie zmienia energię mechaniczną w elektryczną. W przyszłości buty wykonane z nowego materiału mogą zbierać wystarczająco dużo energii, by zasilać urządzenia przenośne. Z kolei jeśli przymocujemy tego typu materiał w okolicach płuc, ich naturalne ruchy dostarczą energii rozrusznikowi serca, więc zniknie konieczność wymiany baterii w tego typu urządzeniach. Naukowcy z Princeton, Michael McAlpine i Yi Qi, są pierwszymi którym udało się połączyć silikon z nanowstążkami cyrkonianu-tytanianu ołowiu (PZT), piezoelektrycznego materiału ceramicznego. To najbardziej wydajny spośród znanych nam piezoelektryków, gdyż potrafi zamienić w energię elektryczną aż 80% energii mechanicznej. Jak mówi McAlpine PZT jest 100 razy bardziej wydajny od kwarcu, innego materiału piezoelektrycznego. I dodaje oddychanie czy spacerowanie nie generują zbyt dużo energii, a więc trzeba ją pozyskiwać tak efektywnie, jak to tylko możliwe. Dodatkową zaletą materiału autorstwa McApline'a i Qi jest fakt, iż zgina się on pod wpływem prądu elektrycznego, dzięki czemu w przyszłości może być wykorzystywany w mikronarzędziach chirurgicznych. Piękno tkwi w tym, że jest to rozwiązanie skalowalne - stwierdził Yi Qi. W miarę jak będziemy udoskonalali ten materiał, będziemy w stanie produkować coraz większe jego fragmenty, które pozwolą zebrać więcej energii.

Belgijscy naukowcy opracowali elastyczny, rozciągliwy materiał, który jest w stanie przewodzić sygnały elektryczne. Zbudowane na jego bazie układy elektroniczne można będzie prać, a więc będą nadawały się zarówno do wszycia ich w ubrania, jak i znajdą zastosowanie w aplikacjach biomedycznych. Dominique Brosteaux, Fabrice Axisa, Eva De Leersnyder, Frederick Bossuyt, Mario Gonzalez i Jan Vanfleteren z Universiteit Gent skonstruowali elastyczny przewód o długości 3 centymetów, który można rozciągnąć ponaddwukrotnie. Dotychczas opracowane materiały, które można by wykorzystać do produkcji „inteligentnych” ubrań, były elastyczne, ale nie dawało ich się rozciągać. A takie nierozciągliwe ubrania mogą być po prostu niewygodne. Wspomniany przewód zbudowany jest z grubych na 4 mikrometry złotych kabli umieszczonych na bardzo elastycznej błonie silikonowej. Złote kable pokryto też warstwą aluminium o grubości 2 mikrometrów. Ułożono je następnie w kształcie fali tak, że w miarę rozciągania prostują się i nie ulegają przerwaniu. Przewód w przekroju ma kształt końskiej podkowy, dzięki temu przy rozciąganiu działają nań mniejsze siły niż w przypadku kabla o kształcie eliptycznym. Przewód został przetestowany poprzez rozciąganie do momentu uszkodzenia, czyli do chwili, gdy kable ulegały przerwaniu i nie przewodziły prądu. Co ciekawe, gdy taki uszkodzony przewód przestano rozciągać, złote kable znowu były w stanie przewodzić prąd. Obecnie naukowcy pracują nad zastosowaniem swojej technologii do całych układów logicznych. Skupiamy się teraz nad następującymi obszarami zastosowań: implanty elektroniczne, inteligentne ubrania ze zintegrowanymi rozciągliwymi układami logicznymi oraz inteligentne elastyczne odbiorniki sygnałów (posłużą np. do dokładnego mierzenia fizjologicznych parametrów ludzkiej skóry, do której można je będzie przymocować) – mówi Vanfleteren. Belgowie nie ujawnili wszystkich właściwości oraz potencjalnych obszarów zastosowań swojego wynalazku.

Naukowcy z dwóch sławnych kalifornijskich uczelni – Politechniki Kalifornijskiej (Caltech) oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego z Los Angeles (UCLA) – opracowali rekordowo gęsty układ pamięci. W pojedynczej komórce można przechować 160 kilobitów danych. Gęstość kości wynosi 100 gigabitów na centymetr kwadratowy, a uczeni informują, że możliwe jest jej zwiększenie do 1000 gigabitów na cm2. Nowa technologia nieprędko jednak zagości w naszych domach. Jak mówi szef zespołu badawczego, profesor chemii James Heath, w tej chwili chcemy się po prostu nauczyć, jak produkować działające obwody elektroniczne w skali molekularnej. Sukces amerykańskich naukowców oznacza, że ważność prawa Moore'a (sformułowane w 1965 roku przez Gordona Moore'a, współzałożyciela Intela, głosi, że liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 18-24 miesiace) zostanie przedłużona do roku 2020. Dotychczasowe postępy techniki wskazywały, że straci ono ważność około 2013 roku. Wspomniane 160 000 bitów w komórce ułożonych jest na czymś, co przypomina kratę. Składa się ona z 400 silikonowych kabli, które przecinają 400 kabli tytanowych. Pomiędzy krzyżującymi się kablami umieszczono warstwę molekularnych przełączników. Każde skrzyżowanie reprezentuje 1 bit. Szerokość takiego bita wynosi zaledwie 15 nanometrów, czyli 1/10 000 grubości ludzkiego włosa. Dla porównania, analogiczny element w obecnie stosowanych najgęstszych układach ma szerokość 140 nm. Każdy z molekularnych przełączników, zwany rotaksanem, składa się z dwóch elementów: molekularnego pierścienia, który obejmuje molekułę w kształcie sztangi. Pierścień umieszczony jest na "gryfie” sztangi. Przełączanie powoduje zmianę położenia pierścienia, który przesuwa się raz bliżej jednej, raz drugiej, strony molekuły. Zmiana pozycji pierścienia powoduje zmianę przewodnictwa całego przełącznika. W ten sposób właśnie reprezentowane są wartości 0 i 1.