Znajdź zawartość

Nieco ponad rok temu informowaliśmy o wpływie wilgotności powietrza na łatwość transmisji zakażeń wirusem grypy u zwierząt. Autorzy tego odkrycia postanowili pójść za ciosem i przeprowadzili badania na temat liczby osób chorujących na grypę w USA. Ich wyniki potwierdzają dotychczasowe przypuszczenia: ryzyko infekcji jest szczególnie wysokie przy niskiej wilgotności bezwzględnej powietrza. Związku pomiędzy ilością wody zawartej w powietrzu oraz prawdopodobieństwem zakażenia poszukiwano od wielu lat. Większość badaczy skupiała się jednak na wilgotności względnej, czyli stosunku ilości wody zawieszonej w powietrzu do maksymalnej ilości osiągalnej przy danej temperaturze (powyżej niej dochodzi do skroplenia się pary), lecz metoda ta nie dostarczała oczekiwanych informacji. Przełom nastąpił, gdy zespół dr. Jeffreya Shamana z Oregon State University skupił się na innym parametrze - wilgotności bezwzględnej, czyli masie wody zawieszonej w określonej objętości powietrza. Już rok temu badacze z Oregonu udowodnili, że właśnie ten parametr wpływa na ryzyko transmisji wirusa grypy u świnek morskich. Tym razem przyszedł czas na badania nad ludźmi. Na potrzeby studium zespół dr. Shamana zebrał informacje dotyczące wilgotności bezwzględnej oraz liczby przypadków grypy na terenie pięciu stanów USA w ciągu 31 lat. Jak się okazało, dane te doskonale pokrywały się z teoretycznym modelem łączącym badane parametry. Wysoką zgodność udało się utrzymać nawet po objęciu modelem wszystkich stanów USA leżących na kontynencie amerykańskim. Suchy okres nie jest wymagany dla rozpoczęcia wybuchu [epidemii] grypy, lecz towarzyszył on 55-60 proc. przypadków analizowanych przez nas wybuchów. Wygląda więc na to, że zwiększa on prawdopodobieństwo wybuchu, tłumaczy dr Shaman, i dodaje: reakcja wirusa jest niemal natychmiastowa; transmisja i czas przetrwania [wirusa] wzrastają już po 10 dniach, a nieco później obserwujemy wzrost śmiertelności z powodu grypy. Jednocześnie naukowcy z Oregonu zastrzegają, że o ile ich odkrycie wygląda na prawdziwe, nie można zapominać o innych czynnikach wpływających na poziom zagrożenia epidemią. Do najważniejszych z nich zaliczono typ wirusa i poziom jego zjadliwości, a także czynniki zależne od gospodarzy, takie jak podatność danej populacji na infekcje oraz charakter interakcji społecznych w jej obrębie. Można jednak spodziewać się, że uwzględnienie wilgotności bezwzględnej dodatkowo zwiększy wiarygodność prognoz.

Nić pajęcza jest materiałem niezwykłym. Jest nie tylko pięć razy bardziej wytrzymała na rozciąganie od nici stalowej o tej samej masie, lecz dodatkowo jest bardziej elastyczna od gumy. Dzięki naukowcom z University of Akron dowiadujemy się o jeszcze jednej niezwykłej właściwości tego polimeru: zmienia on swoją długość pod wpływem zmian wilgotności powietrza, co oznacza, że może stać się materiałem do budowy sztucznych mięśni dla nanorobotów. Jak wspomina autor badań nad pajęczymi nićmi, prof. Ali Dhinojwala z Wydziału Nauk o Polimerach na University of Akron, kurczenie się i rozszerzanie nici pod wpływem zmian wilgotności zaobserwował jego kolega z Wydziału Biologii, prof. Todd Blackledge. Naukowcy z zespołu prof. Dhinojwali postanowili wykorzystać to zjawisko w praktyczny sposób i zbudowali prosty układ zdolny do podnoszenia ciężarów. Już podczas pierwszych obserwacji zauważono, że obniżenie wilgotności powietrza z 90% do 10% wystarcza, by nić o długości ok. 4 cm i średnicy 5,5 µm była w stanie podnieść w ciągu trzech sekund ciężarek ważący 9,5 mg na wysokość 0,65 mm. Co prawda oznacza to skrócenie się włókna zaledwie o 1,7%, lecz siła wytworzona w tym procesie, przekraczająca 50-krotnie siłe wytwarzaną przez ważące tyle samo włókno ludzkiego mięśnia, robi niemałe wrażenie. Zupełnie niesamowicie brzmi za to wielkość naprężeń, z jakimi radzi sobie skracająca się nić, wynosiły one bowiem aż... 40 megapaskali. Proces zaobserwowany przez prof. Blackledge'a można wielokrotnie powtarzać bez utraty siły skurczu. Niestety, kurczliwość włókien jest stanowczo zbyt mała, by były one użyteczne w obecnej formie. Naukowcy z University of Akron liczą jednak, że opracowanie metod splatania nici w większe sznury pozwoli na znaczącą poprawę tego parametru bez utraty pozostałych cennych właściwości niezwykłego materiału. Zdaniem prof. Dhinojwali udoskonalona wersja pajęczych sieci może mieć wiele zastosowań. Wśród przykładowych sposobów wykorzystania tego tworzywa badacz wymienia m.in. konstrukcję siłowników dla robotów i nanomaszyn, a także systemy dostarczania leków, zawory reagujące na wilgotność powietrza, a nawet... systemy wytwarzania energii. Co ważne, wynalazki te byłyby przyjazne dla środowiska i wydajne energetycznie, co czyni je bardzo atrakcyjnymi z punktu widzenia wielu gałęzi przemysłu. Ze względu na prawa autorskie zdjęcia układu stworzonego przez zespół z Akron są dostępne pod tym adresem.

Plamy z potu na ubraniu nie będą już najprawdopodobniej wprawiać ludzi w zakłopotanie, ponieważ brytyjska firma MMT Textiles Ltd. opracowała i opatentowała metodę uzyskiwania włókien reagujących na wilgotność otoczenia niczym szyszka. Gdy wzrasta, zwiększa się porowatość tkanin, w których je wykorzystano, a kiedy staje się sucho, spada, przez co ubranie zapewnia lepszą izolację. Dr Veronika Kapsali wyjaśnia, że konwencjonalne włókna pęcznieją, absorbując wilgoć. My uzyskaliśmy tkaninę, która reaguje dokładnie na odwrót: wchłaniając wilgoć, staje się bardziej porowata [co ułatwia parowanie cieczy, w tym wypadku potu], a w warunkach suchych struktura otwiera się jak sosnowa szyszka, zmniejszając przenikanie powietrza, czyli nasilając właściwości izolujące. Pani Kapsali podkreśla, że dotychczas inteligentne tkaniny wykorzystywały temperaturę jako wyzwalacz zmiany właściwości. Wg niej, lepiej polegać na wilgotności. Moje badania wykazały, że dyskomfort odczuwany w gorącym i parnym otoczeniu wiąże się w większym stopniu z oblepiającym ubraniem, a nie z temperaturą. Technologia będąca połączeniem biomimetyki i wiedzy z zakresu projektowania włókien stanowiła trzon doktoratu obronionego na Uniwersytecie w Bath. Obecnie trwają próby uzyskania prototypów komercyjnych włókien.

Zdolność wirusa grypy do wywoływania zakażeń zależy od bezwzględnej wilgotności powietrza - donoszą naukowcy z Uniwersytetu Stanu Oregon. Ich zdaniem, istnieje ścisła zależność pomiędzy zawartością wody w powietrzu i łatwością transmisji choroby. Liczne zespoły naukowców już wielokrotnie szukały podobnego powiązania. Wszystkie z nich interesowały się jednak tzw. wilgotnością względną, czyli ilością wody zawieszonej w powietrzu wyrażoną jako ułamek maksymalnej zawartości wody mogącej znajdować się w powietrzu przy określonej temperaturze. Tymczasem okazuje się, że kluczowym parametrem jest wilgotność bezwzględna, określana jako masa wody znajdującej się w jednostce objętości powietrza. Korelacja jest zadziwiająco silna, twierdzi dr Jeffrey Shaman, główny autor studium. Badacz dodaje: kiedy wilgotność bezwzględna jest niska, trwałość [czyli brak podatności na rozpad i utratę zdolności do zakażania - przyp. red.] wirusa grypy jest wydłużona, a jego zdolność do zakażania rośnie. Praca naukowców ze stanu Oregon jest kontynuacją badań przeprowadzonych przez badaczy z nowojorskiej Mt. Sinai School of Medicine. W serii testów na świnkach morskich sprawdzali oni wówczas, czy istnieje zależność pomiędzy wilgotnością względną pomieszczeń, w których trzymano zwierzęta, oraz infekcyjnością patogenu. Zespół dr. Shamana przejrzał ponownie zebrane informacje i skupił się na wilgotności bezwzględnej, nie zaś na względnej, jak jego poprzednicy. Ta prosta modyfikacja obliczeń statystycznych sprawiła, że wyliczony związek pomiędzy badanymi parametrami diametralnie się umocnił. Zgodnie z analizami przeprowadzonymi przez badaczy z Nowego Jorku wilgotność względna powietrza wpływała zaledwie w 12% na trwałość wirusa oraz w 36% na jego zdolność do infekowania kolejnych świnek morskich. Korekta naniesiona przez specjalistów z Oregonu sprawiła, że wartości te wynosiły odpowiednio 50% oraz 90%. Mówiąc najprościej, oznacza to, że związek pomiędzy badanymi parametrami stał się znacznie lepiej widoczny (wartość 100% oznacza wyłączny wpływ danego czynnika, zaś 0% - brak jakiejkolwiek zależności). Przeprowadzone studium wyjaśnia dość skutecznie, dlaczego największe epidemie grypy zdarzają się zimą. Liczne wcześniejsze hipotezy podawały co najmniej kilka przyczyn takiego stanu rzeczy, wśród nich m.in.: mniejsze nasłonecznienie i wpływ światła zdolnego do neutralizacji wirusa, spędzanie większej ilości czasu w zamkniętych pomieszczeniach czy zmiany w odporności człowieka. Wygląda jednak na to, że dane statystyczne potwierdzają prawdziwość hipotezy zaproponowanej przez zespół dr. Shamana. O odkryciu informuje czasopismo Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).