Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Kable izolowane białkiem

Recommended Posts

Naukowcy z University of Arizona otrzymali patent na technologię, która może całkowicie zmienić sposób produkcji układów elektronicznych. Bioinżynierowie z College of Engineering opatentowali bowiem obwody zbudowane z miedzi izolowanej proteinami.

Uczeni stworzyli proteinowe mikrotubule o wewnętrznej średnicy 15, a średnicy zewnętrznej 25 nanometrów. Można je hodować tak, by osiągnęły długość kilkunastu mikrometrów. Główną częścią uzyskanego patentu jest proces umieszczania miedzi wewnątrz proteinowych mikrotubuli.

W naturze mikrotubule stanowią cytoszkielet komórek, podczas podziału komórki tworzą wrzeciono kariokinetyczne, odpowiedzialne za rozdzielanie chromosomów.

Mikrotubule powstają z białka zwanego tubuliną.

Profesor Pierre Deymier i jego zespół nanieśli jeden z rodzajów tubuliny - gamma tubulinę - na podłoże w miejscach łączenia, a szlaki, którymi miało przebiegać okablowanie oznaczyli peptydami. Rozpoczął się wzrost mikrotubuli, z których jedne przyczepiły się do podłoża, a inne nie. Gdy już wszystko było gotowe, zmieniono skład roztworu, w którym przebiegał proces, co pozwoliło oczyścić podłoże z nieprzyczepionych mikrotubuli.

Następnie całość zanurzono w roztworze soli miedzi. Kluczem do sukcesu jest spowodowanie, by miedź wytrąciła się wewnątrz mikrotubuli szybciej niż na zewnątrz - mówi Deymier. Było to możliwe dzięki histydynie, aminokwasowi wykazującemu silne powinowactwo do miedzi, który w naturalny sposób powstaje w mikrotubulach. Odpowiednio dobierając czas trwania kąpieli w solach miedzi można uzyskać miedziane kable izolowane proteinami.

Niezwykle istotnym etapem produkcji tego typu obwodów było opracowanie takiej metody osadzania protein na podłożu, podczas której nie dochodzi do uszkodzenia struktury mikrotubuli ani zmiany sposobu ich funkcjonowania. Metoda taka została stworzona przez profesora Srini Rahavana.

Teraz uczeni z Arizony chcą dostosować swój pomysł do współczesnych procesów technologicznych wykorzystywanych w produkcji elektroniki.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W lutym i marcu do amerykańskiego Fermilab dostarczono trzy zestawy miedzianych płyt, które natychmiast zostały zabrane do magazynu znajdującego się 100 metrów pod ziemią. Miedź wydobyto w Finlandii, walcowano w Niemczech i dostarczono do USA, a wszystko odbyło się w ciągu zaledwie 120 dni. Pośpiech był bardzo wskazany. Miedź posłuży do wykrywania ciemnej materii i musi być jak najbardziej czysta, a każdy dzień, jaki spędziła na powierzchni ziemi przyczyniał się do jej zanieczyszczenia.
      Jak wyjaśnia Dan Bauer z Fermilab, powierzchnia Ziemi jest zalewana ciągłym deszczem promieni kosmicznych. Gdy pochodzące z kosmosu cząstki uderzają w atomy miedzi, wybijają z nich protony i neutrony. Powstaje kobalt-60. Jest on radioaktywny, a więc niestabilny, zatem spontanicznie rozpada się na inne cząstki. Dla codziennego użycia miedzi nie ma to żadnego znaczenia, jednak wspomniane płyty zostaną wykorzystane w eksperymencie o nazwie Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS), więc Bauer i jego koledzy muszą być pewni, że miedź jest jak najbardziej czysta.
      Eksperyment SuperCDMS będzie prowadzony w podziemnym laboratorium SNOLAB z Kanadzie. Z płyt powstanie sześć naczyń przypominających duże puszki na napoje. Będą one wchodziły jedna w drugą. Najbardziej wewnętrzne z naczyń będzie zawierało germanowe i krzemowe urządzenia, których zadaniem będzie wykrywanie WIMP-ów, czyli masywnych słabo reagujących cząstek. Naukowców szczególnie interesują WIMP o masie mniejszej niż 1/10 masy protonu.
      Średnica najbardziej zewnętrznej „puszki” wyniesie nieco ponad 1 metr. Całość, zwana SNOBOX, będzie podłączona do specjalnego urządzenia, które schłodzi germanowe i krzemowe czujniki do ułamków stopnia powyżej zero absolutnego. W takich temperaturach drgania wywołane przepływem ciepła są tak minimalne, że urządzenia powinny zarejestrować drgania spowodowane uderzeniem WIMP-a w atom. Bauer mówi, że cały eksperyment jest poszukiwaniem igły w stogu siana. W najlepszym wypadku uda nam się zarejestrować może kilka WIMP rocznie.
      Eksperyment prowadzony będzie dwa kilometry pod ziemią. Czujniki zostaną zamknięte we wspomnianych miedzianych puszkach, a całość będzie dodatkowo chroniona warstwami ołowiu, plastiku i wody. Wszystko po to, by powstrzymać wszelkie inne cząstki – z wyjątkiem WIMP – przed dotarciem do czujników. Jednak pomiędzy czujnikami a miedzią nie będzie żadnej bariery. Dlatego właśnie miedź musi być jak najczystsza. Wszystkie zanieczyszczenia mogą bowiem generować w czujnikach dodatkowe sygnały. Właśnie dlatego naukowcy starają się, by miedź jak najkrócej przebywała na powierzchni ziemi, żeby nie powstawał w niej kobalt-60.
      Jednak kobalt nie nie jedyny problem. W skorupie ziemskiej występuje wiele radioaktywnych izotopów uranu, toru czy potasu. Zatem już samo źródło miedzi, kopalnia, musiało być jak najczystsze. Problemem mogą być też pierwiastki, które nie są radioaktywne. Wszelkie znajdujące się w miedzi zanieczyszczenia zmniejszają jej zdolność do odprowadzania ciepła, co utrudni utrzymanie odpowiednio niskiej temperatury czujników. Czystość SuperCDMS musi wynosić ponad 99,99%. Zanieczyszczenia radioaktywne zaś mogą stanowić tam mniej niż 0,1 części na miliard.
      Mimo najlepszych starań fińskich i niemieckich specjalistów, nie wszystkie zanieczyszczenia można z miedzi wyeliminować. Chociażby dlatego, że do końca nie wiemy, jakie procesy zachodzą w miedzi podczas jej obróbki. Dlatego też, gdy płyty dotarły do Fermilab zostały pobrane z nich próbki, które trafiły do Pacific Northwest National Laboratory. Tam przeprowadzono testy, mające na celu dokładne opisanie pozostałych zanieczyszczeń.
      Wkrótce płyty wyjadą z Fermilab do zakładu, gdzie powstaną z nich „puszki”. Znajdą się wówczas na powierzchni, więc „kobaltowy zegar” będzie tykał. Zatrzyma się dopiero gdy całość trafi do podziemnego laboratorium w Kanadzie.
      Ostatnią czynnością, jaką wykonamy przed zabraniem ich pod ziemię będzie spryskanie ich kwasem, który usunie z nich kilkadziesiąt mikrometrów powierzchni, mówi Bauer. Kwas ten to mieszanina wody utlenionej i rozcieńczonego kwasu solnego. Następnie całość zostanie pokryta słabym roztworem kwasu cytrynowego, który będzie chronił „puszki” przed utlenianiem w czasie prowadzenia eksperymentu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Miedziana opaska dowodzi, że przed tysiącami lat mieszkańcy Ameryki prowadzili handel na znacznie szerszą skalę, niż można było przypuszczać. Niespodziewanego odkrycia dokonali naukowcy z Binghamton University pracujący pod kierunkiem Matthew Sangera.
      Nasze badania pokazały, że Amerykanie żyjący przed 3500 lat tworzyli znacznie szersze sieci handlowe, niż dotychczas przypuszczaliśmy. Rozciągały się one na odległość ponad 1500 kilometrów i obejmowały regiony, o których nie wiedzieliśmy, że były połączone, jak na przykład Wielkie Jeziora i wybrzeże południowo-wschodnie, mówi Sanger.
      Wciąż próbujemy zrozumieć naturę tych sieci handlowych. Jednak dotychczasowe badania sugerują, że służyły one nie tylko przemieszczaniu towarów, jak miedziana opaska, którą znaleźliśmy, ale mogły być też trasą, po której przenosiły się wierzenia, wartości kulturowe i normy społeczne. Jednym z elementów, sugerujących istnienie takiej niematerialnej wymiany, jest powszechność kremacji wzdłuż tras handlu miedzią pomiędzy tymi dwoma regionami, dodaje uczony.
      Miedziana opaska, nieco szersza niż bransoleta, została znaleziona w miejscu pochówku co najmniej siedmiu osób u wybrzeży Georgii. Wcześniej miedź i kremacje pochodzące sprzed 3000 – 8000 lat temu były bardzo rzadko, o ile w ogóle, znajdowane na południowym-wschodzie USA.
      Opaska i skremowane zwłoki znaleziono w samym środku warstw pochodzących z późnego okresu archaicznego. Archeolodzy sądzą, że miejsce wykopalisk było zarówno siedliskiem ludzkim, jak i miejscem rytualnych spotkań i uroczystości. Datowanie metodą spektrometrii mas pozwoliło określić wiek zabytków na ponad 3500 lat. To zaś oznacza, że zarówno kremacja jak i użycie miedzi w tym regionie miały miejsce o ponad 1000 lat wcześniej niż sądzono. Ponadto szczegółowe badania opaski wykazały, że została ona wykonana w regionie Wielkich Jezior, odległym o ponad 1500 kilometrów.
      Dzięki temu, że poszczególne złoża miedzi różnią się od siebie składem chemicznym, archeolodzy mogą wyśledzić źródło pochodzenia tego typu zabytków.
      Nie od dzisiaj wiadomo, ze w regionie Wielkich Jezior handlowano miedzią, jednak najnowsze odkrycie wydłuża szlaki handlu tym materiałem o niemal 1000 kilometrów.
      Istotne jest też natrafienie na skremowane szczątki ludzkie. Na południowym-wschodzie USA nie spotyka się takich pochówków pochodzących z okresu archaicznego. Były one dotychczas znane z regionów położonych na północ, w tym z regionu Wielkich Jezior, z którego też pochodziła opaska. Te dwa odkrycia – kremacja i opaska – wskazują, że oba regiony miały ze sobą bliższe kontakty niż przypuszczano. Prawdopodobnie zamieszkujący je ludzie współdzielili poglądy na tematy kosmologiczne lub praktyki religijne.
      Wszystko wskazuje też na to, że już ponad 3500 lat temu istniały w tamtych regionach społeczności na tyle wysoko zorganizowane, że były w stanie prowadzić handel i wymieniać idee przez pół kontynentu. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że te sieci handlowe służyły przemieszczaniu się i przedmiotów i idei, uważamy, że nie było to proste przemieszczanie się, podczas którego dochodzi do wymiany pomiędzy przyjaciółmi czy sąsiadami lub dziedziczenia przedmiotów. Rozprzestrzenianie się idei na taką odległość sugeruje istnienie formalnych bezpośrednich sposobów wymiany. A istnienie takich szlaków handlowych wymaga podtrzymywania relacji pomiędzy różnymi społecznościami, które to muszą być podtrzymywane przez dość złożone instytucje społeczne. Sądzimy, że instytucje te miały naturę religijną bądź rytualną, gdyż widzimy tutaj pochówek wielu skremowanych osób wewnątrz kręgu pozostałości po żywności, mówi Sanger.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM pokaże dzisiaj prototypowy optyczny układ scalony „Holey Optochip“. To pierwszy równoległy optyczny nadajnik-odbiornik pracujący z prędkością terabita na sekundę. Urządzenie działa zatem ośmiokrotnie szybciej niż inne tego typu kości. Układ pozwala na tak szybki transfer danych, że mógłby obsłużyć jednocześnie 100 000 typowych użytkowników internetu. Za jego pomocą można by w ciągu około godziny przesłać zawartość Biblioteki Kongresu USA, największej biblioteki świata.
      Holey Optochip powstał dzięki wywierceniu 48 otworów w standardowym układzie CMOS. Dało to dostęp do 24 optycznych nadajników i 24 optycznych odbiorników. Przy tworzeniu kości zwrócono też uwagę na pobór mocy. Jest on jednym z najbardziej energooszczędnych układów pod względem ilości energii potrzebnej do przesłania jednego bita informacji. Holey Optochip potrzebuje do pracy zaledwie 5 watów.
      Cały układ mierzy zaledwie 5,2x5,8 mm. Odbiornikami sygnału są fotodiody, a nadajnikami standardowe lasery półprzewodnikowe VCSEL pracujące emitujące światło o długości fali 850 nm.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Miomezyna to małe białko, które jest jednym z czynników stabilizujących miofibryle - włókienka kurczliwe mięśni. Wykorzystując kilka różnych technik, naukowcy z European Molecular Biology Laboratory (EMBL) w Hamburgu wykazali, że w pracujących mięśniach elastyczna część tego białka rozciąga się aż 2,5-krotnie.
      Ogony dwóch cząsteczek miomezyny tworzą elastyczne mostki między pęczkami włókien mięśniowych. Na każdym z ogonów znajdują się domeny immunoglobulinopodobne rozmieszczone na helisie alfa - trójwymiarowej strukturze w kształcie taśmy skręconej wzdłuż poprzecznej osi (całość przypomina koraliki nanizane na nitkę). Gdy białko jest rozciągane, wstęga się rozplata.
      Podczas badań zachowania miomezyny Niemcy posłużyli się krystalografią rentgenowską, niskokątowym rozpraszaniem promieniowania X (SAXS – Small Angle X-ray Scattering), a także mikroskopami elektronowym i sił atomowych.
      W przyszłości zespół Matthiasa Wilmannsa chce odtworzyć budowę całego filamentu miomezynowego oraz zbadać jego działanie w żywym organizmie.
       
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie z Brown University zaprojektowali urządzenie, które pozwala mierzyć poziom glukozy w ślinie, a nie krwi. W artykule opublikowanym na łamach Nano Letter Amerykanie ujawnili, że w biochipie wykorzystano interferometry plazmoniczne.
      Zaprezentowane rozwiązanie powstało "na styku" dwóch dziedzin: nanotechnologii i plazmoniki, czyli nauki o własnościach i zastosowaniach powierzchniowych fal plazmonowo-polarytonowych. Na biochipie wielkości paznokcia specjaliści z Brown University wytrawili tysiące interferometrów plazmonicznych. Potem mierzyli stężenie glukozy w roztworze przepływającym po urządzeniu. Okazało się, że odpowiednio zaprojektowany biochip wykrywa stężenia glukozy występujące w ludzkiej ślinie. Zazwyczaj poziom cukru w ślinie jest ok. 100-krotnie niższy niż we krwi.
      W ten sposób zweryfikowaliśmy koncepcję, że [bazujące na interakcjach elektronów i fotonów] interferometry plazmoniczne można wykorzystać do wykrywania niewielkich stężeń cząsteczek - podkreśla prof. Domenico Pacifici, dodając, że równie dobrze jak glukoza, mogą to być inne substancje, np. zanieczyszczenia środowiskowe czy wąglik. W dodatku da się je wykrywać wszystkie naraz na tym samym chipie.
      Konstruując czujnik, naukowcy zrobili nacięcie o szerokości ok. 100 nanometrów. Potem z obu jego stron wycięli rowki o grubości 200 nanometrów. Wycięcie wychwytuje zbliżające się fotony, a rowki je rozpraszają, przez co dochodzi do interakcji z wolnymi elektronami, odbijającymi się od metalowej powierzchni chipa. Interakcje wolne elektrony-fotony prowadzą do powstania plazmonów powierzchniowych - tworzy się fala o długości mniejszej od fotonu w wolnej przestrzeni (free space). Dwie fale przemieszczają się wzdłuż powierzchni chipa, aż napotkają fotony w nacięciu. Zachodzi interferencja, a obecność mierzonej substancji (tutaj glukozy) na czujniku prowadzi do zmiany względnej różnicy faz, co z kolei powoduje mierzone w czasie rzeczywistym zmiany w intensywności światła transmitowanego przez środkowe wycięcie. Środkowe nacięcie działa jak mikser [...] dla fal plazmonów powierzchniowych i światła.
      Akademicy nauczyli się, że mogą manipulować przesunięciem fazy, zmieniając odległości między wycięciem a rowkami po bokach. W ten sposób można wykalibrować interferometr wykrywający bardzo niskie stężenia glukozy rzędu 0,36 mg na decylitr.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...