Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Selektywne puszczanie ciepła
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jajka, które w innym razie zostałyby wyrzucone, można wykorzystać jako podstawę taniej powłoki ochronnej do owoców i warzyw. Jak podkreślają naukowcy z Rice University, cienka powłoka rozwiązuje sporo problemów producentów, konsumentów i środowiska.
Autorzy artykułu z pisma Advanced Materials wyliczają, że roczna produkcja jaj w USA przekracza 7 mld; producenci odrzucają 3% z nich, dlatego ponad 200 mln trafia ostatecznie na wysypiska.
Ograniczanie niedoborów żywności bez uciekania się do modyfikacji genetycznych, niejadalnych powłok lub dodatków chemicznych jest ważne dla ekologicznego stylu życia - podkreśla Pulickel Ajayan.
Jajeczna warstwa jest jadalna, opóźnia utratę wody, zapewnia ochronę antydrobnoustrojową i jest w dużej mierze nieprzenikalna dla pary wodnej i gazów (zapobiega to przedwczesnemu dojrzewaniu). Powłokę bazującą na naturalnych składnikach można spłukać wodą. Jeśli ktoś wykazuje nadwrażliwość na składniki powłoki albo ma alergię na jaja, może z łatwością wyeliminować warstwę - opowiada Seohui Jung.
Białko (albuminy) i żółtko jaja stanowią blisko 70% powłoki. Reszta to głównie nanomateriały celulozowe, które stanowią barierę dla wody i zapobiegają wysychaniu, a także odrobina antydrobnoustrojowej kurkuminy oraz gliceryny dla elastyczności.
Białko, które jest złożone przede wszystkim z albumin (~54%), pozwala uzyskać wytrzymałą, jadalną warstwę. Poli(albumina) jest jednak łamliwa, stąd dodatek gliceryny, która ma pomóc w powlekaniu bez pęknięć obiektów o nieregularnych kształtach, czyli np. owoców i warzyw. Gliceryna jest jednak hydrofilowa i pęcznieje w wilgotnych środowiskach. Mając to na uwadze, Amerykanie pomyśleli o zastosowaniu niewielkiej ilości bogatego w kwasy tłuszczowe hydrofobowego żółtka. Kurkumina ma z kolei właściwości antybakteryjne, przeciwgrzybiczne i zapobiega tworzeniu biofilmów. Nanokryształy celulozy (CNCs) obniżają przepuszczalność powłoki dla wody i gazów i zapewniają mechaniczne wzmocnienie.
Testy laboratoryjne powlekanych truskawek, awokado, bananów i innych owoców wykazały, że zachowywały one świeżość o wiele dłużej niż owoce kontrolne. Testy ściskania zademonstrowały, że powleczone owoce są znacząco sztywniejsze i twardsze. Stwierdzono także, że powłoka zatrzymuje wodę w środku, spowalniając dojrzewanie.
Analiza samodzielnych filmów wykazała, że są one niezwykle elastyczne i odporne na pękanie. Dalsze testy zademonstrowały, że powłoka jest nietoksyczna (stosowano hodowle in vitro komórek ludzkiej linii komórkowej Panc02 z różnymi stężeniami powłoki). Na podstawie testów rozpuszczalności stwierdzono, że zmywaniu ulega nawet grubsza niż zwykle powłoka (o grubości 100 µm, w porównaniu do zwykłej grubości 23–33 µm). Płukanie wodą przez kilka minut prowadzi do całkowitego jej rozłożenia - zaznacza Ajayan.
Badacze dopracowują skład powłoki i rozważają inne materiały źródłowe. Wybraliśmy białka jaj, ponieważ marnuje się bardzo dużo jaj, ale to nie oznacza, że nie można wykorzystać czegoś innego - wyjaśnia Muhammad Rahman. Jung dodaje, że zespół testuje białka, które można wyekstrahować z roślin.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Płynne perły to spełnienie marzeń pewnego szefa kuchni, przedstawiciela gastronomii molekularnej, który chcąc zamknąć smaki w osobnych przedziałach, poprosił o pomoc fizyków. Odpowiadając na jego zapotrzebowanie, naukowcy stworzyli pokryte elastyczną błoną hydrożelową kapsułki z płynnym rdzeniem. Co ważne, pomysł ten przyda się nie tylko w kuchni, ale i podczas leczenia nowotworów.
Nicholas Bremond i jego zespół z ESPCI ParisTech porównują swoje dzieło do rybiej ikry. Na początku kroplę cieczy powleka się cienką warstwą kwasu alginowego (wchodzi on w skład ścian komórkowych wielu alg i trawy morskiej), która ulega zżelowaniu po zanurzeniu w kąpieli z roztworu chlorku wapnia z dodatkiem detergentu.
Błonka jest bardzo cienka - jej grubość mierzy się w mikrometrach. Francuzi podkreślają, że by powstał film, przed zżelowaniem należy wyeliminować mieszanie. Bez detergentu powłoka także miałaby postać żelu, ale szybko zlałaby się z zawartością kapsułki. Substancja powierzchniowo czynna prowadzi do czasowego utwardzenia, które ogranicza niestabilność związaną ze ścinaniem podczas zderzenia.
Bremond i inni uważają, że w hydrożelowej powłoce da się zamknąć dowolną ciecz. Dzięki temu prostemu zabiegowi można by badać wzrost i zdolność przeżycia mikroorganizmów czy komórek nowotworowych w różnych trójwymiarowych środowiskach. Ponieważ błona jest przepuszczalna, do wnętrza dostarczano by np. leki.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Pokrycie implantów stawów kolanowych rodnikami sprawia, że są one przez organizm postrzegane jako ciała w mniejszym stopniu obce. Zmniejsza to ryzyko odrzucenia protez przez organizm.
Prof. Marcela Bilek z Uniwersytetu w Sydney sądzi, że wolne rodniki tworzą wokół powierzchni implantu coś w rodzaju czapki niewidki.
Australijczycy wyjaśniają, że implanty stawów kolanowych czy biodrowych, stenty itp. z definicji wymagają kontaktu struktur biologicznych z metalem czy plastikiem. Kiedy jednak białka stykają się ze sztucznymi powierzchniami, ulegają denaturacji i zatracają swoją konformację przestrzenną, która jest im niezbędna do prawidłowego funkcjonowania. Organizm próbuje je naprawiać, a gdy się to nie udaje, wskutek nadmiernego włóknienia implant zostaje otoczony grubą warstwą tkanki bliznowatej.
Naukowcy z antypodów wyszli z założenia, że potrzebne są silnie wiążące (się) powierzchnie, które nie wywołują denaturacji kompatybilnego białka. Tradycyjne powierzchnie hydrofilne spełniają jeden z tych warunków - nie prowadzą do denaturacji unieruchomionych protein - ale niestety, wykazują do nich niskie powinowactwo. Po przejrzeniu literatury przedmiotu i wygenerowaniu własnych hipotez zespół Bilek przetestował więc metodę wykorzystującą naczynie z plazmą i strumienie jonów. Dzięki niej uzyskano powierzchnię hydrofilną, zdolną do wiązania kowalencyjnego z czynnymi biologicznie cząsteczkami. Podczas eksperymentów okazało się bowiem, że siły elektrostatyczne powodują, iż jony w plazmie uderzają w powierzchnię materiału, np. metalu, i zaczynają go penetrować, prowadząc do powstania rodników z niesparowanymi elektronami. Po wyjęciu powierzchni z plazmy rodniki migrują na powierzchnię, gdzie reagują z tlenem z powietrza. Wskutek tego materiał staje się hydrofilny i przyciąga białka, które są normalnie złożone w taki sposób, że część wykazująca powinowactwo do wody znajduje się na zewnątrz. Z czasem coraz więcej rodników migruje na powierzchnię, dzięki czemu między nimi a białkami mogą powstać wiązania kowalencyjne.
Australijczycy udowodnili, że czas utworzenia monowarstwy kowalencyjnie związanych białek zależy od kinetyki, a także liczby cząsteczek protein w roztworze oraz wolnych rodników w rezerwuarze pod powierzchnią badanego materiału. Jako że magazyn rodników można wytworzyć w każdym ciele stałym, metoda zespołu Bilek sprawdzi się w odniesieniu do różnego rodzaju urządzeń biomedycznych, od stentów po płucoserca. Warto też wspomnieć o ich potencjale w zakresie wykrywania patogenów. W tego rodzaju czujnikach rodniki zapobiegałyby odkształceniu białek stosowanych do detekcji szkodliwych bakterii czy wirusów. Powłoka zostanie też zapewne wdrożona w mikromacierzach ułatwiających leczenie wczesnych etapów chorób.
Bilek tłumaczy, że jako część powłoki wolne rodniki pozostają związane i nie mogą poczynić szkód w DNA komórek. Obecnie trwają prace nad białkami do tworzonych powłok, które "zachęcałyby" tkanki do integrowania ze sztucznymi powierzchniami.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Utrata powłoki białkowej plemników tłumaczy znaczny odsetek przypadków męskiej niepłodności – donoszą naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. W artykule opublikowanym na łamach pisma Science Translational Medicine białko DEFB126 jest porównywane do czapki niewidki, ukrywającej plemniki przed kobiecym układem odpornościowym.
Zespół prof. Gary'ego Cherra odkrył, że u wielu mężczyzn występuje wadliwy gen białka DEFB126. Badanie próbek z USA, Wielkiej Brytanii i Chin ujawniło, że aż ¼ panów z całego świata ma 2 kopie zmutowanego genu, co może w znacznym stopniu upośledzić ich płodność.
Jedną z tajemnic ludzkiej płodności jest fakt, że jakość i liczba plemników wydają się mieć niewiele wspólnego z tym, czy mężczyzna jest płodny, czy nie – podkreśla główny autor raportu Ted Tollner. Cherr dodaje, że u 70% mężczyzn nie można przewidzieć płodności na podstawie zliczania plemników i rutynowej oceny ich jakości. Studium Amerykanów rzuca jednak nieco światła na mechanizmy, które wchodzą w grę w tych przypadkach. Urolog John Gould ma nadzieję, że odkrycia zespołu uda się przełożyć na test, którego wyniki byłyby podstawą do skierowania par na docytoplazmatyczną mikroiniekcję plemnika (ang. intracytoplasmic sperm injection, ICSI).
DEFB126 należy do grupy białek zwanych defensynami. Chronią one błony śluzowe i występują w komórkach żernych kręgowców, aktywnych wobec grzybów, bakterii i wirusów osłonkowych. DEFB126 powstaje w najądrzach, których zadanie polega na odprowadzaniu z jądra i magazynowaniu nasienia. Tam odbywa się powlekanie plemników grubą warstwą proteiny.
Ponieważ Tollner i Cherr pracowali nad szczepionką antykoncepcyjną, próbowali uzyskać przeciwciała przeciw DEFB126, ale im się nie udało. Poprosili więc o pomoc Charlesa Bevinsa, który w celu uzyskania oczyszczonego białka przeprowadził rekombinację. Przy pierwszej próbie okazało się, że gen DEFB126 był zmutowany, przez co nie mogło dojść do ekspresji białka. Kiedy naukowcy wykorzystali plemniki od innego dawcy, byli w stanie uzyskać prawidłowe białko.
Plemniki od mężczyzn z wadliwym genem DEFB126 są ruchliwe i wyglądają normalnie pod mikroskopem, jednak o wiele gorzej radzą sobie z pokonaniem bariery sztucznego żelu, przypominającego śluz szyjki macicy. Gdy do spermy doda się normalnego białka, odzyskuje ona swoje zwykłe zdolności.
Dzięki współpracy z Edwardem Holloksem z University of Leicester, Xipingiem Xu z University of Illinois oraz Scottem Vennersem z kanadyjskiego Uniwersytetu Simona Frasera naukowcy byli w stanie ustalić, jak często wadliwa kopia genu osłonki plemników występuje w USA, Wielkiej Brytanii, Chinach, Japonii i Afryce. Odnosząc te dane do świata, wyliczyli, że ok. ½ mężczyzn to nosiciele jednej wadliwej kopii, a ¼ ma aż dwie zmutowane kopie genu DEFB126, co znacznie utrudnia plemnikom pokonanie etapu szyjki macicy.
Czemu mutacja wpływająca na płodność jest tak powszechna? Być może dlatego, że heterozygoty (mężczyźni z jedną prawidłową i jedną zmutowaną wersją genu) są w jakiś sposób uprzywilejowani biologicznie. Tollner przypomina, że w porównaniu do plemników małp i innych ssaków, plemniki ludzkie mają przeważnie kiepską jakość, wolno pływają, a w sporej części występują jakieś wady. Niewykluczone, że dzieje się tak, ponieważ ludzie pozostają w długoterminowych związkach monogamicznych, stąd jakość spermy nie liczy się aż tak bardzo. Część badaczy uważa jednak, że ostatnimi czasy z nieznanych powodów jakość ludzkiej spermy systematycznie się pogarsza, ujawniając problemy związane z defektami genu DEFB126.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z niemieckiego Biomimetics-Innovation-Centre (B-I-C) na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Bremie opracowali zapobiegającą porastaniu powłokę kadłuba statków, zainspirowaną budową unoszących się na wodzie nasion palmy Dypsis rivularis. D. rivularis należy do rodziny arekowatych. Występuje wyłącznie na Madagaskarze. Z powodu utraty habitatów gatunkowi zagraża wyginięcie.
Te palmy mają nasiona roznoszone przez prądy morskie. Jako że dla nasion korzystne jest niedopuszczanie do porastania, ponieważ pozwala im to przebyć dłuższą drogę, założyliśmy, że dysponują specjalnymi powierzchniami, które moglibyśmy odtworzyć – tłumaczy dr Katrin Mühlenbruch.
Przez 3 miesiące Niemcy spławiali na Morzu Północnym nasiona 50 gatunków. Okazało się, że w przypadku 12 nie odnotowano żadnego porastania. Potem zaczęliśmy badać mikrostrukturę powierzchni tych nasion […]. Ostatecznie zdecydowaliśmy się naśladować nasiona, które miały włoskopodobną budowę. Taka struktura może być szczególnie skuteczna przy zapobieganiu porastaniu, ponieważ włókna stale się ruszają, utrudniając organizmom morskim znalezienie miejsca do osiedlenia.
Zespół Mühlenbruch wykorzystał silikonową bazę, na której utworzono powierzchnię z włóknami. Obecnie nowa powierzchnia przechodzi testy na morzu. Wyniki są zachęcające.
Rozwiązanie naśladujące naturę na pewno spodoba się ekologom i aramatorom. Ci pierwsi ucieszą się z wyeliminowania toksycznych farb, które zabijając potencjalnych mieszkańców kadłuba, nie dopuszczały do jego porastania. Drugich powinny zadowolić wymierne korzyści w postaci oszczędzonego paliwa.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.