Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

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.

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
      Posługując się polem magnetycznym i hydrożelem, naukowcy ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Pensylwanii zademonstrowali potencjalną metodę odtwarzania złożonych tkanek. Za jej pomocą można by sobie radzić np. z degeneracją tkanki chrzęstnej. Wyniki badań zespołu opublikowano w piśmie Advanced Materials.
      Odkryliśmy, że jesteśmy w stanie organizować obiekty, takie jak komórki, w taki sposób, by utworzyć [...] złożone tkanki, nie zmieniając samych komórek. By uzyskać reakcję na pole magnetyczne, inni musieli dodawać do komórek cząstki magnetyczne. Zabieg ten może jednak wywierać niepożądany długofalowy wpływ na zdrowie komórki. Zamiast tego manipulowaliśmy więc magnetycznym charakterem otoczenia komórki; dzięki temu mogliśmy organizować obiekty za pomocą magnesów - opowiada Hannah Zlotnick.
      U ludzi ubytki w chrząstce naprawia się za pomocą różnych sztucznych i biologicznych materiałów. Ich właściwości odbiegają jednak od oryginału, dlatego należy się liczyć z ograniczeniami takiego rozwiązania. Zlotnik wskazuje też na naturalny gradient chrząstki (powierzchniowo występuje większa liczba komórek).
      Mając to wszystko na uwadze, Amerykanie postanowili poszukać innego rozwiązania. Podczas eksperymentów odkryli, że gdy do hydrożelu mającego formę ciekłą doda się ciecz magnetyczną, można porządkować komórki i inne obiekty, w tym mikrokapsułki do dostarczania leków, według specyficznego wzorca, który przypomina naturalną tkankę. Wystarczy przyłożyć zewnętrzne pole magnetyczne.
      Po działaniu pola magnetycznego całość wystawiano na oddziaływanie ultrafioletu (naukowcy prowadzili fotosieciowanie, utrwalając rozmieszczenie obiektów).
      W porównaniu do standardowych jednolitych materiałów syntetycznych [...], takie "odwzorowane magnetycznie" tkanki lepiej przypominają oryginał pod względem rozmieszczenia komórek i właściwości mechanicznych [uczeni odtworzyli chrząstkę stawową] - podkreśla dr Robert Mauck.
      Technikę badano na razie wyłącznie in vitro.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowców zaprojektował hydrożel, który pozwala hodować wykorzystywane w immunoterapii nowotworów limfocyty T. Hydrożele te imitują węzły chłonne, gdzie limfocyty T się namnażają. Zespół ma nadzieję, że technologia szybko znajdzie zastosowanie w klinikach.
      Uczeni, których artykuł ukazał się w piśmie Biomaterials, rozpoczęli projekt, którego celem jest drukowanie nowego hydrożelu w 3D. Ma to przyspieszyć transfer technologii na rynek.
      Hydrożele 3D są wykonywane z 1) poli(tlenku etylenu), biokompatybilnego polimeru szeroko wykorzystywanego w biomedycynie, oraz 2) drobnocząsteczkowej heparyny. Polimer zapewnia właściwości strukturalne i mechaniczne konieczne do wzrostu limfocytów T, a heparyna "kotwiczy" różne biocząsteczki, np. cytokinę CCL21; CCL21 występuje w węzłach chłonnych i odgrywa ważną rolę w migracji i proliferacji komórek.
      Naukowcy wyjaśniają, że w leczeniu nowotworów można stosować adoptywną terapię komórkową (ang. adoptive cell therapy). Polega ona na wykorzystaniu zmodyfikowanych in vitro własnych komórek odpornościowych pacjenta i zwrotnym ich podaniu do krwiobiegu.
      Jej zastosowanie jest ograniczane przez obecne podłoża hodowlane, ponieważ nie są one na tyle skuteczne, by umożliwić namnażanie i wzrost odpowiedniej liczby terapeutycznych limfocytów T w krótkim czasie i w opłacalny ekonomicznie sposób - podkreśla Judith Guasch z Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC).
      Zespół będzie próbował drukować kompatybilne z bioreaktorami duże hydrożele 3D. Celem ma być namnażanie limfocytów T w bardziej wydajny sposób. Obecnie trwa poszukiwanie partnerów przemysłowych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido opisali hydrożel, który naśladuje zdolność ludzkiego mózgu do zapamiętywania i zapominania. Wyniki ich badań ukazały się w piśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
      Ludzki mózg uczy się różnych rzeczy i zapomina informacje, gdy nie są już istotne. Odtworzenie dynamicznego procesu pamięciowego w materiałach wyprodukowanych przez człowieka stanowi wyzwanie. Ostatnio japońscy naukowcy uzyskali hydrożel, który naśladuje dynamiczną funkcję pamięciową naszego mózgu.
      Hydrożele są doskonałymi kandydatami do odtwarzania funkcji biologicznych, ponieważ są miękkie i wilgotne jak ludzkie tkanki. Jesteśmy podekscytowani, mogąc zademonstrować, jak hydrożel naśladuje pewne funkcje pamięciowe tkanki mózgowej - cieszy się prof.  Jian Ping Gong.
      Podczas testów akademicy umieszczali cienką warstwę hydrożelu (o ok. 45% zawartości wody) między płytkami. W górnej wycięty był kształt, np. samolot, albo wyraz, np. "GEL". Na początku żel umieszczano w zimnej wodzie, a potem przenoszono go do gorącej kąpieli. Żel wchłaniał wodę w odsłoniętej części. W ten sposób wzorzec był nanoszony na materiał jak informacja.
      Kiedy zawierający poliamfolity żel przenoszono z powrotem do zimnej wody, odsłonięty obszar stawał się ciemniejszy, przez co przechowywana informacja była wyraźnie widoczna. W niższej temperaturze hydrożel stopniowo się kurczył, uwalniając wchłoniętą wodę. Wzór coraz bardziej bladł.
      Japończycy zauważyli, że im dłużej żel pozostawał w gorącej kąpieli, tym ciemniejszy (bardziej intensywny) był wzór i tym więcej czasu zajmowało blaknięcie czy, inaczej mówiąc, zapominanie informacji. Zespół wykazał także, że wyższe temperatury intensyfikowały "wspomnienia".
      Wygląda to podobnie jak u ludzi. Im więcej czasu spędzasz na uczeniu się czegoś lub im silniejszy jest bodziec emocjonalny, tym dłużej się zapomina - wyjaśnia prof. Kunpeng Cui.
      Uczeni zademonstrowali, że pamięć hydrożelowa jest stabilna przy wahaniach temperatury i dużym rozciąganiu. Co ciekawe, można zaprogramować proces zapominania, dostrajając czas uczenia termicznego lub temperaturę. Gdy do poszczególnych liter wyrazu GEL zastosowano, na przykład, różne czasy uczenia, litery zanikały sekwencyjnie.
      Przypominający działanie mózgu hydrożelowy system pamięciowy można eksplorować pod kątem pewnych zastosowań, np. w wiadomościach, które znikają ze względów bezpieczeństwa - podsumowuje Cui.
       

       


      « powrót do artykułu
    • By 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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chińscy naukowcy opracowali hydrożel, który skutecznie hamuje krwawienie z przebitej tętnicy.
      Na łamach Nature Communications opisano proces pozyskania hydrożelu oraz jego testy na zwierzętach.
      Niekontrolowane krwawienie jest niebezpieczną sytuacją zarówno w czasie operacji, jak i po doznaniu urazu. W większości przypadków jest ono wynikiem uszkodzenia głównej tętnicy albo jakiegoś narządu, np. wątroby. By ofiara nie zmarła, konieczne jest natychmiastowe działanie. Obecne leczenie polega na założeniu zacisku, a następnie szwów.
      W przeszłości naukowcy próbowali opracować kleje do takich ran, ale nie sprawowały się one tak dobrze, jak oczekiwano: albo były wyprodukowane z toksycznych materiałów, albo nie wytrzymywały wysokiego ciśnienia cieczy w krwiobiegu. Chińczycy uzyskali jednak ostatnio hydrożel, który rozwiązuje oba wymienione problemy.
      W założeniu hydrożel miał w jak największym stopniu przypominać budowę ludzkiej tkanki łącznej. Po oświetleniu ultrafioletem (UV) gęstnieje, przywierając do rany (w ten sposób zapobiega wypływaniu krwi). Wszystko to dzieje się w ciągu zaledwie 20-30 sekund. Naukowcy podkreślają, że nowy materiał wytrzymuje ciśnienie do 290 mmHg, a więc o wiele wyższe od normalnego.
      Hydrożel testowano na przebitej tętnicy szyjnej świni. Okazało się, że nie tylko zamknął on ranę, ale i umożliwił wygojenie rany. Testy przeprowadzone po 2 tygodniach wykazały niewielką martwicę i stan zapalny albo całkowity ich brak. Biokompatybilny materiał rozkładał się w organizmie, nie powodując skutków ubocznych.
      Hydrożel przetestowano także na króliku. Tutaj za jego pomocą naprawiono tętnicę udową oraz uszkodzenie wątroby.
      Naukowcy podkreślają, że przed testami na ludziach trzeba lepiej ocenić bezpieczeństwo nowego materiału.
       


      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...