Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Polimery zamiast wirusów
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Wielkie wirusy mają istotne znaczenie dla ekosystemu mórz i oceanów poprzez ich oddziaływanie z glonami czy amebami, które znajdują się na dole morskiego łańcucha pokarmowego. Naukowcy z University of Miami odkryli 230 nowych, nieznanych dotychczas wielkich wirusów żyjących w morzach i oceanach. Odkrycia dokonali zaś za pomocą wysoko wydajnych metod obliczeniowych za pomocą których przeanalizowali publicznie dostępne bazy danych zawierających informacje o genach zidentyfikowanych w wodach na całym świecie.
Wśród przeanalizowanych genomów naukowcy scharakteryzowali 530 nowych białek funkcyjnych, w tym 9 zaangażowanych w fotosyntezę. To wskazuje, że posiadające je wirusy są zdolne do manipulowania swoim gospodarzem i jego procesem fotosyntezy.
Poprzez lepsze zrozumienie różnorodności i roli wielkich wirusów w oceanach, ich interakcji z glonami i innymi mikroorganizmami, możemy przewidywać szkodliwe zakwity glonów, które są zagrożeniem dla zdrowia ludzi na całym świecie, mówi współautor badań, profesor Mohammad Moniruzzaman. Wielkie wirusy są często główną przyczyną śmierci fitoplanktonu znajdującego się na dole łańcucha pokarmowego wspierającego systemy oceaniczne i źródła pożywienia. Nowo odkryte wirusy mogą mieć też potencjał biotechnologiczny, gdyż mogą wytwarzać nowe enzymy, dodaje uczony.
Odkrycia dokonano dzięki nowatorskiemu narzędziu BEREN (Bioinformatic tool for Eukaryotic virus Recovery from Environmental metageNomes), zaprojektowanemu specjalnie pod kątem wykrywania wielkich wirusów w rozległych publicznych bazach danych. Naukowcy użyli przy pracy superkomputera Pegasus.
Źródło: Expansion of the genomic and functional diversity of global ocean giant viruses
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy potrafią przygotować bakterie tak, by wyczuwały różnego typu molekuły obecne w środowisku, jak składniki odżywcze czy zanieczyszczenia w glebie. Jednak by odczytać takie sygnały, by stwierdzić, że bakterie wyczuły obecność interesujących nas molekuł, trzeba przyjrzeć się samym bakteriom pod mikroskopem. Przez to dotychczas nie mogły być wykorzystywane do monitorowania środowiska na duża skalę. Jednak właśnie się to zmieniło. Naukowcy z MIT stworzyli bakterie, od których sygnały można odczytywać z odległości 90 metrów. W przyszłości mogą więc powstać bakterie, które będzie można monitorować za pomocą dronów lub satelitów.
Wyprodukowane na MIT bakterie wytwarzają molekuły generujące unikatowe połączenie kolorystyczne. To nowy sposób na uzyskiwanie informacji z komórki. Jeśli staniesz obok, niczego nie zauważysz, ale z odległości setek metrów, wykorzystując specjalną kamerę, możesz odczytać potrzebne informacje, mówi jeden z autorów badań, Christopher Voigt, dziekan Wydziału Inżynierii Biologicznej MIT.
Naukowcy stworzyli dwa różne typy bakterii, które wytwarzają molekuły emitujące światło o specyficznej długości fali w zakresie widma widzialnego i podczerwieni. Światło to można zarejestrować za pomocą specjalnej kamery. Generowanie molekuł jest uruchamiane po wykryciu sąsiadujących bakterii, jednak tę samą technikę można wykorzystać do wytwarzania molekuł w obecności np. zanieczyszczeń. W ten sposób można bakterie zamieniać w czujniki wykrywające dowolne substancje.
Generowane przez bakterie molekuły można obserwować za pomocą kamer hiperspektralnych, które pokazują zawartość różnych kolorów w każdym z pikseli obrazu. Każdy z nich zawiera bowiem informację o setkach fal światła o różnej długości.
Obecnie kamery hiperspektralne wykorzystywane są na przykład do wykrywania promieniowania. Wykorzystuje się je chociażby wokół Czarnobyla do rejestrowania niewielkich zmian koloru, powodowanych przez pierwiastki radioaktywne w chlorofilu roślin.
Uczeni z MIT wykorzystali podczas testów bakterie Pseudomonas putida i Rubrivivax gelatinosus. Pierwszą z nich przygotowali tak, by wydzielała biliwerdynę, drugą wyposażono w możliwość wytwarzania pewnego typu bakteriochlorofilu. Testowe skrzynki zawierające bakterie umieszczono w różnych miejscach, a następnie były one obserwowane przez kamery hiperspektralne.
Kamery w ciągu 20–30 sekund skanowały skrzynki, a algorytm komputerowy analizował sygnały i zgłaszał, czy doszło do emisji wspomnianych związków. Największa odległość, z której udało się wykryć emisję molekuł przez bakterie wynosiła 90 metrów.
Autorzy badań pracują już nad zwiększeniem odległości, z jakiej można odczytywać sygnały. Mówią, że ich technologia przyda się zarówno do badania ilości składników odżywczych w glebie, jak i do wykrywania min.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Grupa amerykańskich uczonych opracowała pierwszy materiał 2D z mechanicznie splecionych molekuł. Materiał przypomina strukturą kolczugę. Jest dzięki temu wyjątkowo elastyczny i wytrzymały. W przyszłości może posłużyć do stworzenia lekkich i wytrzymałych kamizelek kuloodpornych i znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebna jest elastyczność i wytrzymałość. Nowy materiał zawiera 100 bilionów splotów na cm2. To najgęstszy kiedykolwiek stworzony splot mechaniczny.
Stworzyliśmy zupełnie nową strukturę polimerową. Jest ona podobna do kolczugi w tym, że nie rozdziera się łatwo, gdyż każde z mechanicznych połączeń ma pewien zakres swobody i może się przemieszczać. Jeśli ją zaczniesz rozciągać, siła zostanie rozproszona w różnych kierunkach. A gdy zechcesz ją podrzeć, musisz rozdzielić ją w wielu miejscach. Wciąż badamy właściwości tego polimeru i prawdopodobnie zajmie to nam całe lata, mówi William Dichtel z Northwestern University.
Naukowcy od lat próbowali uzyskać polimer o mechanicznie zazębionych molekułach, ale nie potrafili spowodować, by molekuły polimeru łączyły się ze sobą mechanicznie. Zespół Dichtela zaczął pracę od ułożenia monomerów mających kształt X w uporządkowaną strukturę krystaliczną. Następnie przeprowadzili reakcję takich kryształów z inną molekułą, tworząc mechaniczne wiązania pomiędzy molekułami w krysztale. W ten sposób uzyskali kryształ składający się dwuwymiarowych mechanicznie splątanych warstw polimeru. W każdej z takich warstw monomery w kształcie X są zazębione z innymi monomerami w kształcie X. A w wolne miejsca pomiędzy nimi wplecione są kolejne monomery. Struktura taka jest zaskakująco elastyczna
Gdy naukowcy umieścili swój kryształ w rozpuszczalniku okazało się, że poszczególne warstwy oddzielają się od siebie. Nie ma zbyt wielu elementów, które utrzymywałyby cały polimer razem. Gdy więc włożyliśmy go do rozpuszczalnika, kryształ się rozpadł, ale każda z dwuwymiarowych warstw trzymała się razem. Mogliśmy manipulować tymi warstwami, mówi Dichtel.
Współpracujący z Dichtelem naukowcy z Duke University, zainspirowani wytrzymałością nowego polimeru, połączyli go z Ultemem. To bardzo wytrzymały polimer przemysłowy. Jest odporny na wysokie temperatury, działanie silnych kwasów i zasad. Stworzyli kompozyt składający się z 97,5% Ultemu i 2,5% nowego polimeru. Wystarczył tak niewielki odsetek nowego polimeru, by znacząco poprawić ogólną wytrzymałość Ultemu. Zdaniem Dichtela to wskazówka, że uzyskany właśnie materiał może znacząco poprawić właściwości innych materiałów. Przed nami jeszcze sporo analiz do przeprowadzenia, ale już teraz możemy powiedzieć, że poprawia on wytrzymałość kompozytów. Niemal każda jego właściwość, którą już zmierzyliśmy, była w jakiś sposób wyjątkowa, cieszy się uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na MIT powstały ogniwa fotowoltaiczne cieńsze od ludzkiego włosa, które na kilogram własnej masy wytwarzają 18-krotnie więcej energii niż ogniwa ze szkła i krzemu. Jeśli uda się skalować tę technologię, może mieć do olbrzymi wpływ produkcję energii w wielu krajach. Jak zwraca uwagę profesor Vladimir Bulivić z MIT, w USA są setki tysięcy magazynów o olbrzymiej powierzchni dachów, jednak to lekkie konstrukcje, które nie wytrzymałyby obciążenia współczesnymi ogniwami. Jeśli będziemy mieli lekkie ogniwa, te dachy można by bardzo szybko wykorzystać do produkcji energii, mówi uczony. Jego zdaniem, pewnego dnia będzie można kupić ogniwa w rolce i rozwinąć je na dachu jak dywan.
Cienkimi ogniwami fotowoltaicznymi można by również pokrywać żagle jednostek pływających, namioty, skrzydła dronów. Będą one szczególnie przydatne w oddalonych od ludzkich siedzib terenach oraz podczas akcji ratunkowych.
To właśnie duża masa jest jedną z przyczyn ograniczających zastosowanie ogniw fotowoltaicznych. Obecnie istnieją cienkie ogniwa, ale muszą być one montowane na szkle. Dlatego wielu naukowców pracuje nad cienkimi, lekkimi i elastycznymi ogniwami, które można będzie nanosić na dowolną powierzchnię.
Naukowcy z MIT pokryli plastik warstwą parylenu. To izolujący polimer, chroniący przed wilgocią i korozją chemiczną. Na wierzchu za pomocą tuszów o różnym składzie nałożyli warstwy ogniw słonecznych i grubości 2-3 mikrometrów. W warstwie konwertującej światło w elektryczność wykorzystali organiczny półprzewodnik. Elektrody zbudowali ze srebrnych nanokabli i przewodzącego polimeru. Profesor Bulović mówi, że można by użyć perowskitów, które zapewniają większą wydajność ogniwa, ale ulegają degradacji pod wpływem wilgoci i tlenu. Następnie krawędzie tak przygotowanego ogniwa pomarowano klejem i nałożono na komercyjnie dostępną wytrzymałą tkaninę. Następnie plastik oderwano od tkaniny, a na tkaninie pozostały naniesione ogniwa. Całość waży 0,1 kg/m2, a gęstość mocy tak przygotowanego ogniwa wynosi 370 W/kg. Profesor Bulović zapewnia, że proces produkcji można z łatwością skalować.
Teraz naukowcy z MIT planują przeprowadzenie intensywnych testów oraz opracowanie warstwy ochronnej, która zapewni pracę ogniw przez lata. Zdaniem uczonego już w tej chwili takie ogniwo mogłoby pracować co najmniej 1 lub 2 lata. Po zastosowaniu warstwy ochronnej wytrzyma 5 do 10 lat.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wirusolodzy od dawna wiedzą o niezwykłym zjawisku dotyczącym wirusów atakujących drogi oddechowe. Dla patogenów tych naturalnym środowiskiem są ciepłe i wilgotne drogi oddechowe. Ich względna wilgotność wynosi zwykle 100%. Wystawienie na bardziej suche powietrze poza organizmem powinno szybko niszczyć wirusy. Jednak wykres czasu ich przeżywalności w powietrzu układa się w literę U.
Przy wysokiej wilgotności wirus może przetrwać dość długo, gdy wilgotność spada, czas ten ulega skróceniu, ale w pewnym momencie trend się odwraca i wraz ze spadającą wilgotnością powietrza czas przetrwania wirusów... zaczyna się wydłużać.
Naukowcy od dawna zastanawiali się, dlaczego przeżywalność wirusów zaczyna rosnąć, gdy względna wilgotność powietrza zmniejszy się do 50–80 procent. Odpowiedzią mogą być przejścia fazowe w ośrodku, w którym znajdują się wirusy. Ray Davis i jego koledzy z Trinity University w Teksanie zauważyli, że w bogatych w białka aerozole i krople – a wirusy składają się z białek – w pewnym momencie wraz ze spadkiem wilgotności zachodzą zmiany strukturalne.
Jedna z dotychczasowych hipotez wyjaśniających kształt wykresu przeżywalności wirusów w powietrzu o zmiennej wilgotności przypisywała ten fenomen zjawisku, w wyniku którego związki nieorganiczne znajdujące się w kropli, w której są wirusy, w miarę odparowywania wody migrują na zewnątrz kropli, krystalizują i tworzą w ten sposób powłokę ochronną wokół wirusów.
Davis i jego zespół badali aerozole i kropelki złożone z soli i białek, modelowych składników dróg oddechowych. Były one umieszczone na specjalnym podłożu wykorzystywanym do badania możliwości przeżycia patogenów.
Okazało się, że poniżej 53-procentowej wilgotności krople badanych płynów tworzyły złożone wydłużone kształty. Pod mikroskopem było zaś widać, że doszło do rozdzielenia frakcji płynnej i stałej. Zdaniem naukowców, to dowód na przemianę fazową, podczas której jony wapnia łączą się z proteinami, tworząc żel. Zauważono jednak pewną subtelną różnicę. O ile w aerozolach do przemiany takiej dochodzi w ciągu sekund, dzięki czemu wirusy mogą przeżyć, to w większych kroplach proces ten zachodzi wolnej i zanim dojdzie do chroniącego wirusy przejścia fazowego, patogeny mogą zginąć.
Naukowcy sądzą, że kluczowym elementem dla zdolności przeżycia wirusów, które wydostały się z dróg oddechowych, jest skład organiczny kropli i aerozoli. Ten zaś może zależeć od choroby i stopnia jej zaawansowania. Następnym etapem prac nad tym zagadnieniem powinno być systematyczne sprawdzenie składu różnych kropli oraz wirusów w nich obecnych, co pozwoli zrozumieć, jak działa proces dezaktywacji wirusów w powietrzu, mówi Davis.
Zdaniem eksperta od aerozoli, Petera Raynora z University of Minnesota, badania takie można będzie w praktyce wykorzystać np. zapewniając odpowiedni poziom wilgotności powietrza w budynkach w zimie, nie tylko dla komfortu ludzi, ale również po to, by stworzyć najmniej korzystne warunki dla przetrwania wirusów.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.