Lokalna sieć organizmu chroni przed włamaniem do rozrusznika serca
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Amerykańscy naukowcy stworzyli pierwsze żywe maszyny. Zbudowali je z komórek żaby szponiastej (Xenopus laevis), bezogonowego płaza zamieszkującego Afrykę. Roboty poruszają się i można je dostosowywać do swoich potrzeb. Jednym z najbardziej udanych jest miniaturowa maszyna wyposażona w dwie nogi. Z kolei inny projekt zawiera wewnątrz otwór, w którym może transportować niewielkie ładunki.
Jak zapewnia Michael Levin, dyrektor Allen Discovery Center na Tufts University, to całkowicie nowe formy życia. Nigdy wcześniej nie istniały one na Ziemi. To żywe, programowalne organizmy. Tego typu rozwiązanie ma olbrzymie zalety w porównaniu z tradycyjnymi robotami. Po pierwsze, żywe roboty potrafią samodzielnie się naprawić. Po drugie zaś, można je zaprogramować tak, by po wykonaniu zadania ginęły, ulegając naturalnemu rozkładowi, jak inne organizmy żywe.
Ich twórcy uważają, że w przyszłości tego typu roboty mogą np. oczyszczać oceany z mikroplastiku, samodzielnie lokalizować i przetwarzać toksyczne substancje, dostarczać leki do wyznaczonego miejsca w organizmie czy w końcu oczyszczać ze złogów ściany naczyń krwionośnych.
Projektowaniem robotów zajmuje się specjalny „algorytm ewolucyjny” działający na superkomputerze. Projektowanie zaczyna się od symulacji przypadkowego połączenia 500 do 1000 komórek skóry i serca. Następnie każdy z takich robotów jest wirtualnie testowany. Te projekty, które najlepiej odpowiadają oczekiwaniu naukowców, mają największą szansę wykonać założone zadania, są dalej rozwijane i na ich podstawie tworzy się nowe roboty.
Urządzenia są napędzane przez komórki serca, które spontanicznie kurczą się i rozszerzają, działając jak niewielkie silniki. Robotów nie trzeba niczym zasilać. Komórki mają na tyle dużo energii, że żyją przez 7-10 dni.
Grupa Levina poczekała na 100. generację robotów stworzonych przez algorytm i z niej wybrała niektóre projekty do zbudowania ich w laboratorium. Jako, że do stworzenia maszyn użyto komórek Xenopus, urządzenia zyskały miano „xenobotów”.
Architektura xenobotów jest, jak zapewniają twórcy, skalowalna. Podczas eksperymentów z prawdziwymi robotami powstały takie, które poruszały się w wodzie po linii prostej, inne krążyły w kółko, jeszcze inne tworzyły grupy. Można je wyposażyć w naczynia krwionośne, układ nerwowy czy komórki odbierające np. bodźce świetlne i stworzyć w ten sposób proste oczy. Jeśli do zbudowania robotów użyjemy komórek ssaków, urządzenia będą mogły pracować na suchym lądzie.
Głównym celem prac zespołu Levina jest zrozumienie życia i tego, jak ono powstaje i funkcjonuje. Oczywiście rodzi to wiele pytań etycznych, chociażby o status xenobotów. Czy należy uznawać je za roboty, czy za organizmy żywe. I do jakiego stopnia złożony powinien być ich układ nerwowy.
Xenoboty zostały szczegółowo opisane na łamach PNAS, w artykule A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W Japonii, bo gdzie by indziej, powstało ręczne urządzenie Kurasa Wash do mycia naczyń bez dotykania i brudzenia dłoni. Po umieszczeniu obiektu w 2 regulowanych uchwytach wystarczy nacisnąć guzik, a naczynie zacznie się obracać, a gąbki i szczotki zrobią swoje. Na końcu użytkownik musi po prostu odkręcić wodę do płukania.
Kurasa Wash waży 650 g. Producent - firma Thanko - twierdzi, że dzięki ergonomicznemu uchwytowi ręka się nie męczy. Po pełnym załadowaniu, które trwa ok. 120 min, z urządzenia można korzystać nieprzerwanie przez godzinę.
Myjka "współpracuje" z naczyniami o średnicy do 220 mm i głębokości do 60 mm, można jej więc używać do czyszczenia zarówno talerzy, jak i misek. Radzi też sobie ze sztućcami i pałeczkami, które wystarczy przełożyć pomiędzy włosami szczotek i gąbkami.
Kurasa Wash zadebiutowało 31 lipca i kosztuje 8800 jenów (ok. 79 dolarów).
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
U niektórych pacjentów z implantami kardiologicznymi (sztucznymi zastawkami, rozrusznikami itp.) rozwija się groźne niekiedy dla życia zakażenie krwi, ponieważ bakterie w ich organizmie mają zmutowany gen, ułatwiający im tworzenie biofilmu na urządzeniu.
Zespół z Uniwersytetu Stanowego Ohio i Centrum Medycznego Duke University, który pracował pod przewodnictwem m.in. prof. Stevena Lowera, zauważył, że pewne szczepy gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) dysponują kilkoma wariantami białek powierzchniowych, ułatwiającymi tworzenie biofilmów. Ponieważ biofilmy są antybiotykooporne, jedynym wyjściem było do tej pory chirurgiczne usunięcie implantu i zastąpienie go nowym.
Chcąc ograniczyć liczbę zakażeń i kosztowność wdrażanych procedur, Amerykanie przeprowadzili eksperymenty z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych i symulacji komputerowych. Sprawdzali, w jaki sposób bakterie przylegają do urządzeń, by utworzyć biofilm. Gdy proces zostanie uruchomiony, białka powierzchniowe bakterii łączą się z pokrywającym implant białkami surowicy ludzkiej krwi. Skoro jednak gronkowce znajdują się w nosie niemal połowy Amerykanów, czemu nie każdy pacjent przechodzi zakażenie? Czemu niektóre szczepy powodują infekcję, a niektóre pozostają uśpione? Naukowcy odkryli, że białka powierzchniowe gronkowców z 3 polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (ang. single nucleotide polymorphism, SNP) wiązały się z białkami surowicy mocniej niż u pacjentów z gronkowcami z innymi wariantami proteiny.
Wielu specjalistów pracuje nad materiałami, które nie dopuszczą do związania bakterii, do problemu można jednak podejść od innej strony - od strony samych bakterii.
Prof. Vance Fowler z Duke University dysponuje biblioteką izolatów S. aureus. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki niej uda się lepiej poznać oddziaływania między powierzchniami nieożywionymi a żywymi mikroorganizmami na poziomie molekularnym. W ramach najnowszego studium międzyuczelniany zespół badał 80 izolatów z 3 źródeł: 1) od pacjentów z zakażeniem krwi i potwierdzonym zakażeniem implantu kardiologicznego, 2) od pacjentów z zakażeniem krwi i niezakażonym urządzeniem oraz 3) z nosa zdrowych osób zamieszkujących ten sam obszar. Dr Nadia Casillas-Ituarte doprowadzała do związania pojedynczego gronkowca z fibronektyną pokrywającą powierzchnię skanującej sondy mikroskopu AFM (bakterie wykorzystują do tego adhezynę - białko wiążące fibronektynę A). Później próbowała je rozdzielić i zmierzyć siłę każdego połączenia.
Jak dokładnie przebiegał eksperyment? Akademicy symulowali bicie ludzkiego serca, pozwalając, by na krótki moment doszło do związania. Później dźwigienkę podrywano, przeprowadzając taki zabieg co najmniej 100-krotnie na każdej komórce. Określano też działanie okolicznych komórek. W ten sposób powstał wykres dla ok. 250 tys. z nich. Pierwszym krokiem jest ustalenie, jak bakterie czują powierzchnię. Można zahamować ten proces, jeśli najpierw się go zrozumie - podkreśla Casillas-Ituarte.
W kolejnym etapie badań naukowcy zsekwencjonowali aminokwasy wchodzące w skład białka wiążącego fibronektynę A ze wszystkich wykorzystanych izolatów. W ten właśnie sposób zidentyfikowali SNP charakterystyczne dla próbek pobranych od pacjentów z zakażeniami implantów kariologicznych. Symulacje komputerowe pokazały tworzenie się wiązań między białkami bakteryjnymi i ludzkimi. Przy standardowych sekwencjach białek cząsteczki trzymały się na dystans. Kiedy jednak zmieniono sekwencję 3 aminokwasów w bakteryjnym białku powierzchniowym, między białkami gronkowca i człowieka tworzyło się wiązanie wodorowe.
Zmieniliśmy aminokwasy w taki sposób, by przypominały SNP zidentyfikowane u gronkowców od pacjentów z zakażeniami implantów. Wydaje się zatem, że SNP mają związek z tym, czy wiązanie się wytworzy, czy nie - tłumaczy Lower.
Białko wiążące fibronektynę A jest jednym z ok. 10 białek powierzchniowych S. aureus, które tworzą wiązania z białkami komórki gospodarza. W przyszłości trzeba się więc będzie skupić na pozostałych. Nie można też wykluczyć, że istnieją warianty fibronektyny, które przyczyniają się do opisanego problemu.
-
By KopalniaWiedzy.pl
Na świecie wielu ludzi umiera z powodu braku dostępu do rozruszników. Tymczasem pacjenci z USA twierdzą, że po śmierci chętnie oddaliby komuś potrzebującemu swoje urządzenie. W artykule opublikowanym w ostatnim numerze pisma Circulation specjaliści z Centrum Sercowo-Naczyniowego University of Michigan (UM) rozważają kwestie legalności i logistyki związanej z recyklingiem usuwanych przed pochówkiem czy kremacją rozruszników. Potem trzeba by je było wysterylizować i rozprowadzać po całym globie.
Małe organizacje humanitarne sprawdziły, że ponowne użycie sztucznego rozrusznika serca jest bezpieczne i, co najważniejsze, skuteczne. Pacjenci żyją z nimi tak długo, jak żyliby z nowymi urządzeniami, a ryzyko zakażenia utrzymuje się na niskim poziomie.
Ustanowienie zalegalizowanego programu ponownego wykorzystania rozruszników mogłoby przekształcić marnowane obecnie źródło w szansę na nowe życie dla obywateli różnych rejonów świata – uważa szefowa studium, dr Kim A. Eagle.
Każdego roku 1-2 mln osób umierają z powodu braku dostępu do rozruszników, ale 84% pacjentów ankietowanych przez naukowców z UM zadeklarowało chęć oddania swojego kardiostymulatora do ponownego użycia. Współdziałając z odpowiednimi partnerami, udałoby się pomysł wcielić w życie, bo choć niektórzy producenci obniżyli koszt urządzenia do 800 dolarów, dla części ludzi to nadal za wysoka cena.
Mimo znacznego obniżenia kosztów cena nowego rozrusznika jest często wyższa niż roczny dochód przeciętnego robotnika w krajach rozwijających się – podkreśla Eagle. W ostatnich dziesięcioleciach w krajach uprzemysłowionych liczba zgonów z powodu zawałów czy udarów spadła, lecz tam, gdzie dochód jest średni lub niski, nadal można mówić o epidemii chorób sercowo-naczyniowych. W Amerykach Środkowej i Południowej występuje np. pasożytnicza choroba Chagasa (zwana inaczej trypanosomozą amerykańską), która prowadzi do uszkodzenia i zaburzenia pracy mięśnia sercowego. Dotyka ona nawet 20 mln osób. Badanie ujawniło, że w Brazylii 72% biorców rozruszników zostało zainfekowanych na pewnym etapie życia świdrowcem Trypanosoma cruzi.
W ramach Projektu Moje Serce – Twoje Serce nawiązano współpracę m.in. z dyrektorami domów pogrzebowych. Kardiostymulatory usunięte przed pogrzebem lub kremacją z rzadka są odsyłane do producentów, przeważnie zostają w domu pogrzebowym. Aż 89% ich kierowników ujawniło w sondażu, że gdyby dano im taką możliwość, oddaliby urządzenia organizacjom charytatywnym.
-
By KopalniaWiedzy.pl
Okazuje się, że termoablacja – metoda stosowana zwykle do niszczenia guzów – daje bardzo dobre rezultaty również u pacjentów po zawale serca. Choć procedura nie jest łatwa do przeprowadzenia, wstępne badania wykazały, że może nawet o kilkadziesiąt procent zmniejszyć śmiertelność wśród chorych. Inną jej zaletą jest ograniczenie liczby zabiegów wszczepiania tzw. rozruszników serca, które choć ratują życie, mogą znacznie pogorszyć psychiczną kondycję pacjenta. Istotą zabiegu jest usunięcie z mięśnia sercowego tego fragmentu blizny pozawałowej, który może być źródłem groźnych zaburzeń rytmu serca. Aby tego dokonać, należy ustalić właściwe miejsce, wprowadzić w nie specjalną sondę, po czym naświetlić je za pomocą promieniowania radiowego. Zespół kierowany przez Marka Josephsona z Beth Israel Deaconess Medical Center w Bostonie przeprowadził badania na dwóch grupach pacjentów, liczących po 64 osoby. W pierwszej znalazły się osoby, które poddano termoablacji, w drugiej zaś – pacjenci leczeni tradycyjnie. Okazało się, że w ciągu dwóch lat wszczepiony "rozrusznik" musiał interweniować jedynie u 9 procent osób z pierwszej grupy, a w drugiej odsetek ten to aż 31%. Śmiertelność wśród pacjentów wyniosła odpowiednio 9% i 17%. Mimo że terapia dała obiecujące wyniki, liczba pacjentów uczestniczących w badaniach była zbyt mała, aby można było je uznać za miarodajne (m.in. nie brano pod uwagę osób leczonych farmakologicznie). Oznacza to niestety, że ofiary zawałów jeszcze nie mogą liczyć na 40-procentowe zmniejszenie ryzyka zgonu.
-