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

Holografia stosowana

Recommended Posts

Chris Lowe i Cynthia Larbey z Cambridge University są autorami ciekawej metody pomiarowej, która ma szansę znacznie ułatwić życie osobom cierpiącym na przewlekłe choroby, takie jak zaburzenia pracy nerek, cukrzyca czy nadciśnienie. Metoda ta bazuje na "inteligentnych" hologramach, wykrywających zmiany poziomu glukozy we krwi oraz wielu innych parametrów naszej fizjologii. Jest ona nie tylko uniwersalna, ale też szybka, prosta, tania i niezawodna. Sercem metody jest wykorzystanie obrazów holograficznych naniesionych na hydrożele. Materiały z tej grupy potrafią kurczyć się lub rozszerzać, zależnie od warunków panujących w ich otoczeniu. Ta właśnie właściwość posłużyła do pomiaru takich parametrów, jak stężenie glukozy czy adrenaliny we krwi. Na skutek zmian, na opisywanych hologramach mogą pojawiać się (lub z nich znikać znikać) określone informacje. W ten sposób element mierzący daną wielkość automatycznie podaje wynik pomiaru. Prosty i niemal natychmiastowy odczyt pozwala na odpowiednio szybką interwencję, a ta może czasem nawet uratować życie. Firma Smart Holograms próbuje zamienić opisywane odkrycia w komercyjne produkty. Wśród opracowanych urządzeń można znaleźć m.in. wskaźnik zawartości wody w paliwie lotniczym. Inne mierniki mogą być zastosowanie nie tylko w medycynie, lecz również w systemach wykrywających niebezpieczne substancje, a nawet do badania szczelności paneli szklanych.

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
      Podczas niedawnej konferencji Ignite 2020 Microsoft ogłosił rozpoczęciu Project HSD (Holographic Storage Device). Biorą nim udział specjaliści z laboratorium sztucznej inteligencji w Cambridge oraz inżynierowie z chmury Azure. Celem projektu jest stworzenie holograficznego systemu przechowywania informacji na potrzeby chmur.
      Zapotrzebowanie na długoterminowe przechowywanie danych w chmurach sięgnęło niespotykanego poziomu i rośnie w zetabajtach. Istniejące obecnie technologie nie pozwalają na ekonomiczne długotrwałe przechowywanie danych. Operowanie danymi w skali chmur obliczeniowych wymaga przemyślenia samych podstaw budowy wielkoskalowych systemów przechowywania informacji oraz technologii, z których są one tworzone, stwierdzili przedstawiciele Microsoftu.
      Firmowi eksperci zauważają, że obecnie używane technologie nie rozwijają się w dostatecznie szybkim tempie, by zaspokoić zapotrzebowanie. Ponadto mają problemy z wiarygodnością i stabilnością spowodowane albo obecnością mechanicznych podzespołów albo degradującymi się z czasem komórkami pamięci.
      Dlatego też w 2017 roku Microsoft rozpoczął Project Silica, w ramach którego pracuje nad holograficznym zapisem danych w szkle. Holograficzny zapis danych nie jest ograniczony do dwuwymiarowej powierzchni, pozwala wykorzystać całość nośnika.
      Hologram zajmuje niewielką część kryształu. W jednym krysztale można zaś zapisać wiele hologramów, wyjaśniają przedstawiciele koncernu z Redmond. Najnowsze osiągnięcia z dziedziny sztucznej inteligencji czy optyki pozwalają na znaczne udoskonalenie tego, co robiono dotychczas w ramach Project Silica, na którym bazuje Project HDS. Na razie, jak informuje dział Microsoft Research, udało się niemal dwukrotnie zwiększyć gęstość zapisu w hologramach. W najbliższych miesiącach powinniśmy zaś zobaczyć poprawioną kompresję i szybsze czasy dostępu.
      Przed niemal rokiem informowaliśmy, że w ramach Project Silica Microsoft stworzył prototypowy system do przechowywania informacji w szkle. We współpracy z firmą Warner Bros. koncern zapisał oryginalny firm Superman z 1978 roku na kawałku szkła o wymiarach 75x75x2 milimetry. Pisaliśmy wówczas, że firma wykorzystuje femtosekundowe lasery pracujące w podczerwieni do zapisu danych na „wokselach”, trójwymiarowych pikselach. Każdy z wokseli ma kształt odwróconej kropli, a zapis dokonywany jest poprzez nadawanie mi różnych wielkości i różnej orientacji. Na szkle o grubości 2 milimetrów można zapisać ponad 100 warstw wokseli. Odczyt odbywa się za pomocą kontrolowanego przez komputer mikroskopu, który wykorzystuje różne długości światła laserowego. Światło zostaje odbite od wokseli i jest przechwytywane przez kamerę. W zależności od orientacji wokseli, ich wielkości oraz warstwy do której należą, odczytywane są dane.
      Przy Project HSD pracują fizycy, optycy, specjaliści od maszynowego uczenia się i systemów przechowywania danych. Jest on prowadzony przez grupę Optics for the Cloud w Microsoft Resarch Cambridge.
       


      « 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
      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
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...