Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Miniaturowe roboty będą pływały w ludzkim organizmie. Dostarczą leki i przeprowadzą operację

Rekomendowane odpowiedzi

Międzynarodowy zespół naukowy prowadzony przez doktora Olivera Schmidta z Uniwersytetu Technologicznego w Chemnitz pracuje nad miniaturowymi robotami, które można będzie wprowadzać do ludzkiego organizmu. Roboty miałyby przeprowadzać badania diagnostyczne i dokonywać interwencji chirurgicznych. Badania zostały opisane w artykule A flexible microsystem capable of controlled motion and actuation by wireless power transfer opublikowanym na łamach Nature Electronics.

Niemal 10 lat temu zaczęliśmy rozwijać koncepcję niewielkich mikrorobotów, które byłyby napędzane potężnymi silnikami odrzutowymi i zawierałyby podzespoły mikroelektroniczne. Wyszliśmy od pomysłu budowy inteligentnego samonapędzającego się mikrosystemu, który wchodzi w interakcje z pojedynczą komórką biologiczną. Syste miałyby być wielkości podobnej do komórki. Zakładamy, że taki mikrorobot będzie zdolny po poruszania się, próbkowania środowiska, przenoszenia ładunków, dostarczania leków i przeprowadzania zabiegów mikrochirugicznych, mówi Schmidt.

System, który miałby pracować wewnątrz ludzkiego organizmu musi zawierać źródło energii elektrycznej, czujniki, aktuatory, anteny i obwody mikroelektroniczne.

Schmidt i jego zespół stworzyli niezwykle elastyczny mikrosystem łącząc elektroniczne podzespoły w skali mikro- i nano- na powierzchni chipa. Zasadniczą różnicą pomiędzy tym a innymi podzespołami elektronicznymi jest fakt, że urządzenie Schmidta wyposażono w silnik odrzutowy.

Sztuka polega na umieszczeniu na zastosowaniu zwiniętego w mikrotubie mocno naprężonego materiału, który jest mocowany z dwóch stron systemu już po zdjęciu go z podłoża. Mikrotuby są pokryte platyną. Gdy wchodzi ona w kontakt z roztworem zawierającym nieco nadtlenku wodoru dochodzi do reakcji, w wyniku której pojawiają się bąbelki tlenu. Bąbelki te są wyrzucane z mikrotub, napędzając cały system za pomocą odrzutu. Grup Schmidta już 12 lat temu wpadła na pomysł takiego napędu. Dopiero teraz udało się go stworzyć.

Reakcja, dzięki której działa cały napęd, może być kontrolowana za pomocą zmian temperatury miniaturowego silnika. Im jest ona wyższa, tym więcej bąbli powstaje i tym silniejszy jest odrzut. Naukowcy są w stanie kontrolować temperaturę obu silników niezależnie, dzięki czemu całym systemem można swobodnie sterować. Jest to możliwe dzięki temu, że do każdego z nich dołączony jest niewielki element, stawiający opór podczas przesyłania energii elektrycznej. Energię tę dostarcza się bezprzewodowo z zewnątrz. Jest ona odbierana przez niewielką antenę. System działa podobnie jak bezprzewodowe indukcyjne ładowanie telefonu komórkowego.

Skonstruowany przez Schmidta robot wyposażony został z niewielkie ramię, które może chwytać i wypuszczać obiekty znajdujące się w pobliżu. Również i ono jest sterowane za pomocą zmian temperatury.

Takie robotyczne ramię to również nowość w samonapędzających się mikrosystemach. Nasz mikrorobot może zostać wyposażony w niewielki LED pracujący w podczerwieni. Można go będzie wykorzystać do śledzenia urządzenia wewnątrz organizmu, mówi Schmidt.

Wykazaliśmy, że możliwe jest bezprzewodowe dostarczenie energii elektrycznej do ultramałych systemów robotycznych i że ta energia może posłużyć do przeprowadzenia użytecznych czynności, jak zdalne sterowania mikrorobotem, włączanie i wyłączanie LED. W następnym kroku naszych badań chcemy spowodować, by system działał w płynach ustrojowych, takich jak krew. W tym celu musimy nieco przebudować nasze silniki, dodaje uczony.

 


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Niewielkie roboty, które pędzą przez płyn z niewiarygodna prędkością, mogą pewnego dnia posłużyć do naprawy ludzkiego ciała od wewnątrz. Wyobraźmy sobie roboty, które będą mogły przeprowadzać zabiegi chirurgiczne. Zamiast kroić pacjenta, będziemy mogli podać mu roboty w formie pigułki lub zastrzyku, a one przeprowadzą zabieg, mówi doktor Jin Lee z Wydziału Inżynierii Biologicznej i Chemicznej University of Colorado w Boulder. Taka wizja to obecnie odległa przyszłość, ale same roboty już powstały.
      Lee i jego zespół stworzyli urządzenia o średnicy 20 mikrometrów. To około 3-krotnie mniej niż średnica ludzkiego włosa. Roboty poruszają się w płynie w prędkością 3 mm/s zatem w ciągu minuty przebywają odległość 9000 razy większą niż ich własna długość. Przeciętny samochód osobowy, żeby poszczycić się takim osiągami, musiałby poruszać się z prędkością ok. 2400 km/h.
      Jednak zalety mikrorobotów nie ograniczają się do szybkiego przemieszczania się. Podczas eksperymentów naukowcy wykorzystali je do dostarczenia deksametazonu do pęcherza myszy. To wskazuje, że można by je wykorzystać do leczenia chorób pęcherza i innych schorzeń u ludzi.
      Mikroroboty zostały wykonane z biokompatybilnych polimerów metodą podobną do druku 3D. Przypominają niewielką rakietę z przyczepionymi trzema łopatami. W każdym z nich uwięziono pęcherzyk powietrza. Gdy taki robot zostanie wystawiony na działanie fal akustycznych – w eksperymentach wykorzystano ultradźwięki – pęcherzyk zaczyna wibrować, odpycha płyn i robot się porusza.
      Naukowcy postanowili przetestować swoje urządzenie na mysim modelu śródmiąższowego zapalenia pęcherza moczowego. To bolesna choroba powodująca silny ból w miednicy. Jej leczenie jest niekomfortowe. Pacjenci muszą zgłaszać się do lekarza, gdzie za pośrednictwem cewnika do pęcherza wprowadzany jest deksametazon. Naukowcy stworzyli mikroroboty zawierające ten lek, a następnie wprowadzili urządzenia do pęcherza myszy. Roboty rozprzestrzeniły się po organizmie, a następnie przylgnęły do ścian pęcherza, gdzie przez dwa dni powoli uwalniały środek leczniczy. Dzięki temu można było w dłuższym czasie podczas więcej lekarstwa, poprawiając stan pacjenta.
      Twórcy robotów zastrzegają, że zanim trafią one do ludzkiego organizmu, muszą zostać jeszcze udoskonalone. Pierwszym celem jest uczynienie urządzeń w pełni biodegradowalnymi, by całkowicie rozpuszczały się w organizmie po zrealizowaniu zadania.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Witaminy są niezbędne do zapewnienia prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego. Termin „witamina K” nie dotyczy tylko jednego związku organicznego rozpuszczalnego w tłuszczach, ale przynajmniej trzech głównych. Wyróżniamy witaminy K1, K2 oraz K3, pochodne 2-metylo-1,4-naftochinonu, które w pozycji C3 mają przyłączone reszty izoprenoidowe.
      Filochinon (Fitomenadion) Witamina K1
      W pozycji C3 ma przyłączone cztery reszty izoprenoidowe Występuje wyłącznie w świecie roślinnym Menachinon, Witamina K2
      Grupa związków określana skrótem MK-n (n- liczba reszt izoprenoidowych) Syntetyzowana przez bakterie saprofityczne układu pokarmowego (MK-4) Występuje w produktach pochodzenia zwierzęcego i produktach fermentacji soi (MK-7) Menadion, Witamina K3
      Syntetyczna pochodna pozbawiona łańcucha bocznego przy węglu C3 W postaci wodorosiarczanu sodowego rozpuszcza się w wodzie, co warunkuje jego wysoką aktywność biologiczną Witamina K bierze udział w wielu procesach fizjologicznych. Do jej funkcji zalicza się:
      Wpływ na krzepnięcie krwi – utrzymanie prawidłowego stężenia: czynników krzepnięcia krwi zależnych od wit. K czynników hamujących krzepnięcie krwi Metabolizm kości Zahamowanie proliferacji kom. nowotworowych Utrzymywanie prawidłowej gospodarki wapniowej (determinuje odkładanie wapnia poza naczyniami krwionośnymi)  – hamowanie powstawania płytki miażdżycowej Wpływ na ośrodkowy układ nerwowy (OUN) – bierze udział w syntezie sfingolipidów i ułatwia przekaźnictwo sygnałów Metabolizm witaminy K
      Reakcje zachodzą w siateczce endoplazmatycznej hepatocytów wątroby. Gamma-karboksylaza zależna od witaminy K zużywa formę hydrochinonową (zredukowaną) witaminy K przekształcając ją do postaci 2,3-epoksydu. Ten  ulega przekształceniu do postaci  chinonowej witaminy K w reakcji katalizowanej przez reduktazę 2,3-epoksydową oraz kofaktor  ditiolowy. Kolejna redukcja do hydrochinonu przez NADPH i reduktazę witaminy K zamyka cykl regeneracji aktywnej postaci witaminy K, która może uczestniczyć w kolejnym cyklu (ulega regeneracji).
      Witamina K2 jest produkowana endogennie przez bakterie saprofityczne układu pokarmowego, tworzące florę jelitową.
      Zapotrzebowanie na witaminę K
      Dla całkowitej karboksylacji protein związanych z mineralizacją kości wymagany jest wyższy poziom witaminy K niż dla zapewnienia poprawności procesów koagulacji. Przyjmuje się że dla zapewnienia poprawnego procesu koagulacji wystarczy 1 μg witaminy K na każdy kilogram masy ciała, czyli przeciętnie 50-80 μg dziennie dla osobnika dorosłego. Zapotrzebowanie zależy od wieku, płci, aktywności fizycznej, przyzwyczajeń żywieniowych i ogólnego stanu organizmu. Grupą szczególnie narażoną na hipowitaminozę są chorzy z mukowiscydozą oraz noworodki, które nie mają jeszcze rozwiniętej flory jelitowej, a mleko matki jest ubogim źródłem tej witaminy. W celu zapobiegania chorobie krwotocznej noworodków, bezpośrednio po urodzeniu podaje się jednorazowy zastrzyk domięśniowy z witaminą K.
      Około 80% Wit. K jest przyjmowane z dietą, która stanowi główne źródło izoformy K1.  Witamina K występuje przede wszystkim w roślinach zielonych liściastych: jarmuż, szpinak, brukselka, sałata, mąka sojowa, oliwa z oliwek, szparagi, suszone pomidory czy awokado.
      Czynniki powodujące niedobór witaminy K:
      nieodpowiednia dieta antybiotykoterapia stosowanie leków p/zakrzepowych, przeciwdrgawkowych choroby, którym towarzyszy utrudnione wchłaniane tłuszczów: niewydolność wątroby, w zespole złego wchłaniania, przewlekłe zapalenie trzustki choroby nerek (w związku z metabolizmem wit. D) w przypadku wysokich dawek wit. E (ok. 1000 j.m.) Witamina K a choroby cywilizacyjne
      Witamina K jest kofaktorem γ-karboksylazy – bierze udział w potranslacyjnej gammakarboksylacji reszt glutaminowych białek, takich jak:
      osteokalcyna macierz białka Gla białko S i C. Nieukarboksylowane białka są biologicznie nieczynne. Substancje te określane są jako białka indukowane niedoborem witaminy K (PIVKA, ang. proteins induced by vitamin K absence). Wysoki poziom białek PIVKA zwiększa ryzyko rozwoju wielu chorób cywilizacyjnych, między innymi:
      osteoporozy miażdżycy nowotworów schorzeń neurodegeneracyjnych cukrzycy. Osteoporoza jest to najczęściej występująca choroba metaboliczna kości. Objawy pojawiają się wtedy, gdy ubytek tkanki kostnej jest tak duży, że nie może ona spełniać dalej funkcji podporowo-mechanicznej i kości łatwo ulegają złamaniu. Białkami biorącymi udział w procesie kościotworzenia są: osteokalcyna, MGP (Matrix Gla Protein), periostyna. Osteokalcyna jest białkiem niekolagenowym, a jego synteza zachodzi w osteoblastach, odontoblastach i hipertroficznych chondrocytach. Odpowiada za wiązanie jonów wapnia hydroksyapatytu kośćca, świadczy o aktywności osteoklastów oraz zmniejszeniu osteoklastogenezy. Niecałkowita γ-karboksylacja osteoklastyny może być przyczyną zmniejszonej gęstości kości.
      Poziom osteokalcyny jest dobrym markerem świadczącym o aktywności osteoblastów. Osteoblasty są to komórki kościotwórcze, wytwarzają one osteoid (część organiczną macierzy kostnej), tam odkładają się kryształy fosforanów wapnia. Całość otoczona jest hydroksyapatytem czyli substancją międzykomórkową. Osteoklasty to natomiast komórki kościogubne, odpowiedzialne przede wszystkim za resorpcję kości. Bardzo ważne jest zachowanie homeostazy osteoblast/osteoklast.
      Ilość przyjmowanej witaminy K niezbędnej do całkowitej γ-karboksylacji osteokalcyny jest zdecydowanie wyższa niż od ilości witaminy K potrzebnej do procesów krzepnięcia. Zalecane dzienne  spożycie witaminy K przy osteoporozie wynosi: 120 µg/d dla mężczyzn i 90 µg/d dla kobiet. Ostatnie dane mówią, by zwiększyć poziom MK-4 do 1,5 mg/d w celu zwiększenia γ-karboksylacji i utrzymaniu kośćca we właściwej kondycji.
      Profilaktykę osteoporozy rozpoczyna się już w dzieciństwie – należy stosować dietę bogatą w białko, wapń i witaminy. Obecnie uznaje się równorzędną rolę witaminy K z rolą wit. D w procesie prawidłowego kościotworzenia.
      Profilaktyka chorób układu krążenia
      Pierwszą dobrze poznaną rolą witaminy K był wpływ na układ krzepnięcia krwi. Witamina K jest utrzymania prawidłowego stężenia trombiny, czynników krzepnięcia : II, VII, IX, X oraz białek hamujących proces tworzenia skrzepu - S i C. Synteza tych czynników zachodzi w wątrobie. Nieaktywne formy do przemiany w aktywne biologicznie białka potrzebują γ-karboksylazy zależnej od wit. K. Nieprawidłowość tego procesu prowadzi do ułatwionego powstawania krwotoków wewnętrznych i zewnętrznych oraz problemów z gojeniem się ran.
      Odkładanie się w ścianach naczyń krwionośnych nieukarboksylowanych białek, takich jak: osteokalcyna, MGP, osteonektyna czy osteopontyna powoduje utratę elastyczności naczyń, co dalej prowadzi do rozwoju nadciśnienia, zawału serca lub powstania zatoru. Główną rolę odgrywają komórki mięśni gładkich naczyń, które produkują MGP. Ograniczenie ekspresji tych białek przyspiesza proces zwapnienia w ścianach naczyń. W podobny sposób działają leki p/zakrzepowe, takie jak warfaryna i acenokumarol. Hamują one odtwarzanie aktywnej formy wit. K, co uniemożliwia karboksylację i uaktywnienie białek MGP.
      Ze względu na niekorzystne interakcje witaminy K z lekami przeciwzakrzepowymi suplementacja witaminą K powinna zostać omówiona z lekarzem.
      Witamina K zapobiega również odkładaniu wapnia w naczyniach krwionośnych, przez co hamuje powstawanie płytki miażdżycowej.
      Witamina K a choroby OUN
      Witamina K odgrywa ważną rolę w patogenezie choroby Alzheimera. Jej wczesnym wskaźnikiem jest poziom apoliproteiny E, występującej w chylomikronach, które mają zdolność wiązania wit. K w surowicy. Wiązanie wit. K prowadzi do:
      przyspieszenia klirensu wit. K w wątrobie i obniżenia jej poziomu w osoczu podwyższenia poziomu nieaktywnych białek, zależnych od wit. K. Wit. K odgrywa również pewną rolę w procesie przekazywania sygnałów i metabolizmie lipidów mózgowych. Związane jest to z wysokim stężeniem tej witaminy w mózgu. Bierze ona udział w syntezie sfingolipidów oraz składników zewnętrznej warstwy błon komórek nerwowych.
      Witamina K jako czynnik przeciwnowotworowy
      Gamma-karboksylacja osteokalcyny, zależnej od witaminy K prowadzi do nasilenia osteoblastogenezy, co ma również znaczenie w chorobach nowotworowych. M.in. w szpiczaku mnogim dochodzi do zaburzenia w homeostazie osteoblast/osteoklast.
      Wykazano działanie przeciwnowotworowe wit. K in vitro:
      polega na zahamowaniu proliferacji komórek, związane z zahamowaniem cyklu komórkowego i stymulacją apoptozy badania wykonywano na kom. nowotworowych sutka, wątroby, jelita grubego, żołądka, płuc stopień zahamowania proliferacji zależy od zastosowanej formy witaminy i rodzaju linii komórkowych w badaniach klinicznych stosuje się wit. K2 - w przypadku nowotworu wątroby zwiększa przeżywalność chorych (przy wysokich dawkach podawanych doustnie). Witamina K a cukrzyca
      Wspomniana już wcześniej osteokalcyna  ̶ białko zależne od witaminy K  ̶ jest również substancją oddziaływującą na komórki β trzustki oraz tkankę tłuszczową. Prowadzi to do zwiększenia sekrecji insuliny oraz zmniejszenia insulinooporności tkanek. Zaleca się suplementację witaminy K w profilaktyce cukrzycy oraz w zapobieganiu późniejszych następstw choroby.
      Bibliografia:
      1. Rola witaminy K2 w metabolizmie kości i innych procesach patofizjologicznych — znaczenie profilaktyczne i terapeutyczne, Kucharz E. J. i wsp., Forum Reum, 2018; 4, 2: 71–86
      2. Rola witaminy K w zapobieganiu osteoporozie, Anuszewska E, Gazeta Farmaceutyczna, czerwiec 2011: 40-42
      3. Witamina K, a choroby cywilizacyjne, Anuszewska E, Gazeta Farmaceutyczna, lipiec 2011: 24-26

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Pewnego dnia zmiennokształtne stada mikrorobotów mogą szczotkować, nitkować i płukać nasze zęby. Na University of Pennsylvania zaprezentowano technologię, która w przyszłości może pozwolić na zautomatyzowanie pielęgnacji jamy ustnej. System taki może przydać się szczególnie osobom, które nie są na tyle sprawne, by samodzielnie zadbać o zęby.
      Mikroroboty zbudowane są z nanocząstek żelaza, które mają zarówno właściwości katalityczne, jak i magnetyczne. Naukowcy za pomocą pól magnetycznych mogą sterować ruchem cząstek oraz nadawać ich grupom różne kształty, jak np. kształt szczeciny służący do szczotkowania, czy długiej nici, która może czyścić przestrzenie międzyzębowe. W obu przypadkach dzięki reakcjom katalizy, nanocząstki mogą wytwarzać środki bakteriobójcze zwalczające na bieżąco organizmy w jamie ustnej.
      Eksperymenty prowadzone na sztucznych i prawdziwych ludzkich zębach wykazały, że mikroroboty mogą przyjmować różne kształty i niemal całkowicie eliminują biofilm bakteryjny, który prowadzi do próchnicy i chorób dziąseł.
      Codzienne mycie zębów może być trudne i uciążliwe dla wielu osób. Zęby trzeba szczotkować, nitkować, płukać. To wieloetapowy ręczny proces. Tutaj zaś mamy system robotyczny, który wszystkie te czynności wykona w prosty, automatyczny sposób, mówi współautor badań, profesor Hyun Koo z Wydziału Medycyny Dentystycznej University of Pennsylvania.
      Koncepcja szczoteczki do zębów nie zmieniła się od tysiącleci. W ostatnim czasie pojawiły się szczoteczki elektryczne, które nieco zautomatyzowały proces mycia zębów, ale podstawy pozostały te same.
      Pomysł na czyszczące zęby mikroroboty wziął się z połączenia pracy i zainteresowań dwóch grup z Wydziałów Inżynierii oraz Medycyny Dentystycznej na Penn University. Grupa profesora Koo badała katalityczną aktywność nanocząstek. Uczeni zajmowali się aktywowaniem nadtlenku wodoru, by uwalniał on wolne rodniki zabijające bakterie i niszczące biofilmy, z których tworzy się płytka nazębna. Z kolei grupa profesora Edwarda Steagera badała nanocząstki pod kątem tworzenia z nich magnetycznie kontrolowanych mikrorobotów. Obie grupy połączyły siły, tworząc elektromagnetycznie kontrolowane mikroroboty, które mogą przyjmować różne kształty i efektywnie czyścić zęby. Nie ma tutaj znaczenia, czy masz zęby proste, czy krzywe. Mikroroboty dostosują się do każdej powierzchni. Mogą dotrzeć do każdego zagłębienia w jamie ustnej, zapewnia Koo.
      Naukowcy najpierw zoptymalizowali ruch mikrorobotów, później testowali je na trójwymiarowych modelach zębów, w końcu zaś sprawdzili ich działanie na prawdziwych zębach, zamontowanych tak, jak w jamie ustnej. Testy wykazały, że mikroroboty efektywnie eliminują biofilm, usuwając wszystkie wykrywalne patogeny. Nie uszkadzały przy tym tkanki dziąseł, a same nanocząstki tlenku żelaza są bezpieczne i zostały już wcześniej zaakceptowane przez FDA (Agencja ds. Żywności i Leków) do innych zastosowań medycznych.
      Obecnie naukowcy z Pennsylvanii pracują nad optymalizacją ruchów robotów oraz tworzą system ich dostarczania do jamy ustnej.
      Mamy tutaj technologię, która jest co najmniej tak samo efektywna jak ręczne mycie zębów. Chcielibyśmy przekonać się, jak pomaga ona ludziom starszym oraz niepełnosprawnym. Wierzymy, że znakomicie poprawi ona stan uzębienia wielu osób, mówi Koo.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Na podwodnych szczytach w centrum Oceanu Arktycznego, w jednym z najuboższych w składniki odżywcze regionów oceanów, odkryto wielkie kolonie gąbek. Wydaje się, że żywią się one... szczątkami wymarłej fauny. Współpracują przy tym z mikroorganizmami, dzięki którym mają dostęp do składników odżywczych. Niezwykłego odkrycia dokonali naukowcy z niemieckiego Instytutu Mikrobiologii Morskiej im. Maxa Plancka, Instytutu Alfreda Wegenera i międzynarodowy zespół naukowy współpracujący z nimi w ramach ekspedycji Polarstern. Poinformowali o nim na łamach Nature.
      W regionie, gdzie dokonano niezwykłego odkrycia, znajduje się bardzo mało składników odżywczych. Ocean jest tutaj bez przerwy pokryty lodem, więc z powodu słabego dostępu do światła produktywność glonów jest niewielka, niewiele więc opada na dno. Mimo to na szczytach wygasłych wulkanów zauważono niespodziewanie bogaty ekosystem. Jest on zdominowany przez gąbki, które dorastają tutaj do imponujących rozmiarów. Ich średnica dochodzi nawet do 70 centymetrów.
      Na szczytach wulkanicznych tworzących Grzbiet Langseth znaleźliśmy wielkie kolonie gąbek, jednak nie mieliśmy pojęcia, czym się one żywią, mówi Antje Boetius, główny naukowiec ekspedycji Polarstern. Naukowcy pobrali próbki i poddali je analizie. Wykazała ona, że gąbki żyją w symbiozie z mikroorganizmami, dzięki czemu mogą wykorzystywać starą materię organiczną. Dzięki temu żywią się pozostałościami wymarłych mieszkańców tych szczytów górskich, jak np. szczątkami robaków, wyjaśnia główna autorka badań Teresa Morganti.
      Gąbki to jedne z najprostszych zwierząt. Odniosły wielki sukces ewolucyjny, spotykamy je zarówno na płytko położonych tropikalnych rafach koralowych, jak i w podbiegunowych głębinach. Wiele z nich żyje w symbiozie z mikroorganizmami, które zapewniają im zdrowie i dostęp do pożywienia. Mikroorganizmy te wytwarzają antybiotyki, rozkładają składniki odżywcze do form przyswajalnych przez gąbki czy rozkładają wydzieliny gąbek. Podobną symbiozę zaobserwowano w przypadku do rodzaju Geodia, który dominuje we właśnie odkrytych koloniach arktycznych.
      Teresa Morganti we współpracy z Anną De Kluijver z Uniwersytetu w Utrechcie, przyjrzały się szczegółowo pobranym próbkom i stwierdziły, że przed tysiącami lat w badanym miejscu istniał bogaty ekosystem, dom dla wielu zwierząt. Teraz gąbki rozwijają się na szczątkach tego ekosystemu.
      Mikroorganizmy mają tam idealne warunki do życia, z czego korzystają gąbki. Jednak nie jest to współpraca jednostronna. Gąbki działają tam jak inżynierowie ekosystemu. Wytwarzają one bowiem spikule (skleryty), twarde igłokształtne struktury, budujące ich szkielet i tworzące rodzaj mat, po których gąbki się przemieszczają. Maty takie ułatwiają gromadzenie się materiału biologicznego.
      Grzbiet Langseth to pasmo górskie znajdujące się niedaleko Bieguna Północnego. Wody powyżej są bez przerwy pokryte lodem. A mimo to biomasa występujących tam gąbek jest porównywalna z biomasą gąbek w płytszych wodach o znacznie lepszym dopływie składników odżywczych. To unikatowy ekosystem. Nigdy wcześniej nie widzieliśmy czegoś takiego na szczytach górskich w środkowej części Oceanu Arktycznego. Na badanym obszarze pierwotna produkcja wód znajdujących się powyżej zapewnia mniej niż 1% zapotrzebowania gąbek na węgiel. Dlatego też ten ogród gąbek może być zjawiskiem przejściowym. Jednak to bogaty ekosystem, w skład którego wchodzą też koralowce, mówi Antje Boetium.
      Arktyka należy do obszarów najbardziej dotkniętych skutkami globalnego ocieplenia. A ostatnie odkrycie pokazuje, jak mało wiemy o tym obszarze i jego unikatowym ekosystemie, który może ulec zniszczeniu, zanim go poznamy.
      Przypomnijmy, że niedawno podobnie zdumiewającego odkrycia dokonano po przeciwnej stronie kuli ziemskiej, gdy pod lodami Antarktyki odkryto największy na świecie obszar rozrodu ryb.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z MIT stworzyli włókno zawierające układy pamięci, czujniki temperatury i korzystające z oprogramowania trenowanego na sieciach neuronowych, które będzie mogło śledzić naszą aktywność fizyczną. Po wszyciu w ubranie włókno takie będzie odbierało, przechowywało i analizowało dane dotyczące tego, co robimy.
      Profesor Yoel Fink, główny badacz w Research Laboratory of Electronic i jeden z twórców włókna mówi, że dzięki niemu można będzie śledzić nieznane dotychczas wzorce działania organizmu, co może przydać się zarówno sportowcom monitorującym swoje postępy, badaczom chcącym śledzić wpływ interwencji medycznych na organizm, jak i lekarzom pragnącym wcześnie wykrywać oznaki chorób. Z czasem możliwości takiego włókna mogą się zwiększać. Być może kiedyś pozwoli ono np. na uchwycenie ważnych momentów w życiu, rejestrując np. piosenkę graną podczas ślubu.
      Dotychczas włókna elektroniczne były włóknami analogowymi, przetwarzającymi ciągły sygnał elektryczny. Tutaj zaś mamy włókno cyfrowe. To pierwsze włókno przechowujące i przetwarzające dane cyfrowe. Pozwala na poszerzenie właściwości tekstyliów i ich programowanie, mówi Fink.
      Nowe włókno powstało z setek krzemowych mikroukładów, które umieszczono w formie i wykorzystano stworzenie polimerowego włókna. Dzięki precyzyjnej kontroli przepływu polimeru, naukowcy byli w stanie stworzyć włókno długości dziesiątków metrów, które zapewnia nieprzerwane połączenie elektroniczne pomiędzy umieszczonymi nań mikroukladami. Włókno jest cienkie, elastyczne, przechodzi przez ucho igły, może być wszywane w tradycyjne materiały i wytrzymuje co najmniej 10 cykli prania. Jeśli zostanie umieszczone w koszuli, nie będziesz czuł jego obecności. Nie będziesz nawet wiedział, że tam jest, mówi doktorant Garbiel Loke, członek zespołu badawczego.
      Nowe włókno ma bardzo szerokie możliwości. Pozwala na przykład kontrolować poszczególne elementy. Możemy opisać włókno jako korytarz, a mikroukłady jak pokoje, z których każdy ma unikatowy identyfikator, mówi Loke. Naukowcy opracowali metodę adresowania, która pozwala na włączanie wybranych układów, bez jednoczesnego włączania innych.
      Włókno dysponuje też sporą ilością pamięci. Naukowcy byli w stanie zapisać, przechować i odtworzyć kilkuset kilobajtowe pliki filmowe czy muzyczne. Można je było przechowywać w włóknie przez w miesiące bez potrzeby zasilania samego włókna.
      Naukowcy przeprowadzili też eksperyment, w ramach którego stworzyli ze swojego włókna układ pamięci składający się z sieci 1650 połączeń. Wszyli to następnie w rękaw t-shirta, co pozwoliło na zarejestrowanie 270 minut danych nt. temperatury ciała osoby noszącej koszulkę i przeanalizowanie, jak temperatura ta miała się do różnej aktywności osoby. Następnie na podstawie takich danych wytrenowali swoje włókno na sieci neuronowej, dzięki czemu z 96-procentową dokładnością było ono w stanie określić aktywność fizyczną, jakiej w danym momencie oddawała się badana osoba.
      W przyszłości takie włókna mogą na bieżąco monitorować osoby starsze lub chore, alarmując w razie wykrycia niepokojących zmian, jak zaburzenia oddychania czy nieprawidłowy rytm serca. Obecnie włókno kontrolowane jest przez niewielkie zewnętrzne urządzenie, więc jego twórcy chcą teraz skupić się nad stworzeniem mikrokontrolera, który będzie można wszyć w samo włókno.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...