Elektrolit z Politechniki Warszawskiej wydłuża czas życia akumulatorów
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Polscy naukowcy opracowali rozwiązanie SkinLogic, które pozwala na sprawniejsze przeprowadzanie skórnych testów alergicznych i otrzymywanie bardziej wiarygodnych wyników. Metoda wykorzystuje kamery wizyjną i termowizyjną oraz system analizujący zdjęcia z pikselową dokładnością.
Autorami opisywanego rozwiązania są specjaliści z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej, zespołu prof. Jacka Stępnia (spółka Milton Essex) i Wojskowego Instytutu Medycznego.
Badania kliniczne dały bardzo dobre rezultaty. System prawidłowo rozpoznaje aż 98% przypadków, w tym również alergii rzadkich. Co więcej, za pomocą SkinLogic można wykrywać zmiany, których średnica nie przekracza 0,3 mm.
Budowa i działanie SkinLogic
Jak podkreślono w komunikacie prasowym Politechniki Warszawskiej (PW), z informatycznego punktu widzenia SkinLogic jest systemem przetwarzania danych. Urządzenie składa się ze statywu oraz wspomnianych na początku kamer. Podczas testów rękę pacjenta należy unieruchomić w statywie. Maszyna wykonuje zdjęcia w świetle widzialnym i podczerwonym w ustalonych momentach, rejestrując to, co dzieje się na fragmentach skóry potraktowanych alergenami. Po otrzymaniu dokumentacji w formie cyfrowej przychodzi czas na wykorzystanie algorytmu stworzonego na PW.
Co istotne, przy standardowej ręcznej procedurze pomiaru reakcji alergicznej (bąbli) wynik nie jest do końca precyzyjny. Gdy wykorzystuje się SkinLogic, pomiar jest natomiast wykonywany przez algorytm. Dodatkowo system bada zarówno wielkość odczynu, jak i inne parametry, np. jego kształt. Przydaje się do tego obraz uzyskany za pomocą widma dalekiej podczerwieni.
Analiza materiału cyfrowego
Podczas analizy zdjęcia dzielone są na segmenty odpowiadające umiejscowieniu nacięć na skórze (każdy segment da się badać osobno). Analizując dane w czasie, można sprawdzić, jak dany fragment się zmieniał.
Skąd pozyskano dane wejściowe dla systemu sztucznej inteligencji? Wykorzystano 1500 obrazów skórnych reakcji alergicznych (rekordów), które lekarze zebrali podczas badań klinicznych na 100 pacjentach. Dzięki nim algorytm mógł się uczyć rozpoznawania, który obraz przedstawia reakcję alergiczną, a który nie.
To, co otrzymujemy dzięki zdjęciom z kamery, to obrazy 100x100 pikseli. Lekarz, który bada bąbel alergiczny, ma do dyspozycji jedynie widoczne gołym okiem pole powierzchni. My badamy wszystkie piksele z otrzymanych obrazów. Można więc powiedzieć, że standardowa diagnoza jest oparta na podstawie jednej wartości, a odczyn badany przez sztuczną inteligencję opiera się na milionie wartości i wykrytych kombinacjach – wyjaśnia kierownik Zakładu Sztucznej Inteligencji prof. Robert Nowak. Dla człowieka znalezienie tych wzorców byłoby niezwykle żmudne, wytrenowany algorytm radzi sobie z tym zadaniem szybko i jest bardzo dokładny. Więcej danych oznacza wprawdzie więcej szumów do wyeliminowania, algorytm radzi sobie jednak i z tym problemem. Nasz system trenował na zestawie wzorów opracowanych przez konsylium lekarskie, ma więc wysokiej jakości fundament - dodaje badacz.
Usprawnienie diagnostyki i planowania leczenia
System przechodzi testy przedrejestracyjne. Gdy już trafi do praktyki klinicznej, może być nieocenioną pomocą. Oznacza bowiem szybsze diagnozowanie, zapewnia bardziej precyzyjne wyniki, a dzięki pozyskiwaniu materiału w formie cyfrowej pozwala na łatwiejsze konsultacje z innymi specjalistami.
Artykuł pt. „Thermography based skin allergic reaction recognition by convolutional neural networks” ukazał się w połowie lutego w piśmie Scientific Reports.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Politechniki Warszawskiej (PW) i Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu chcą sprawdzić, czy z komórek macierzystych z dziąseł da się wyhodować tak potrzebne trzecie zęby.
Postawiliśmy hipotezę, że tkanki dziąsła są w stanie przekształcić się w inne struktury, a szczególnie konkretna grupa komórek macierzystych. Chcemy zbadać możliwości ich wykorzystania. Dowiemy się, jakiego rodzaju tkanki można z nich wytworzyć - opowiada dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur z Wydziału Chemicznego PW, kierowniczka projektu SteamScaf.
Należy podkreślić, że stomatolodzy doskonale zdają sobie sprawę z potencjału regeneracyjnego jamy ustnej. Wiadomo, na przykład, że w miejscu usuniętego zęba odbudowują się struktura kostna, chrzęstna i nabłonkowa oraz tkanki nerwowe (w końcu nie tracimy czucia w obrębie objętej zabiegiem części żuchwy/podniebienia).
Wkład poznański, warszawski i zagraniczny
Zespół z Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu zajmie się różnicowaniem komórek; ekipą kieruje prof. dr hab. Bartosz Kempisty z Zakładu Histologii i Embriologii, a od strony stomatologicznej wspiera go dr hab. Marta Dyszkiewicz-Konwińska. Jak podkreślono w komunikacie prasowym PW, celem [naukowców z Poznania] będzie różnicowanie komórek pobranych z dziąseł świńskich w kierunku tkanki kostnej, chrzęstnej lub tkanki nerwowej.
Uczeni z Warszawy opracują za to nośnik, na którym komórki macierzyste zostaną osadzone. Tu będą mogły rosnąć i przekształcać się w tkankę. Syntetyzujemy materiały, z których wykonane zostaną te rusztowania. Materiały będą w pełni biozgodne i resorbowane, czyli po pewnym czasie wchłoną się, a także biomimetyczne, bazujące na składnikach obecnych w naszym organizmie. Docelowo chcielibyśmy dostarczyć też pewne czynniki wzrostu dla tych komórek. Co ciekawe, rusztowania będą miały głównie strukturę włóknistą, przypominającą trochę tkaninę - mówi dr hab. inż. Gadomska-Gajadhur.
Jeśli wszystko pójdzie z planem, ośrodki z Wielkiej Brytanii i Czech, które specjalizują się w oznaczaniu cech zróżnicowanych komórek, ocenią, czy uzyskana tkanka jest pełnowartościowa. Poza tym określą, czy to tkanka kostna, chrzęstna czy mieszana.
Poszukiwanie alternatyw
Japończycy potrafią uzyskać w laboratorium zawiązki zębów. Bazują przy tym na komórkach macierzystych pozyskiwanych z krwi pępowinowej z banków. W Japonii takiej krwi jest dużo, jednak w Polsce kiedyś nie było takiej procedury, stąd bardzo skąpe zasoby. Naukowcy szukają zatem alternatyw dla różnych osób, np. seniorów, którzy potrzebują materiałów kościo- lub zębozastępczych.
Wbrew pozorom, implanty nie są tak dobrym rozwiązaniem, jak mogłoby się wydawać. Większość ludzi myśli, że w przypadku wypadnięcia zębów są one najprostszym rozwiązaniem. Niestety, każda taka interwencja, wkręcanie czy wyjmowanie implantów, wiąże się z tym, że naturalna kość człowieka osłabia się i następny zabieg jest coraz trudniejszy – mówi dr hab. inż. Gadomska-Gajadhur.
Problemem są też choroby autoimmunologiczne. U takich pacjentów często atakowana jest bowiem tkanka przy implancie. Zapalenia wokół implantów (periimplantitis) mogą prowadzić do utraty wszczepu.
Jak widać, rozwiązania, które pozwalają skutecznie i na długo odtworzyć fizjologiczne funkcje uzębienia, są na wagę złota.
Plany na przyszłość
Naukowcy wiążą duże nadzieje z ewentualną realizacją części projektu dot. tkanki nerwowej. Wyhodowane neurony i tkanka nerwowa oznaczają bowiem olbrzymi potencjał w zakresie przeszczepów np. w obrębie rdzenia czy nerwów obwodowych.
Już teraz myślimy o projekcie związanym z komórkami macierzystymi, które chcielibyśmy pobierać od pacjentów stomatologicznych. Do modelu świńskiego zmusiła nas sytuacja – mieliśmy etap zaostrzonej pandemii i wykonywano coraz mniej zabiegów ekstrakcji zębów. Baliśmy się, że pozyskamy bardzo mało materiału i zdecydowaliśmy się na ten bardziej dostępny i podobny do ludzkiego. Docelowo myślimy jednak o dużym europejskim projekcie. Odpowiedź, w jakim kierunku będziemy podążać, da nam SteamScaf [projekt „Biomimetyczne, biodegradowalne podłoża komórkowe do różnicowania komórek macierzystych w kierunku osteoblastów i chondrocytów” potrwa do końca przyszłego roku] – podsumowuje badaczka z PW.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Litowo-jonowe akumulatory wykorzystywane w samochodach elektrycznych to poważny problem środowiskowy i wizerunkowy. Ich recykling z pewnością poprawiłby zarówno wizerunek, jak i obciążenie dla środowiska. O ile jednak zaczyna rozwijać się cały przemysł recyklingu akumulatorów, to bardzo trudno jest namówić producentów samochodów, by chcieli korzystać z materiałów pochodzących z recyklingu.
Ludzie uważają, że materiał z recyklingu nie jest równie dobry, jak oryginalny. Producenci akumulatorów mają wątpliwości odnośnie wykorzystywania odzyskiwanych materiałów, mówi profesor Yan Wang z Worcester Polytechnic Institute. Tymczasem badania przeprowadzone przez Wanga we współpracy ze specjalistami z US Advanced Battery Consortium (USABC) i firmy A123 Systems wykazały, że takie obawy są bezpodstawne. Katody z recyklingu są równie dobre, a nawet lepsze niż katody wykonane z dziewiczych materiałów.
Specjaliści przeanalizowali akumulatory z pochodzącymi z recyklingu katodami NMC111. To najpowszechniej występujący typ katod, zbudowanych z manganu, kobaltu i niklu. Recykling wykonano za pomocą technologii opracowanej przez Wanga, którą uczony próbuje obecnie skomercjalizować.
Okazało się, że katoda z materiału po recyklingu posiada więcej mikroskopijnych porów niż z dziewiczego materiału. W efekcie akumulatory z taką katodą mają podobną gęstość energetyczną, ale mogą pracować o 53% dłużej.
Testów nie prowadzono co prawda w samochodach, ale na przemysłowych stanowiskach testowych. Na ich potrzeby wykonano odpowiadające standardom przemysłowym ogniwa o pojemności 11 Ah. Za testy odpowiedzialni byli inżynierowie z A123 Systems, a przeprowadzano je według standardów USABC dla hybryd plug-in. Wykazały one, że katody z recyklingu świetnie się sprawują. A to katody, jak mówi Wang, są najcenniejszym elementem akumulatorów. Dlatego też uczony zainteresował się właśnie ich odzyskiwaniem, gdyż to one mogą przynieść firmom zajmującym się recyklingiem największe zyski, a tym samym stać się impulsem do powszechniejszego recyklingu akumulatorów samochodowych.
Założona przez Wanga firma Battery Resources planuje otwarcie pierwszego zakładu, który 2 2022 roku przetworzy 10 000 ton akumulatorów. Wangowi udało się też zdobyć finansowanie w wysokości 70 milionów USD, za które chce wybudowac dwa kolejne zakłady, tym razem na terenie Europy. Mają one powstać do końca przyszłego roku.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W najbliższych latach spodziewany jest lawinowy wzrost liczby miniaturowych urządzeń transmitujących dane. Rozwija się Internet-of-Things (IoT), więc tego typu urządzenia będą wykorzystywane np. w logistyce. Wszystkie one potrzebują źródła zasilania. Jednak baterie czy akumulatory wywierają negatywny wpływ na środowisko. Badacze z Empa (Szwajcarskie Federalne Laboratoria Nauk Materiałowych i Technologii) poinformowali o stworzeniu biodegradowalnego superkondensatora.
Urządzenie zbudowane jest z węgla, celulozy, gliceryny i soli stołowej. To składniki tuszu dla drukarki 3D, w której wyprodukowano nowatorskie kondensatory. Składa się on z celulozowych nanowółkien i nanokryształów, węgla w postaci sadzy, grafitu i węgla aktywnego. Formę płynną nadaje gliceryna, woda i dwa rodzaje alkoholu. Do tego dochodzi nieco soli zapewniającej przewodnictwo.
Superkondensator składa się z czterech warstw nakładanych jedna po drugiej przez drukarkę. Warstwy te to elastyczna podstawa, warstwa przewodząca, elektroda i elektrolit. Całość jest następnie składana na podobieństwo kanapki z elektrolitem wewnątrz. Powstaje w ten sposób całkowicie biodegradowalny kondensator, który może przechowywać energię elektryczną całymi godzinami, a jego wersja prototypowa jest zdolna do zasilania niewielkiego zegara cyfrowego. Kondensator wytrzymuje tysiące cykli ładowania/rozładowywania, może pracować przez wiele lat, działa w temperaturach ujemnych, jest odporny na nacisk i wstrząsy.
Kondensator, gdy już go nie będziemy potrzebowali, można wyrzucić. Rozkłada się w ciągu 2 miesięcy, a jedyne, co możemy po tym czasie zobaczyć, to nieco fragmentów węgla. Wydaje się to proste, ale takie nie było, mówi Xavier Aeby z Empa. Stworzenie urządzenia o odpowiednich parametrach wymagało wielu prób i testów. Konieczne było bowiem stworzenie tuszu o parametrach nadających się do użycia w drukarce, z którego powstanie kondensator gotowy do wykorzystania w praktyce.
Aeby studiował inżynierię mikroelektroniki na Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii w Lozannie, a w Empa pisze doktorat. Jego opiekunem jest Gustav Nyström, którego grupa badawcza już od pewnego czasu prowadzi prace nad żelami bazującymi na nanoceluluzie, biodegradowalnym materiale o potencjalnie licznych zastosowaniach. Od bardzo dawna interesuje mnie biodegradowalny system przechowywania energii. Poprosiliśmy Empa o sfinansowanie naszego projektu, Printed Paper Batteries, i właśnie osiągnęliśmy pierwszy z naszych celów, mówi Nyström.
Szwajcarski superkondensator może już wkrótce stać się kluczowym komponentem IoT. W przyszłości takie kondensatory można będzie szybko ładować wykorzystując np. pole elektromagnetyczne. Po naładowaniu będą one zasilały czujniki czy mikroprzekaźniki, mówią badacze. Metoda taka może być wykorzystywana np. do sprawdzania zawartości opakowań w transporcie. Biodegradowalne systemy przechowywania energii przydałyby się też w czujnikach monitorujących środowisko czy pracujących na rzecz rolnictwa. Tego typu akumulatorów nie trzeba by było zbierać, gdyż szybko uległyby rozkładowi bez szkody dla środowiska naturalnego.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Dr Jakub Waldemar Trzciński z Politechniki Warszawskiej (PW) pracuje nad alternatywą dla doustnej terapii osteoporozy. W ramach projektu AlendroSkin powstanie środek do naskórnego stosowania. Nowoczesna nanoformulacja pomoże chorym na osteoporozę, a także pozwoli skuteczniej zapobiegać utracie masy kośćca u osób z grupy ryzyka.
Obecnie profilaktyka i farmakoterapia osteoporozy opierają się na środkach doustnych, które zawierają niehormonalne pochodne bisfosfonianowe, m.in. kwas alendronowy. Jak podkreślono w komunikacie uczelni, obarczony jest on bardzo niską biodostępnością z przewodu pokarmowego, poniżej 2%, a także ograniczonym wchłanianiem. Poza tym doustne stosowanie kwasu alendronowego wywołuje różne działania niepożądane, takie jak podrażnienia przełyku oraz zapalenie żołądka czy jelita (substancja może powodować miejscowe podrażnienia błony śluzowej górnego odcinka przewodu pokarmowego).
Z myślą o pacjentach i środowisku medycznym rozpoczęliśmy projekt, którego celem jest wytworzenie hydrożelowej formulacji zawierającej nanokompleks kwasu alendronowego związanego kationami wapnia, umożliwiającymi transport wytworzonych nanostruktur w głąb skóry, tworząc skuteczną alternatywę dla obecnie stosowanej doustnej terapii farmakologicznej w patologicznych zmianach masy kostnej szkieletu ludzkiego - wyjaśnia kierownik projektu, dr Jakub Waldemar Trzciński z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW.
Ze względu na wydalanie kwasu niewbudowanego w kościec terapia kwasem alendronowym ma charakter progresywny; trzeba podać wiele dawek leku, terapia jest długotrwała, a pacjent musi być objęty stałą kontrolą lekarską. Nic więc dziwnego, że specjaliści poszukują metod alternatywnych.
Jak podkreślają naukowcy, w ramach projektu AlendroSkin zostanie stworzony środek w formie hydrożelowej z nanokompleksem do transportu przezskórnego, zawierający molekuły kwasu alendronowego, kationy wapniowe oraz substancje lipofilowe, umożliwiające dostarczenie wytworzonych nanostruktur w głąb skóry. Wykorzystanie formulacji hydrożelowej, opartej na biozgodnych polimerach, pozwoli kontrolować uwalnianie kwasu alendronowego do organizmu oraz ochroni nanokompleks przed środowiskiem zewnętrznym.
Akademicy przeprowadzą szereg testów. Za pomocą metod analitycznych i spektroskopowych zbadają właściwości fizykochemiczne hydrożelowej formulacji. Dzięki dostępnym komercyjnie modelom skórnym ocenią potencjał penetracyjny. Cytotoksyczność i biozgodność materiału zostanie zaś oszacowana na mysich fibroblastach i ludzkich keratynocytach.
Projekt realizują dr Jakub Waldemar Trzciński, dr inż. Paulina Trzaskowska (Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii, CEZAMAT, PW), dr inż. Michał Wojasiński (Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, IChiP, PW), dr inż. Maciej Trzaskowski (CEZAMAT PW), mgr inż. Aleksandra Kuźmińska (IChiP PW) i mgr inż. Kamil Kopeć (IChiP PW).
Projekt "Naskórna hydrożelowa nanoformulacja kwasu alendronowego do uwalniania transdermalnego" (AlendroSkin) otrzymał dofinansowanie Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach konkursu LIDER XI. Ma być realizowany do grudnia 2023 r.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.