-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego (UCSD) powstał specjalny plaster, który w czasie rzeczywistym monitoruje przepływ krwi w głęboko położonych tkankach. Posłuży on do wczesnego wykrywania problemów z układem krążenia. Podobne plastry są wykorzystywane do monitorowania parametrów skóry czy struktur położonych tuż pod nią. Tymczasem urządzenie z UCSD jest w stanie odbierać sygnały z mikrometrowej wielkości struktur położonych nawet 14 centymetrów pod skórą.
Takie urządzenie może dostarczyć bardziej spójnego, dokładnego obrazu tego, co dzieje się w głęboko położonych tkankach i organach takich jak serce czy mózg, mówi główny autor badań profesor nanoinżynierii Sheng Xu.
Plaster składa się z macierzy 144 milimetrowej wielkości przetworników ultradźwiękowych umieszczonych na cienkim polimerowym podłożu. Ułożono je w macierz o wymiarach 12x12. Ich sygnał może penetrować tkanki na głębokość do 14 centymetrów. Stało się to możliwe dzięki temu, że każdy z przetworników można kontrolować indywidualnie. Mogą one działać albo w synchronicznie, emitując skupioną wiązkę ultradźwięków o wysokiej intensywności, albo też asynchronicznie, gdy każdy z przetworników bada interesującą nas strukturę pod nieco innym kątem.
O ile konwencjonalne urządzenia tego typu trzeba przesuwać, by uzyskać inny kąt, w przypadku urządzenia z San Diego nie ma takiej potrzeby. Pracuje ono w zakresie od -20 do 20 stopni. Dzięki temu można monitorować znacznie większy obszar niż ten znajdujący się bezpośrednio pod plastrem.
Możemy manipulować wiązką ultradźwięków. To daje nam wiele możliwości, możemy monitorować różne organy czy przepływ krwi w dużej rozdzielczości. Nie byłoby to możliwe za pomocą pojedynczego przetwornika, mówi doktorantka Muyang Lin. Plaster można nosić przez dłuższy czas. Dzięki temu może on dostarczyć cennych danych, w tym informacji o nieodpowiednim funkcjonowaniu zastawek, złej cyrkulacji krwi czy skrzeplinach.
W prototypowym urządzeniu dane odczytywano podłączając doń przekaźnik. Teraz, gdy okazało się, że plaster działa jak należy, jego twórcy pracują nad zaimplementowaniem na nim modułu bezprzewodowego przesyłania danych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Oleg Prezhdo i Vitaly Chaban z Uniwersytetu w Rochester znaleźli nowy sposób na otwarcie pojemnika z lekiem, kiedy już dotrze na właściwe miejsce w organizmie. Wystarczy podgrzać wodę w węglowych nanorurkach.
Naukowcy przeprowadzili symulację i stwierdzili, że woda w nanorurkach wrze przy temperaturze wyższej niż zwykle, a niewielki wzrost temperatury powyżej temperatury wrzenia prowadzi do szybszego wzrostu ciśnienia pary niż w przypadku dużego pojemnika.
Panowie uważają, że szybki wzrost ciśnienia można by wykorzystać do dostarczenia leków. Lasery działające na podczerwień wybiórczo podgrzewałyby nanorurki, nie uszkadzając przy tym okolicznych tkanek.
Akademicy wyjaśniają, że punkt wrzenia da się precyzyjnie kontrolować za pomocą średnicy nanorurek. W ich wnętrzu należy umieścić polarne cząsteczki leku, no i oczywiście rozpuszczalnik (polarność polega na występowaniu elektrycznego momentu dipolowego, wynikającego z nierównomiernego rozmieszczenia ładunków w cząsteczce). Prezhdo i Chaban zwrócili uwagę na nanorurki jako podstawę systemu nowoczesnego dostarczania leków, ponieważ są one hydrofobowe i mają zdolność absorbowania światła penetrującego tkanki. Do eksperymentów wybrano ciprofloksacynę - chemioterapeutyk z grupy fluorochinolonów, który wykazuje działanie bakteriobójcze.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Podczas zawału część komórek serca obumiera. Dotąd chirurdzy nie umieli tego naprawić, jednak specjaliści z Brown University oraz India Institute of Technology Kanpur opracowali specjalną nanołatę. Stworzyli rodzaj rusztowania, w którego skład wchodzą nanowłókna węglowe i polimer - poli(kwas mlekowy–co–kwas glikolowy). Podczas testów udowodniono, że nanołata regeneruje zarówno kardiomiocyty, jak i neurony, co oznacza, że obumarły rejon powraca znów do życia (Acta Biomaterialia).
Pomysł jest taki, by zastosować coś, co pomoże w regeneracji uszkodzonej tkanki, dzięki czemu otrzymamy zdrowe serce – opowiada David Stout ze Szkoły Inżynierii w Brown. Wzmocnienie serca jest bardzo istotne, ponieważ tkanka bliznowata osłabia narząd i zwiększa ryzyko kolejnych zawałów. Indyjsko-amerykański zespół nieprzypadkowo zdecydował się na nanorurki węglowe, są one bowiem doskonałymi przewodnikami, zapewniają więc sieć elektrycznych połączeń, na których serce polega, by móc stale bić. Naukowcy zespolili nanorurki, wykorzystując kopolimer kwasu mlekowego z kwasem glikolowym (PLGA). W ten sposób powstała siatka o długości ok. 22 milimetrów i grubości rzędu 15 mikronów. Wg Stouta, przypomina ona czarny bandaż. Podczas badań siatkę układano na podłożu szklanym i sprawdzano, czy kardiomiocyty ją skolonizują i się namnożą.
Po 4 godzinach powierzchnię zaszczepionych kardiomiocytami włókien węglowych o średnicy 200 nanometrów kolonizowało 5-krotnie więcej komórek mięśnia sercowego niż próbkę kontrolną złożoną wyłącznie z kopolimeru. Po 5 dniach gęstość powierzchni była już 6-krotnie większa niż w próbce kontrolnej. Po 4 dniach gęstość neuronów również się podwoiła.
Akademicy podkreślają, że nanołata działa, ponieważ jest elastyczna i wytrzymała, może się więc rozciągać i kurczyć jak prawdziwa tkanka serca. Zespół chce ulepszyć swój wynalazek, by dokładniej naśladować czynność elektryczną serca, a także zbudować model in vitro, żeby sprawdzić, jak materiał reaguje na bicie serca i jego napięcie elektryczne.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie z Uniwersytetu Południowej Kalifornii uzyskali funkcjonującą synapsę z węglowych nanorurek. Rozwiązanie będzie można wykorzystać w protezach mózgowych lub po spięciu wielu takich synaps, do stworzenia syntetycznego mózgu.
Pracami zespołu kierowali profesorowie Alice Parker i Chongwu Zhou. Parker zaczęła się zastanawiać nad możliwościami uzyskania sztucznego mózgu już w 2006 roku. "Chcieliśmy uzyskać odpowiedź na pytanie: czy możemy zbudować obwód, który działałby jak neuron? Następny krok był jeszcze bardziej złożony. Jak z takich obwodów zbudować strukturę naśladującą działanie mózgu, w którym znajduje się 100 mld neuronów, a na jedną komórkę nerwową przypada 10 tysięcy synaps?".
Pani profesor podkreśla, że od rzeczywistego sztucznego mózgu dzielą nas jeszcze lata pracy. Następną przeszkodą, z jaką muszą się teraz zmierzyć naukowcy, jest odtworzenie w obwodach naturalnej plastyczności mózgu. Ludzki mózg stale pozyskuje bowiem nowe neurony, tworzy nowe połączenia i przystosowuje się do zmieniających się warunków. Odtworzenie tych procesów w syntetycznych obwodach to nie lada wyzwanie.
Parker pokłada spore nadzieje w obecnych badaniach nad inteligencją. Wg niej, ich wyniki będą mieć decydujące znaczenie dla wielu dziedzin nauki: od rozwoju prostetycznej nanotechnologii w celu leczenia pourazowego uszkodzenia mózgu (ang. traumatic brain injury, TBI) po nowoczesne samochody, które chroniłyby kierowcę i pasażerów w nieosiągalnym dotąd stopniu.
Tranzystor CNTFET (od ang. Carbon Nanotubes FET) uzyskano z nanorurek węglowych, ułożonych równolegle między źródłem i drenem ze stopu palladu z tytanem. Bramkę o średnicy 50 nm utworzono z dwutlenku krzemu.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowy materiał z nanorurek węglowych może zastąpić szeroko obecnie wykorzystywaną lepkosprężystą gumę silikonową. Ta ostatnia zachowuje swoje właściwości w stosunkowo niewielkim zakresie temperatur (od minus 55 do plus 300 stopni Celsjusza), tymczasem wynalazek Japończyków sprawdza się przy temperaturach z przedziału od -196 do 1000 stopni Celsjusza. Pomysłodawcy już snują plany odnośnie jego wykorzystania i wspominają choćby o kołach w pojazdach kosmicznych.
Przy temperaturach powyżej 300 stopni Celsjusza guma silikonowa się rozpada, a poniżej -55 przechodzi zeszklenie (a w stanie szklistym twardnieje). Dr Ming Xu i zespół z Advanced Industrial Science and Technology (AIST) w Tsukubie wpadli na trop zupełnie innego rozwiązania - losowej sieci długich nanorurek węglowych. W temperaturach od -140 do 600 st. Celsjusza moduły sprężystości i stratności, stabilność częstotliwości, poziom odwracalności deformacji (elastyczności) i wytrzymałość zmęczeniowa materiału pozostawały niezmienne. Wg członków zespołu, opisywana stabilność temperaturowa to wynik rozpraszania energii przez miejsca styku łączących i odłączających się nanorurek.
Naukowcy zastosowali chemiczne osadzanie z fazy gazowej (ang. chemical vapor deposition). Ich materiał jest sprężysty jak guma, czyli po rozciągnięciu powraca do swojego pierwotnego kształtu, a jednocześnie ma konsystencję lepkiego miodu. Do odkrycia, jak to często bywa, doszło przypadkowo. Japończycy pracowali bowiem oryginalnie nad czymś, co nazwali roboczo "lasem nanorurkowym". Okazało się jednak, że po zmodyfikowaniu katalizatora nanorurki przestały się rozrastać tylko w górę, ale zaczęły tworzyć sieć losowych połączeń. Xu porównała to do pomostów w postaci rozciągniętych między drzewami dżungli lian.
Dotąd przeprowadzono bardzo niewiele badań na temat lepkosprężystości nanorurek węglowych. Być może dlatego, że trudno je uzyskać, a w wysokich temperaturach szybko ulegają utlenieniu. Pani Xu uważa, że w przyszłości materiał będzie można dostosować do konkretnych potrzeb, zwiększając np. na zamówienie jego elastyczność. Wierzy też w to, że zakres temperatur, przy których nanorurkowa dżungla z lianami zachowuje swoje właściwości, da się jeszcze rozszerzyć.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.