Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Niewielkie "plecaki" przytwierdzające się samodzielnie do komórek zostały opracowane przez specjalistów z MIT. Ich zdaniem, tego typu struktury mogą pewnego dnia stać się ważnym narzędziem diagnostycznym i terapeutycznym.

Struktury, o których mowa, to w rzeczywistości polimerowe kieszonki zbudowane z trzech warstw o różnych właściwościach. Dolna, syntetyzowana jako pierwsza, służy do przymocowania "plecaka" do podłoża. Środkowa uszczelnia pęcherzyk i pozwala przechowywać w nim różnego rodzaju substancje, zaś warstwa górna, wytwarzana jako ostatnia, pozwala na przyłączenie się naczynia do powierzchni komórki. 

Gdy produkcja pęcherzyka jest zakończona, do naczynia wpuszcza się komórki (np. limfocyty). Niemal natychmiast wiążą się one z "plecakami" i tym samym przywierają do dna naczynia. W tym momencie wystarczy nieznacznie obniżyć temperaturę otoczenia, by dolna warstwa rozpuściła się i uwolniła komórkę z przyczepionym pęcherzykiem.

Aby sprawdzić siłę wiązania naczynka z powierzchnią komórki, przeprowadzono prosty test. Pęcherzyki zostały wypełnione nanocząstkami reagującymi na pole magnetyczne, a następnie, po oderwaniu komórek od dna, przyłożono do naczynia hodowlanego magnes. Efekt eksperymentu przedstawia film:

 

 

Mauro Ferrari, dyrektor wydziału medycyny Uniwersytetu Teksańskiego niezwiązany z badaniami, zauważa istotną cechę opracowanej technologii: zwykle cząsteczki połączone z powierzchnią komórki są wchłaniane w ciągu kilku sekund. Fakt, że ten wynalazek zostaje tam na dłużej, jest godny uwagi

Zdaniem Michaela Rubnera, jednego z autorów "plecaków", ten proces umożliwia zastosowanie wielu różnych rodzajów ładunku. Badacz twierdzi, że technologia pozwala na zastosowanie wielu związków, nawet tych toksycznych, i szczelne zamknięcie ich wewnątrz pęcherzyka. Stwarza to, przynajmniej teoretyczne, wspaniałe możliwości dostarczania bardzo silnych toksyn do zmienionych chorobowo tkanek.

Dotychczas nie przeprowadzono testów oceniających przeżywalność komórek oraz ich zachowanie w żywym organizmie. Istnieje np. ryzyko, że będą one "gubiły" swój ładunek albo przestaną się mieścić w wąskich szczelinach w obrębie układu krwionośnego. Zdaniem Rubnera dotychczasowe testy nie dostarczają niepokojących informacji, a budowa "plecaczków" nie powinna utrudniać naturalnego sposobu poruszania się komórek. Mimo to, jak podkreśla, prawdziwym sprawdzianem technologii będą testy na zwierzętach.

Aby ułatwić badania nad zachowaniem "plecaków" w organizmie żywym (i jednocześnie sprawdzić ich przydatność w procedurach diagnostycznych), badacze planują wykorzystanie jednego z dwóch rodzajów ładunku. Mogą to być albo nanocząsteczki reagujące na pole magnetyczne, które mogłyby być wykrywane za pomocą tomografii rezonansu magnetycznego, albo barwniki fluorescencyjne, których świecenie jest bardzo łatwe do wykrycia.

Ostatecznym celem, jaki chcieliby osiągnąć badacze z MIT, jest "ulepszenie" komórek odpornościowych i wyposażenie ich w ładunek śmiertelny dla nowotworu. Komórki pacjenta mogłyby być pobrane z jego ciała, a następnie, po serii modyfikacji, podane z powrotem w celu zniszczenia guza. Nierozwiązanym problemem wydaje się być jednak brak kontroli nad uwalnianiem i otwieraniem pęcherzyków w określonych sytuacjach.

To nowe podejście, opisuje swój mikroskopijny wynalazek Rubner. Można je wykorzystywać na bardzo wiele sposobów, a my mamy nadzieję, że ta elastyczność będzie mogła być wykorzystana w sposób naprawdę wartościowy dla społeczeństwa. Niestety, badacz zastrzega jednocześnie, że nim stanie się to możliwe, może minąć jeszcze trochę czasu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas Fifth International Symposium on Networks-on-Chip 2011 specjaliści z MIT-u zdobyli nagrodę za najlepsze opracowanie naukowe symulatora układu scalonego. Ich program Hornet modeluje działanie wielordzeniowego procesora znacznie lepiej niż inne tego typu oprogramowanie. Potrafił znaleźć w oprogramowaniu błędy, których inne symulatory nie zauważyły.
      Teraz Hornet został znakomicie udoskonalony i wyposażony w nowe funkcje. Jego nowa wersja potrafi symulować zużycie energii, komunikację między rdzeniami, interakcję pomiędzy CPU a pamięcią oraz obliczyć czas potrzebny na wykonanie poszczególnych zadań.
      Symulatory są niezwykle ważne dla firm produkujących układy scalone. Zanim przystąpi się do produkcji kości przeprowadzane są liczne testy ich działania na symulatorach.
      Dotychczasowe symulatory przedkładały szybkość pracy nad dokładność. Nowy Hornet pracuje znacznie wolniej niż jego starsze wersje, jednak dzięki temu pozwala na symulowanie 1000-rdzeniowego procesora z dokładnością do pojedynczego cyklu. Hornet jest nam w stanie wyliczyć, że ukończenie konkretnego zadania będzie np. wymagało 1.223.392 cykli - mówi Myong Cho, doktorant z MIT-u.
      Przewaga Horneta nad konkurencją polega też na tym, że inne symulatory dobrze oceniają ogólną wydajność układu, mogą jednak pominąć rzadko występujące błędy. Hornet daje większą szansę, że zostaną one wyłapane.
      Podczas prezentacji Cho, jego promotor profesor Srini Devadas i inni studenci symulowali na Hornecie sytuację, w której wielordzeniowy procesor korzysta z nowej obiecującej techniki przetwarzania danych pacjentów. Hornet zauważył, że niesie ona ze sobą ryzyko wystąpienia zakleszczenia, czyli sytuacji, w której różne rdzenie, aby zakończyć prowadzone obliczenia, czekają nawzajem na dane od siebie. Powoduje to, że zadania nie mogą być zakończone, gdyż rdzenie nawzajem siebie blokują. Żaden inny symulator nie zasygnalizował tego problemu. Hornet pozwolił też na przetestowanie zaproponowanego przez naukowców sposobu na uniknięcie zakleszczenia.
      Zdaniem jego twórców Hornet, ze względu na swoje powolne działanie, posłuży raczej do symulowania pewnych zadań, a nie działania całych aplikacji. Przyda się zatem tam, gdzie zajdzie potrzeba upewnienia się, czy nie występują żadne nieprawidłowości czy też do statystycznego zbadania możliwości wystąpienia błędów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci najsłynniejszej uczelni technicznej świata - MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) - mogą otrzymać od władz uczelni certyfikat ukończenia kursu... piractwa. I nie chodzi tutaj o piractwo komputerowe, a to prawdziwe, morskie.
      Uczelnia postanowiła uczynić oficjalnym zwyczaj, który był praktykowany przez jej studentów przez co najmniej 20 lat. MIT wymaga, by uczący się ukończyli w czasie studiów co najmniej 4 różne kursy wychowania fizycznego. Teraz ci, którzy z powodzeniem ukończą strzelanie z pistoletu, łuku, żeglarstwo i szermierkę otrzymają oficjalny certyfikat
      Carrie Sampson Moore, dziekan wydziału wychowania fizycznego, mówi, że co roku kontaktowali się z nią studenci, prosząc o wydanie zaświadczenia o ukończeniu kursu pirata. Zawsze mówiłam im, że to inicjatywa studencka i byli bardzo rozczarowani - stwierdziła Moore.
      Od początku bieżącego roku postanowiono, że uczelnia zacznie wydawać oficjalne certyfikaty. Drukowane są one na zwoju pergaminu z równą starannością jak inne uczelniane dyplomy. Właśnie otrzymało je czterech pierwszych piratów, a w kolejce czekają następni.
      Mimo, iż cała ta historia może brzmieć niepoważnie, to certyfikat i warunki jego uzyskania są traktowane przez uczelnię całkiem serio. Przyszli piraci nie mogą liczyć na żadną taryfę ulgową, a otrzymanie świadectwa ukończenia kursu wiąże się ze złożeniem przysięgi. Stephanie Holden, która znalazła się w czwórce pierwszych piratów, zdradziła, że musiała przysiąc, iż ucieknie z każdej bitwy, której nie będzie mogła wygrać i wygra każdą bitwę, z której nie będzie mogła uciec.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak dowiadujemy się z książki Case, Argument Structure and Word Order autorstwa profesora Shigeru Miyagawy, lingwisty z MIT-u, języki są znacznie bardziej podobne, niż się nam wydaje.

      W języku angielskim znalezienie dopełnienia bliższego jest stosunkowo proste. Występuje ono zaraz przy czasowniku. W zdaniu „I gave a book to Mary“ (Dałem książkę Marysi) dopełnienie bliższe „book“ znajdziemy przy czasowniku „gave“, a dopełnienie dalsze „Mary“ jest od niego oddalone. Inaczej jednak ma się sprawa z językiem japońskim, którego szyk jest znacznie bardziej luźny. Tam dopełnienie bliższe oznaczone jest przyrostkiem -o. W zdaniu „Taroo-wa hon-o kinoo katta“ porządek wyrazów jest następujący - „Taro książkę wczoraj kupił“. „Książka“ (hon-o) jest dopełnieniem bliższym, jednak nie sąsiaduje ono z wyrazem „kupił“ (katta).

      Dla kogoś uczącego się języka, szczególnie gdy w jego rodzinnym języku szyk zdania jest bardziej sztywny niż w japońskim, może być to poważnym problemem. Japoński i angielski wydają się bardzo różnić od siebie. Jednak profesor Miyagawa dowodzi, że z punktu widzenia lingwisty różnice nie są aż tak wielkie.

      Mamy do czynienia z interesującym napięciem pomiędzy różnicami a podobieństwami. Ludzkie języki są zadziwiająco różne. Każdy z nich ma unikalne właściwości odróżniające go od 6500 czy 7000 innych języków. Jeśli jednak spojrzymy na nie z punktu widzenia lingwisty zauważymy, że istnieją właściwości wspólne wszystkim językom.

      Uczony wykazuje w swojej książce, że pomiędzy angielskim a japońskim następuje rodzaj pewnej wymiany. Japoński i angielski przyjmują reguły, które drugi język porzucił. Miyagawa zauważył, że w VIII i IX wieku w japońszczyźnie przyrostek -o nie był używany na oznaczenie dopełnienia bliższego. Używano go do oznaczania emfazy. W tym samym czasie język angielski używał znaków gramatycznych (takich jak obecny dopełniacz saksoński) na oznaczenie dopełnienia bliższego występującego w bierniku. Ponadto szyk zdania był znacznie bardziej luźny niż we współczesnym angielskim. Dopełnienie bliższe mogło pojawić się w wielu miejscach zdania.

      Patrząc z punktu widzenia gramatyki stary japoński jest jak współczesny angielski. A stary angielski i łacina są jak współczesny japoński, stwierdza Miyagawa. Do takiej „wymiany zasad“ pomiędzy japońskim a angielskim dochodziło, gdy języki te nie miały ze sobą żadnej styczności, zatem nie można zjawiska tego tłumaczyć wzajemnym wpływem.

      Znalezienie takich wzorców jest bardzo trudne. Wiele z nich wymaga bowiem szczegółowych wieloletnich badań. Profesor Miyagawa zawarł w książce wyniki swojej 30-letniej pracy naukowej oraz przegląd prac innych autorów. Jego spostrzeżenia zostały wzmocnione niedawno opublikowaną pracą Yuko Yanagidy z Tsukuba University. Również ona zauważyła, że w starym japońskim występuje sposób oznaczania dopełnienia bliższego, który jest podobny do metody używanej czasem we współczesnym angielskim. W jednej z fraz występuje bowiem połączenie dopełnienia bliższego i czasownika „tuki-sirohu“, co przypomina np. współczesne angielskie „bird-watching“, a podobną konstrukcję można znaleźć w języku Czukczów „qaa-tym-ge“..

      Szczególnie zadowoleni z książki Miyagawy są lingwiści badający ewolucję języków. Niezbyt wiele języków zachowało historyczne zapiski i tylko niektóre z nich przydają się do badania zmian. Większość takich jeżyków to języki indoeuropejskie. Dobrze przeprowadzona analiza zmian w języku japońskim jest zatem niezwykle cenna - powiedział David Lightfood z Georgetown University.

      Miyagawa zauważył też inne podobieństwa. Na przykład w języku japońskim występuje, podobnie jak i w angielskim tzw. „efekt blokujący“. Polega on na tym, że np. w angielskim można zastąpić wyraz „curious“ wyrazem „curiosity“, ale nie można zastąpić wyrazu „glorious“ słowem „gloriosity“. Dzieje się tak, gdyż istnieje wyraz „glory“. W japońskim efekt blokujący występuje na bardzo szeroką skalę. Nikt jednak nie przeprowadził wcześniej takiego porównania - mówi Miyagawa.

      Pracę profesora chwali też John Whitman z Cornell University. Lingwiści mają tendencję do myślenia, że ich własny język zawsze stosował się do tych samych podstawowych reguł. Ale Shigeru Miyagawa wykazał, że japoński sprzed 1000 lat był różny od współczesnego języka - mówi. Jego zdaniem kolejnym krokiem w tego typu badaniach powinno być podzielenie badanych okresów na mniejsze części. Miyagawa pokazał zmiany na przestrzeni setek lat. Warto byłoby zobaczyć, jak zmienia się język np. co 50 lat.
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas International Solid-State Circuits Conference uczeni z Uniwersytetu Stanforda zaprezentowali niewielki implant, zdolny do kontrolowania swej trasy w układzie krwionośnym człowieka. Ada Poon i jej koledzy stworzyli urządzenie zasilane za pomocą fal radiowych. Implant można więc wprowadzić do organizmu człowieka, kontrolować jego trasę i nie obawiać się, że np. wyczerpią się baterie.
      Takie urządzenia mogą zrewolucjonizować technologię medyczną. Ich zastosowanie będzie bardzo szerokie - od diagnostyki do minimalnie inwazyjnej chirurgii - mówi Poon. Jej implant będzie mógł wędrować przez układ krwionośny, dostarczać leki do wyznaczonych miejsc, przeprowadzać analizy, a być może nawet rozbijać zakrzepy czy usuwać płytki miażdżycowe.
      Naukowcy od kilkudziesięciu lat starają się skonstruować podobne urządzenie. Wraz z postępem technologicznym coraz większym problemem było zasilanie takich urządzeń. Sam implant można było zmniejszać, jednak zasilające go baterie pozostawały dość duże - stanowiąc często połowę implantu - i nie pozwalały mu na zbyt długą pracę. Potrafiliśmy znacząco zminiaturyzować części elektroniczne i mechaniczne, jednak miniaturyzacja źródła energii za tym nie nadążała. To z kolei ograniczało zastosowanie implantów i narażało chorego na ryzyko korozji baterii, ich awarii, nie mówiąc już o ryzyku związanym z ich wymianą - mówi profesor Teresa Meng, która również brała udział w tworzeniu implantu.
      Urządzenie Poon wykorzystuje zewnętrzny nadajnik oraz odbiornik znajdujący się w implancie. Wysyłane przez nadajnik fale radiowe indukują w cewce odbiornika prąd. W ten sposób urządzenie jest bezprzewodowo zasilane.
      Opis brzmi bardzo prosto, jednak naukowcy musieli pokonać poważne przeszkody. Uczeni od 50 lat myśleli o zasilaniu w ten sposób implantów, jednak przegrywali z... matematyką. Wszelkie wyliczenia pokazywały, że fale radiowe o wysokiej częstotliwości natychmiast rozpraszają się w tkankach, zanikając wykładniczo w miarę wnikania do organizmu. Fale o niskiej częstotliwości dobrze przenikają do tkanek, jednak wymagałyby zastosowania anteny o średnicy kilku centymetrów, a tak dużego urządzenia nie można by wprowadzić do układu krwionośnego. Skoro matematyka stwierdzała, że jest to niemożliwe, nikt nie próbował sprzeciwić się jej regułom.
      Poon postanowiła jednak przyjrzeć się wykorzystywanym modelom matematycznym i odkryła, że większość uczonych podchodziła do problemu niewłaściwie. Zakładali bowiem, że ludzkie mięśnie, tłuszcz i kości są dobrymi przewodnikami, a zatem należy w modelach wykorzystać równania Maxwella. Uczona ze Stanforda inaczej potraktowała ludzką tkankę. Uznała ją za dielektryk, czyli niejako rodzaj izolatora. To oznacza, że nasze ciała słabo przewodzą prąd. Jednak nie przeszkadza to zbytnio falom radiowym. Poon odkryła też, że tkanka jest dielektrykiem, który charakteryzują niewielkie straty, co oznacza, że dochodzi do małych strat sygnału w miarę zagłębiania się w tkankę. Uczona wykorzystała różne modele matematyczne do zweryfikowania swoich spostrzeżeń i odkryła, że fale radiowe wnikają w organizm znacznie głębiej niż sądzono.
      Gdy użyliśmy prostego modelu tkanki do przeliczenia tych wartości dla wysokich częstotliwości odkryliśmy, że optymalna częstotliwość potrzebna do bezprzewodowego zasilania wynosi około 1 GHz. Jest więc około 100-krotnie wyższa niż wcześniej sądzono - mówi Poon. To oznacza też, że antena odbiorcza w implancie może być 100-krotnie mniejsza. Okazało się, że jej powierzchnia może wynosić zaledwie 2 milimetry kwadratowe.
      Uczona stworzyła implanty o dwóch różnych rodzajach napędu. Jeden przepuszcza prąd elektryczny przez płyn, w którym implant się porusza, tworząc siły popychające implant naprzód. Ten typ implantu może przemieszczać się z prędkością ponad pół centymetra na sekundę. Drugi typ napędu polega na ciągłym przełączaniu kierunku ruchu prądu, przez co implant przesuwa się podobnie do napędzanej wiosłami łódki.
      Jest jeszcze sporo do udoskonalenia i czeka nas wiele pracy zanim takie urządzenia będzie można stosować w medycynie - mówi Poon.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas International Solid-State Circuits Conference uczeni z Uniwersytetu Stanforda zaprezentowali niewielki implant, zdolny do kontrolowania swej trasy w układzie krwionośnym człowieka. Ada Poon i jej koledzy stworzyli urządzenie zasilane za pomocą fal radiowych. Implant można więc wprowadzić do organizmu człowieka, kontrolować jego trasę i nie obawiać się, że np. wyczerpią się baterie.
      Takie urządzenia mogą zrewolucjonizować technologię medyczną. Ich zastosowanie będzie bardzo szerokie - od diagnostyki do minimalnie inwazyjnej chirurgii - mówi Poon. Jej implant będzie mógł wędrować przez układ krwionośny, dostarczać leki do wyznaczonych miejsc, przeprowadzać analizy, a być może nawet rozbijać zakrzepy czy usuwać płytki miażdżycowe.
      Naukowcy od kilkudziesięciu lat starają się skonstruować podobne urządzenie. Wraz z postępem technologicznym coraz większym problemem było zasilanie takich urządzeń. Sam implant można było zmniejszać, jednak zasilające go baterie pozostawały dość duże - stanowiąc często połowę implantu - i nie pozwalały mu na zbyt długą pracę. Potrafiliśmy znacząco zminiaturyzować części elektroniczne i mechaniczne, jednak miniaturyzacja źródła energii za tym nie nadążała. To z kolei ograniczało zastosowanie implantów i narażało chorego na ryzyko korozji baterii, ich awarii, nie mówiąc już o ryzyku związanym z ich wymianą - mówi profesor Teresa Meng, która również brała udział w tworzeniu implantu.
      Urządzenie Poon wykorzystuje zewnętrzny nadajnik oraz odbiornik znajdujący się w implancie. Wysyłane przez nadajnik fale radiowe indukują w cewce odbiornika prąd. W ten sposób urządzenie jest bezprzewodowo zasilane.
      Opis brzmi bardzo prosto, jednak naukowcy musieli pokonać poważne przeszkody. Uczeni od 50 lat myśleli o zasilaniu w ten sposób implantów, jednak przegrywali z... matematyką. Wszelkie wyliczenia pokazywały, że fale radiowe o wysokiej częstotliwości natychmiast rozpraszają się w tkankach, zanikając wykładniczo w miarę wnikania do organizmu. Fale o niskiej częstotliwości dobrze przenikają do tkanek, jednak wymagałyby zastosowania anteny o średnicy kilku centymetrów, a tak dużego urządzenia nie można by wprowadzić do układu krwionośnego. Skoro matematyka stwierdzała, że jest to niemożliwe, nikt nie próbował sprzeciwić się jej regułom.
      !RCOL
      Poon postanowiła jednak przyjrzeć się wykorzystywanym modelom matematycznym i odkryła, że większość uczonych podchodziła do problemu niewłaściwie. Zakładali bowiem, że ludzkie mięśnie, tłuszcz i kości są dobrymi przewodnikami, a zatem należy w modelach wykorzystać równania Maxwella. Uczona ze Stanforda inaczej potraktowała ludzką tkankę. Uznała ją za dielektryk, czyli niejako rodzaj izolatora. To oznacza, że nasze ciała słabo przewodzą prąd. Jednak nie przeszkadza to zbytnio falom radiowym. Poon odkryła też, że tkanka jest dielektrykiem, który charakteryzują niewielkie straty, co oznacza, że dochodzi do małych strat sygnału w miarę zagłębiania się w tkankę. Uczona wykorzystała różne modele matematyczne do zweryfikowania swoich spostrzeżeń i odkryła, że fale radiowe wnikają w organizm znacznie głębiej niż sądzono.
      Gdy użyliśmy prostego modelu tkanki do przeliczenia tych wartości dla wysokich częstotliwości odkryliśmy, że optymalna częstotliwość potrzebna do bezprzewodowego zasilania wynosi około 1 GHz. Jest więc około 100-krotnie wyższa niż wcześniej sądzono - mówi Poon. To oznacza też, że antena odbiorcza w implancie może być 100-krotnie mniejsza. Okazało się, że jej powierzchnia może wynosić zaledwie 2 milimetry kwadratowe.
      Uczona stworzyła implanty o dwóch różnych rodzajach napędu. Jeden przepuszcza prąd elektryczny przez płyn, w którym implant się porusza, tworząc siły popychające implant naprzód. Ten typ implantu może przemieszczać się z prędkością ponad pół centymetra na sekundę. Drugi typ napędu polega na ciągłym przełączaniu kierunku ruchu prądu, przez co implant przesuwa się podobnie do napędzanej wiosłami łódki.
      Jest jeszcze sporo do udoskonalenia i czeka nas wiele pracy zanim takie urządzenia będzie można stosować w medycynie - mówi Poon.
       
×
×
  • Create New...