Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Niewielki detektor zasilany przez elementy żywych komórek może służyć do wykrywania substancji wybuchowych - twierdzą badacze z Uniwersytetu St Louis. Pomysłowy projekt zaprezentowano na łamach czasopisma Journal of the American Chemical Society.

Źródłem energii dla tego interesującego miniurządzenia jest kwas pirogronowy, zaś elementem pozwalającym na jej uzyskanie są mitochondria - centra energetyczne komórek, odpowiedzialne za wytwarzanie wewnątrzkomórkowych nośników energii chemicznej.

Prawidłowo funkcjonujące mitochondria utleniają kwas pirogronowy, a jednym z produktów tej reakcji są jony wodorowe H+. Ponieważ posiadają one ładunek elektryczny, zmiana ich stężenia może być traktowana jako przepływ prądu elektrycznego. Pomiar napięcia wytwarzanej elektryczności można wobec tego wykorzystać do określenia poziomu aktywności mitochondriów.

Działanie centrum energetycznego komórki można łatwo zablokować za pomocą antybiotyku oligomycyny. Prowadzi to do obniżenia aktywności elektrycznej mitochondrium. Oddziaływanie oligomycyny można jednak zneutralizować, np. za pomocą nitrobenzenu - jednego ze związków organicznych, stosowanego często jako materiał wybuchowy. Właśnie tę chemiczną "konkurencję" wykorzystano do opracowania sensora.

Głównym elementem urządzenia jest elektroda pokryta mitochondriami, zanurzona w pożywce zawierającej kwas pirogronowy i oligomycynę. Do roztworu dodaje się następnie próbkę podejrzewaną o obecność ładunku wybuchowego. Aby potwierdzić lub odrzucić prawdopodobieństwo występowania niebezpiecznej substancji, wystarczy prosty pomiar napięcia prądu elektrycznego wytwarzanego przez mitochondria.

Autorem prototypu jest dr Shelley Minteer, pracująca dla Uniwersytetu St Louis. Jak twierdzi badaczka, prace jej zespołu pozwoliły na stworzenie detektora zdolnego do wykrycia nitrobenzenu w stężeniu zaledwie dwóch cząsteczek na bilion (1012). Co więcej, jak mówi sama autorka, powinniśmy być w stanie wykryć wszystkie organiczne związki wybuchowe z grupą nitrową [NO2]. Badania mogące potwierdzić to przypuszczenie już trwają.

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
      Amerykańscy lekarze informują o zidentyfikowaniu 17 osób, które odziedziczyły mitochondrialne DNA po obojgu rodzicach. U ssaków dziedziczenie mitochondrialnego DNA odbywa się niemal wyłącznie po matce. Wydaje się, że odnalezione osoby stanowią bardzo rzadki wyjątek od reguły. Prawdopodobnie dlatego, że w ich rodzinach występują mutacje, które zaburzają mechanizm uniemożliwiający przekazywanie mitochondrialnego DNA z ojców na dzieci.
      Mitochondria to centra energetyczne komórek. Znajdują się w każdej komórce naszego ciała, w tym w jaju i plemnikach. Jednak gdy plemnik wnika do jaja, jego mitochondria są znakowane i niszczone. Dlatego też mitochondrialne DNA dziedziczymy wyłącznie po matce.
      W 2002 roku doniesiono o zidentyfikowaniu mężczyzny, który odziedziczył mitochondrialne DNA po obojgu rodziców. Jednak, jako że dotychczas nie znaleziono drugiego takiego przypadku, pojawiły się poważne wątpliwości, co do rzetelności tamtych badań. Teraz naukowcy z Cincinnati Children's Hospital Medical Center poinformowali o zdobyciu jednoznacznych dowodów, że 17 osób odziedziczyło mitochondrialne DNA po obojgu rodziców.
      Pierwszą zidentyfikowaną w Cincinnati osobą był pacjent, który zgłosił się z powodu chronicznego zmęczenia i bólu mięśni. Lekarze podejrzewali, że zostało to spowodowane przez mutację w mitochondriach, wykonali więc odpowiednie badania i odkryli, że pacjent odziedziczył mitochondrialne DNA po obojgu rodziców. Dalsze badania wykazały, że również inni członkowie rodziny mają mieszankę mitochondrialnego DNA po obojgu rodzicach. Następnie lekarze sprawdzili DNA niektórych innych pacjentów z podobnymi bólami mięśni i zmęczeniem. Znaleźli kolejne dwie rodziny z taką mutacją.
      Prawdziwą niespodzianką jest fakt, że nie znaleziono więcej takich przypadków", mówi Nick Lane z University College London. To autor książki na temat mitochondriów. W ubiegłym roku jego zespół przewidywał, że przedostanie się DNA ojca do mitochondriów dziecka powinno być dość częstym zjawiskiem. Zdaniem Lane'a takie zjawisko może zachodzić, gdyż w grę wchodzą tutaj dwie przeciwne sobie mechanizmy ewolucyjne. W krótkim terminie odziedziczenie mitochondriów również po ojcu może na przykład kompensować szkodliwe mutacje w mitochondriach matki. Jednak w długim terminie mogłoby to uniemożliwić ewolucyjne usuwanie takich mutacji, gdyż byłyby one przykryte przez prawidłowe mitochondria ojca. Lane uważa, że właśnie dlatego ewolucja wypracowała niezwykle dużą liczbę mechanizmów, które miały zapewniać, że mitochondria dziedziczy się tylko po matce. Uważa on, że w toku ewolucji mechanizmy takie wielokrotnie się pojawiały, znikały i ponownie pojawiały.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj, 8 marca, Ziemia doświadcza silnej burzy geomagnetycznej. Przyczyniła się do niej olbrzymia eksplozja, do jakiej doszło przed dwoma dniami na Słońcu. NASA oceniła jej siłę na X5,5, a zatem jest to drugi najpotężniejszy wybuch w obecnym cyklu aktywności słonecznej. W sierpniu ubiegłego roku mieliśmy do czynienia z eksplozą X6,9.
      W stronę Ziemi pędzą dwa strumienie wysokoenergetycznych cząstek. Pierwszy, wywołany wspomnianym wybuchem, porusza się z prędkością ponad 2000 kilometrów na sekundę. Drugi, którego przyczyną jest późniejsza, słabsza (X1,3) eksplozja, osiąga prędkość około 1800 km/s.
      Tak gwałtowne wydarzenia na Słońcu mogą powodować wystąpienie zorzy polarnej na niższych wysokościach geograficznych, zakłócenia w pracy satelitów, systemu GPS i sieci przesyłających energię.
      Do wystrzelenia obu flar doszło w aktywnym regionie AR 1429. Już wcześniej obserwowano tam podobne wydarzenia klasy M oraz jedno klasy X. Tym razem AR 1429 był bardziej zwrócony w stronę Ziemi niż podczas innych wydarzeń.
      Pojawieniu się flar towarzyszyły koronalne wyrzuty masy, które wywołały emisję cząsteczek poruszających się z prędkością poniżej 1000 km/s. Ich strumienie dotrą do Ziemi w ciągu najbliższych dni.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Kakao poprawia funkcjonowanie mięśni szkieletowych. Dzieje się tak dzięki regeneracji ich centrów energetycznych - mitochondriów.
      Niewielkie studium przeprowadzone przez naukowców ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i VA San Diego Healthcare System (VASDHS) wykazało, że po 3 miesiącach terapii kakao wzbogaconym epikatechiną u pacjentów z zaawansowaną niewydolnością serca i cukrzycą typu 2. poprawiła się struktura mitochondriów. Zachęceni wynikami Amerykanie rozpoczęli testy kliniczne na szerszą skalę, w których uwzględniono grupę kontrolną. Ich celem jest ustalenie, czy pod wpływem terapii kakao z dodatkiem epikatechiny wzrośnie wydolność wysiłkowa osób z wymienionymi wyżej dolegliwościami.
      Początkowo Amerykanie skupili się na przypadkach 5 pacjentów z poważnymi uszkodzeniami mitochondriów mięśni szkieletowych. Do dysfunkcji tych organelli dochodzi zarówno pod wpływem cukrzycy typu 2., jak i niewydolności serca. Anomalie dotyczące mięśni szkieletowych oraz mięśnia sercowego wiążą się z obniżoną wydolnością funkcjonalną, objawiającą się zadyszką czy brakiem energii.
      Ochotnicy jedli gorzką czekoladę i pili napoje czekoladowe, dzięki czemu przez 3 miesiące dziennie dostarczali swojemu organizmowi ok. 100 mg epitakechiny. Przed i po eksperymencie wykonywano biopsje mięśni szkieletowych. Oceniano zarówno objętość mitochondriów, jak i liczbę grzebieni (łac. cristae). U chorych dostrzegliśmy poważne uszkodzenia i zmniejszenie liczebności grzebieni. Po 3 miesiącach zaszła regeneracja - liczba cristae powróciła do normy. Nastąpił też wzrost kilku molekularnych markerów, zaangażowanych w powstawanie nowych mitochondriów - opowiada dr Francisco J. Villarreal.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Basy rapu mogą pomóc w podtrzymaniu pracy wszczepialnego czujnika nacisku. Naukowcy z Purdue University zauważyli bowiem, że fale akustyczne (szczególnie te z rapu) skutecznie go doładowują. Urządzenie będzie miało wiele zastosowań. Już teraz wspomina się o pacjentach z tętniakami czy wywołanym paraliżem nietrzymaniem moczu.
      Jak tłumaczą projektanci, sercem sensora jest wibrujący wspornik. Muzyka o określonych częstotliwościach (200-500 herców) wywołuje drgania beleczki. Jako że wykonano ją z piezoelektrycznej ceramiki, a konkretnie z tytaniano-cyrkonianu ołowiu (PZT), pod wpływem naprężeń na powierzchni pojawiają się ładunki elektryczne. Energia zostaje zmagazynowana w kondensatorze. Czujnik ma długość ok. 2 cm. Zespół z Purdue przetestował go w balonie wypełnionym wodą.
      Muzyka osiąga właściwą częstotliwość tylko w pewnych momentach, np. gdy grają mocne basy - tłumaczy Babak Ziaie. Kiedy częstotliwość wychodzi poza właściwy zakres, beleczka przestaje drgać, automatycznie wysyłając do czujnika ładunek elektryczny. Sensor mierzy ciśnienie, a dane przesyła w postaci sygnałów radiowych (są one widoczne na oscyloskopie). Ponieważ częstotliwość stale się zmienia w zależności od rytmu utworu, czujnik przełącza się między interwałami gromadzenia ładunku i przesyłu danych.
      Ziaie dodaje, że pomiar trwa zaledwie chwilę. Do monitorowania ciśnienia krwi czy moczu w pęcherzu wystarczy parę minut raz na godzinę.
      Odbiornik sygnału można umieścić w odległości kilkudziesięciu centymetrów od pacjenta. Urządzenie doładowuje się, oczywiście, nie tylko pod wpływem muzyki. Wystarczy odtwarzać niestanowiące kompozycji dźwięki o konkretnej częstotliwości. Odtwarzanie dźwięków bywa jednak drażniące, dlatego pomyśleliśmy, że wykorzystanie muzyki byłoby czymś nowym i przyjemniejszym estetycznie. Eksperymentowano z 4 rodzajami muzyki: rapem, jazzem, bluesem i rokiem. Rap okazał się najlepszy, ponieważ zawiera dużo dźwięków o niskich częstotliwościach, w szczególności basów.
      Ziaie podkreśla, że urządzenie pomysłu jego zespołu stanowi świetną alternatywę dla czujnika z bateriami, które trzeba co jakiś czas wymieniać.
×
×
  • Create New...