Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Nie tylko szczury i ludzie potrafią odnajdować drogę w labiryncie. Udaje się to też... kroplom oleju. Najnowsze badania prowadzone przez zespół Bartosza Grzybowskiego z Northwestern University mogą pomóc w znalezieniu nowych sposobów leczenia nowotworów.

Naukowcy skupili się na kroplach oleju podczas prac nad efektywnymi metodami dostarczania leków do komórek nowotworowych. To bardzo trudne zadanie, gdyż układ krwionośny tworzy bardzo skomplikowany labirynt, w którym łatwo zgubić drogę.

Zespół Grzybowskiego stworzył krzemowy labirynt o powierzchni 6,5 centymetra kwadratowego. Został on wypełniony alkalicznym roztworem wodorotlenku potasu. U wejścia do labirynu umieszczano albo niewielką kroplę oleju mineralnego albo dichlorometanu, wzbogacone o słaby kwas i czerwony barwnik. Krople miały samodzielnie dotrzeć przez labirynt do wyjścia, przy którym znajdował się żel z agarozy zanurzony w kwasie solnym.

Znalezienie właściwej drogi zajęło kroplom około minuty. Było to możliwe dzięki temu, że kwas z żelu stopniowo przenikał do wodorotlenku potasu, tworząc kwasowy gradient. Roztwór bliżej wyjścia był bardziej kwaśny, a przy wejściu - bardziej zasadowy. Dochodziło do reakcji z kwasem zawartym w kropli. Jej część zwrócona w stronę wyjścia stawała się bardziej kwaśna, niż część zwrócona w stronę wejścia do labiryntu. To powodowało powstanie napięcia powierzchniowego, które napędzało kroplę przesuwając ją w stronę wyjścia.

Krople zawsze odnajdowały najkrótszą drogę przez labirynt. Nazwaliśmy je chemo-szczurami - mówi Grzybowski. Naukowcy zaobserwowali, że krople dichlorometanu poruszały się szybciej niż krople oleju mineralnego.

Odkrycie można wykorzystać w leczeniu nowotworów, gdyż guzy mają bardziej kwaśny odczyn niż reszta organizmu, teoretycznie więc możliwe jest opracowanie takiego nośnika dla leków, który będzie je transportował w stronę kwaśnych komórek nowotworowych.

Jednak potencjalne zastosowania badań Grzybowskiego wykraczają poza medycynę. Uczeni zauważyli, że gdy jednocześnie wpuścili do labiryntu dwie krople, niemal nigdy nie dochodziło między nimi do zderzenia. Niewykluczone zatem, że prace naukowców z Illinois posłużą do zbudowania systemów analizowania ruchu w mieście. Ponadto mogą przyczynić się do zbudowania niewielkich pomp, urządzeń zamieniających energię chemiczną w mechaniczną czy też pozwolą na rozwiązywanie problemów NP-zupełnych, które stanowią poważne wyzwanie dla współczesnych komputerów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wprawdzie kiedyś używali układów mechanicznych, jak rozciągnięta membrana do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych ... jednak w dobie dzisiejszych komputerów zaproponowane symulacje czy rozwiązywanie złożonych problemów algorytmicznych dla tak prostego układu to jednak bajka ...

 

Swoją drogą myślałem z rok temu o użyciu ciągłej 'hydrodynamiki elektronów' do rozwiązywania problemów NP zupełnych ... i w sumie dalej nie jestem przekonany czy przy odpowiedniej technologii to nie miałoby sensu ... mianowicie kluczowe jest użycie układu bez zegara:

Bierzemy układ weryfikujący dla konkretnego problemu - który za pomocą kilku warstw prostych bramek (bez cykli - np. po sprowadzeniu do 3SAT) stwierdza czy dana 'wejście' spełnia nasz problem - chcemy wskazać pewne 'wejście' dla którego odpowiedziałby 'tak' (trudnością jest to że możliwych 'wejść' jest wykładniczo wiele ...)

 

Teraz łączymy układ w pętlę:

- jeśli 'wejście' było poprawne to prześlij na wejście to samo

- w przeciwnym przypadku prześlij na wejście kolejne możliwe 'wejście' (cyklicznie)

 

Jeśli to byłoby z zegarem, w kolejnych cyklach sprawdzałby po kolei możliwe 'wejścia' aż znalazłby jakieś poprawne i na nim się zatrzymał...

A co jeśli nie ma zegara ...

Dostajemy dosłownie hydrodynamikę elektronów która tam sobie 'szumi' aż nie znajdzie poprawnego rozwiązania, które już nie ma takich fluktuacji - minimalizuje energię - fizyka powinna je jakoś sprytnie znaleźć ...

Pytanie czy to ma prawo być szybsze niż klasycznie?

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.


×
×
  • Create New...