Новости Hardware → нанотехнологии
Главная новость

Нанолитра крови достаточно для клинического анализа

В будущем для проведения сложного и относительно долгого клинического анализа крови будет вполне достаточно небольшого укола пальца вместо необходимости осуществлять забор относительного большого объёма крови из вены с помощью иглы. Исследователи под руководством доктора Карана Калера (Karan Kaler) из университета Калгари в Канаде разработали новый способ, позволяющий управлять жидкостями на микрочипе, в результате чего  может быть значительно увеличена эффективность и аккуратность лабораторного анализа.

Доктор Каран Калер отмечает, что его командой был разработан управляемый и эффективный метод создания структурных частиц, который позволяет управлять размером и разрядкой капель с точностью, значительно превышающей другие методики. Тестирование происходит на микроскопическом уровне.

Быстрый переход

Идея применения наночастиц в биотопливе приносит плоды

Основной идеей использования наночастиц является то, что они обладают высоким коэффициентом отношения величины поверхности к объему. По результатам исследований наночастицы, которые имели диаметр в среднем 51 милиардную метра, обладали большим колличеством реактивных поверхностей, позволяющих им выступать в качестве более эффективных химических катализаторов, таким образом ускоряя процесс сгорания топлива.

«Присутствие частиц также увеличивает топливо-воздушную смесь в топливе, что приводит к более полному сгоранию», говорит Р. Ананд (R. Anand), доцент кафедры машиностроения Национального Технологического института в Трихинополи (Trichinopoly), Индия.

 

 

В исследовании Ананд и его соавтор Садхик Баша впервые использовали механическую мешалку для создания эмульсии, состоящей из биодизеля ятрофы (топлива, полученного из измельченных семян растения ятрофы), воды и поверхностно-активного вещества, смешанного в различных пропорциях с наночастицами глинозёма (оксидом алюминия).

В настоящее время исследователи тестируют и другие типы наночастиц, в том числе полые углеродные нанотрубки, а также проводят изучение нанодобавок в двигательных смазках и системах охлаждения. «Основной проблемой применения этого вида нанотехнологий является высокая стоимость производства наночастиц», - заявляет Ананд.

Материалы по теме:

Источник:

Биотехнологии пришли на помощь слепым

Илиас Константополус (Elias Konstantopoulos), американец греческого происхождения, стал замечать ухудшения зрения лишь в возрасте 43 лет. Он просто понял, что формы стали более расплывчаты, надел очки друга и пришёл к выводу, что с ними он видит более четко. Вскоре после этого Илиас посетил окулиста, который обнаружил, что периферическое зрение ухудшается. Ему был поставлен диагноз пигментный ретинит. Это основная форма наследственной слепоты. В мире этим заболеванием болеет примерно 1 из 5000 человек. Болезнь постепенно разъедает палочки и колбочки в сетчатке глаза. Вследствие этого фоторецепторные клетки сетчатки перестают функционировать и со временем вырождаются, в результате этого человек перестает видеть.

10 лет спустя Константополус уже не мог работать из-за своего зрения. Сейчас ему 72, он полностью утратил зрение около 5 лет назад. В 2009 году ему предложили участие в экспериментальной программе по восстановлению некоторых функций зрения. Естественно, он согласился. Теперь каждое утро он надевает специальные очки, закрепляет на талии беспроводное устройство и стоит у окна или выходит во двор в ожидании проезжающего автомобиля. Когда тот проезжает, Илиас видит сгусток света.

Он также может видеть светлые объекты на темном фоне и ориентироваться в комнате, различая очертания пробивающегося из-за окон и дверей света. Устройство, известное как Argus II, произведено калифорнийской компанией Second Sight. Недавно оно было одобрено к использованию в Европе и США. Это дает таким людям, как Константополус, надежду.

«Без прибора я совсем ничего не вижу. Надевая его, я могу различать цвета. Кто знает, на что оно будет способно с развитием технологий. Все приходит постепенно», - говорит Илиас.


 

Устройство напоминает кохлеарный имплантат, который позволил многим людям вновь обрести слух. Нейромодуляция помогает людям восстановить утраченные способности, такие как зрение, слух и способность двигаться, за счет стимулирования головного и спинного мозгов или нервов.

Ушные имплантаты улавливают звуки окружающей среды через крошечный микрофон, затем преобразовывают их в электрические импульсы и посылают информацию электродам, вживленным в пациента. С сетчаткой глаза все то же самое. Маленькие видеокамеры на очках захватывают изображение, преобразуют в электрические импульсы и посылают в массив электродов, имплантированный в глаз пациента. Визуальные сигналы передаются на зрительный нерв, а затем в мозг. Пациент воспринимает их как вспышки света и размытые формы.




«Зрение, конечно, на низком уровне, но это прогресс», - говорит Жислен Даньели (Gislin Dagnelie), офтальмолог, работающий с Константополусом при университете Джона Хопкинса в Балтиморе. Операция по внедрению имплантата длилась около 3 часов и не вызвала, по словам Илиаса, никакого дискомфорта.

«В Argus II 60 электродов, что значительно превосходит количество электродов в самой первой версии. Их там было 16», - заявляет Брайан Мэк (Brian Mech), вице-президент Second Sight.

В мире используется 30 таких устройств, 14 в США и еще 16 в Европе. Цена на них составляет 100 тыс. долларов. 

Материалы по теме:

Источник:

Новый пластырь, помогающий регенерировать ткани

Синтетический эластичный пластырь, способствующий быстрому заживлению поврежденных участков кожи или артерий, может стать доступным в больницах в ближайшее время.

Тяжелые ожоги или поврежденные артерии, как правило, лечатся путем пересадки кожи или сосудов с другой части тела, что, к сожалению, приводит к новым шрамам.

Искусственные изделия, которые помогают коже и сосудам регенерироваться, могут заменить трансплантации. Но на сегодняшний день все эти продукты слишком искусственны, говорит Тони Вейс (Tony Weiss) из Университета Сиднея, Австралия. Исследователи пытались использовать фибрин белка или коллаген животного происхождения. Все это не является составляющей человеческой кожи или артерии, но фибрин активно участвует в процессе свертывания крови — поэтому он может помочь в заживлении раны, заявляет Вейс.

Вейс вместе с коллегами предлагает использовать белок тропоэластин, который участвует в производстве эластина - типичный компонент кожи и артерий. Они превратили тропоэластин в гибкую ткань при помощи электропрядения.

Команда Вайса уже проводила опыты на кроликах. Испытания прошли успешно, ни один из кроликов не пострадал. Теперь ученые повторяют тоже самое с поврежденной кожей человека. На данный момент не обнаружено побочных реакций после введения препарата в глубокие слои кожи 12 здоровых людей. Организм прекрасно переносит ввод белка.

Джон Гринвуд из больницы Royal Adelaide, выступающий в качестве независимого эксперта, назвал результаты, проведенные на людях, выдающимися. Правда, он упомянул, что цена на данный продукт будет высокой, поскольку процесс электропрядения очень затратный.

Материальную поддержку Вейсу обеспечивает базирующаяся в Сиднее фирма Elastagen. Продукт поступит в продажу в течение трех лет.

Материалы по теме:

Источник:

Разработаны первые в истории нанолекарства, способные продлить жизнь

Как сообщают представители Массачусетского Технологического института, специалисты данного учреждения разработали первые в истории нанолекарства, способные продлить жизнь человека до 200 лет. Столь впечатляющих результатов ученым удалось добиться благодаря открытой ими возможности наноструктур бороться с агрессивными свободными радикалами, образующимися в организме человека, а также восстанавливать нервные клетки прямо на месте.

На данный момент новое изобретение проходит широкомасштабные клинические испытания. Если они увенчаются успехом, то многие фармацевтические и IT-компании готовы вложить в развитие разработки многомиллионные суммы.

 

По словам представителя исследовательской группы, испытания уже приносят ошеломляющие результаты. На данный момент ученым удалось вернуть молодость 104-летнему добровольцу из штата Айдахо, правда, облик мужчины претерпел некоторые изменения. В будущем планируется продолжить разработки, потенциал которых позволяет даже воскрешать вовремя замороженные тела.

Материалы по теме:

Источник:

Новый прибор позволит определить раковые клетки и ВИЧ прямо «на лету»

Гарвардские биоинженеры и авиационные инженеры из Массачусетского Технологического Института (MIT) создали прибор, который способен обнаружить отдельные раковые клетки в крови. Это позволит врачам быстро определить распространяется ли рак в теле пациента.

Микрофлюидные устройства размером примерно с 10-центовую монету могут обнаружить различные вирусы, такие как ВИЧ. Данная технология может быть применена врачами в развивающихся странах, где трудно найти деньги на дорогостоящее диагностическое оборудование, говорит Мехмет Тонер, профессор биомедицинской инженерии Гарвардской медицинской школы и член Отдела здравоохранения, науки и техники Гарварда-MIT.

Тонер соорудил прототип этого устройства 4 года назад. В этой версии через кровь, взятую у пациента, протекает более 10 тысяч крошечных кремниевых частиц, покрытых антителами, которые приклеиваются к опухолевым клеткам.

 

Тонер предположил, что если частицы будут пористыми, а не твердыми, то это позволит клеткам просачиваться через них. Для достижения данной цели профессор заручился поддержкой Брайана Уордла, доцента астронавтики и воздухоплавания из MIT и эксперта в области проектирования наноинженерии современных композитных материалов.

На пару они спроектировали новый микрофлюидный прибор, снабженный углеродными нанотрубками. Это позволяет собирать раковые клетки в 8 раз лучше, чем оригинал. Циркулирующие опухолевые клетки (раковые клетки, которые отломились от изначальной опухоли), как правило, очень трудно обнаружить. В 1 мл крови их содержится всего несколько штук, когда нормальных клеток порядка десяти миллиардов. Однако обнаружение этих клеток является важным этапом определения метастаз рака.

«Из всех смертей от рака, 90 процентов не являются результатом основной опухоли. Они от раковых клеток, распространяющихся из этой самой опухоли», — сообщает Уордл.

При проектировании современных материалов часто используются углеродные нанотрубки - крошечные, полые цилиндры, стенки которых являются решетками из атомов углерода. Частицы содержат от 10 до 100 миллиардов нанотрубок на квадратный сантиметр. То есть порядка 1 процента углерода и 99 процентов воздуха, что спокойно позволяет протекать жидкости сквозь них. Как и в ранней версии, поверхность каждой трубки может быть покрыта антителами. В частице размещаются различные геометрические узоры из трубок, что позволяет увеличить вероятность попадания целевой клетки. Исследователи могут варьировать размеры трубчатых узоров, чтобы захватить различные объекты — от опухолевых клеток, размером до 1 микрона, до вирусов, размер которых всего лишь 40 нанометров.

Исследователи в настоящее время начинают работу по адаптации устройства для диагностики ВИЧ-инфекции. Устройство Тонера уже проходит испытание в нескольких больницах и уже через несколько лет станет возможным его коммерческое распространение.

Рашид Башир, директор Микро и Нанотехнологической лаборатории в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, говорит, что возможность фильтрации определенных частиц, клеток или вирусов из крови, для их анализа является важным шагом на пути создания портативных диагностических приборов.

Материалы по теме:

Источник:

В Кремниевой долине открылось представительство Сколково, Роснано и РВК

В рамках форума Global Technology Symposium, посвященного технологическому сотрудничеству с Россией, фонд Сколково, Роснано и Российская венчурная компания (РВК) объявили об открытии совместного представительства в сердце калифорнийской  Кремниевой долины городе Менло-Парк. Основным направлением деятельности трехстороннего офиса станет координация действий между представителями венчурного бизнеса, научно-исследовательскими организациями и производителями высокотехнологического оборудования. Кроме того, организации будут оказывать друг другу содействие в отборе проектов, заниматься проведением презентаций российских проектов в Калифорнии и готовить американские проекты для показа в России.

 


Инновационный центр Сколково уже имеет в своем активе договоренности о сотрудничестве с такими гигантами, как Cisco, Microsoft, Массачусетский технологический институт и Стэнфордский университет. Кроме того, профессор Стэнфордского университета, лауреат Нобелевской премии Роджер Корнберг (Roger Kornberg) является сопредседателем Ученого совета Сколково, а бывший председатель совета директоров корпорации Intel Крейг Барретт (Craig Barrett) — сопредседателем совета фонда Сколково.

В числе компаний, изъявивших желание инвестировать средства в развитие Сколково, присутствуют такие крупные корпорации, как Nokia, Philips, EADS, Siemens, Tata и другие.

Материалы по теме:

Источник:

Германские ученые разработали дешевую технологию производства нанопроводов

Германские ученые из Института сложных систем Макса Планка разработали технологию, позволяющую производить нанопровода в промышленных масштабах. Главным достоинством разработки является стоимость конечного продукта, которая оказывается значительно ниже, чем при любых современных методах.

Столь впечатляющих успехов ученым удалось достичь благодаря снижению температур, при которых происходят производственные процессы. Если до этого полупроводниковые нанопровода производились при температуре от 600 до 900 градусов, то исследователям удалось снизить этот показатель до 150 градусов. Кроме того, вместо дорогого золотого катализатора ученые применяли значительно менее ценные металлы, в частности, алюминий.


 

Разработанный метод позволяет помещать наноструктурированные полуповодники прямо в теплочувствительный пластик. Полученные подобным образом могут применяться в производстве солнечных элементов питания и батарей со значительно более высокой емкостью.

Кроме того, ученые могут варьировать размер алюминиевых гранул для получения нанопроводов различных размеров и характеристик. После производства катализатор может быть легко удален травлением.

Материалы по теме:

Источник:

Нанолазеры теперь выращивают прямо на кремнии

Исследователи из Университета Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley) разработали технологию выращивания нанолазеров непосредственно на поверхности кремния. Это достижение может привести к созданию нового класса чипов в области микропроцессоров, оптоэлектроники и биохимии. В поисках замены традиционных проводников для схем на  чипах разработчики все чаще  обращают свой взгляд на оптическую электронику. Более высокая скорость передачи данных и отсутствие электрического сопротивления делают оптические межсоединения оптимальным решением для преодоления узких мест связи как внутри самого чипа, так и между чипами.

 С другой стороны, вся электронная промышленность жестко завязана на кремний и соответствующие технологические процессы. Но сам кремний мало приспособлен для работы в качестве источника света. Традиционно светоизлучающие приборы и лазеры изготавливают из полупроводников группы III-V. Вырастить источник света непосредственно на кремнии сложно из-за того, что соответствующая технология осаждения полупроводников III-V включает горячую фазу с температурой более 700°С. При таких условиях нарушается целостность кристалла и создание чипа на нем становится невозможным.

Инженеры из Беркли, используя метод металл-органического химического осаждения, нашли способ вырастить нанолазер из арсенида галлия и индия на кремнии при температуре около 400°С. Аналогичный метод применяется при производстве солнечных батарей и считается относительно недорогим и технологичным.

Представленный разработчиками образец инфракрасного лазера с длиной волны 950 нм работает при комнатной температуре. Гексагональную форму кристаллу придают для усиления эффекта резонанса и соответствующей генерации когерентного излучения.

Материалы по теме:

Источник:

Листы графена могут эффективно отталкивать или притягивать воду

Ученые продолжают открывать новые свойства графена. Исследователи из Университета Вандербильта (Vanderbilt University) уверены, что этот перспективный материал можно использовать не только в качестве заменителя кремния при производстве электроники. Подтверждением этому являются результаты экспериментов, в ходе которых выяснилось, что слой графена можно наделить как гидрофильными, так и гидрофобными свойствами, в зависимости от структуры поверхности материала.

Чтобы получить графен, ученые использовали технику электрофоретического осаждения – для создания пленки из наночастиц применяют электрическое поле в жидкой среде. Исследователи выяснили, что, варьируя водородный показатель (pH) и напряжение в процессе изготовления, можно заставить частицы оксида графена располагаться тем или иным образом. Очень ровная на атомарном уровне поверхность, названная «ковром», заставляет попадающую на нее воду располагаться тонкой ровной пленкой. Другая пара характеристик «напряжение-водородный показатель» приводит к тому, что частицы собираются в «кирпичи», формируя неровную и «ухабистую» поверхность. Когда на нее попадает вода, она собирается в шарики и сбегает.

 

 

Практические перспективы открытия ученых весьма широки. Поскольку лист графена прозрачен, его можно нанести на ветровое стекло автомобиля, и тогда отпадет надобность в использовании стеклоочистителей. В программе также самоочищающиеся стекла очков, водоотталкивающая одежда и корпуса кораблей, крайне эффективно скользящих по воде. Впрочем, данными о  стоимости производства графена таким способом ученые не делятся. Надеемся, это не станет крупным препятствием на пути к реализации вышеперечисленных технологий.  

Материалы по теме:

Источник:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥