Новости Hardware → нанотехнологии

Новая нанотехнология MIT сражается с раком природными методами

Современная медицина продвинулась по множеству путей в лечении рака. В прошлом мы видели несколько созданных человеком видов наночастиц – одни действуют как уничтожающая сила, другие доставляют лекарственные вещества к пораженным клеткам. В общем, нанотехнологии в этой области давно не новость, однако последняя разработка Массачусетского технологического института (MIT) находит им весьма изящное применение. Вместо использования наночастиц для доставки препарата, подход MIT предполагает модификацию иммунных клеток пациента.

Доктор Дарелл Ирвин (Darrell Irvine), лидер исследовательской команды, весьма оптимистично высказывается по поводу нового метода: «Наша разработка – это своеобразный легкий толчок для иммунотерапии, который позволит применять её не для узкого круга подходящих под определенные критерии пациентов, а для большинства нуждающихся в ней раковых больных. Кроме того, метод направлен на действительное излечение от рака, а не на замедление развития заболевания».    

Процесс лечения выглядит довольно-таки прямолинейным. Сначала из крови пациента берут Т-клетки – особый тип белых кровяных телец, ответственный за клеточный иммунитет. После чего полученный материал «программируют на цель», то есть мобилизуют иммунную функцию Т-клеток на борьбу с тем конкретным типом рака, которым болен пациент.  Затем запрограммированные Т-клетки присоединяют к основанным на липидах наночастицам, заполненным интерлейкинами (последние необходимы для стимулирования продуцирования Т-клеток). Наконец, наночастицы и Т-клетки вводят обратно в организм пациента, в места локализации раковых опухолей.

Важно понимать, что способы лечения при помощи интерлейкинов широко тестировались на пациентах, однако чаще всего массовое продуцирование Т-клеток вызывало разрушительные последствия, такие как отказ легких или остановку сердца. А вот подход команды Ирвина более точный и «целевой», он стимулирует рост Т-клеток только в местах образования раковых опухолей, не давая им распространяться на другие участки организма пациента.

В испытаниях на лабораторных мышах лечение оказалось 100%-эффективным. Стандартное лечение интерлейкинами приводило к смерти мышей спустя 25-75 дней, а новый метод позволил животным преодолеть 100-дневный лимит исследования без каких-либо проблем.

Материалы по теме:

Источник:

Путин поддержит производителей отечественной нанопродукции

В минувшую пятницу в «Роснано» прошло совещание с участием премьер-министра России Владимира Путина, на котором чиновники и бизнесмены обсудили вопросы госрегулирования рынка микроэлектроники. Подводя итоги совещания, руководитель «Роснано» Анатолий Чубайс сообщил журналистам, что «чиновники согласились со всеми предложениями «Роснано» и АФК «Система» по поддержке спроса на эту продукцию».

Следует отметить, что тема ограничения импорта микрочипов в качестве меры, обеспечивающей российскому производителю приоритет в поставках некоторых видов микроэлектроники, на совещании не поднималась. Более того, Анатолий Чубайс заявил, что является противником увеличения таможенных импортных пошлин. Менеджер АФК «Система» подтвердил, что компания решила не предлагать менять таможенное регулирование.

 Для обеспечения преференций отечественному производителю компания «Роснано» предложила изменить закон о госзакупках, который сейчас отдает приоритет товарам с минимальной ценой, объяснив тем, что многие высокотехнологичные товары стоят дороже при покупке, но в ходе дальнейшей эксплуатации дают существенную экономию. Также Чубайс предложил закупать российскую нанопродукции за счет так называемых инновационных бюджетов госкомпаний. По данным источника, «Роснано» уже ведет переговоры по этому поводу с  РЖД и «Газпромом».

Руководитель «Роснано» напомнил, что до сих пор не определились с методикой подсчета нанотехнологической продукции и попросил Путина поручить Росстату ускорить ее разработку.

Напомним, что правительством поставлена задача увеличить к 2015 году производство нанотехнологической продукции в стране до 900 млрд рублей, из которых 300 млрд руб. должно приходиться на проекты «Роснано». По подсчетам госкорпорации, выполнение 82 уже утвержденных производственных проектов в этом году обеспечит выручку в размере 4 млрд рублей.

По информации источника никаких распоряжений и поручений по итогам совещания пока дано не было.

Материалы по теме:

Источник:

Новое слово в диагностике заболеваний

Ученые государственного университета Аризоны (ASU)  продемонстрировали способ, позволяющий многократно упростить диагностику пациентов на инфекционные заболевания и нездоровый уровень протеина.

Создатели нового инструментария - Антонио Гарсиа (Antonio Garcia) и Джон Шнайдер (John Schneider) - обещают снизить не только время, но и затраты на диагностику.

Сегодняшние методы тестирования дорогие и медленные из-за множества ограничений во время работы с кровью, слюной, мочой и другими биологическими выделениями. Для получения реакции необходимы сложные смеси и высокотехнологичные инструменты.

Новый метод использует обычные светодиоды и  микроэлектронные усилители вместо дорогих лазеров и сенсоров. Гарсия и Шнайдер продемонстрировали возможность супергидрофобных поверхностей формировать жидкости в круглые капли. Эти капли могут фокусировать свет и быстро смешивать и передвигать микрочастицы, которые затем могут быть изучены для обнаружения инфекции или протеина.

Супергидрофобия – это свойство материалов, которые отталкивают воду. Примером таких материалов могут служить утиные перья или листья лотоса. Эти материалы используются в текстильной промышленности, строительстве и создании различных поверхностей.

Новое устройство позволяет выделять микрочастицы на капле жидкости, помещенной на супергидрофобную поверхность. В результате капля выступает в роли линзы. На нее светит светодиод и капля фокусирует свет в интенсивный пучок, который измеряется вторым светодиодом.

Поскольку капля медленно испаряется, микрочастицы начинают быстро объединяться, а инфекция или протеин перемещается в центр капли, в то время как частицы, не успевшие объединиться, оказываются на поверхности.

В результате процесс диагностирования занимает каких-то две минуты.

Гарсия и Шнайдер уже создали несколько прототипов и продемонстрировали, как устройство может измерить C-реактивный белок в человеческой сере. Благодаря этому устройству можно проверить общее состояние человека, измерив количество протеина в сере, слюне и моче.

Материалы по теме:

Источник:

Ученые смогли воссоздать мозг в миниатюре на кремниевом чипе

Ученые из Университета Калгари (University of Calgary) совместно с Национальным исследовательским советом Канады (National Research Council Canada) смогли еще на шаг приблизиться к разгадке микроустройства нашего мозга. В результате исследований ученым удалось поместить сеть мозговых клеток на кремниевом микрочипе, фактически воссоздав мозг в миниатюре.

Ранее ученые могли отслеживать работу лишь одной или двух клеток, однако благодаря новым микрочипам появилась возможность детального изучения совокупности клеток. Это позволит создавать «автоматизированные сети, предназначенные для наблюдения за клетками мозга, что открывает возможности в будущем разработать лекарства для лечения множества дисфункций головного мозга, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона», согласно интернет-журналу PhysOrg.

Однако это только начало. В дальнейшем новые микрочипы откроют путь к нейроимплантатам для управления искусственными конечностями, лечения инсультов и травм мозга. Globe and Mail даже высказывает идею о совмещении живых нейронов с кремниевыми цепями для создания «органического компьютера». Что из этого станет реальностью, целиком зависит от дальнейших исследований и разработок.

Материалы по теме:

Источник:

Диагностика раковых заболеваний станет быстрее с новым наночипом

Как правило, диагностика и определение ракового заболевания предполагает болезненную процедуру под названием биопсия, после которой следуют несколько волнительных для пациента дней (недель, в случае с особенно недобросовестными больницами или устаревшим оборудованием), когда ему приходится дожидаться диагноза. Однако теперь появился новый метод диагностики некоторых видов рака (в частности, рака губы и ротовой полости), который избавляет людей от всего вышеперечисленного.

Международная исследовательская команда, стоящая за проектом, недавно сообщила о получении $2 млн от Ассоциации национальных институтов здоровья США (National Institutes of Health). Средства пойдут на разработку теста, который является гораздо более простой, нежели биопсия, процедурой: из ротовой полоски безболезненно берется несколько клеток, которые помещают на чип, напоминающий кредитную карточку. Затем «кредитка» вставляется в разработанный ранее анализатор, выдающий результат спустя 10 минут – точность анализатора составляет 93%.

 

Профессор Джон МакДевитт, стоящий во главе разработки наночипа-детектора, держит в руках анализатор от LabNow

Анализатор «прогоняет» образец через систему микроканалов, где он попадает в контакт с биомаркерами, вступающими в реакцию только с зараженными клетками определенного типа. После чего здоровые и больные клетки разграничиваются при помощи пары светодиодов (за счет разности в свечении клеток).

Если текущие исследования докажут, что анализатор по эффективности не уступает биопсии, тогда стоит ожидать его появления в стоматологических кабинетах. Согласитесь, зайдя к стоматологу на плановый визит, не лишним будет проверить себя. Тем более, что не нужно выстаивать длинную очередь, подвергаться болезненной процедуре и потом неделями ждать результата.

Материалы по теме:

Источник:

Инновационные солнечные ячейки PETE – собирают не только свет, но и тепло

Солнечная батарея является весьма «зеленым» способом получения электрической энергии. Вот только эффективность средней солнечной панели редко превышает 20% - это означает, что огромная часть солнечной энергии теряется в виде тепла и других форм энергии. Ученые знают об этом и постоянно совершенствуют солнечные панели. Последняя разработка в сфере солнечной энергии предполагает сбор не только света, но и тепла, излучаемого нашим светилом.

Наиболее популярный тип современных солнечных батарей использует фотоэлектрические ячейки. Их работа основана на восприятии фотонов света определенной энергии и сообщения возбуждения их электронам, после чего те устремляются в движение по проводнику, генерируя ток. Такая схема не идеальна и оставляет множество места для последующего улучшения.

 

 

Средняя ячейка может собрать не более 20% поступающей на нее солнечной энергии, наиболее продвинутые – не более 40%. В общем, множество фотонов только и ждут, чтобы их «собрали». Проблема кроется в избирательности фотоэлектрических ячеек – часто они ограничены излучением видимого спектра, часть которого отражается, а самые заряженные энергией фотоны теряются в виде тепла.

И тут очень кстати пригождается эффект, носящий название термоэлектронной конвертации энергии (thermionic energy converter, TEC). Конвертеры работают, отправляя электроны от горячего катода к менее нагретому аноду (эта технология была разработана под эгидой NASA и Космической программы СССР). В обычных «комнатных» условиях так сильно нагреть катод, чтобы конвертер начал работать, весьма проблематично, однако в условиях интенсивного прямого солнечного света технология просто-таки расцветает.

Ученые смогли приспособить TEC к нуждам солнечных ячеек, внеся некоторые изменения. Получившаяся технология называется термоэлектронной эмиссией фотонов с повышенной энергией (photon-enhanced thermionic emission, PETE). PETE использует катод и анод так же, как и TEC, однако в случае с PETE катод является полупроводником, а не металлической пластиной. В ячейке PETE солнечная энергия доставляет фотоны только до половины пути, возбуждая их и отправляя на поверхность катода. Когда они доходят до поверхности, то генерируют еще больше энергии, поглощая падающее на панель тепло.

Чтобы дальше не утомлять уважаемых читателей тонкостями процесса, приведем цифры результатов. Стократно сконцентрированная солнечная энергия повышает эффективность PETE-ячеек до 32% (вспомните 20% у обычной ячейки). Увеличение концентрации солнечной энергии в 3000 раз еще больше повышает эффективность PETE, доводя ее до 47%.

 

 

Разумеется, есть и минусы. Такую концентрацию солнечной энергии можно получить лишь в самых жарких и сухих областях нашей планеты, либо применив точно настроенные зеркала. В противном случае придется использовать внешний мотор, поддерживающий тепло в катоде – а это уже потеря эффективности. В целом, PETE не ставит каких-то абсолютных и поражающих воображение рекордов, но авторы утверждают, что новая система солнечных ячеек с легкостью превзойдет по эффективности большинство традиционных систем, применяющихся в современных панелях. А если использовать при производстве PETE-ячеек современные наноматериалы, тогда у «классики» вообще не остается никаких шансов.

Материалы по теме:

Источник:

GlobalFoundries освоит EUV-литографию к 2015 году

Компания GlobalFoundries установит оборудование для изготовления интегральных микросхем с применением EUV-литографии во второй половине 2012 года. А к 2014 или 2015 годам планируется подготовить серийное производство кристаллов с использованием глубокого (экстремального) ультрафиолетового излучения.

Сегодня заказы на приобретение технологического оборудования для проведения EUV-литографии разместили такие чипмейкеры, как Intel Corp., Samsung Electronics Co. Ltd., Toshiba Inc. и Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Поставщиком оборудования выступает компания ASML Holding NV. Но пока речь идет лишь об опытной партии станков, которые еще не прошли полный цикл «обкатки». В свою очередь компания GlobalFoundries пока воздерживается от  приобретения такого оборудования, и предпочитает дождаться полностью готовых к работе установок.

Сегодня ведущие производители интегральных микросхем применяют технологию иммерсионной фотолитографии с использованием 193-нм излучения. Такой подход позволил продлить «время жизни» 193-нм фотолитографии, и не проводить кардинальную модернизацию технологического оборудования для перехода на более коротковолновое излучение. Тем не менее, установки для 193-нм иммерсионной фотолитографии оказываются чрезмерно дорогими. Настолько дорогими, что главный вице-президент компании GlobalFoundries по развития технологий и разработкам  Грегг Бартлетт (Gregg Bartlett) высказал предположение, что оборудование для EUV-литографии окажется более дешевым, нежели предшествующее ему.

Компания GlobalFoundries планирует установить новейшее оборудование на своей строящейся фабрике Fab 5 близ Нью-Йорка, которая к тому времени будет введена в строй.

Эксперты сходятся во мнении, что литография с использованием глубокого ультрафиолета (излучения с длиной волны 13 нм) будет применяться для изготовления интегральных микросхем с топологическими нормами не более 15 нм. Первоначально освоить эту технику планировали для выпуска 65-нм микросхем, однако технология распространения так и не получила в связи с отсутствием необходимых и довольно специфичных источников энергии, фоторезистивных материалов, бездефектных масок и других компонентов, без которых проведение процесса фотолитографии невозможно.

Материалы по теме:

Источник:

Нанопокрытие охладит "горячие головы" в 10 раз быстрее

Команда ученых, в состав которой входят сотрудники Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL) и Орегонского университета (Oregon State University, OSU), сообщает о том, что разработанный метод нанесения наноструктурных покрытий позволяет улучшить теплообмен в несколько раз.

 «Десятикратное повышение коэффициента теплоотдачи наблюдается после нанесения наноструктурного покрытия на «голую» алюминиевую подложку. Кроме того, значение критического теплового потока для наноразмерных покрытий возрастает в среднем в четыре раза в сравнении с «чистыми» материалами», - сообщил руководитель проекта со стороны PNNL Терри Хендрикс (Terry Hendricks). При нанесении на теплообменные поверхности покрытия на основе оксида цинка, который образует наноразмерные структуры, внешне напоминающие цветы, эффективность теплопередачи возрастает за счет развитой поверхности и действующих на ней капиллярных сил.

 

Покрытие на основе оксида цинка, нанесенное на медную пластину

 

В ходе эксперимента исследователи наносили разработанное покрытие на алюминиевые, медные и кремниевые пластинки, как наиболее часто используемые материалы в охлаждении электроники. Пластинки нагревали дистиллированную воду в теплоизолированной (чтобы минимизировать влияние теплообмена с окружающей средой) камере. Потери тепла составили около 1,5% от мощности нагревателя.

 

Зависимость теплового потока от перегрева пластин из алюминия, меди и кремния (с покрытием и без).

 

В качестве теплоносителя может использоваться как вода, так и другие жидкости с лучшими охлаждающими характеристиками. Улучшение теплообмена, которое достигается за счет использования новой технологии, может найти применение в потребительских электронных устройствах, промышленных системах, авиационной и космической отраслях.

Авторы исследования заостряют внимание на низкой стоимости техпроцесса нанесения нанопокрытий с учетом применяемого метода – осаждения наноматериалов при помощи микрореактора (Microreactor-assisted nanomaterial deposition, MAND), что позволяет говорить о возможности начала применения технологии в промышленных масштабах в ближайшем будущем.

Материалы по теме:

Источник:

Вещество и свет обменяются информацией через "интерфейс Майнца"

Команда ученых из Университета Иоганна Гуттенберга в Майнце (Johannes Gutenberg University Mainz) под руководством профессора Арно Раушенбетеля (Arno Rauschenbeutel), сделала очередной шаг на пути к появлению полноценного квантового компьютера.

Как известно, современные оптоволоконные сети основаны на передаче импульсов фотонами, причем каждый фотон может передать один бит информации соответствующий нулю или единице. А принимая во внимание тот факт, что фотон одновременно обладает свойствами и частицы, и волны, то есть подчиняется принципам корпускулярно-волнового дуализма, он может нести одновременно оба значения: и ноль, и единицу, то есть находиться в третьем – неопределенном состоянии. Такие свойства  могли бы успешно применяться в передаче квантовой  информации, не поддающейся взлому, однако необходимо решить проблему с тем, где квантовую информацию хранить, - сами фотоны для этого не подходят. Зато отлично подходят атомы. И именно с целью объединения атомов и фотонов в единую систему ученые разработали «интерфейс Майнца» (Mainz Interface).

 

Схема интерфейса Майнца

 

Функционирование интерфейса основывается на использовании лазера, ультратонких стеклянных волокон и атомов цезия. Механизм работы следующий: сквозь стеклянную трубку, диаметр которой в сотни раз меньше человеческого волоса, проходит лазерный луч,  причем длина световой волны больше диаметра трубки. Такая разница в размерах позволяет лазерному лучу «выступать» за пределы трубки и взаимодействовать с охлажденными, практически до абсолютного нуля, атомами цезия, захваченными в ловушку. Находясь в затухающем поле, атомы взаимодействуют с фотонами, обмениваясь квантовой информацией. Исследования показывают, что процесс взаимодействия настолько эффективен, что нескольких тысяч атомов должно хватить для обмена информацией без потерь, что открывает перед «интерфейсом Майнца» широкие перспективы относительно применения в квантовых компьютерах.

Материалы по теме:

Источник:

Наногенератор заменит батарею для кардиостимулятора

Одной из актуальных задач в вопросе дальнейшего совершенствования сердечных имплантатов является создание более компактного и, вместе с тем, надежного источника питания.

Изобретение ученых Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) позволяет значительно продвинуться в данном направлении, при этом избавившись как от традиционной батареи, так и от проводов, доставляющих энергию к имплантату.

 

 

Созданное командой ученых под руководством профессора Жонг Лин Вонга  (Zhong Lin Wang) устройство под названием Muscle-Driven In Vivo Nanogenerator конвертирует кинетическую энергию сокращающихся мышц в электроэнергию, питающую двигатель имплантата. Для наногенератора используется нанопроволока из оксида цинка, способная производить электроэнергию под воздействием внешнего механического усилия благодаря пьезоэлектрическому эффекту.

Первые наногенераторы команда Жонг Лин Вонга продемонстрировала еще в 2005 году. В настоящее время опытный образец наногенератора проходит испытания на крысах. Устройство вживляется или в диафрагму или в сердце.

Первоочередной задачей ученых является повышение мощности устройства до величины, достаточной для обеспечения электрокардиостимулятора энергией в полном объеме.

Материалы по теме:

Источник: 

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥