Исследователи из Северо-Западного университета (США) разработали высокотехнологический пластырь для передачи носителю целого спектра тактильных ощущений от мягких касания и поглаживания до сильного надавливания и растяжений. У изобретения могут быть как развлекательные цели, например, для обратной связи с виртуальностью, так и медицинские, например, помогающие слабовидящим людям лучше ориентироваться в пространстве.

Источник изображений: Northwestern University

Прототип пластыря представляет собой силиконовую основу в виде шестиугольника с 19 приводами. Приводы могут вибрировать или создавать нажим на коже в области касания. Главная инновация заключена именно в приводах, которые заявлены как устройства с рекордной энергоэффективностью.

Приводы принимают сигналы со смартфона по Bluetooth. В каждый из них встроен миниатюрный аккумулятор. Программное обеспечение задаёт порядок и режим включения приводов, для передачи на кожу человека заданных тактильных ощущений. Учёные сумели создать такое решение, которое способно поддерживать два противоположных устойчивых состояния приводов без потребления энергии. Для длительного ношения подобных пластырей — это настоящая находка.

По словам исследователей, они смогли задействовать потенциал, заключённый в естественной упругости кожи человека. При воздействии привода на кожу она сжимается и остаётся в напряжённом состоянии до команды на датчик, после которой переключает привод в противоположное состояние без потребления энергии — только за счёт накопленной силы сжатия.

Кроме передачи тактильных ощущений во время игр и путешествия по виртуальным мирам, предложенный тактильный пластырь обеспечивает слабовидящим людям «базовое зрение». Это своего рода заменитель трости, с помощью которой слабовидящие ощупывают пространство вокруг себя. Теперь это может делать лидар на смартфоне, передавая закодированную информацию на пластырь с датчиками. Эксперименты на добровольцах показали, что система работает успешно и может заменить трость для большего удобства человека с плохим или отсутствующим зрением.

Наука многое узнала о работе нервных тканей мозга, но тайн от этого меньше не становится. На самом деле учёным не хватает тонких инструментов, чтобы без вреда для человека или животного следить за мозговой активностью и процессами на субклеточном уровне. Исследователи из Массачусетского технологического института попытались устранить этот пробел и представили платформу, которую назвали «носимыми устройствами для клеток».

Источник изображения: Pablo Penso, Marta Airaghi

С появлением фитнес-браслетов, умных часов и подобных гаджетов жизнь многих людей изменилась в лучшую сторону. Появилась возможность постоянно следить за своим здоровьем, качеством сна и получать стимул к физической активности. Нечто подобное учёные придумали для клеток нервной ткани. Крошечные плёночные устройства микронного масштаба вводятся в область мозга и обволакивают нервные окончания нейронов — аксоны и дендриты.

Источник изображения: Nature 2024

Обволакивание — сворачивание в трубочку вокруг этих клеточных структур нейронов происходит при активации плёнок светом, что выглядит предпочтительнее хирургического вживления. В своей работе учёные освещали материал зелёным светом в диапазоне 545–555 нм. Обволакивание вдоль или поперёк и до заданного диаметра осуществляется посредством изменения интенсивности и поляризации. Иными словами, это полностью управляемый процесс. Вопрос проникновения вглубь мозга остаётся открытым, но наверняка решаемым, если подобрать диапазон излучения, проникающего сквозь живые ткани.

В качестве материала для искусственных оболочек нервных тканей был испытан азобензол. Он показал полную биосовместимость (в экспериментах на мышах) и может быть использован для работы с нервной тканью человеческого мозга. Поскольку азобензол — это изолятор, его обволакивание нейронных отростков способно повысить их проводимость, что, например, может помочь в лечении таких заболеваний, как атеросклероз, когда живая ткань не может самостоятельно восстановить электроизоляцию.

Исследователи также разработали техпроцесс массового производства азобензольных микронных плёнок относительно простыми методами, не прибегая к использованию чистых комнат, известных в производстве полупроводников. Азобензол наносится на водорастворимую основу и формируется микроштампом, после чего основа растворяется. Это обещает сделать технологию массово доступной.

В перспективе на азобензольной плёнке можно будет создавать гибкие наноэлектронные схемы для управления активностью нейронных отростков или её фиксации. Тогда они станут настоящими фитнес-браслетами для клеток. У нас появится возможность следить за субклеточной активностью и ещё лучше понимать работу мозга и лечить поражающие его заболевания.

Для целого спектра биологических применений разработан крошечный литийионный аккумулятор. Батарея в сборе помещается в каплю воды. Она может использоваться в системах для стимулирования сердечной мышцы, доставки лекарств и питания медицинских нанороботов. Аккумулятор испытан на мышах и когда-нибудь будет применён для лечения людей.

Увеличенный в 50 раз для наглядности муляж «капельного аккумулятора». Источник изображения: University of Oxford

В основе сверхкрошечного литиевого аккумулятора лежит биогидрогель. Добавление в раствор поверхностно-активных веществ формирует из капель биогидрогеля своеобразную гирлянду. Одни капли выполняют функцию разделителя (сепаратора), как в больших аккумуляторах, разделяющих катод и анод, а в других каплях содержатся ионы солей лития, которые при создании цепи начинают двигаться из одной капли в другую, создавая ток и разность потенциалов на противоположных концах «гирлянды».

Объём каждой капли составляет всего 10 нЛ (нанолитров). Все компоненты такого аккумулятора биоразлагаемые и биосовместимые. Это подтвердили опыты на мышах, в сердечную ткань которых был помещён такой аккумулятор. В таком случае устройство предотвращает сердечную аритмию, вызванную хаотическими (болезненными) сокращениями мышц сердца. Использование такого устройства, требующего минимального хирургического вмешательства для вживления в сердечную ткань, позволит сохранять людям здоровье и жизнь, ведь сердечные аритмии — одна из частых причин смерти.

По словам учёных из Оксфордского университета, придумавших «капельный аккумулятор» и подавших на него заявку на патент, такой аккумулятор может также доставлять лекарства и служить перезаряжаемым источником питания для нанороботов.

В Европе завершены первые клинические испытания имплантата сетчатки глаза в сочетании с комплексом носимых приборов для восстановления остроты зрения у людей. Все участвующие в проекте пациенты восстановили потерянную ранее остроту зрения, вернув себе способность читать, разгадывать кроссворды и играть в настольные игры. Пройдёт ещё несколько лет и возможность вернуть ясность зрения станет обычной врачебной практикой.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Развивает исследование американская компания Science Corp. Оригинальная разработка создана на основе исследований учёных Стэнфордского университета и продолжена учреждённой для этого компанией Pixium Vision. Позже она была приобретена компанией Science Corp. Платформа PRIMA представляет собой беспроводной и полностью автономный фотоэлектрический имплантат, хирургическим путём внедряемый под сетчатку больного глаза, очки с камерой и проекционной системой, а также карманный вычислительный блок для обработки и увеличения изображения с камеры.

Источник изображения: Science Corp

Комплекс решений PRIMA нацелен на лечение возрастной макулярной дегенерации (ВМД), которой страдают 8 млн человек по всему миру. В процессе необратимого заболевания, которое называется географическая атрофия (она считается запущенной формой ВМД), пациент теряет остроту зрения — способность различать мелкие детали, что резко снижает качество жизни. Имплантат возвращает потерянную остроту зрения, что доказали клинические испытания PRIMAvera с участием 38 пациентов.

Динамика улучшения остроты зрения по таблице LogMAR. Источник изображения: Science Corp

«Полученные результаты демонстрируют важную веху в лечении тяжёлой потери зрения, вызванной географической атрофией вследствие возрастной макулярной дегенерации. Впервые удалось восстановить центральное зрение сетчатки, ухудшившееся из-за возрастной макулярной дегенерации, — сказал профессор Фрэнк Хольц (Frank Holz), доктор медицинских наук, научный координатор исследования PRIMAvera. — До этого не существовало реальных вариантов лечения для улучшения зрения у таких пациентов».

Острота зрения всех участников была измерена через 6 и 12 месяцев после имплантации с помощью офтальмологической шкалы LogMAR, и результаты продемонстрировали клинически значимое улучшение. Успех определялся способностью распознавать 10 букв (2 строки) таблицы. Некоторые пациенты стали видеть 23 буквы (4,6 строки), а наибольшим улучшением стало распознавание 59 букв (11,8 строки). При этом установка имплантата не ухудшила остроту зрения, если система была отключена, что свидетельствует о хорошем профиле безопасности.

Клинические испытания PRIMAvera (по-итальянски — «весна») были проведены для сертификации комплекса на европейском рынке. Учёные уверены, что через несколько лет возможность вернуть остроту зрения появится у многих людей.

Генеральные прокуроры 14 штатов США обратились в суд с исковым заявлением против сервиса коротких видео TikTok. Платформа обвиняется в нанесении вреда психологическому здоровью несовершеннолетних, а также введении пользователей в заблуждение относительно того, насколько сервис безопасен. Группу истцов возглавили прокуроры Летиша Джеймс (Letitia James) из Нью-Йорка и Роб Бонта (Rob Bonta) из Калифорнии.

Источник изображения: antonbe / pixabay.com

«Наше расследование показало, что TikTok развивает зависимость от социальных сетей для увеличения корпоративной прибыли. TikTok намеренно нацеливается на детей, потому что они знают, что у детей ещё нет защиты или способности создавать здоровые границы вокруг вызывающего привыкание контента», — заявил Бонта. Он также добавил, что нынешний иск стал частью усилий «по защите молодых людей и помощи в борьбе с общенациональным кризисом психологического здоровья молодёжи».

Авторы иска уверены, что TikTok нарушает законы США, разрабатывая функции и продвигая контент, наносящий вред несовершеннолетним пользователям. Отмечается, что бизнес-модель сервиса основана на увеличении времени, которое дети проводят, просматривая ролики на платформе. Это позволяет компании наращивать прибыль от размещения таргетированной рекламы. Для этого сервис интегрировал ряд функций, включая автоматическое воспроизведение видео, продвижение онлайн-контента и историй, которые доступны ограниченное количество времени, а также так называемые «фильтры красоты». Они также ссылаются на некоторые тренды, которые становились вирусными в TikTok, но впоследствии стали причиной гибели подростков.

Прокуроры считают, что TikTok нарушает сразу несколько американских законов, включая федеральный Закон о защите конфиденциальности детей в интернете (COPPA), получая прибыль от использования данных детей младше 13 лет. Отмечается, что TikTok вводил общественность в заблуждение относительно безопасности платформы для детей. В дополнение к этому, истцы считают, что «фильтры красоты» способствуют развитию у несовершеннолетних, особенно девочек, комплекса неполноценности. Авторы иска хотят, чтобы суд обязал TikTok изменить сою бизнес-модель, а также назначил денежные штрафы.

Представитель TikTok Алекс Хаурек (Alex Haurek) заявил, что компания «категорически не согласна с этими утверждениями, многие из которых считает неточными и вводящими в заблуждение». Он добавил, что сервис остаётся привержен работе, которая уже была проведена и ведётся для защиты подростков. По словам Хаурека, TikTok более двух лет сотрудничал с группой прокуроров, «и невероятно досадно, что они пошли на этот шаг вместо того, чтобы работать с нами над конструктивными решениями проблем всей индустрии».

Десять лет кропотливой работы привели к появлению первой в мире объёмной карты фрагмента человеческого мозга с субклеточным разрешением. В одном кубическом миллиметре серого вещества женского мозга обнаружено 57 тыс. клеток и 150 млн синапсов. Карта раскрыла детали всех хитросплетений нервной ткани во всём многообразии обнаруженных там клеток, среди которых нашлись неизвестные науке, что вывело изучение топологии мозга на новый уровень.

Источник изображения: Harvard and Google

Ещё в 2014 году женщине с диагнозом эпилепсия была сделана операция по удалению крошечного участка cortex cerebri — ткани серого вещества головного мозга, покрывающей оба полушария тонким слоем. Группа учёных из Гарвардского университета взялась восстановить как можно более точную объёмную карту образца. Для этого ткани насытили тяжёлыми металлами, которые связались с липидным слоем мембран нервных клеток и проявили их для считывания электронным микроскопом. Затем ткани напитали отвердевающим раствором и нарезали на пластинки толщиной по 34 нм, после чего начали сканирование и составление карты.

Объём сырых данных по 2D-срезам составил 1,4 Пбайт. Для обработки информации по сшиванию изображений в один 3D-объект учёные запросили помощи у компании Google. Последняя предоставила ресурсы на основе систем машинного обучения. Кроме этого, учёные вручную раскрашивали ткани в самых сложных случаях и проверяли точность работы модели. Для лучшей визуализации самые маленькие клетки окрасили в синий цвет, а самые большие — в красный. Клетки промежуточных размеров получили свои цвета из обычной спектральной палитры.

На выходе получилась самая подробная на сегодня интерактивная карта объёма ткани мозга человека с субклеточным разрешением. Она выложена в открытый доступ, чтобы любой научный коллектив мог использовать карту для собственных исследований. Карта проявила много удивительного и даже неожиданного. Например, учёные обнаружили расширения нервных клеток в виде яйцевидных клеток-отростков неизвестного назначения, которые раньше науке не были известны. Обнаружены также зеркальные по форме клетки и нейроны, опутавшие нервной тканью сами себя.

Изучение карты нервной ткани позволит прояснить топологию сети и работу её отдельных участков. Это важно не только для понимания работы мозга, что поможет лечить множество связанных с ним заболеваний, но также обещает оказать влияние на развитие технологий искусственного интеллекта. А развить их можно только понимая основы — работу человеческого мозга, которая пока полна загадок.

Компания Perceptive из Бостона представила первого в мире робота-стоматолога, который под управлением искусственного интеллекта смог самостоятельно провести процедуру на зубах живого человека. Зубной кабинет мало у кого вызывает тёплые чувства, и вряд ли кто-то захочет провести в нём лишний час. Созданный в Perceptive робот поможет с этим — процедуру опиловки зубов для установки коронки он выполняет всего за 15 мин вместо обычных сеансов по 2 часа.

Источник изображений: Perceptive

Предложенное решение пока не одобрено для клинического использования, поэтому роботы-стоматологи ещё нескоро появятся на вооружении врачей. Тем не менее, рано или поздно такое произойдёт. По крайней мере, телемедицина становится практикой, а это прямой путь к созданию инструментов для проведения удалённых операций и прямого обучения им платформ с ИИ.

Робот-стоматолог Perceptive пока выполняет только одну процедуру — опиливает зубы для предстоящей установки коронок. Врач-человек обычно назначает два сеанса по два часа для проведения такой процедуры. Робот, как утверждают разработчики, справился с задачей за 15 мин. Более того, робот безопасно проводит обработку зубов даже вертящемуся пациенту.

«Мы рады успешно завершить первую в мире полностью автоматизированную роботизированную стоматологическую процедуру, — заявил доктор Крис Кириелло (Chris Ciriello), генеральный директор и основатель Perceptive. — Этот медицинский прорыв повышает точность и эффективность стоматологических процедур, а также демократизирует доступ к более качественной стоматологической помощи для пациентов с лучшим клиническим результатом. Мы с нетерпением ожидаем совершенствования нашей системы и создания новаторских масштабируемых, полностью автоматизированных стоматологических решений для пациентов».

До начала операции врач проводит сканирование ротовой полости пациента ручным ОКТ-сканером. На основании полученных снимков, которые позволяют с 90-процентной точностью обнаружить все полости в зубах, производится постановка задачи искусственному интеллекту (которая также обсуждается с пациентом). После этого робот приступает к работе и опиливает зубы с точностью станка с программным управлением. По словам компании, это происходит быстро, безболезненно, точно и, возможно, по более скромной цене, чем работа врача-человека.

Учёные из США использовали белок из куриных яиц для создания идеального биологического гидрогеля для 3D-печати живых тканей и даже органов. Исследователи наделили обычный белок свойствами фотополимеризации, позволив ему превращаться в объёмные модели произвольной формы. Это прорыв для исследований по фармакологии, медицине и трансплантации органов, хотя работы в этом направлении предстоит ещё много.

Источник изображения: Terasaki

Сегодня для 3D-печати живых тканей используется множество природных и синтетических материалов. Все они имеют свои достоинства и недостатки, но объединяет их всех ровно одно — высокая цена решений на фоне ограниченных возможностей. Учёные с факультета Терасаки (Terasaki) Калифорнийского университета смогли превратить в гидрогель для 3D-печати живых тканей обычный белок из куриных яиц. Решение оказалось настолько же дешёвое, как и эффективное с впечатляющим набором свойств.

Материалы для 3D-печати должны уметь сохранять форму модели, что обычному куриному белку недоступно. Чтобы изменить это, учёные добавили в белок метакрильные группы, используя для этого метакриловую кислоту. Одно из свойств этой кислоты — фотополимеризация, то есть затвердевание под воздействием света. Белок с метакрильными включениями также оказался чувствительным к свету. При освещении он образовывал прочные продольные связи с лежащими выше и ниже слоями, что позволяло печатать объёмную модель.

Сам по себе белок не является аналогом сердца, печени и даже кожи человека. Но он создаёт основу для управляемого роста специализированных клеток, обеспечивая им защиту, питание и форму.

«Этот инновационный подход к созданию биоконструкций из яичных белков демонстрирует огромный потенциал биоинженерных материалов в тканевой инженерии, — поясняют учёные. — Используя легкодоступные природные ресурсы и улучшая их с помощью хитроумных химических модификаций, мы открываем новые возможности для персонализированной регенеративной медицины. Такие прорывы имеют решающее значение в нашем стремлении разработать более эффективные и доступные решения для лечения полиорганной недостаточности, сердечнососудистых заболеваний и рака».

В журнале Nature вышла статья, в которой учёные из Вашингтонского университета (UW) опровергли утверждение Илона Маска (Elon Musk) о будущих превосходных возможностях имплантата Blindsight для возвращения или наделения зрением незрячих или слабовидящих людей. Маск не знаком с работой мозга, а зрение — это не набор пикселей, заявили учёные. Всё намного сложнее и техника неспособна подняться до уровня живых тканей и, тем более, превзойти их.

Источник изображения: Computerra

В марте этого года стало известно, что компания Neuralink Илон Маска разрабатывает и даже испытывает кортикальный имплантат Blindsight (дословно — «Слепое зрение»). После очевидного успеха с мозговым имплантатом Neuralink для возвращения коммуникативных функций пациентам с травмами спинного мозга сообщение о новом чудо-имплантате для возвращения зрения было воспринято с энтузиазмом. Потеря зрения — это достаточно частый случай в медицинской практике, не говоря о врождённых пороках такого рода. Часто зрение стабильно ухудшается по мере старения людей, и это сегодня воспринимается как неизбежное зло.

20 марта 2024 года Маск в своём аккаунте в социальной сети X опубликовал короткое сообщение о следующем продукте компании — имплантате Blindsight. «Поначалу разрешение [искусственного зрения] будет низким, как в ранней графике Nintendo, но в конечном итоге может превысить нормальное человеческое зрение», — позже пояснил Маск в X. Учёные из Вашингтонского университета зацепились за эту фразу и попытались выяснить, так ли это.

Модели электродных матриц и то, как видео с кошками будет обрабатываться в зрительной коре головного мозга. Источник изображения: Fine, I & Boynton, G/CC By 4.0

Для исследования возможностей искусственного раздражителя кортикальных клеток зрительной коры головного мозга — без участия зрения и каналов для передачи сигналов непосредственно по нервной ткани к мозгу — была использована простая компьютерная модель в качестве «виртуальных пациентов». Учёные показали, что позиция инженеров, что мозг получает сигналы подобно пикселям на экране матрицы или дисплея, не соответствует реальному положению дел. Симуляция наглядно показала, как пациент с определённым числом пикселей будет видеть, например, кошку.

На обычном изображении кошки из массива 44 тыс. пикселей животное видно с достаточным качеством. Но если такой же массив будет раздражать нейроны в зрительной коре головного мозга, то ситуация резко меняется в сторону ухудшения. На видео учёные показали, как это будет выглядеть. О присутствии в кадре кошки можно только догадываться.

Проблема в том, поясняют исследователи, что изображение подаётся на нейроны с перекрытием и с кодированием. Каждый нейрон, отвечающий за зрение, получает сложный (кодированный) сигнал от массива чувствительных клеток в глазах — так называемое рецептивное поле. Также информация поступает больше чем на один нейрон. Простая стимуляция клеток мозга не равнозначна обычному зрению и едва ли сможет когда-нибудь приблизиться к обычному качеству зрения людей, не говоря о том, чтобы превзойти его. Даже миллионы «пикселей» — высокое разрешение стимулирующего нейроны имплантата — не решат проблемы с кодированием зрительной информации до качества выше среднего.

Учёные не исключили прорыва на данном направлении, но призывают с осторожностью говорить сегодня о возвращении людям превосходного зрения. Это может породить неоправданные ожидания, которые будут разбиты реальностью и сделают больных уязвимыми.

Четыре года назад весь мир оказался в плену страха перед синим светом экранов гаджетов. Причиной для опасений стало обоснованное наукой угнетение выработки мелатонина в организме людей в вечернее и ночное время, чему способствовал синий свет экранов смартфонов, компьютеров и телевизоров. Теперь же выяснилось, что синий свет от гаджетов также пагубно влияет на кожу.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Уже есть научные работы, которые обнаруживают существенное влияние синего света на пигментацию кожи. Синий свет усиливает выработку меланина, что для большинства людей вряд ли будет иметь значение. И всё же, данные показывают, что синий свет сильнее воздействует на людей с тёмной кожей и поэтому более опасен для них в этом плане, а также может спровоцировать усиленную пигментацию кожи у граждан с гиперактивной выработкой меланина. Пятна на коже лица, к которому мы подносим смартфон, очевидно, не лучшее украшение, поэтому для людей с чувствительной кожей следует учитывать эту особенность синего света.

Также синий свет может разрушать коллаген (структурный белок) в составе кожи, что ведёт к появлению морщин. Учёные установили явную связь между синим светом смартфона и появлением морщин, однако она проявляется только при достаточно близком и непрерывном «облучении». Например, необходимо один час держать включённый смартфон на расстоянии 1 см от кожи. Отодвинув смартфон от лица на 10 см мы снижаем негативный эффект от света в 100 раз. Иначе говоря, при обычном использовании гаджетов это не такая уж большая опасность для здоровья кожи. Но здесь также следует напомнить, что есть люди с повышенной чувствительностью.

Третий фактор влияния синего света на кожу косвенный. Это уже избитая тема угнетения выработки мелатонина — гормона, играющего ключевую роль в процессе засыпания. Проблемы со сном обернутся проблемами с кожей. Недостаток сна, стресс перед сном — социальные сети, игры и другое спровоцируют воспалительные процессы в организме и выльются в ухудшении кожного покрова вплоть до видимых поражений. Отключение синего света в этом случае не поможет. Необходимо понимать и принимать гигиену использования гаджетов перед сном.

В остальных двух случаях людям с чувствительной кожей могут помочь косметические средства защиты широкого спектра. Синий свет будет лишь частью проблемы заботы о коже, но это всё ещё обсуждаемый вопрос. Исследований о пользе косметики для защиты граждан от света экранов гаджетов нет. Очевидная польза есть только для производителей косметики, но это уже другая история.

Учёные из Медицинской школы Университета Дьюка осветили неожиданную проблему, которую предстоит решить для полёта людей на Марс — срок годности лекарств. В корабле и на Марсе нет аптек со свежими препаратами, а большинство современных лекарств может храниться менее 36 месяцев. Полёт на Красную планету и обратно продлится не менее трёх лет, что оставит экипаж наедине с просроченной фармацевтикой.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Учёные предположили, что экипаж марсианского корабля получит такую же аптечку, которая собрана для МКС. В неё входят 106 наименований лекарств, начиная со средства для удаления ушной серы и заканчивая нейролептиками. В открытом доступе нашлись данные о сроках годности 91 препарата из 106, и 54 из них при хранении в оригинальной упаковке пригодны к использованию в течение 36 месяцев. У остальных препаратов ещё более короткий срок годности — до 24 месяцев.

«Это не обязательно означает, что лекарства не подействуют, но точно так же, как вам не следует принимать лекарства с истекшим сроком годности, которые валяются у вас дома, космическим агентствам придется брать в расчёт, что лекарства с истёкшим сроком годности окажутся менее эффективными», — предупредили исследователи.

Также существуют опасения, что в условиях микрогравитации и повышенного уровня радиации молекулярный состав лекарств может измениться быстрее. Это серьёзная проблема, поскольку длительный космический полёт истощит организмы людей даже прошедших изначально суровый отбор по состоянию здоровья.

«Фармацевтические препараты, вероятно, станут краеугольным камнем поддержания здоровья и работоспособности людей, участвующих в исследовательских космических миссиях, — пишут авторы работы. — В общественных знаниях существует пробел в отношении предполагаемых сроков годности лекарств, содержащихся в формуляре МКС. Крайне важно знать и понимать эти фармакологические параметры, чтобы обеспечить безопасную и эффективную астрофармацевтику».

Стартап Inbrain Neuroelectronics из Барселоны добился разрешения на первые в мире эксперименты с перспективным нейроимплантатом из графена. В отличие от традиционных металлических электродов для считывания активности клеток мозга, графен не подвержен электрохимическим изменениям, что позволит использовать более мощную стимуляцию тканей с выраженным терапевтическим эффектом. Графеновые имплантаты будут не просто считывать сигналы, они будут лечить.

Источник изображения: Inbrain Neuroelectronics

Погружение электродов имплантатов в мозг или их тесный контакт с живыми тканями мозга равнозначно погружению металла в электролит. При прохождении даже слабого электрического сигнала на границе электролит/металл происходят так называемые фарадеевские (электрохимические окислительно-восстановительные) процессы, которые постепенно снижают эффективность электродов. Ситуация усугубляется, если требуется стимулировать ткани мозга более сильными импульсами, что, например, необходимо делать для проведения терапии (лечения).

Инженеры Inbrain Neuroelectronics предложили обойти это ограничение с помощью электродов из графена. Графен — это обычный углерод с высокой проводимостью, обусловленной его строением. В электролите он ни окисляется, ни восстанавливается. Имплантируемый в мозг графеновый датчик в виде массива точек мкм размера сможет считывать импульсы с нервной ткани пациента и, в случае необходимости, возвращать ей стимулирующие импульсы повышенной мощности без опасения вызвать ухудшение в работе электродов, а в мозг лишний раз лучше не влезать, с чем все согласятся.

Впервые в мире датчик Inbrain будет испытан этим летом в Университете Манчестера во время операции по удалению пациенту опухоли головного мозга. Датчик Inbrain будет использоваться в данном случае как регистратор здоровой ткани для определения границ опухоли, чтобы не удалить пациенту незатронутые болезнью области мозга. На следующем этапе датчик будет испытан на больном болезнью Паркинсона. Интерфейс в таком случае помещается в области нигростриарного пути, что поможет с высоким разрешением регистрировать мозговую активность пациента в процессе его активности.

На втором этапе датчик тоже не будет напрямую использоваться для восстановления здоровья пациента. Его задачей станет выявление симптомов, указывающих на улучшение или ухудшение течения болезни. Это должно помочь снизить приём часто небезопасных лекарств до 50 %.

На третьем этапе испытаний графенового нейродатчика его будут использовать непосредственно для терапии болезни Паркинсона. Предложенное решение будет способно выдержать без запуска фарадеевских реакций в 200 раз более сильный импульс, чем металлические электроды. Графеновые имплантаты компания уже проверила на биосовместимость с тканями мозга на «крупных животных» и уверена, что у людей не возникнет проблем совместимости с графеном.

С производством графеновых датчиков всё достаточно просто, заявляют в компании. Они могут выпускаться на любом даже не самом современном полупроводниковом заводе. Их толщина составляет 10 мкм, а точки-контакты будут размерами от 25 до 300 мкм.

Исследователи Массачусетского технологического института создали и испытали вместе с пациентами передовой бионический протез голеностопного сустава. Протез считывает сигналы о мышечных сокращениях на оставшейся части конечности и достраивает алгоритм работы недостающей части, транслируя его в сигналы для электромеханического протеза. С таким протезом пациенты могут танцевать, заявили учёные.

Источник изображения: Hugh Herr and Hyungeun Song / MIT

Операции по ампутации конечностей разрывают нервные связи и мышцы, участвующие в работе конечностей. Эти мышцы делятся на агонистов, которые отвечают за конкретные действия и антагонистов, которые совершают обратное движение. Как предположили в MIT, отсутствие (ампутация) агонистов не помешает восстановить нервный сигнал и реакцию на него протеза, если считать данные с мышц антогонистов.

С помощью специального хирургического вмешательства в процессе ампутации конечности на мышцах антагонистах создаётся интерфейс для считывания импульсов по их сокращению. Также операция должна предусматривать сохранение работы этих мышц, что, вероятно, потребует дополнительных хирургических действий по закреплению мышц со стороны ампутации. Затем эти сигналы считываются протезом голени, который заканчивается механической стопой с несколькими степенями свободы. Контроллер декодирует сигналы с мышц-антагонистов и направляет их на сервомоторы голеностопа, делая ходьбу пациента более естественной.

Нервные сигналы, приходящие в мышцы выше уровня ампутации, соответствуют намерениям человека двигать отсутствующей (фантомной) конечностью. Работа с семью пациентами показала, что во всех случаях интерфейс AMI (мионевральный интерфейс агонист-антагонист) сходу показывает свои лучшие качества, делая походку пациента более естественной и простой, а также снижает посттравматические боли в ампутированных частях конечностей. В MIT рассчитывают, что коммерческий вариант бионического протеза с интерфейсом AMI будет готов через пять лет. А пока на видео выше можно посмотреть, как пациент с механической ногой ходит по лестнице. Это просто фантастика.

Южнокорейский учёный Сок Ву Ли (Lee Seok Woo) создал сверхтонкий аккумулятор для умных контактных линз, заряжать который можно от слёз. Источником энергии для заряда аккумулятора служит глюкоза, которая содержится в слёзах. Первоначально работа была направлена на создание бесконтактных глюкометров для помощи людям с диабетом. Четвёртый эпизод шпионской киносаги «Миссия невыполнима» вдохновил учёного на создание батареи для умной контактной линзы.

Источник изображений: Lauren Choo | CNBC

Толщина «глюкозного» аккумулятора всего 0,2 мм, что примерно в два раза толще человеческого волоса. Его размеры были ограничены толщиной современных контактных линз или примерно 0,5 мм, в которые можно было бы без проблем установить такую батарею. Заявленного напряжения прототипа аккумулятора пока недостаточно для чего-то существенного — оно всего 0,3–0,6 В, но учёные обещают улучшить характеристики продукта. По крайней мере, они знают, к чему стремятся.

Для зарядки аккумулятора, покрытого глюкозой, его помещают в физиологический раствор, насыщенный ионами натрия и хлора (хлоридами). В процессе реакции глюкозы с ионами происходит заряд аккумулятора. После 8 часов нахождения в растворе аккумулятор заряжается до 80 % ёмкости и может потом работать в течение нескольких часов в течение суток. Альтернативный вариант заряда от слёз, очевидно, менее действенный, но тоже рабочий. Чтобы зарядить батарею от слёз нужно чаще плакать, поясняют учёные.

«Раствор слёз также содержит глюкозу. Это означает, что, пока вы носите контактные линзы, ваши слезы также могут заряжать аккумулятор, — говорит Ли. — Если вы будете больше плакать, то сможете зарядить свой аккумулятор ещё больше».

Аккумулятор можно заряжать в физрастворе и обычным методом — подавая на него питание по проводам

Предложенное учёными решение способно помочь сразу с двумя проблемами: обеспечить безопасную зарядку аккумулятора умной контактной линзы и позволить следить за уровнем глюкозы в организме пациентов. На стадии коммерческой зрелости такие линзы будут стоить всего несколько долларов, уверены учёные. Что об этом думают производители, не уточняется.

Человечество столетиями использует медьсодержащие препараты для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений. Также медь известна способностью при контакте убивать болезнетворные бактерии человека. Добавка меди к покрытию сенсорных экранов значительно снизила бы биологическую опасность использования сенсорных дисплеев в общественных местах, что в «постковидные» времена пришлось бы весьма кстати. К сожалению, медь непрозрачна, но варианты нашлись.

Наноструктурированное антимикробное медное покрытие сенсорных дисплеев. Источник изображения: ICFO

Исследователи из испанского Каталонского института исследований и перспектив (ICREA), Института фотонных наук (ICFO) и корпорации Corning придумали, как сделать медное покрытие дисплеев прозрачным для видимого света и сохранить при этом его бактерицидные свойства. Придуманное решение назвали TANCS или, по-русски «прозрачная наноструктурированная медная поверхность».

На первом этапе процесса на подложку Corning Gorilla Glass нанесли плёнку из меди. Затем с помощью техпроцесса «быстрый термический отжиг» плёнку нагревали до 390 ℃ и выдерживали при этой температуре 10 мин, после чего охлаждали. В результате такой процедуры плёнка растекалась на множество равномерно размещённых медных наночастиц.

Проверка показала, что в таком виде покрытие сохраняет антибактериальные свойства меди, но стало прозрачным, нейтральным по цвету и сохранило электропроводность. Дополнительно поверх пленки были нанесены слои диоксида кремния и фторсиланов (водо- и жироотталкивающих соединений), что дополнительно повысило прочность покрытия и повысило его эффективность.

В ходе испытаний было установлено, что покрытие TANCS в течение 2 ч уничтожает 99,9 % бактерий золотистого стафилококка. При этом покрытие оставалось целым и эффективным даже после многократных процедур очистки чистящими средствами. Проверка по ускоренной процедуре показала, что если в течение 2 лет такое покрытие дважды в день тщательно очищать, то оно полностью сохранит свои бактерицидные и другие свойства.

«Хотя для полноценного коммерческого применения необходимы дальнейшие разработки, это шаг в правильном направлении, позволяющий создать антимикробные сенсорные экраны для общественных или персональных дисплеев», — заявили разработчики.