Сегодня 20 августа 2017
18+
E3 2017
Теги → искусственный

Искусственная кожа может помочь в лечении диабета

Кожные трансплантаты, выполненные с использованием технологии редактирования генов CRISPR, не позволяют развиваться диабету у мышей, и учёные утверждают, что эти свойства искусственной кожи могут оказаться полезными и в лечении людей.

В ходе исследования с целью проверки концепции учёные Чикагского университета отредактировали стволовые клетки новорождённых мышей для контролируемой выработки глюкагоноподобного пептида 1 (GLP-1). Этот гормон стимулирует синтез инсулина поджелудочной железой при сохранении необходимого уровня глюкозы в крови. Затем генетически модифицированные кожные трансплантаты пересаживали мышам, находившимся на диете с высоким содержанием жиров, чтобы вызвать ожирение. У этих мышей менялась на противоположную резистентность к инсулину, и их вес был вполовину меньше, чем у мышей без пересаженной кожи.

GARO/PHANIE/REX/Shutterstock

GARO/PHANIE/REX/Shutterstock

Ожирение является одним из основных факторов риска, которые могут вызывать заболевание диабетом типа 2 с высокой резистентностью к инсулину. По словам руководителя исследования, искусственная человеческая кожа, изготовленная из стволовых клеток, может использоваться для лечения людей с этим заболеванием.

Искусственная кожа используется для лечения пациентов с ожогами на протяжении десятилетий. Но по мере развития технологий до такой степени, что теперь можно выращивать кожу в лабораторных условиях, исследователи занялись поиском способов её применения для лечения других заболеваний. Исследователи утверждают, что теперь они имеют возможность изучать использование различных модифицированных генов трансплантатов для лечения различных заболеваний.

NASA будет изучать полярное сияние с помощью искусственных облаков

Национальное управление США по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) сообщило о планах по запуску геофизической ракеты с ракетного полигона Poker Flat Research Range на Аляске с период с 13 февраля по 3 марта, которая будет формировать искусственные облака в течение непродолжительного 10-минутного полёта.

Ракета Black Brant IX длиной 17 м является одной из пяти планируемых к запуску с января по март ракет, каждая из которых будет нести приборы для изучения полярного сияния и его взаимодействия с верхними слоями атмосферы Земли и ионосферы.

Вместе с ней почти одновременно будет запущена ещё одна Black Brant IX, однако формировать искусственные облака будет только та ракета, у которой максимальная высота полёта составит 107 миль (172 км). В ходе полёта она выпустит небольшое количество триметилалюминия, который, вступив в реакцию с атмосферой, образует облака в пространстве над Землёй на высоте от 60 до 100 миль (97–160 км). Эти облака помогут учёным визуально отслеживать движение воздушных масс внутри полярного сияния.

Триметилалюминий (TMA) вступает в реакцию с кислородом при контакте с атмосферой. Продуктами реакции являются оксид алюминия, диоксид углерода и водяной пар, которые также встречаются в природе в атмосфере. Количество используемого в тесте TMA значительно меньше, чем его расходуется для фейерверка в День независимости США.

Видео дня: первое «сердце на чипе» на 3D-принтере

Исследователи Гарвардского университета разработал первый в отрасли напечатанный на 3D-принтере «орган на чипе» с интегрированными сенсорами. Первым таким органом, созданным с помощью полностью автономного цифрового технологического процесса, стало сердце. «Сердце на чипе» легко воссоздать, настроить для сбора данных в исследованиях любой длительности, оно позволяет учёным отказаться от практики использования подопытных животных.

Искусственное сердце. Источник: Южно-Калифорнийский Университет

Искусственное сердце. Источник: Южно-Калифорнийский Университет

«Органы на чипе» имитируют структуру и функции настоящих органов. Исследователи Гарвардского университета разработали микрофизиологические системы, которые повторяют микроархитектуру и функции лёгких, сердца, языка, кишечника. При этом стоит отметить, что традиционный процесс создания таких искусственных органов отличается очень высокой стоимостью. Они производятся в чистых комнатах с использованием сложных многоэтапных литографических процессов. Сбор данных требует микроскопию или высокоскоростные камеры. Подход инженеров с использованием 3D-печати делает этот процесс проще и дешевле.

Пока что данные искусственные органы не способны заменить живые, а могут использоваться только в исследовательских целях.

Космический спутник «Маяк»: светит мне знакомая звезда

Изучение космоса всегда считалось прерогативой государства, а на земной орбите подавляющее большинство спутников было запущенно в рамках военных программ для выполнения соответствующих целей. Тем не менее, SpaceX уже доказала всему миру, что частная компания в США способна составить конкуренцию Национальному космическому агентству и предложить куда более выгодные условия для отправки грузов на МКС, чем это прежде делало NASA. Специалистам SpaceX удалось не просто минимизировать затраты, а стать разработчиками инновационного решения — возвращаемой первой ступени ракеты-носителя Falcon 9, об успешном испытании которой мы рассказывали в материалах нашего сайта. 

phys.org

phys.org

Инициатива российской команды, занятой реализацией проекта под названием «Маяк», конечно, не может похвастаться аналогичными масштабами и технологическими решениями, которые могут войти в учебники и изменить сам подход в исследовании космического пространства. Тем не менее, хотя и с научной точки зрения ценность спутника «Маяк» кажется не такой уж и большой, не стоит забывать, что подобная инициатива — это пробный шаг в данном направлении, реализация которого ведётся практически на одном энтузиазме без какой-либо явной поддержки со стороны государства. 

www.youtube.com

www.youtube.com

В чём особенность готовящегося к запуску наноспутника «Маяк» класса CubeSat, который станет ещё одним сверхмалым искусственным спутником Земли на её орбите? В отличии от множества аналогичных по конструкции аппаратов, регулярно выводимых на орбиту, создатели «Маяка» обещают сделать его самым ярким объектом на ночном небе. При этом видно «космический маяк» будет с любой точки планеты. 

www.youtube.com

www.youtube.com

Для воплощения в жизнь задуманного при достижении высоты в 700 км космический спутник «раскроется» — развернёт специальную конструкцию, напоминающую по форме пирамиду с зеркальным покрытием. Площадь отражающей солнечные лучи поверхности составит 16 м2, что сделает сияние «Маяка» на ночном небе значительно ярче всех других звёзд. На данном этапе команда ищет финансирование для завершения проекта, включающего в себя проведение ряда испытаний и, непосредственно, сам запуск.

Организованная кампания по сбору средств позволит завершить начатое и зажечь новую «звезду» на небе уже в III квартале 2016 года. Но для этого потребуется привлечь инвестиции в размере 8 млн 266 тыс рублей: каждый из участников краудфандинга внесёт вклад в развитие отечественной науки и, в случае успешного запуска спутника, сможет через мобильное приложение следить за его текущим местоположением на небосводе.

cosmomayak.ru

cosmomayak.ru

Целью проекта «Маяк», прежде всего, является популяризация космической тематики среди отечественных граждан, попытка привлечения в отрасль молодых специалистов, которые, получив реальный опыт и объединив усилия, смогут в будущем повторить успех SpaceX. 

Создана искусственная кожа, чувствующая силу касания

Инженеры Стэндфордского университета создали пластиковую «кожу», которая определяет силу касания и формирует электрический сигнал, который доносит эту информацию до живых клеток мозга.

Стэндфордский университет

Стэндфордский университет

Семнадцать специалистов под руководством профессора Дзенань Бао (Zhenan Bao), работающей над этим направлением уже десять лет, разработали материал, который имитирует такие свойства человеческой кожи как пластичность и способность к заживлению. Кроме того, изобретение включает сеть датчиков, которые воспринимают и отправляют мозгу информацию о силе касания, температуре и боли. В конечном итоге, эта разработка должна найти применение в протезах конечностей.

Стэндфордский университет

Стэндфордский университет

Как отмечает госпожа Бао, впервые удалось получить такой материал, способный определять давление и транслировать сигналы нервной системе. Верхний слой создаёт чувствительный механизм. При этом чувствительность датчиков такая же, как и кожи человека. То есть искусственная кожа способна легко различать лёгкое касание пальца от рукопожатия, например. Нижележащий слой транспортирует электрические сигналы и преобразовывает их в биохимические стимулы, совместимые с нервными клетками.

Стэндфордский университет

Стэндфордский университет

В искусственную кожу встроены миллиарды углеродных нанотрубок. При давлении на пластик нанотрубки «сжимаются» ближе друг к другу, что позволяет им проводить электричество (чем больше надавливание, тем значение тока выше).

Стэндфордский университет

Стэндфордский университет

Гибкие электронные компоненты инженерам помогли разработать специалисты из компании PARC. При разработке интерфейса взаимодействия электроники с нейронами использовалась техника Карла Дейсерота (Karl Deisseroth), известного специалиста в области оптогенетики.

Disney и Open Bionics займутся разработкой стилизованных детских протезов

Авторы британского стартапа Open Bionics, занимающегося вопросом протезирования детей, решили приложить все усилия, чтобы сделать и без того нерадостную жизнь лишившегося конечностей ребёнка более яркой. Наиболее оригинальной специалистам c Туманного Альбиона показалась идея преобразования стилистической составляющей протезов, которые, несмотря даже на продвинутую функциональность и сочетание передовых технологий, вряд ли можно назвать эстетически привлекательными конструкциями.

Помочь с реализацией задуманного взялась компания Disney, которая в тандеме с Open Bionics намерена в скором времени представить плоды совместного труда. Конечной целью проекта является изготовление с задействованием 3D-печатающих устройств недорогих протезов рук, которые бы внешне являлись копией того же манипулятора костюма «Железного человека», конечности мультипликационной героини по имени Эльза (Elsa) из «Холодного сердца» или, скажем, напоминали бы руку с лазерным мечом, который использовали джедаи и ситхи в «Звёздных войнах».

www.icollector.com

www.icollector.com

Стоит отметить, что Disney со своей стороны не только оказала финансовую поддержку стартапу в размере $120 тыс., но и посодействовала в рамках программы Techstars Accelerator, безвозмездно предоставив лицензию на производство протезов в виде конечностей персонажей анимационных картин и кинолент. Проектируемые протезы получат и несколько дополнительных, в сравнении с их классическими аналогами, опций. Так, к примеру, обратная связь даст возможность понять ребёнку, что чувствовал «Железный человек», выпуская из ладони мощный заряд энергии по неприятелям, а также осуществлять на основе возникающей при тактильной отдаче реакции тщательную настройку протеза.      

«Потенциал подобного рода протезирования заключается в следующем: стилизованному под руку популярного диснеевского персонажа протезу под силу изменить реакцию современного общества. И вместо зачастую неудобного и даже больного для человека с искусственной рукой вопроса о том, где он потерял конечность, собеседник бы интересовался функциональными особенностями «роботизированной руки», ощущениями от обладания столь необычным протезом», — рассказал в интервью журналистам The Independent генеральный директор Open Bionics. 

www.hypable.com

www.hypable.com

«То, что прежде казалось их самым уязвимым местом и слабостью, теперь будет воспринято как их сильная сторона. Это действительно умный способ расширить возможности детей», — подытожил руководитель Open Bionics Джоел Гиббард (Joel Gibbard).  

Концепт синтетического глаза — очередная новинка биохакеров

Человеческий глаз — одно из самых сложнейших и удивительных творений природы. Однако оно не является идеальным. Глаза ухудшаются со временем, подвержены заболеваниям и страдают повышенной чувствительностью. Группа итальянских биохакеров намеревается улучшить ситуацию, заменив человеческий глаз синтетическим.

mhoxdesign.com

mhoxdesign.com

Итальянский биотехнологический стартап MHOX (увы, сайт сейчас не работает) обещает в скором будущем представить линейку искусственных глаз, которые заменят настоящие. 

«Последние разработки в области 3D печати и биохакинга, дают все основания полагать, что в ближайшем будущем, станет возможна массовая печать искусственных человеческих органов для замены или улучшения природных частей тела», — заявил ведущий дизайнер компании Филиппо Нассетти (Filippo Nassetti).

Проект по созданию синтетического глаза носит название Enhance Your Eye (EYE). Искусственные органы зрения будут изготавливаться при помощи особого 3D принтера. В мире уже существуют устройства, позволяющие печатать уши, сосуды и даже почки. Глаза, благодаря своей сложности, пока остаются недоступными для новой технологии.

MHOX разрабатывает три вида искусственных глаз. Первый из них, под названием Heal — копия натурального. Он будет предназначен для замены человеческого глаза в случаях, связанных с потерей зрения. Второй тип — Enhance. Он улучшит зрение,  а также предложит использование зрительных фильтров, напоминающих фильтры в фото-приложениях. Для смены фильтров владельцам искусственных глаз придётся принимать таблетку. Самые серьёзные возможности обещает третий вид — Advance. Он позволит записывать всё, что человек видит, обмениваться изображениями и подключаться к Сети через Wi-Fi.

mhoxdesign.com

mhoxdesign.com

Все виды синтетических глаз будут взаимозаменяемыми. Для того, чтобы воспользоваться технологией EYE, человеку придётся удалить свои глаза и вживить искусственную сетчатку под названием Deck. Она будет подключена к мозгу и станет платформой для синтетических глаз.

В компании обещают представить первые прототипы EYE к 2027 году.

Рука с титано-никелевой мускулатурой для роботов и протезов

Инженеры Саарского университета разработали искусственную руку и оснастили её мускулатурой, сделанной из так называемых проводников с «памятью формы». Новая технология, уверяют создатели, открывает путь к производству гибких и лёгких рук для роботов, которые смогут работать в промышленных приложениях, а также инновационных протезов.

University of Saarland

University of Saarland

Волокна мускулов состоят из пучков сверхтонких проводников (с диаметром человеческого волоса), выполненных из сплава никеля и титана. Искусственная рука умеет воспроизводить очень точные движения. В отличие от традиционных подходов, которые интегрируют различные сложные приводы и механизмы, технология SMA-волокон (SMA — Shape-memory alloy) позволяет создавать лёгкие искусственные руки, которые работают практически бесшумно и при этом являются дешёвыми в производстве.

University of Saarland

University of Saarland

Принцип работы новинки весьма прост. SMA-волокна, как и наша мускулатура, «умеют» сокращаться и расслабляться. При прохождении по такому волокну электрического тока, оно быстро нагревается, что приводит к изменению его структуры и вызывает сокращение мускул. Охлаждение и соответствующее «расслабление» также проходит почти мгновенно благодаря тому, что пучки волокон имеют достаточную площадь для быстрого рассеивания тепла. Исследователи позаимствовали структуру мускулатуры человека, группируя волокна в пучки, которые имитируют мышечные волокна. Такая искусственная мускулатура умеет очень быстро сокращаться и расслабляться, обладая при этом высокой прочностью на разрыв. Интересно также отметить, что встраивать датчики нет необходимости, так как материал волокон сам по себе имеет сенсорные свойства.

Прототип изобретения будет показан на выставке Hannover Messe, которая пройдёт с 13 по 17 апреля в Выставочном центре Ганновера. 

Предложены контактные линзы со встроенным «телескопом»

Выражение «глаз алмаз» может стать реальностью. Один из проектов Пентагона — разработка контактных линз с возможностью телескопического бинокулярного бионического зрения — дал гражданское ответвление. Группа учёных и разработчиков из Калифорнийского Университета, Университета Сан-Диего, компаний Paragon Vision Sciences, Innovega, Pacific Sciences and Engineering, и Rockwell Collins создали контактные линзы для повседневного ношения, которые могут простым подмигиванием переключаться в режим телескопического зрения. Изначально проект финансировался агентством DARPA, но с прошлого года появился гражданский прототип разработки, который на днях покажут на ежегодной конференции American Association for the Advancement of Science (AAAS) в Калифорнии.

Eric Tremblay and Joe Ford / EPFL

Eric Tremblay and Joe Ford / EPFL

Контактная линза телескоп представляет собой жёсткую линзу в основе с системой алюминиевых зеркал и поляризационной плёнкой. Толщина линзы в сборе всего 1,55 мм. Вся конструкция действует подобно рефлективному телескопу, когда зеркало на дне телескопа увеличивает картинку и с помощью обратного отражения проецирует её на зрачок через центральное отверстие в зеркале. Переключение в режим увеличения осуществляется простым подмигиванием правым глазом. Обратное переключение — это подмигивание левым глазом. На естественное мигание глаз система не реагирует. Степень увеличения — 2,8 крат. Поскольку глазному яблоку необходим доступ кислорода, в линзе предусмотрены каналы для воздухообмена.

Примеры оптических схем телескопов рефлекторов

Примеры оптических схем телескопов рефлекторов

Контактные линзы с «телескопом» ориентированы, в первую очередь, на людей со слабым зрением и стариков. Существуют необратимые возрастные изменения в организме, которые можно корректировать с помощью таких вот линз. Это позволит свободно читать и различать лица, не прибегая к очкам и другим приспособлениям.

Браслет для ранней диагностики рака протестируют на муляже руки с искусственной кожей

Когда говорят о подразделении Google X, первое, о чём вспоминают — «умные» очки Glass, беспилотные автомобили или проект Project Loon, нацеленный на обеспечение доступа в Интернет в труднодоступной местности с помощью воздушных шаров.

Однако следует напомнить ещё об одном интересном проекте, о котором сообщалось на прошедшей в прошлом году конференции WSJD Live. Речь идёт о разработке подразделения Life Sciences, в котором трудится более 100 врачей и учёных, — браслете для выявления раковых клеток в организме человека на ранней стадии заболевания.

Репортёрам Atlantic удалось впервые попасть в штаб-квартиру подразделения в Маунтин-Вью и даже произвести видеосъёмку.

В этом видео объясняется, почему Life Sciences необходимо создать искусственную кожу, которой будут покрыты муляжи рук. Эти «руки» будут использоваться для испытания браслетов. Планируется создать для тестирования кожу разной толщины и оттенков, имитирующую принадлежность к различным этническим группам.

Как предполагается, браслет будет функционировать следующим образом. Человек должен принять таблетку с наночастицами, которые будут циркулировать вместе с кровью в организме в поисках раковых клеток. В случае нахождения раковой клетки наночастица прикрепляется к ней и «буксирует» к браслету, который оснащён специальным магнитом. Далее происходит процесс считывания с помощью браслета информации с наночастицы через кожу человека.