533. Статья “Наука и техника США в 2022 году” опубликована в журнале “Атомная стратегия”(Часть2)
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (англ. Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) — управление Министерства обороны США, отвечающее за разработку новых технологий для использования в интересах вооружённых сил. Задачей DARPA является сохранение технологического превосходства вооружённых сил США, предотвращение внезапного для США появления новых технических средств вооружённой борьбы, поддержка прорывных исследований, преодоление разрыва между фундаментальными исследованиями и их применением в военной сфере. Вопреки сложившемуся мнению, DARPA не является уникальным исследовательским центром – она дополняет 3 крупных исследовательских управления видов войск Вооруженных Сил США (ВВС, ВМС, Сухопутные войска), а также большее двух десятков других военных исследовательских центров. Уникальность ДАРПА обеспечивает исключительно междисциплинарная направленность и ориентация на новейшие и экспериментальные технологии.
Так, например, DARPA инициирует пятилетнюю программу по разработке конструкций и материалов для строительства крупных сооружений на орбите и на Луне. С Земли нельзя доставить большие конструкции на орбиту и дальше. «Стройки века» можно затевать только на месте, для чего необходимы как новые материалы, так и системы дистанционного управления строительными роботами. Новая программа получила код NOM4D (произносится как NOMAили, по-русски, кочевник). Расшифровывает аббревиатура как «Новое орбитальное и лунное производство, материалы и массовый дизайн». «Видение NOM4D заключается в разработке основных материалов, процессов и конструкций, необходимых для реализации в космосе крупных, точных и надежных систем Министерства обороны, — сказал Билл Картер, руководитель программы в Управлении оборонных исследований DARPA. — Мы изучим уникальные преимущества, которые дает производство на орбите с использованием современных материалов, доставляемых с Земли».
Также новая программа предусматривает использование местных материалов, в частности с лунной поверхности. Другими предметами изучения программы NOM4D станут разработка эффективных конструкций, устойчивых к космической среде обитания, а также с точки зрения используемой массы, инструменты для управления роботами при создании конструкций в космосе, регулярная дозаправка на орбите обслуживающих роботов космических аппаратов и возможность непрерывного контроля производства, включая коррекцию проектов в режиме, близком к реальному времени. Программа разделена на три 18-месячных этапа. На первом этапе будут выработаны проекты эффективных космических конструкций и подбор материалов с использованием типовой солнечной панели мощностью 1 МВт. На втором этапе технологии сбора конструкций будут усовершенствованы для удовлетворения требований по сбору образца ВЧ-отражателя диаметром 100 м. На третьем этапе ожидается достижения существенного скачка в точности, что позволит создавать структуры, отражающие инфракрасное излучение, подходящие для использования в сегментированном длинноволновом инфракрасном телескопе. В каждом случае предполагается изготовление на Земле масштабных образцов для выработки метрик и проверок концепций. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США в рамках проекта Liberty Lifter решило создать своего «Каспийского монстра» — аналог КМ («Корабль-макет»), разработанного в СССР, послуживший основой для работ по экраноплану-ракетоносцу «Лунь». Отмечается, что Liberty Lifter позволит с относительно большой скоростью доставлять большие массы грузов по всей планете без использования специализированных морских портов и авиабаз. Popular Mechanics пишет, что экраноплан может использоваться, например, для переброски бронетехники и противокорабельных ракет на острова в Южно-Китайском море. Издание уверено, что Liberty Lifter будет отличать прочная конструкция, способная выдерживать удары волн, а также высота полета до трех километров, позволяющая избегать морскую непогоду.
Американская армия продолжает реализацию проекта Integrated Visual Augmentation System (IVAS) – «системы дополненного зрения», а проще говоря, высокотехнологичных очков для ближнего боя – прежде всего для пехоты. Они позволяют солдатам видеть в темноте и заглядывать за угол, а цифровые карты местности и другие данные проецируются прямо на стекло. Подобно шлемам боевых летчиков, очки IVAS проецируют дополнительную информацию, например карты, прямо в поле зрения бойца. Система IVAS способна подключаться к многонаправленным камерам, которые монтируются «на броне». Получая этот видеопоток, очки позволяют экипажам боевых машин Bradley или Stryker видеть как будто сквозь корпус и без помех обозревать все поле боя. «Теперь ребятам не нужно выбираться наружу в опасной ситуации, чтобы лучше рассмотреть происходящее, – говорит сержант Филип Бартель из боевой группы БМП Stryke. – Можно управлять командой и получать точные изображения целей, оставаясь в безопасности, под защитой брони своей машины. Такие решения позволят еще большее снизить потери и могут радикально изменить способы ведения сражения в целом, повысить боевую эффективность».
Система IVAS ведет свою родословную от нашлемных индикаторов, которыми пользуются военные летчики. На поверхность новых очков также можно проецировать любые данные, включая карты, видеопоток, изображения с приборов ночного видения. Современные солдаты уже активно пользуются подобной информацией, однако IVAS открывает куда более быстрый и удобный доступ к ней, причем прямо на поле боя. Вместо того чтобы рыться в карманах в поисках, например, карты, ее можно будет отобразить на цифровом экране, даже не отрывая взгляда от цели. IVAS также рассчитана на использование с инфракрасными «ночными» прицелами, которые устанавливаются на армейском стрелковом оружии. Направив винтовку в нужную сторону, можно не выглядывать из-за угла, не подниматься из укрытия и не подставляться под огонь противника – и при этом как следует рассмотреть происходящее. Кроме того, солдаты могут подключаться к видеопотоку с камер беспилотников, работающих бок о бок с ними. Очки позволяют снова воспроизвести всю операцию, показывая солдату его собственный аватар на фоне происходившего вокруг.
Aмериканские военные уже используют новую систему на тренировках. Солдаты, экипированные IVAS, отрабатывали зачистку помещения из шести комнат, заранее оборудованных макетами целей. При этом используются страйкбольные винтовки и трекеры. После каждого «прогона» командир и солдаты разбирают все маневры, произведенные выстрелы, каждое попадание и промах. А очки IVAS позволяют снова воспроизвести всю операцию, показывая солдату его собственный виртуальный аватар на фоне происходившего вокруг. Система также считается весьма перспективной для военных, которые десантируются на поле боя на бронетехнике. Сегодня они остаются в стальной коробке, изолированные от внешнего мира, и в лучшем на небольшой экран, на который транслируется картинка с видеокамеры. Выбираясь наружу, они плохо представляют себе происходящее и вынуждены осматриваться и ориентироваться, быстро адаптируясь к особенностям местности, определяя положение противника и т.д., – это время можно резко сократить, если использовать IVAS, передавая изображение поля боя на стекло очков еще по пути к месту, в режиме реального времени. Судя по имеющимся данным, к 2022 году Пентагон собирался потратить около 1,1 млрд долл., чтобы экипировать новой системой всех нуждающихся в этом солдат. При прохождении через верхнюю палату парламента эта статья расходов оказалась урезана на 20%. Однако многие из технических проблем, на которые ссылались конгрессмены, удалось достаточно быстро разрешить. Поэтому вскоре все американские военные смогут получить особое «боевое зрение».
Пентагон испытывает израильскую систему SMASH – портативную «пехотную» версию компьютеров, которые управляют наведением танковых пушек. Прицел монтируется на винтовку или карабин, может использовать встроенную функцию ночного видения и баллистический вычислитель. Достаточно поместить цель в перекрестие указателя и надавить на курок – умная система будет контролировать выстрелы, совершая лишь те, что отправят пулю точно по назначению. Пентагон проводит соревнования по разработке портативной персональной системы воздушной мобильности, которая позволит солдатам вести разведку, поиск и спасение, быстрое развертывание на поле боя и быструю эвакуацию, а также проводить специальные миссии. Пока неясно, как будет выглядеть такая техника – возможно, в виде комбинации реактивных ранцев, глайдеров, вингсьютов и т.п. По планам, она позволит оставаться в полете на высотах от низких до средних и на дистанции до 10 км. По мере того как Арктика обретает все большее экономическое и стратегическое значение, возникает и необходимость экипировать солдат для действий в условиях сильного холода. Одной из главных проблем остается согревание рук, которые страдают от мороза в первую очередь. Для этого американские военные разработали питающиеся от аккумулятора широкие браслеты, которые надеваются на запястья, согревая поступающую к пальцам кровь. Это позволяет использовать сравнительно тонкие перчатки и действовать эффективнее.
Исследователи из США открыли новый способ производства и стабилизации редкой формы серы для использования в качестве электролита для элементов питания. Во-первых, эта разработка позволит сделать экономически выгодными литий-серные батареи. Во-вторых, ее емкость втрое выше, чем у литий-ионных аккумуляторов. В третьих, стабильность батареи не падает на протяжении 4000 циклов зарядки-разрядки — или 10 лет использования. Учитывая постоянный рост продаж электромобилей, не удивительно, что цены на сырье — литий, никель, марганец и кобальт — стали во время пандемии замедлять производство автомобильных батарей в нужном количестве. Так что многие команды исследователей стали проявлять большой интерес к альтернативным вариантам аккумуляторов. Например, к литий-серным, способным запасать много энергии и не испытывающих проблем с дефицитом сырья.
Загвоздка внедрения серы в литиевую батарею с углеродным электролитом в том, что она вызывала необратимую химическую реакцию с образованием полисульфидов. Из-за этого предшествующие попытки создания литий-серной батареи заканчивались почти немедленным прекращением ее работы всего через один цикл. Тем не менее, батареи Li-S уже демонстрировали выдающиеся характеристики в экспериментах с другим, эфирным электролитом, но у них тоже не было коммерческого будущего — эфир слишком летучий, а у некоторых компонентов такой батареи слишком низкая точка кипения. Специалисты из Университета Дрекселя нашли способ обойти препятствия, мешавшие появлению литий-серных батарей на рынке. Они разработали новый катод из углеродных нанонитей, но его эффективность в углеродном электролите еще следовало проверить. Испытания показали, что метод осаждения из паровой фазы привел к кристаллизации серы непредвиденным образом, превратив ее в моноклинную гамма-серу, слегка измененную форму этого элемента. Эта химическая фаза серы обычно встречается в природе в нефтяных источниках. Ее плюс в том, что она не вступает в реакцию с углеродным электролитом, так что опасности образования полисульфидов не возникает.
Экспериментальный катод сохранил стабильность после года испытаний и 4000 циклов зарядки-разрядки, что эквивалентно, по подсчетам ученых, 10 годам регулярного использования. При этом прототип батареи с таким катодом обеспечил втрое большую емкость, чем у стандартной литий-ионной батареи. Авторы открытия еще не до конца разобрались в механизме создания стабильной моноклинной серы при комнатной температуре, но убеждены, что прорыв откроет путь к созданию более доступных и практически не убиваемых аккумуляторов.
Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали мягкий, растягивающийся термометр с автономным питанием, который можно интегрировать в мягких роботов и «умную» одежду. Термометр состоит из трех простых частей: электролита, электрода и диэлектрического материала, разделяющего их. На границе раздела электролит/диэлектрик накапливаются ионы, а на границе раздела диэлектрик/электрод накапливаются электроны. Дисбаланс заряда между ними создает ионное облако в электролите. При изменении температуры ионное облако меняет толщину – и генерируется напряжение. Напряжение чувствительно к температуре, но не к растяжению. «Поскольку конструкция настолько проста, существует множество различных способов настройки датчика в зависимости от приложения, – сказал Еченг Ван, научный сотрудник SEAS и ведущий автор статьи. – Вы можете выбирать разные материалы, располагать их по-разному и оптимизировать для разных задач».
Разместив электролит, диэлектрик и электрод в разных конфигурациях, исследователи разработали четыре конструкции датчика температуры. В одном тесте они интегрировали датчик в мягкий робот-захват и измерили температуру горячего яйца, сваренного вкрутую. Новое устройство оказалось более чувствительным, чем традиционные термоэлектрические датчики, и может реагировать на изменения температуры в течение примерно 10 миллисекунд. В зависимости от используемых материалов термометр может измерять температуру от –100 до 200 градусов по Цельсию.
Ученые из Университета Южной Калифорнии (США) выяснили, что семейство белков IL-6, активирующих ген STAT3, не только связано с воспалением, развитием артрита и рака, но также способствует восстановлению хрящей как в суставах, так и в зонах роста. Исследование, в котором ученые использовали выращенные в лаборатории клетки человека и клетки мышей, показало, что ген STAT3 имеет решающее значение для размножения, выживания, созревания и восстановления хрящеобразующих клеток в суставах и зонах роста (хрящевых пластинах роста). Когда ген переставал работать, хрящевые клетки постепенно становились менее функциональными – из-за этого раньше времени срастались пластины роста, скелет и суставной хрящ не успевали развиться.
Те же самые последствия наблюдались у мышей, когда им не хватало белка гликопротеина 130 (gp130), который белки IL-6 используют для активации гена STAT3. Когда же «выключили» другой ген Lifr, кодирующий белок, работающий с gp130, чтобы распознать один из белков IL-6, у мышей произошли такие же – но более мягкие – изменения скелета и хрящей. У грызунов без белка gp130 ученые смогли восстановить пластинки роста за счет сверхактивации STAT3, хотя это также вызвало разрастание хрящей, что привело к другим скелетным аномалиям. При этом самцы и самки мышей по-разному реагировали на манипуляции: когда STAT3 переставал функционировать, у самок сильнее менялись хрящи и скелеты, чем у самцов. Чтобы понять, почему так происходит, исследователи изменили уровень эстрогена у мышей, а также в выращенных в лаборатории клетках хряща свиньи. В обоих случаях эстроген увеличивал количество и активность STAT3. Это может говорить о том, что у особей женского пола этот ген играет большую роль. Результаты этой работы позволили разработать препарат, который восстанавливает суставной хрящ, не вызывая воспаления.
Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв открыли новый механизм, при котором белок защищает целостность ДНК, сохраняя ее структурную форму. Новое открытие связано с работой белка 53BP1. Отмечается, что работа поможет понять, как клетки поддерживают целостность ДНК в ядре. Это поспособствует борьбе с такими заболеваниями, как рак и преждевременное старение. ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота — это химическое название молекулы, которая содержит генетические инструкции для всех живых существ. В частности авторов интересовал белок 53BP1. Ранее было известно, что он отвечает за конкретный процесс восстановления повреждений в ДНК — он называется двухцепочечный разрыв (DSB), при котором обе нити ДНК разрываются, оставляя свободный конец ДНК плавать в ядре клетки. Если происходит такой разрыв и его не восстановить, то концы ДНК могут слиться. Это может привести к нарушению генетической информации. В краткосрочной перспективе клетки с неповрежденной ДНК могут самоуничтожиться, но в худшем случае начнется формирование раковой опухоли.
Авторы новой работы выяснили, что белок 53BP1 выполняет биологическую функцию в опосредовании структуры ДНК — это особенно сильно уплотненная область, которая называется гетерохроматин. Исследователи обнаружили, что эта новая функция включает в себя новую форму активности 53BP1, при которой белок накапливается в конденсированных областях ДНК и образует небольшие капли жидкости — это процесс, который называется разделением фаз жидкость-жидкость, он похож на смешивание масла с водой. Команда выяснила, как 53BP1 может образовывать капли жидкости: этот процесс требует участия других белков, которые поддерживают структуру высококонденсированной ДНК. Но, в свою очередь, авторы выяснили, что 53BP1 также стабилизирует сбор белков в этих областях ДНК, а это важно для сохранения общей функции ДНК. Затем авторы провели детальный молекулярный анализ, чтобы разбить большой белок на мелкие кусочки, и определили, какие кусочки важны для образования капель жидкости 53BP1. Они дополнительно определили несколько аминокислот, которые влияют на работу этой функции. Благодаря новому исследованию авторы надеются лучше понять, как предотвратить такие заболевания, как рак, а также разработать методы его лечения с помощью особенностей работы 53BP1.
Эксперименты команды из Университета штата Вашингтон показали, что отсутствие белка NS2 позволяет иммунной системе уничтожить вирус до того момента, как в организме начнется сильное воспаление. В первую очередь, респираторные вирусы провоцируют воспаление легких, поэтому открытие может стать универсальной стратегией для предупреждения подобных осложнений. Изучая респираторно-синцитиальный вирус, ученые определили, что белок NS2 является ключевым регулятором аутофагии, модулирующим иммунную защиту при вирусной атаке. Аутофагия, в свою очередь, регулируется белком Beclin1. Эксперименты показали, что при инфицировании клетки белок Beclin1 может распознать и устранить патоген, однако NS2 мешает ему, что позволяет вирусу сохраняться внутри клетки и продолжать репликацию, вызывая воспалительную реакцию. Между тем отсутствие NS2 позволяет Beclin1 уничтожить вирус на самой ранней стадии.
По словам авторов, данная стратегия потенциально эффективна для всех респираторных вирусов от гриппа до COVID-19. Нацеливание на NS2 может быть универсальной мишенью для их блокировки в организме, поэтому теперь ученые исследуют наиболее эффективные соединения-кандидаты против NS2. Главной стратегией защиты от респираторных вирусов сегодня остается вакцинация. Однако благодаря пандемии COVID-19 в этой области появились новые интересные данные: ученые установили, что спрей-вакцины оказались эффективнее традиционных прививок с помощью подкожных уколов.
Врачи из Университета Мэриленда пересадили генетически модифицированное свиное сердце умирающему мужчине с тяжелой аритмией. Для того чтобы уменьшить иммуногенность органа, врачи подредактировали у животного десять генов. Спустя три дня после пересадки сердце хорошо функционировало, и не было никаких признаков его отторжения. Несмотря на это говорить об успехе операции еще рано — пациенту предстоит длительный период наблюдений. Пересаживать органы одного человека другому непросто из-за того, что люди не всегда иммунологически совместимы. Для того чтобы найти подходящего донора, медикам иногда приходится ждать месяцами. Еще сложнее дело обстоит с органами животных, хотя теоретически пересадка их человеку могла бы спасти многих пациентов, которые так и не дожидаются своей очереди на трансплантацию. Чтобы повысить шанс донорских органов прижиться, ученые пытаются модифицировать их ткани и сделать их менее иммуногенными. Например, удаляют с поверхности клеток углевод альфа-галактозу, непривычный для иммунной системы человека. FDA одобрило такую линию для терапевтического применения в 2020 году.
В октябре 2021 года врачи из Нью-Йорка пересадили модифицированную таким образом свиную почку женщине, подключенной к аппаратам жизнеобеспечения — у нее диагностировали смерть мозга. Врачи наблюдали за ней в течение трех дней и не нашли признаков отторжения пересаженного органа. Теперь их коллеги из клиники Университета Мэриленда продвинулись еще дальше и пересадили свиное сердце мужчине с терминальной болезнью сердца. Врачи использовали свинью, у которой не только отключили гены, кодирующие иммунногенные молекулы, но также и внесли в геном шесть генов, которые отвечают за иммунную толерантность. Кроме этого, у животного заблокировали ген, который мог спровоцировать избыточный рост сердечной ткани. В общей сложности медики подредактировали десять генов. Пациента, который стал реципиентом для свиного сердца, признали непригодным для получения донорского органа от человека (причины этого медики не сообщают), поэтому участие в экспериментальной операции для него было последним шансом на жизнь. За шесть недель до пересадки его доставили в больницу с угрожающей жизнью аритмией и подключили к аппарату, снабжающему кровь кислородом. Экспериментальная операция заняла семь часов и завершилась успешно. Спустя три дня после пересадки, мужчина чувствовал себя удовлетворительно, новое сердце перекачивало кровь, и врачи не заметили признаков отторжения трансплантата. Тем не менее с уверенностью говорить, что это окончательный успех еще нельзя: предстоит длительный период наблюдений за пациентом, который сейчас принимает препараты, чтобы предотвратить отторжение сердца.
Исследователи из Инженерной школы Университета Витерби создали молекулярное устройство, которое может манипулировать окружающим биоэлектрическим полем. Новое устройство в форме треугольника состоит из двух небольших соединенных молекул — оно намного меньше вируса и соответствует диаметру нити ДНК. Это совершенно новый материал для «считывания и записи» электрического поля, который не повреждает клетки и ткани. Каждая из двух молекул, соединенных короткой цепочкой атомов углерода, выполняет свою отдельную функцию: одна действует как «датчик» или детектор, который измеряет локальное электрическое поле при срабатывании красного света; вторая молекула-модификатор, генерирует дополнительные электроны при воздействии синего света. Новое органическое устройство не предназначено для людей, оно будет частично находиться внутри и снаружи клеточной мембраны для экспериментов in vitro.
Так как молекула может внедряться в ткань, она имеет возможность неинвазивно измерять электрические поля и формировать сверхбыстрое 3D-изображение нейронных сетей в высоком разрешении. Это может сыграть решающую роль для других исследователей, во авторы которых тестируют эффективность новых лекарств, либо наблюдают за изменениями условия, таких как давление и кислород. В отличие от других инструментов, он выполняет свою работу не повреждая здоровые клетки или ткани и не требуя генетических манипуляций с системой. Этот многофункциональный агент визуализации, он уже совместим с существующими микроскопами. Новый метод можно использовать в сферах от биологии до неврологии и физиологии. Эксперты смогут задавать новые типы вопросов о биологических системах и их реакции на различные стимулы: лекарства и факторы окружающей среды, – текст исследования. Кроме того, молекула-модификатор, изменяя электрическое поле клеток, может точечно повредить одну точку. Это может помочь для будущих исследований при определении каскадного эффекта, например, во всей сети клеток мозга или сердца.
Новое исследование на мышах приблизило ученых к созданию мРНК-вакцины от рака кожи. Ученые из Фармацевтического колледжа Университета штата Орегон (OSU), возможно, только что разработали вакцину, которая защитит рака кожи, вызванного действием солнечных лучей. Вакцина будет представлять собой матричную или информационную РНК, такую же технологию используют Moderna и Pfizer для борьбы с COVID-19. Она научит организм вырабатывать дополнительные антиоксидантные белки, повышая его способность защищать ДНК от повреждений, вызванных солнечным светом. Более 40 лет исследователи рассматривали пищевые антиоксиданты как возможный источник недорогих агентов с низким уровнем риска для профилактики рака. Но они не всегда хорошо себя показали в клинических испытаниях, а в некоторых случаях даже были вредны. Отсюда и необходимость попробовать вмешаться с помощью новых химиопрофилактических агентов, таких как мРНК-вакцина» — говорится в заявлении Арупа Индра, профессора фармацевтических наук OSU и руководителя исследования.
В исследовании на мышах исследователи удалили тиоредоксинредуктазу 1 (TR1, кодируемую геном TXNRD1) из их антиоксидантных систем, чтобы оценить, как белок влияет на защиту меланоцитов — специализированных клеток кожи, которые вырабатывают пигмент меланин. Оказалось, что без TR1 пролиферация меланоцитов значительно снижалась. Таким образом, ученые пришли к выводу, что TR1 напрямую влияет на меланоциты, которые отвечают за предотвращение рака кожи. Если вакцина сможет генерировать больше TR1, то сможет защитить от вызванного солнцем УФ-повреждения клеток. Ученые надеются, что люди с повышенным риском рака кожи смогут вакцинироваться один раз в год для дополнительной защиты от солнечных лучей.
Медики из Стэнфорд разработали новый сверхбыстрый подход к секвенированию генома. Обычно на процедуру уходит от двух недель до месяца. Обычно секвенирование ДНК занимает несколько недель и это считается относительно быстрым, заявил Юэн Эшли, доктор медицинских наук и философии, профессор медицины, генетики и биомедицинских наук о данных в Стэнфорде. Секвенирование генома позволяет ученым увидеть полный состав ДНК пациента, там есть информация обо всем, от цвета глаз до наследственных заболеваний. Секвенирование генома используют, если заболевание пациента может быть связано с ДНК: как только врачи узнают конкретную генетическую мутацию, они могут адаптировать методы лечения. Теперь появился новый подход к секвенированию, который разработала Эшли вместе с коллегами: их самый быстрый диагноз был поставлен чуть более чем за семь часов. Быстрая диагностика позволяет сохранять время медиков и пациентов, последним не придется сдавать много анализов, также они смогут быстрее восстанавливаться и меньше тратить на уход.
Менее чем за шесть месяцев команда зарегистрировала и секвенировала геномы 12 пациентов, пять из которых получили генетический диагноз на основе информации о секвенировании примерно за 8 часов. Отмечается, что не все болезни были связаны с генетическими проблемами, поэтому некоторые пациенты не получили диагноз после того, как пришли результаты.Чтобы увеличить скорость секвенирования, исследователям нужно было новое оборудование. Поэтому Эшли связалась с коллегами из Oxford Nanopore Technologies: они построили машину, состоящую из 48 блоков секвенирования или иначе говоря, проточных ячеек. Идея состояла в том, чтобы секвенировать геном только одного человека, используя все ячейки одновременно. Такой подход оказался успешным. показало, что муравьи объединяют сенсорную информацию с параметрами своей группы, чтобы получить ответ. Это напоминает сложную нейронную сеть, говорят авторы работы.
Ученые США разработали систему, в которой они могли точно возмущать муравьиную колонию с контролируемым повышением температуры. Чтобы отслеживать поведенческие реакции отдельных муравьев и всей колонии, они помечали каждое насекомое разноцветными точками и следили за их движениями с помощью камеры. Исследователи показали, что колонии установленного размера из 36 рабочих и 18 личинок эвакуировали свои гнезда, когда температура достигла 34°С. Это открытие было ожидаемым и интуитивно понятным: некомфортные условия заставляют животных перемещаться. Однако ученые также обнаружили, что действия муравьев зависит не только от температуры. Когда они увеличили размер колонии до 200 особей, температура, необходимая для принятия решения о перемещении, также увеличилась. Например, колонии из 200 особей оставались на месте, пока температура не поднялась выше 36°С. Исследователи полагают, что муравьи используют феромоны для обмена информацией. При этом они могут «оценить» размер группы по концентрации этих веществ. С помощью математической модели ученые показали, что колонии могут использовать эти вещества для принятия решений, основанные на большом количестве параметров. Ученые считают, что увеличение численности группы усложняет переселение. Именно поэтому большие группы муравьев «принимают решение» потерпеть подольше. Мы впервые предложили подход к пониманию муравьиной колонии как когнитивной системы, которая воспринимает входные данные, а затем переводит их в поведенческие результаты.Это один из первых шагов к настоящему пониманию того, как сообщества насекомых участвуют в коллективных вычислениях, – Дэниел Кронауэр, глава Лаборатории социальной эволюции и поведения Рокфеллеровского университета.
Ученые из Virginia Tech новую перчатку, которая ведет себя как осьминог. Появилась перчатка с присосками как у осьминога: она имитирует уникальную мышечную и нервную систему морского существа. Исследователи из Virginia Tech попытались воссоздать возможности осьминога для человеческой руки. Для этого они создали специальную перчатку, на ней есть резиновые присоски, покрытие мягкими мембранами с приводом. Они могут прилипать как к плоским, так и к изогнутым поверхностям, если слегка надавить на механизм. Прилипание или присасывание происходит благодаря множеству микролидарных оптических датчиков приближения, которые фиксируют ближайшие объекты. икроконтроллер соединяет датчики с синтетическими присосками, чтобы управлять их поведением. При этом процесс прилипания можно настроить, для этого надо изменить матрицу датчиков в зависимости от поставленной задачи. При работе с небольшими предметами, такими как ложки, металлические игрушки и гидрогелевый шарик, перчатка полагается всего на один датчик. Если изменить его настройки для обнаружения объектов, то перчатка сможет поднимать более крупные предметы, такие как тарелки, коробки и миски.
Группа исследователей из MIT доказала возможность сверхпроводимости при низкой температуре в материале из четырех или пяти слоев графена. Это достижение ученых может открыть возможность разработки сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Если свойства семейства графена удастся повторить в других, естественных проводящих материалах, их можно будет использовать, например, для энергоснабжения без потерь или для запуска маглев-поездов. Материал графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в форме шестиугольников. С момента его получения в 2004 году ученые открыли у этого однослойного материала множество поразительных свойств. А в 2018-м в MIT установили, что два слоя графена, наложенные друг на друга под небольшим углом, проявляют устойчивую сверхпроводимость при сверхнизких температурах. Кроме того, учены выяснили, что материал проявляет так называемую «плоскую зону», электронную структуру, при которой электроны обладают одинаковой энергией вне зависимости от импульса. В этом состоянии, при сверхнизких температурах обычно активные электроны замедляются и образуют куперовские пары — важные элементы сверхпроводимости, способные проходить сквозь материал без сопротивления. Затем исследователи решили установить, можно ли получить другое сверхпроводящее устройство с плоской зоной. И действительно, им это удалось в трехслойной конфигурации. Правда, она слегка отличалась от двуслойной.
В новом исследовании ученые увеличили число слоев графена. Они изготовили две новых структуры из четырех и пяти слоев, соответственно. Их держали в холодильнике при –273 градусах Цельсия, пропускали через них электрический ток и измеряли выходную мощность при различных условиях. В результате они выяснили, что четырех- и пятислойный графен также обладает устойчивой сверхпроводимостью и плоской зоной. Были у него и другие сходства с трехслойным графеном. Эксперименты доказывают, что разориентированные слои графена можно считать одним семейством или классом сверхпроводящих материалов. А двуслойный графен — черная овца в этой семье, которая слегка отличается от остальных. Ученые предполагают, что новая перчатка подойдет для работы водолазов-спасателей, инженеров, которые обслуживают мосты, или даже для археологов, которые работают с подводными артефактами.
Физики из Массачусетского технологического института и Научного института Вейцмана наблюдали, как электроны движутся в вихрях или водоворотах. Во время работы команда изучила проводники из теллурида вольфрама, последний проявляет свойства вейлевских полуметаллов. Вейлевский полуметалл — это трехмерный аналог графена, двумерного кристалла с уникальными свойствами. В этом материале возникают рассеяния электронов на крупномасштабных шероховатостях поверхности проводника. Последние происходят под малыми углами и не меняют их энергию. Этот процесс создает эффективную вязкость, поэтому ток начинает двигаться как электронная жидкость. Чтобы увидеть вихри этой жидкости, физики создали серию образцов, толщиной от 23 до 48 нанометров, в виде полосы с двумя соприкасающимися с ней усеченными окружностями. Ширина полосы была равна 550 нанометрам, радиус окружностей — 900 нанометрам. Ширина контакта между окружностями и полосой была разной и определялась угловой апертурой. Авторы также изготавливали контрольные образцы из золота такой же формы.
Затем они пропустили ток через каждый образец при температуре –267°C и измерили ток в определенных точках. Для этого авторы использовали сканирующее сверхпроводящее квантовое устройство (SQUID). Они измеряет магнитные поля с чрезвычайно высокой точностью. Так команда смогла детально наблюдать, как электроны текут по узорным каналам в каждом материале.Во время работы авторы заметили, что электроны, проходящие в золотых образцах, не меняли направление, даже когда часть тока проходила через каждую боковую камеру. А вот электроны, проходящие через дителлурид вольфрама, двигались по каналу и закручивались в каждую боковую камеру. Электроны создавали небольшие водовороты в каждой камере, прежде чем вытекать обратно в основной канал. Физикам удалось экспериментально подтвердить фундаментальное свойство поведения электронов.
Создан оптический концентратор, который собирает свет, падающий под разными углами, и концентрирует его в одной точке с эффективностью 90%. Устройство улучшит работу солнечных батарей. Исследователи из Стенфорда представили устройство, способное эффективно собирать и концентрировать свет. Оно работает с излучением разных частот и собирает не только прямой, но и рассеянный свет. Оптический прибор — AGILE — это перевернутая пирамида с обрубленным концом. Свет входит в квадратную, мозаичную верхнюю часть под любыми углами и направляется вниз, создавая более яркое пятно на выходе. Принцип работы устройства похож на увеличительное стекло. Но в таких линзах фокус смещается при движении источника излучения, а AGILE концентрирует солнечные лучи в одной точки вне зависимости от того, под каким углом падал свет. Инженеры использовали для своего устройства стекла и полимеры с разным коэффициентом преломления. Созданная линза — это материал с градиентным индексом. Слои изменяют направление света ступенчато, а не по плавной кривой. При этом стороны пирамид зеркальные, поэтому любое излучение, идущее в неправильном направлении, отражается обратно.
С помощью прототипа устройства ученые смогли захватить более 90% света, попадающего на поверхность линзы. На выходе формировались световые пятна, которые были в три раза ярче поступающего света. Солнечные панели лучше всего работают, когда на них падает прямой солнечный свет, объясняют, исследователи. Чтобы собрать как можно больше энергии, многие солнечные батареи вращаются, следуя за движением Солнца. Такая технология повышает их эффективность, но делает производство и использование более затратным. С помощью AGILE можно отказаться от таких динамических систем, полагают разработчики. Они также считают, что новая система пригодится для управление светом в твердотельном освещении, лазерных соединителях и оптических сетях связи.
Инженеры Массачусетского технологического института разработали похожий на LEGO чип с ИИ. Все устройства с ним будет легко модернизировать. Исследователи заявили, что новый чип поможет сделать все цифровые устройства универсальными. Мобильные телефоны, умные часы и другие носимые устройства не надо будет выбрасывать в пользу более новой модели. Вместо этого их можно модернизировать с помощью новейших датчиков и процессоров: они соединяются с внутренним чипом устройства как кирпичики LEGO. Такое реконфигурируемое ПО может быстро модернизировать гаджеты и поможет сократить отходы электроники.
Команда создала конструкцию, в которой есть чередующиеся слои чувствительных и обрабатывающих элементов, а также светоизлучающие диоды (LED) — последние позволяют слоям чипа передавать свет. В типичных конструкциях модульных микросхем используется обычная проводка, чтобы передавать сигналы между слоями. Такие сложные соединения трудно и даже почти невозможно разорвать или перемонтировать. Поэтому их нельзя перенастроить. В конструкции команды MIT использовали свет, чтобы передавать информацию по чипу. Поэтому его можно реконфигурировать: менять местами слои или накладывать друг на друга. Так можно добавить новые датчики или обновленный процессор.
Группа ученых из Массачусетского технологического института продемонстрировала способность дрожжей S. Cerevisiae, используемых в пивоваренной промышленности, очищать воду от следовых количеств свинца. Свинец — токсичный металл представляет угрозу для здоровья даже в незначительных концентрациях. Исследование показало, что один грамм неактивных высушенных дрожжевых клеток может удалить до 12 мг свинца в водных растворах, в которых концентрация этого металла не превышает одну часть на миллион. При этом процесс очистки занимает около 5 мин. Исследователи отмечают, что поскольку дрожжевые клетки, используемые в этом процессе, неактивны и высушены, они не требуют особого ухода, в отличие от других видов «фильтров», использующих живую биомассу. Кроме того, такие дрожжи представляют собой отходы пивоваренной промышленности и потому широко доступны
Авторы работы посчитали, что город, в котором проживает около 700 тыс. человек (в эксперименте использовался Бостон), потребляет около 750 млн л воды в день. Для очистки системы водоснабжения такого города потребуется около 20 т дрожжей в день или около 7 тыс. т в год. При этом одна пивоварня Boston Beer Company производит ежегодно свыше 20 тыс. т необходимых дрожжей и способна полностью покрыть потребность крупного города. Свинец очень токсичен даже в крошечных концентрациях. Рост электронных отходов и выбросов при добыче полезных ископаемых увеличивает концентрацию этого вещества в окружающей среде. В отличие от органических загрязнителей тяжелые металлы не разлагаются биологически, а сохраняются в течение длительного времени. При этом их либо невозможно, либо очень дорого полностью удалить обычными методами, такими как химическое осаждение или мембранная фильтрация, отмечают авторы работы.
Дело в том, что обычные процессы очистки недостаточно эффективны, когда начальные концентрации, которые они должны удалить, низки, в масштабе нескольких частей на миллиард и ниже. Они либо не могут удалить эти следовые количества полностью, либо потребляют много энергии и производят токсичные побочные продукты, – Патриция Статату, научный работник Ученые продолжат исследование, чтобы разработать промышленный фильтр, в котором можно будет применять пивные дрожжи. Кроме того, они работают над технологией восстановления свинца, извлеченного из воды, для повторного использования в промышленности.
Группа инженеров и биологов из Гарвардского университета утверждает, что совершила прорыв в тканевой инженерии. Используя новую технологию 3D-печати, ученые произвели сердечные макрофиламенты — функциональную часть сердца, состав и поведение которой полностью соответствует реальному органу. По мнению авторов, их методика пригодится в регенеративной медицине — напечатанные органы можно использовать как в трансплантации, так и в менее серьезных операциях на сердце. Сердечно-сосудистые заболевания — это одна из главных причин смерти среди детей и взрослых в США: около 659 тыс. человек ежегодно умирают от подобных заболеваний. Среди множества пациентов с критическим состоянием сердца около 3,5 тыс. ожидают трансплантации. Большая часть этих пациентов вынуждена ждать операцию более шести месяцев, а некоторые так и не получают донорские органы, рассказали ученые.
Более того, в отличие от других органов, способных восстанавливаться после травмы, сердце не обладает регенеративными способностями. Когда клетки сердца умирают из-за болезни или инфаркта, они замещаются фиброзным рубцом, который нарушает нормальную работу органа. Это означает, что даже те пациенты, которые смогли восстановиться после проблем с сердечно-сосудистой системой, должны следить за состоянием своего здоровья и регулярно посещать врача в профилактических целях. С целью решить обе проблемы ученые из Гарварда разработали новый набор методик для инженерии сердца. Авторы применили биочернила с плотно упакованными строительными блоками сократительных органов (OBB), состоящими из кардиомиоцитов, и напечатали с помощью них листы сердечной ткани со сложной структурой. Эти листы имеют организацию и функциональность, аналогичную реальным слоям сердечной мышцы человека. В перспективе, печатая такие ткани в несколько слоев, ученые смогут «собрать» пригодные для пересадки органы.
«Возможность эффективно имитировать выравнивание сократительной системы сердца по всей его иерархии от отдельных клеток до более толстой сердечной ткани, состоящей из нескольких слоев, имеет решающее значение для создания функциональной сердечной ткани для заместительной терапии», — заявила глава исследования Дженнифер Льюис. Новая технология базируется на существующей системе 3D-печати — Wyss SWIFT. Ученые отметили, что их технология может принести пользу задолго до того, как 3D-принтеры научатся печатать полноценные органы. По их словам, напечатанные ткани можно использовать для замены шрамов после сердечных приступов или изучения заболеваний в лабораторных условиях. Кроме того, эта технология может использоваться для поддержки детей с врожденными пороками сердца.
Стартап из Иллинойса Nala Robotics разработал универсальную робо-кухню Pizzaiola — небольшое помещение, которое самостоятельно делает пиццу и позволяет отказаться от сотрудников-людей. По заявлениям стартапа, используя это решение, любой предприниматель может открыть собственную облачную кухню менее чем за 24 часа. И несмотря на то, что Pizzaiola позиционируется как беспилотная пиццерия, роботы стартапа также умеют готовить гамбургеры, крылышки, пасту и салаты. Роботизированная пиццерия состоит из 7-осевого манипулятора и квадратного помещения площадью 3,7×3,7 м, внутри которого располагаются холодильники, запатентованные датчики и ряд модульных станций. Система пригодна для приготовления сразу нескольких видов пиццы, поэтому одновременно поддерживает традиционные, конвейерные и кирпичные печи. Кроме того, в некоторых конфигурациях Nala устанавливает фритюрницы, салатные станции, грили и другое оборудование, не свойственное обычным пиццериям.
Pizzaiola замешивает пять видов теста, манипулирует четырьмя видами соусов и 35 вариантами начинки и сыра. Ни в одном из процессов готовки не участвуют люди. Манипуляторы Nala управляются алгоритмами — роботы самостоятельно выбирают и прессуют тесто, добавляют к нему соус, сыр и начинки, а затем готовят, нарезают и упаковывают пиццу. На выбор Pizzaiola готовит пиццы диаметром от 20 до 45 сантиметров. «Pizzaiola — это полностью роботизированная пиццерия, которая может готовить до 50 пицц в час, предоставляя потребителям бесконечный выбор индивидуальных вариантов и стилей, от чикагского до неаполитанского и всего, что между ними», — рассказал соучредитель и гендиректор Nala Robotics Аджай Санкара. По словам Санкара, технологии Nala не ограничиваются пиццей. Если заказчик Pizzaiola захочет, стартап интегрирует в работу кухни дополнительное оборудование. В таком случае роботы смогут готовить картошку фри, гамбургеры, крылышки, пасту и многое другое. Площадь самой кухни при этом не изменится.
В Nala Robotics уже придумали, как распространить свои роботизированные кухни по всему миру. Стартап не собирается запускать ресторанный бизнес под собственным брендом. Вместо этого Nala предложит свои технологии частным предпринимателям через платформу «ресторан как услуга» — Nala Marketplace. Клиенты смогут оформить Pizzaiola в лизинг за $7 тыс. в месяц, после чего стартап доставит кухню, развернет ее и возьмет на себя ремонт в случае поломки. Речь идет о практически пассивном доходе, вложения в который окупаются в течение двух лет, рассказали в компании. Все, что потребуется от предпринимателя, — вовремя «заправлять» свой ресторан необходимыми ингредиентами и оплачивать работу курьеров, если он заинтересован в экспресс-доставке. По заявлениям стартапа, от такой бизнес-модели выигрывают все. Предприниматели получают возможность отказаться от персонала в пользу роботов, которые могут работать 24 часа в сутки без перерывов на обед, сон и отпуска, плюс им не нужно платить зарплату. А потребители получают быстрое обслуживание без ошибок со стороны поваров.
В доклинических моделях ученые показали, что новое комбинированное лечение быстро подавляет рост опухоли и в 60% случаев полностью уничтожает ее вместе с метастазами. Обе технологии по отдельности уже применяются для лечения людей, поэтому это должно ускорить развертывание терапии в клинической практике. Ученые из Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса показали, что иммунотерапия под ультразвуковым контролем демонстрирует значительные терапевтические результаты в лечении тройного негативного рака молочной железы с метастазами,. В настоящее время у пациентов с таким диагнозом очень неутешительный прогноз. На моделях мышей было показано, что в 60% случаев терапия полностью уничтожает опухоль, включая вторичные очаги рака, например, в легких. Помимо этого, лечение формирует противоопухолевую память в Т-клетках, что предупреждает рецидив.
Ученые применили ультразвук, чтобы усилить эффективность иммунотерапевтических препаратов — ультразвуковые волны используются для создания небольших отверстий в клеточных мембранах для проникновения лекарств. Дополнительно, микропузырьки с препаратом также доставляют антитела для целенаправленного воздействия на иммунные клетки. Вместе эти инструменты позволяют достигнуть значительных результатов в лечении. В отдельных случаях ученые отметили мощную активацию Т-клеток в отдаленных частях тела грызунов, что доказывает потенциал терапии для борьбы с метастазами в различных частях тела. Сейчас ученые рассматривают возможности клинического применения своего подхода. По отдельности все методы лечения уже одобрены для человека, что должно ускорить доступность технологии для пациентов
. Сегодня большинство исследований направлено на борьбу с токсичными для нейронов белковыми бляшками, однако американским ученым удалось выяснить, что происходит на этапе до формирования белковых отложений. Их открытие объясняет многие неудачи других научных групп. Скопления белков тау и бета-амилоида считаются основной причиной развития деменции и ее наиболее распространенной формы — болезни Альцгеймера. Эта идея изучается уже несколько десятилетий, однако до сих пор никаких прорывных результатов в терапии достигнуто не было. В новой работе ученые из Нью-Йоркского университета показали, что первопричиной нейродегенерации может быть дисфункция лизосом — органелл клеток, которые работают в качестве системы удаления отходов. Ученые знали, что дисфункция лизосом может играть роль в повреждении нейронов.
Теперь они показали, что это верно на самом раннем этапе нейродегенерации. Оказалось, что дисфункция лизосом приводит к повреждению нейронов задолго до того, как амилоидные бляшки полностью сформируются. Кроме того, визуализация лизосом показала, что по мере повреждения нейронов уровень их кислотности снижается. «Результаты меняют наше фундаментальное понимание прогрессирования болезни Альцгеймера, а также объясняют неудачу многих экспериментальных методов лечения, направленных на борьбу с амилоидными бляшками», — прокомментировал автор работы Ральф Никсон. Теперь ученые рассматривают возможность восстановления уровня кислотности в лизосомах в качестве основной стратегии лечения болезни Альцгеймера на раннем этапе.
Американские ученые разработали искусственный фермент, который может расщеплять лигнин – прочный полимер, позволяющий древесным растениям сохранять свою форму. Лигнин также обладает огромным потенциалом для возобновляемых источников энергии и материалов, сообщает Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США. Лигнин – второй наиболее распространенный возобновляемый источник углерода на Земле. Лигнин есть во всех сосудистых растениях: он образует клеточные стенки и придает растениям жесткость. Лигнин позволяет деревьям стоять, придает овощам твердость и составляет около 20–35% веса древесины. Поскольку лигнин желтеет на воздухе, в деревообрабатывающей промышленности его удаляют в процессе производства тонкой бумаги. После удаления он часто неэффективно сжигается для производства топлива и электроэнергии. В природе грибы и бактерии способны расщеплять лигнин своими ферментами: так в лесу разлагается заросшее грибами бревно. Разложение с помощью ферментов – гораздо более безвредный для окружающей среды процесс, чем химическое разложение, которое требует высокой температуры и потребляет больше энергии, чем производит. Но природные ферменты со временем разлагаются, что затрудняет их использование в промышленном процессе. Кроме того, производить их из микроорганизмов очень дорого.
Ученые впервые разработали биоимитирующий фермент, способный разлагать настоящий лигнин с образованием соединений, которые можно использовать в качестве биотоплива и для химического производства. Они заменили пептиды, окружающие активный центр природных ферментов, белковоподобными молекулами – пептоидами. Затем эти пептоиды самособирались в наноразмерные кристаллические трубки и листы. Пептоиды были впервые разработаны в 1990-х годах для имитации функции белков. У них есть несколько уникальных особенностей, в том числе высокая стабильность, которая позволяет ученым устранять недостатки природных ферментов. В этом случае они предлагают высокую плотность активных центров, которую невозможно получить с помощью природного фермента. Новые искусственные ферменты гораздо стабильнее и надежнее, чем их натуральные версии, поэтому они могут работать при температуре до 60 градусов по Цельсию – температуре, которая разрушила бы природный фермент. Эта технология создания фермента открывает новые пути к разработке возобновляемых материалов для авиационного биотоплива и материалов на биологической основе. Биологи изготовили специальную наночастицу. Результаты оказались даже лучше, чем ожидалось. Ученые из Онкологического центра Мичиганского университета Рогеля обрадовались, когда обнаружили небольшую молекулу, блокирующую ключевой путь в опухолях головного мозга. Но возникла проблема: провести ингибитор через кровоток в мозг, чтобы добраться до опухоли, не так просто. В сотрудничестве с несколькими лабораториями ученые изготовили специальную наночастицу. Она «перехитрила» рак мозга, и результаты оказались даже лучше, чем ожидалось. Наночастицы доставили ингибитор к опухоли в опытах на мышах. Там лекарство успешно активировало иммунную систему для уничтожения рака. Также этот процесс запустил иммунную память, так что вновь появившаяся опухоль тоже была уничтожена. Это значит, что новый подход может не только лечить опухоли головного мозга, но и предотвращать или отсрочивать рецидивы. Низкомолекулярный ингибитор AMD3100 разработали для блокирования действия CXCR12. Это цитокин, высвобождаемый клетками глиомы. Он создает щит вокруг иммунной системы, предотвращая ее активацию против опухоли.
Исследователи показали на мышиных моделях глиомы, что AMD3100 предотвращает связывание CXCR12 с иммуносупрессивными миелоидными клетками. При обезвреживании этих клеток иммунная система остается неповрежденной и может атаковать опухолевые клетки. «Никто не мог ввести эту молекулу в мозг. Это действительно огромная веха, ведь результаты для пациентов с глиомой не улучшились за последние 30 лет», — объясняет Мария Г. Кастро, доктор философии, профессор нейрохирургии RC Schneider Collegiate. Несмотря на увеличение выживаемости при многих типах рака, глиома остается особо опасным онкологическим заболеванием: только 5% пациентов живут через пять лет после постановки диагноза. Глиомы часто устойчивы к традиционной терапии, а среда внутри опухоли подавляет иммунную систему, делая неэффективными новые иммунные методы лечения.
Команда исследователей из США изобрела устройство, которое преобразует поверхность материала таким образом, что заставляет обычные металлы вести себя как намного более редкие благородные, выступая в роли катализатора химической реакции. Прибор, названный «каталитическим конденсатором», на практике доказал, что модифицированные электронным образом материалы могут привести к более быстрым и эффективным химическим процессам.
Последнее столетие химическая промышленность активно использует благородные металлы — рутений, платину, родий, палладий — обладающие уникальными поверхностными свойствами. Способность этих элементов выступать и как металлы, и как оксиды металлов делает их незаменимыми для управления химическими реакциями. Однако запасы этих металлов по всему миру ограничены. Исследователи из Университета Миннесоты решили проверить на практике теорию поведения электронов на поверхности металлов, которая утверждает, что добавление или удаление электронов может превратить оксид металла в нечто, что по свойствам будет похоже на другой металл. «Атомы неохотно меняют количество своих электронов, но мы изобрели каталитический конденсатор, позволяющий нам настраивать число электронов на поверхности катализатора, — сказал профессор Пауль Дауенхауэр. — Это открывает для нас совершенно новые возможности управления химическими процессами и заставляет доступные материалы вести себя как благородные». Устройство использует комбинацию пленок нанометровой толщины для передвижения и стабилизации электронов на поверхности катализатора. Уникальный механизм такой конструкции позволяет сочетать металлы и оксиды металлов с графеном для обеспечения быстрого потока электронов на поверхностях, пригодных для химического преобразования. Открытие ученых открывает двери новым каталитическим технологиям путем применения катализаторов из неблагородных металлов для хранения и производства возобновляемой энергии или изготовления экологичных материалов.
Исследователи из Хьюстонского университета (США) выяснили, что активация белка TAK1 в скелетных мышцах запускает синтез белка и рост мышечных волокон. TAK1 – белок, регулирующий врожденный иммунитет и провоспалительные сигнальные пути. Используя генетические подходы, ученые Хьюстонского университета показали, что TAK1 необходим, чтобы поддерживать здоровые нервно-мышечные соединения, которые участвуют в передаче нервных импульсов к скелетным мышцам и обеспечивают мышечные сокращения. Если белок TAK1 «выключен», происходит нарушение нервно-мышечных соединений и тяжелое истощение мышц, очень похожее на истощение мышц при повреждении нервов, старении и раковой кахексии (истощении). Также команда выявила новое взаимодействие между сигнальным путем TAK1 и костным морфогенетическим белком, которое способствует росту мышц.
Питательные вещества, гормоны роста и силовые тренировки приводят к увеличению массы скелетных мышц у здоровых людей. И наоборот, многие болезненные состояния часто приводят к потере мышечной массы. Понимание механизмов, регулирующих содержание белков и органелл клетки, очень важно, так как помогает найти мишени для лекарств при различных состояниях атрофии мышц и нервно-мышечных расстройствах. Команда также сообщает, что активация TAK1 в скелетных мышцах выше нормального уровня может предотвратить чрезмерную потерю мышечной массы из-за повреждения нервов. Потеря мышечной массы оказывает разрушительное воздействие на стандартное лечение при старении и неизлечимых заболеваниях, таких как рак, почечная недостаточность и при многих генетических нервно-мышечных заболеваниях.
Начинающие предприниматели всегда должны помнить, что бизнес — это не только их личное благополучие, но и возможность влиять на весь мир, привнося что-то новое от себя. Однако не стоит забывать, что прогресс в современном обществе настолько стремителен, что с каждым днем все труднее удивить и удовлетворить потребности своей целевой аудитории. Поэтому, чтобы быть успешным в бизнесе, нужно уметь предлагать что-то новое. Но при размышлении о том, где взять эту новую, приходится обратить свой взор на вопрос, что это могут быть за бизнес-идеи США. Для начала нужно понять, что хорошая бизнес-идея должна обладать рядом неоспоримых качеств: Должен быть актуальным; подходит для адаптации к отечественному потребителю. Актуальные идеи Еще одна важная составляющая успеха в бизнесе – понимание тенденций и интересов современного человека. Несомненно, 2022 год станет новой страницей в развитии технологий, именно поэтому в США уже активно разрабатываются новые бизнес-проекты, связанные с этой отраслью. Большой потенциал развития имеют следующие направления: Доставка товаров и обслуживание клиентов с использованием дронов и другой робототехники. разработка и производство умной бытовой техники для быта и быта; автономные торговые автоматы; объем услуг и развлечений, предоставляемых посредством виртуальной реальности. Все эти направления уже начинают активно развиваться в США, и вполне возможно, что смельчаки и новаторы национального предпринимательского духа уже пытаются поймать стремительно нарастающую волну.
