Чергове досягнення робототехніки: американські дослідники створили штучну м’язову клітину, яка у майбутньому, як вони очікують, стане у нагоді при розробці мікророботів, здатних пересуватися у людських судинах. Під час експерименту модифіковані волокна сформувалися у м’язову тканину, за своїми властивостями неймовірно близьку до людської. Цього тижня вчені також обговорюють нову місію NASA та корисні для людини особливості ґрунту.
Для керування штучними м’язами, створеними на основі генетично модифікованої клітини звичайної мускулатури, науковці з Массачусетського технологічного інституту (МТІ) та Пенсільванського університету використали пучок світла. Таким чином, вони ще й вдалися до застосування досягнень оптогенетики – молодої, але вже багатонадійної наукової дисципліни. Однак про все по порядку.
Для свого дослідження вчені обрали скелетну (поперечносмугасту) м’язову тканину – такий матеріал для досліджень міцніший і витриваліший, аніж, наприклад, серцеві чи гладкі м’язи. Окрім того – що важливо – волокнами скелетної м’язової тканини можна керувати за допомогою зовнішніх імпульсів.
Зазвичай у лабораторіях імпульси від нервової тканини людини замінюють за допомогою пари електродів, на які подається напруга, пояснюють у МТІ. Однак під час досліджень у сфері робототехніки такий метод не є оптимальним: електроди на ділянках м’язової тканини довелося б розміщувати дуже часто, і така кількість електродів стала б надмірною вагою для мініатюрного робота.
Тож вчені вирішили вдатися до досягнень оптогенетики: раніше під час досліджень у цій дисципліні вдалося модифікувати нейрони таким чином, щоб вони могли реагувати на короткі лазерні імпульси (нині такий підхід застосовується для стимуляції серцевого м’язу людини). Разом із колегами керівник дослідження Гаррі Асада із МТІ здійснив генетичні модифікації у структурі міобластів (клітин, із яких формуються м’язові волокна), щоб посилити вироблення сприйнятливого до світла протеїну.
Після того, як модифіковані міобласти з’єднали у м’язові волокна, їх опромінювали 20-мілісекундними імпульсами синього світла. З’ясувалося, що такі волокна реагують на подразники, залежно від обсягу опромінення: вузький промінь, який потрапляє на одне волокно, приводить до скорочення лише його одного, тоді як ширший, який охоплює кілька волокон, – до скорочення всіх їх відразу.
Далі вчені інтегрували модифіковані волокна у гідрогель – у цьому випадку основу для формування штучної м’язової тканини. Науковці встановили, що сформована м’язова тканина реагує на лазерні імпульси так само добре, як і окремі її волокна. Окрім того, чим частіше вчені вимірювали зусилля штучного м’яза за допомогою мікромеханічного сенсора, тим сильнішим він ставав: це навантаження було таким собі тренуванням, яке сприяло розвиткові волокон.
На думку Асади, досягнення його команди вже найближчим часом можна буде застосувати, наприклад, при випробуванні ліків від хвороб рухового апарату: їхні цілющі властивості (і побічні ефекти) можна буде спостерігати з реакції штучної м’язової тканини. Загалом, як очікують вчені, результати їхньої роботи колись стануть у нагоді при розробці мікророботів, на яких у медицині покладають великі надії.
NASA досліджуватиме радіаційні пояси Землі
NASA запустила місію вивчення радіаційних поясів Землі. Згідно з повідомленням на сайті американської Національної аерокосмічної адміністрації, проект отримав назву Radiation Belt Storm Probes (RBSP, українською «Штурмові зонди для вивчення радіаційних поясів») і складається з двох однакових апаратів. 24 серпня їх вивели на орбіту за допомогою ракети-носія Atlas V.
«RBSP мають на меті допомогти нам з’ясувати вплив Сонця на Землю та навколоземний простір шляхом дослідження земних радіаційних поясів в різних масштабах простору і часу», – мовиться у повідомленні. Ці радіаційні пояси у науці ще називають поясами ван Аллена, це – специфічні області у магнітосфері Землі, де накопичуються заряджені частинки з космосу з високими енергіями (переважно протони й електрони). Всього таких поясів два – на висоті в середньому 4 і 17 тисяч кілометрів, розташовані вони вздовж екватора.
Під час місії зонди NASA вивчатимуть обидва пояси, рухаючись при цьому по майже однакових, але все ж дещо різних орбітах. Очікується, що апарати спостерігатимуть за змінами властивостей поясів у різний час, зокрема й під час магнітних бур.
Як наголосили у NASA, після виведення зондів на орбіту сонячні батареї на апаратах успішно розкрилися. Протягом найближчих 60 днів зонди перевірятимуть, і лише після цього розпочнеться їхня основна місія.
До слова, у NASA цього тижня також підтвердили наміри у майбутньому повернутися до вивчення Місяця. Як наголосили представники керівництва, пріоритетним для адміністрації лишається робота на Міжнародній космічній станції, однак супутник Землі і донині становить для них неабиякий інтерес.
Ґрунтові бактерії можуть протидіяти антибіотикам
«Жменя ґрунту, багата на мікроскопічне життя, містить велику кількість генів, які допомагають бактеріям розквітати в умовах дикої природи», – пише журнал Science і додає, що деякі з цих генів, як свідчать результати нового дослідження, ідентичні до тих, які дозволяють хвороботворним бактеріям в організмі людини виживати під час дії антибіотиків. Як припускають автори наукової розвідки, не шкідливі для людини ґрунтові бактерії можуть бути першоджерелом деяких стійких до антибіотиків генів.
«Екологи, які займаються дослідженням властивостей ґрунту, вже говорили про те, що ґрунт може бути осередком своєрідного опору, однак донині було мало очевидних доказів цього», – коментує результати роботи колег – групи вчених із низки американських дослідницьких центрів – Джо Гандельсман із Єльського університету.
Група вчених, серед яких і Готем Дантес зі Школи медицини Вашингтонського університету, вирішила з’ясувати, чи містяться гени ґрунтових бактерій у таких хвороботворних мікробах, як стафілокок чи кишкова паличка.
Для цього вчені проаналізували 11 проб ґрунту. Для початку науковці відділили гени протеобактерій – групи мікроорганізмів, які часто є джерелами захворювань у людей і тварин. Далі дослідники вживили ці гени у клітини і перевірили їх на стійкість до різних видів антибіотиків. Випробування витримали 252 гени, їх вчені і продовжили досліджувати. З’ясувалося зрештою, що 110 із них мали властивості, подібні до властивостей відомих нині стійких до антибіотиків генів, причому 18 із них на сто відсотків були ідентичні до виявлених у людському організмі патогенів (збудників хвороб).
Автори наукової статті припускають, що результати їхньої роботи, а саме детальніший аналіз стійких до антибіотиків ґрунтових бактерій, сприятиме з’ясуванню того, як їм вдається протистояти знищенню, а отже – і нейтралізації цих їхніх властивостей, часто згубних, при лікуванні хвороб, які вони спричиняють.
Для керування штучними м’язами, створеними на основі генетично модифікованої клітини звичайної мускулатури, науковці з Массачусетського технологічного інституту (МТІ) та Пенсільванського університету використали пучок світла. Таким чином, вони ще й вдалися до застосування досягнень оптогенетики – молодої, але вже багатонадійної наукової дисципліни. Однак про все по порядку.
Для свого дослідження вчені обрали скелетну (поперечносмугасту) м’язову тканину – такий матеріал для досліджень міцніший і витриваліший, аніж, наприклад, серцеві чи гладкі м’язи. Окрім того – що важливо – волокнами скелетної м’язової тканини можна керувати за допомогою зовнішніх імпульсів.
Зазвичай у лабораторіях імпульси від нервової тканини людини замінюють за допомогою пари електродів, на які подається напруга, пояснюють у МТІ. Однак під час досліджень у сфері робототехніки такий метод не є оптимальним: електроди на ділянках м’язової тканини довелося б розміщувати дуже часто, і така кількість електродів стала б надмірною вагою для мініатюрного робота.
Тож вчені вирішили вдатися до досягнень оптогенетики: раніше під час досліджень у цій дисципліні вдалося модифікувати нейрони таким чином, щоб вони могли реагувати на короткі лазерні імпульси (нині такий підхід застосовується для стимуляції серцевого м’язу людини). Разом із колегами керівник дослідження Гаррі Асада із МТІ здійснив генетичні модифікації у структурі міобластів (клітин, із яких формуються м’язові волокна), щоб посилити вироблення сприйнятливого до світла протеїну.
Після того, як модифіковані міобласти з’єднали у м’язові волокна, їх опромінювали 20-мілісекундними імпульсами синього світла. З’ясувалося, що такі волокна реагують на подразники, залежно від обсягу опромінення: вузький промінь, який потрапляє на одне волокно, приводить до скорочення лише його одного, тоді як ширший, який охоплює кілька волокон, – до скорочення всіх їх відразу.
Далі вчені інтегрували модифіковані волокна у гідрогель – у цьому випадку основу для формування штучної м’язової тканини. Науковці встановили, що сформована м’язова тканина реагує на лазерні імпульси так само добре, як і окремі її волокна. Окрім того, чим частіше вчені вимірювали зусилля штучного м’яза за допомогою мікромеханічного сенсора, тим сильнішим він ставав: це навантаження було таким собі тренуванням, яке сприяло розвиткові волокон.
На думку Асади, досягнення його команди вже найближчим часом можна буде застосувати, наприклад, при випробуванні ліків від хвороб рухового апарату: їхні цілющі властивості (і побічні ефекти) можна буде спостерігати з реакції штучної м’язової тканини. Загалом, як очікують вчені, результати їхньої роботи колись стануть у нагоді при розробці мікророботів, на яких у медицині покладають великі надії.
NASA досліджуватиме радіаційні пояси Землі
NASA запустила місію вивчення радіаційних поясів Землі. Згідно з повідомленням на сайті американської Національної аерокосмічної адміністрації, проект отримав назву Radiation Belt Storm Probes (RBSP, українською «Штурмові зонди для вивчення радіаційних поясів») і складається з двох однакових апаратів. 24 серпня їх вивели на орбіту за допомогою ракети-носія Atlas V.
«RBSP мають на меті допомогти нам з’ясувати вплив Сонця на Землю та навколоземний простір шляхом дослідження земних радіаційних поясів в різних масштабах простору і часу», – мовиться у повідомленні. Ці радіаційні пояси у науці ще називають поясами ван Аллена, це – специфічні області у магнітосфері Землі, де накопичуються заряджені частинки з космосу з високими енергіями (переважно протони й електрони). Всього таких поясів два – на висоті в середньому 4 і 17 тисяч кілометрів, розташовані вони вздовж екватора.
Під час місії зонди NASA вивчатимуть обидва пояси, рухаючись при цьому по майже однакових, але все ж дещо різних орбітах. Очікується, що апарати спостерігатимуть за змінами властивостей поясів у різний час, зокрема й під час магнітних бур.
Як наголосили у NASA, після виведення зондів на орбіту сонячні батареї на апаратах успішно розкрилися. Протягом найближчих 60 днів зонди перевірятимуть, і лише після цього розпочнеться їхня основна місія.
До слова, у NASA цього тижня також підтвердили наміри у майбутньому повернутися до вивчення Місяця. Як наголосили представники керівництва, пріоритетним для адміністрації лишається робота на Міжнародній космічній станції, однак супутник Землі і донині становить для них неабиякий інтерес.
Ґрунтові бактерії можуть протидіяти антибіотикам
«Жменя ґрунту, багата на мікроскопічне життя, містить велику кількість генів, які допомагають бактеріям розквітати в умовах дикої природи», – пише журнал Science і додає, що деякі з цих генів, як свідчать результати нового дослідження, ідентичні до тих, які дозволяють хвороботворним бактеріям в організмі людини виживати під час дії антибіотиків. Як припускають автори наукової розвідки, не шкідливі для людини ґрунтові бактерії можуть бути першоджерелом деяких стійких до антибіотиків генів.
«Екологи, які займаються дослідженням властивостей ґрунту, вже говорили про те, що ґрунт може бути осередком своєрідного опору, однак донині було мало очевидних доказів цього», – коментує результати роботи колег – групи вчених із низки американських дослідницьких центрів – Джо Гандельсман із Єльського університету.
Група вчених, серед яких і Готем Дантес зі Школи медицини Вашингтонського університету, вирішила з’ясувати, чи містяться гени ґрунтових бактерій у таких хвороботворних мікробах, як стафілокок чи кишкова паличка.
Для цього вчені проаналізували 11 проб ґрунту. Для початку науковці відділили гени протеобактерій – групи мікроорганізмів, які часто є джерелами захворювань у людей і тварин. Далі дослідники вживили ці гени у клітини і перевірили їх на стійкість до різних видів антибіотиків. Випробування витримали 252 гени, їх вчені і продовжили досліджувати. З’ясувалося зрештою, що 110 із них мали властивості, подібні до властивостей відомих нині стійких до антибіотиків генів, причому 18 із них на сто відсотків були ідентичні до виявлених у людському організмі патогенів (збудників хвороб).
Автори наукової статті припускають, що результати їхньої роботи, а саме детальніший аналіз стійких до антибіотиків ґрунтових бактерій, сприятиме з’ясуванню того, як їм вдається протистояти знищенню, а отже – і нейтралізації цих їхніх властивостей, часто згубних, при лікуванні хвороб, які вони спричиняють.
