http://www.nauka.in.ua Tue, 22 May 2012 10:30:53 +0300 60 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7955 Пацієнти із тетраплегією (паралічем чотирьох кінцівок) можуть керувати рухами роботів за допомогою думки Короткі новини/ <p style="text-align: justify; ">Двоє людей, нездатні рухати своїми кінцівками, можуть керувати рукою-роботом, аби доторкнутися та схопити різні об&rsquo;єкти, використовуючи лише свою мозкову діяльність, говориться у статті, яка з’явилася в журналі <i>Nature</i> 16 травня. </p> <p style="text-align: justify; ">Учасники дослідження &mdash; відомі як Кеті та Боб — перенесли інсульт, що пошкодив стовбур головного мозку і наразі мають параліч кінцівок та не здатні до спілкування. Нейрохірурги імплантували їм у моторну кору головного мозку тонкі записуючі пристрої, що містять приблизно 100 електродів товщиною з волосинку. Завдяки цьому пристрою стало можливим зчитування нейронних сигналів, пов’язаних із наміром руху. </p> <p style="text-align: justify; ">У ході випробовувань, які проходили минулого року і відображені у статті, Кеті, яка перенесла інсульт 15 років тому і отримала імплант у 2005 році, за допомогою думки змогла направити руку робота, схопити пляшку з кавою та піднести її до своїх губ. На відео видно, як вона посміхається, коли їй вдалося відпити кави. </p> <p style="text-align: justify; ">&laquo;Це незабутня посмішка&raquo;,— каже Лі Хочберг, нейроінженер із Браунського Університету (Провіданс, Род-Айленд), соавтор статті. </p> <p style="text-align: justify; ">Проведене дослідження — частина клінічного випробовування пристрою <i>BrainGate2</i><i>, </i>яке проводить Джон Донахью, директор Браунського Інституту вивчення мозку у місті Провіданс. Його команда попередньо доповіла про випробовування, у яких два учасники змогли переміщати курсор на моніторі комп’ютера силою думки. </p> <p style="text-align: justify; ">«Перехід від цього типу двовимірного руху до рухів, націлених доторкнутися до предмету, схопити його та потім маніпулювати ним у тривимірному просторі — це для нас великий крок,— каже Донахью.— Схоже, що тут комплексно задіюється більше ніж один додатковий аспект». </p> <object width="550" height="309"><param name="movie" value="http://www.youtube.com/v/ogBX18maUiM?version=3&amp;hl=ru_RU"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed type="application/x-shockwave-flash" pluginspage="http://www.macromedia.com/go/getflashplayer" src="http://www.youtube.com/v/ogBX18maUiM?version=3&amp;amp;hl=ru_RU" type="application/x-shockwave-flash" width="550" height="309" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" ></embed></object> <p style="text-align: justify; "><b>Сила думки </b></p> <p style="text-align: justify; ">Спершу необхідно розшифрувати нервові сигнали, отримані нейронним імплантом учасника — а потім конвертувати ці сигнали у цифрові команди для руки робота, аби вона змогла виконати необхідні дії. Чим складніший рух, тим важче його розшифрувати. </p> <p style="text-align: justify; ">Нейронауковці тісно співпрацюють із науковцями в комп’ютерній галузі та експертами з робототехніки. Тестовий прилад <i>BrainGate</i><i>2 </i>можна використовувати із двома типами рук роботів: системою <i>DEKA</i><i>Arm</i><i>,</i> розробленою як протез у співпраці із американськими військовими, та більш важкою рукою робота, розробленою Німецьким аерокосмічним центром (<i>DLR</i>) у якості зовнішнього допоміжного пристрою. </p> <p style="text-align: justify; ">У останньому дослідженні двом учасникам дали по 30 секунд, аби вони могли доторкнутися та схопити поролонові кульки. Використовуючи руку <i>DEKA</i> Боб — який переніс інсульт у 2006 році та отримав нейроімплант за п’ять місяців до експерименту — хапав м’ячики протягом 62% часу. Кеті мала 46% успішних спроб із рукою <i>DEKA</i> та 21% із рукою <i>DLR</i>. Вона успішно підносила пляшку з кавою до своїх губ у чотирьох випадках із шести. </p> <p style="text-align: justify; ">Вчені безмежно раді результатам: вони демонструють, що навіть людям, які були паралізовані багато років тому, теж можна допомогти спілкуватися та виконувати дії самотужки. Нейроінженер із Лестерського університету (Великобританія) Родріго Квіан Кірога, не задіяний у даному досліджені був «вражений» тим, що сигнали до руху кінцівками можна зчитати з мозку навіть після довготривалого паралічу пацієнта. «Це дуже багатообіцяюча новина»,— каже він. </p> <p style="text-align: justify; ">Проте Донахью підкреслює, що перед ними ще лежить довгий шлях. «Зараз рухи надто повільні та неточні — нам потрібно покращити алгоритми розшифровки»,— каже він. </p> <p style="text-align: justify; ">В той же час, його команда продовжує набирати волонтерів на випробовування <i>BrainGate2</i><i>, </i>націлені в основному на перевірку безпечності процедури імплантації. На сьогодні семеро людей отримали імпланти і у жодного з них не виявлено серйозних побічних ефектів. Дослідники сподіваються долучити загальною кількістю 15 осіб, паралізованих внаслідок інсульту, нейродегенеративних захворювань (наприклад, аміотропічний боковий склероз), або через розрив спинного мозку. </p> <div style="text-align: justify; ">У довготривалій перспективі вчені хочуть відмовитися від проводів, які повинні кріпитися до черепа пацієнта; безпровідні системи зараз швидко розвиваються, каже Донахью. У майбутньому дослідники сподіваються обійтися без рук роботів та направляти розшифровані сигнали мозку напряму в м’язи пацієнта.</div> Thu, 17 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7954 <div style="text-align: justify; ">Дослідники із Національної лабораторії відновлювальної енергії (<i>NREL</i>) створили перший сонячний фотоелемент із зовнішньою квантовою ефективністю більше 100%. </div> Короткі новини/ <div style="text-align: justify; ">Дослідники із Національної лабораторії відновлювальної енергії (<i>NREL</i>) створили перший сонячний фотоелемент із зовнішньою квантовою ефективністю більше 100%. Квантова ефективність залежить від кількості електронів в секунду, які протікають у системі сонячного фотоелемента, розділеної на кількість фотонів вхідної енергії. Команда <i>NREL</i> зафіксувала ефективність, що сягала 114%, створивши першу робочу модель фотоелемента із множинною генерацією екситонів (<i>MEG</i>). У <i>MEG </i>один фотон високої енергії може створити більше одної електронно-дірочної пари на поглинений фотон. Додаткова ефективність виходить із &laquo;забирання&raquo; квантовими точками енергії, яка інакше була б втрачена (перетворилась на теплову). У фотоелементі використано антивідблискову поверхню, яка вкриває прозорий провідник із шарами оксиду цинку, селеніду свинцю та золота. Дослідник <i>NREL </i>Артур Дж. Нозік ще у 2001 році передрікав успіх <i>MEG, </i>проте досі концепт залишався лише на папері. Звичайно, є сподівання, що успішна реалізація стане початком до більш вигідного використання сонячних батарей та створення енергії для машин майбутнього.</div> Thu, 17 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7946 <div style="text-align: justify; ">Команда дослідників змусила віруси, що заражають бактерії, генерувати напругу, конвертуючи механічну енергію у електричну. </div> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; ">Деякі віруси спричиняють хвороби, пандемії та смерть. Проте науковці знайшли новий спосіб використати принаймні один із вірусів на благо. Команда дослідників змусила віруси, що заражають бактерії, генерувати напругу, конвертуючи механічну енергію у електричну. &laquo;Вірусний&raquo; блок живлення ще не має достатньої потужності, аби зарядити ваш мобільний телефон чи iPod. Проте, оскільки ці мікроби безпечні для людей, одного для вони можуть стати у нагоді, заряджаючи медичні сенсори всередині нашого тіла. </p> <p style="text-align: justify; ">Прилади, які конвертують механічну енергію в електричний струм або навпаки відомі давно. Вони базуються на «п&rsquo;єзоелектричному ефекті», вперше відкритому в 1880 році і притаманному деяким кристалам, протеїнам і навіть ДНК. П’єзоелектричні матеріали складаються із молекул, у яких на одному кінці більше позитивного електричного заряду, аніж на іншому. Такі молекули поєднуються у ритмічному масиві, де одними кінцями вони направлені в один бік, а іншими &ndash; у протилежний. Стиснення матеріалу збільшує поляризацію та генерує електричну напругу, яку можна використати в роботі. Так само, додаючи електричний струм, можна змінити форму п’єзоелектричного матеріалу. Сьогодні п’єзоелектрика використовується всюди, від ліхтариків до сканувального тунельного мікроскопа. </p> <p style="text-align: justify; ">Більшість сьогоднішніх п’єзоелектричних генераторів зроблені з кристалів керамічного цирконату-титанату свинцю (PZT або ЦТС). ЦТС токсичний, тому протягом останніх років дослідники розробляли нетоксичні альтернативи, такі, як оксид цинку. Проте деякі з цих варіантів дорогі та складні для промислового виробництва. Тому Сеунг-Вук Лі, біоінженер із Каліфорнійського університету (Берклі) та його колеги з університету і з розташованої неподалік Національної лабораторії ім. Лоуренса (Берклі) спробували визначити, чи можуть їм у цьому допомогти віруси. </p> <p style="text-align: justify; ">Думка не така вже й дурна. Будучи ще аспірантом у Техаському університеті (Остін) Лі розробив віруси-фаги, які заражають бактерії та приєднуються до окремого типу неорганічних напівпровідникових наночастинок. Він також знав, що ДНК та деякі білки &mdash; будівельні блоки для фагів — мають п’єзоелектричні властивості. Тож Лі разом із колегами шукав п’єзоелектричні фаги. Вони винайшли такий фаг, який назвали М13-бактеріофаг. Його рівна трубчата зовнішня поверхня складається із майже 2700 копій паличкоподібного білка із позитивним зарядом на одному кінці та негативним на іншому. Білки фага з’єднуються позитивними кінцями, направляючи їх до середини трубки, що дозволяє їм утримати всередині негативно заряджений ДНК, який фаг вприскує у бактерію під час інфікування. </p> <p style="text-align: justify; ">Аби перевірити, чи можуть фаги давати енергію, Лі та його колеги спершу генетично змінили білок вірусу, аби додати копії негативно зарядженої амінокислоти — глютамату. Вони додали глютамати до негативно зарядженого кінця білку, аби збільшити його негативний заряд і, відповідно, п’єзоелектричні властивості. Аби створити генератор, дослідники поклали плівку із мільйонів цих фагів на електрод. Фаги природно і рівномірно розподілилися, лежачи біч-о-біч, скеровані в одну сторону. </p> <p style="text-align: justify; ">Група берклі поклала кілька таких плівок одна на одну, аби збільшити п’єзоелектричний ефект і потім накрила стопку іншим електродом. Як цього тижня дослідники розказали журналу <i>Nature</i><i>Nanotechnology</i><i>, </i>натискаючи пальцем на верхній електрод, фаги у плівці стискаються достатньо, аби ми отримали струм, достатній для підсвічування одного невеликого рідкокристалічного дисплею. </p> <object width="480" height="360"> <div style="text-align: center; "><embed type="application/x-shockwave-flash" pluginspage="http://www.macromedia.com/go/getflashplayer" type="application/x-shockwave-flash" pluginspage="http://www.macromedia.com/go/getflashplayer" src="http://www.youtube.com/v/F1PzYi8jmuo?version=3&amp;amp;amp;hl=ru_RU" width="480" height="360" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" ></embed></div> <param name="movie" value="http://www.youtube.com/v/F1PzYi8jmuo?version=3&amp;hl=ru_RU"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param></object> <div style="text-align: justify; ">Новий генератор дає набагато менше енергії, аніж звичайні п’єзоелектричні прилади. Тим не менш, Зонг Лін Ванг, дослідник матеріалів у Технологічному інституті в Атланті, Джорджія, каже: «Дослід показав можливість введення наногенератора у біоструктури, і це може бути важливим для медичного та біологічного використання», наприклад у імплантованих сенсорах для діагностики рівня цукру в крові у діабетиків. Аби це реалізувати, Лі та його колеги наразі працюють над покращенням вірусу, аби він міг давати більше енергії.</div> <div style="text-align: justify; "> <br /> </div> <div style="text-align: justify; "><i><a href="http://newscenter.lbl.gov/news-releases/2012/05/13/electricity-from-viruses/" >Текст</a> новини на офіційному сайті лабораторії Берклі</i></div> Wed, 16 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7945 <p style="text-align: justify; ">Група китайських вчених використала лазер на 1,3Вт та деякі оптичні трюки, аби створити пару зв&rsquo;язаних фотонів, які з’явилися у двох окремих лабораторіях одночасно, а потім за допомогою класичного каналу виміряла результати. </p> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; "><i><b>Зображення: </b>Вид із висоти пташиного польоту та схематична діаграма позапросторової квантової телепортації / </i><i style="text-align: justify; "> </i><a href="http://arxiv.org/abs/1205.2024" id="bxid_995535" style="text-align: justify; " >http://arxiv.org/abs/1205.2024</a></p> <p style="text-align: justify; ">У даному контексті термін &laquo;телепортація&raquo; використовується як обмін інформацією, який описує стан двох окремих частинок, які не можуть обмінюватися між собою інформацією у просторі. Важливо відзначити, що в такому контексті телепортація не означає саме пересування об&rsquo;єкту з одного місця в інше, або розбирання його в одному місці і збирання у іншому. </p> <p style="text-align: justify; ">Зчепленість є там, де дві частинки зчеплені, тобто пов’язані між собою тим зв’язком, який фізики досі не можуть пояснити. Щоправда, можна показати, що незалежно від того, що відбувається із однією частинкою, з іншою і одночасно відбувається те ж саме. Тому, якщо одна із пари зчеплених частинок створена для відображення елементу потоку даних (наприклад, одну літеру алфавіту), інша матиме таке ж значення, що дозволяє миттєвий зв’язок; додатково отримуємо спосіб зв’язку, вільний від перехоплення даних. </p> <p style="text-align: justify; ">На жаль, досі залишається проблема створення такої пари на відстані; тут були певні труднощі і саме в цій частині китайські вчені знайшли новий спосіб їх подолання. Вони використовували лазер на 1,3Вт та деякі оптичні трюки, аби створити пару зв’язаних фотонів, які з’явилися у двох окремих лабораторіях (розташованих на різних берегах озера) одночасно, а потім використали класичний канал аби виміряти результати. </p> <p style="text-align: justify; ">Виконавши все описане, команда показала, що існує можливість створювати систему використовуючи телепоратцію з метою передачі інформації, основаною на комунікації повітрям до спеціальних супутників. Така робота може мати два великі наслідки для сучасних систем. По-перше, і це найочевидніше, можна отримати практично ідеальне криптографічне використання. По-друге, можна створити канал передачі інформації, вільний від затримок. </p> <p style="text-align: justify; ">Одначе попереду ще довгий шлях, що теж показала китайська команда &mdash; їхні зусилля досі вимагають використання класичного каналу для вимірювання результатів. Ця необхідність зводить нанівець ефект передачі даних без затримок, хоча можна передати повне повідомлення по класичному каналу і ключі до розкодування телепортацією. </p> <div style="text-align: justify; ">Більше інформації: Teleporting independent qubits through a 97 km free-space channel, arXiv:1205.2024v1 [quant-ph] <i style="text-align: justify; "> </i><a href="http://arxiv.org/abs/1205.2024" id="bxid_995535" style="text-align: justify; " >http://arxiv.org/abs/1205.2024</a></div> Wed, 16 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7938 <p>У статті, опублікованій он-лайн 13 травня 2012 року в журналі <i>Nature</i>дослідники довели, що фермент CHI еволюціонував від своїх некаталітичних амінокислот-предків. </p> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; "><b><i>Зображення: </i></b><i>На передньому плані зображена структура білка AtFAP, із протеїновим скелетом, представленим блакитними стрічками та прикріпленою жирною кислотою, показаною жовтими (атоми вуглецю) та червоними (атоми кисню) кульками. На задньому плані показано пророщену насінину </i>Arabidopsis thaliana<i>. Насінина була навмисно забарвлена (синім барвником) таким чином, аби побачити частини рослини, де продукується білок AtFAP/ </i>Гордон Луї<i> </i></p> <p style="text-align: justify; "> <br /> Нове дослідження Джозефа П. Ноела та його колег з інституту <i>Howard </i><i>Hughes </i><i>Medical </i><i>Institute </i>фокусується довкола одного з цих метаболічних ферментів. Цей фермент сьогодні так чудово виконує свою роботу, що біохіміки вважають його каталітично &laquo;ідеальним&raquo;. У статті, опублікованій он-лайн 13 травня 2012 року в журналі <i>Nature </i>дослідники довели, що цей фермент еволюціонував від своїх некаталітичних амінокислот-предків.Коли рослини почали близько 500 мільйонів років тому виходити зі свого морського ареалу на сушу, їхні потреби змінилися. Ці примітивні предки сучасних рослин були погано оснащені для життя у сухому та пронизаному сонцем світі. Проте поступово вони виробили ферменти, що дозволили їм синтезувати нові хімічні сполуки, які захищали їх від небезпек нового світу &mdash; таких, як ультрафіолетові промені сонця. </p> <p style="text-align: justify; ">Ноел, дослідник із Біологічного інституту Солка, прагнув дізнатися, як сьогоднішні рослини набули здатності до вироблення різних хімічних сполук — сотень тисяч спеціалізованих молекул, що дозволяють рослинам рости у різних і часом агресивних куточках світу. Багато із цих сполук корисні для людини: ліки, поживні речовини для попередження захворювань, ароматизатори, фарбники та пестициди. Різноманітні ферменти, що виробляються сьогоднішніми рослинами, мали б еволюціонувати із молекул білка, який рослини минулого використовували для виживання у світі, що сильно відрізнявся від звичного для них, пояснює Ноел. </p> <p style="text-align: justify; ">У даному досліджені Ноел та його колеги з Інституту Солка, в співробітництві з Університетом штату Айова, сфокусували свою увагу на ферменті, який називається <i>халкон ізомераза </i>(CHI), необхідному для вироблення спеціальних метаболітів — флавоноїдів. Завдяки флавоноїдам (їх розмаїття сягає тисячі) рослини мають привабливий для запилювачів колір чи неприємний для травоїдних аромат; завдяки цьому ж механізму вони мають дивний смак, що перешкоджає розвитку колоній грибів та захист від ультрафіолетового випромінювання. </p> <p style="text-align: justify; ">Біохіміки довго вважали СНІ «ідеальним» ферментом, бо його атомарна структура точно налаштована на каталіз реакцій із надзвичайною швидкістю. «Щойно хімічні речовини потрапляють у його розчин чи у цитоплазму рослинної клітини, СНІ створює продукт флавоноїду,— пояснює Ноел.— У сенсі еволюції, він досяг своєї межі. Він спрацьовує так швидко, як тільки може». </p> <p style="text-align: justify; ">У 2000 році команда Ноела перша визначила атомарну структуру СНІ, розкривши завдяки рентгенівській кристалографії точне тривимірне розташування атомів, завдяки якому цей фермент став заводом Феррарі серед решти рослинних ензимів. І справді, структурний та атомарний аналізи показали, що цей ензим досяг «своєї межі еволюції», каже Ноел. Проте в біології все походить від чогось старішого і, можливо, зовсім інакшого. </p> <p style="text-align: justify; ">Від кого ж походить цей каталітичний спринтер СНІ? У 2000 році Ноел не зміг знайти очевидних попередників у добре вивченій рослині <i>Arabidopsis </i><i>thaliana</i><i>. </i>І оскільки СНІ залишається центральним ферментом для вироблення флавоноїдів у більшості рослин, що розвивалися протягом останнього часу, несхоже, щоб він існував поза межами рослинного царства. </p> <p style="text-align: justify; ">З того часу, як Ноел відкрив структуру СНІ, сучасна ботаніка отримала нові молекулярні та генетичні технології. Озброївшись цими новинками Ноел та його колеги почали продивлятися геномні послідовності у простих (більш ранніх) організмах, шукаючи там ознаки білку, пов&rsquo;язаного із СНІ. Вони знайшли часткові послідовності, що відносяться до вироблення ферментів у бактерій та дріжджів, і Ноел вважає, що молекулярного предка СНІ треба шукати у глибокому минулому, ще до того, як зелені рослини розпочали свій шлях на сухій землі. </p> <p style="text-align: justify; ">Потім науковці перебрали геном <i>Arabidopsis </i>на наявність послідовностей, що були б схожі на СНІ, і це привело їх до трьох представників сім’ї білків, які називають FAPами. FAPи досить сильно схожі у генетичній послідовності та молекулярній основі структури, що показує їхні спільні корені з СНІ, доповідає Ноел. </p> <p style="text-align: justify; ">Аби дізнатися ще більше, дослідники відтворили білок із генів FAP. «Під час цього процесу, ми брали кожен ген [FAP] із рослини та поміщали його у <i>E</i><i>. </i><i>coli</i><i>, </i>а потім дозволяли бактерії перетворювати його на білок, який може працювати усередині неї.— згадує Ноел.— Проте для нас стало несподіванкою, що ці три древні білки вихопили молекулу жирної кислоти із приймаючої клітини <i>E</i><i>. </i><i>coli </i>та приєдналися до неї так тісно, що ми змогли побачити додаткові молекули у зчепленні». </p> <p style="text-align: justify; ">Справді, коли вони досліджували молекулярну структуру білків FAP, використовуючи рентгенівську кристалографію, вчені помітили кишеньки такої форми, яка дозволяла тісно стискатися із жирною кислотою. СНІ, навпаки, має кишеньку, що завдяки формі дозволяє забирати халкон і хімічно перетворювати його на рослинний флавоноїд. </p> <p style="text-align: justify; ">Команда Новела помістила три FAPи у хлоропласт рослини, де проходив фотосинтез. Хлоропласти — це також один із органів, де синтезуються жирні кислоти. Жирні кислоти, створені хлоропластом, пізніше використовуються у накопиченні енергії протягом життя у насінні та ембріонах. Через те, що вони дуже важливі для виживання, FAPи були розцінені як частина первинних метаболічних процесів рослини. Синтез флавоноїду, навпаки, вважається специфічним метаболізмом: флавоноїди сприяють довгій тривалості життя рослин і можливості передати гени у специфічних умовах в дикому світі, проте вони не критичні для виживання, коли рослини знаходяться у точно контрольованих лабораторних умовах. </p> <p style="text-align: justify; ">Хоча FAPи та СНІ грають дуже відмінні ролі у сучасних рослинах, їхня генетична та структурна схожість ясно вказує на еволюційну спорідненість, каже Ноел. Хто з них чий предок? Ноел вважає, що FAPи старіші. </p> <p style="text-align: justify; ">Оскільки FAPи задіяні в основному метаболізмі навіть у водоростей, сучасних екземплярах предків ранніх рослин, скоріше саме вони (а не СНІ) збереглися незмінними під час природного відбору протягом більше ніж 500 мільйонів років. Швидкодійні ферменти, які управляють виходом флавоноїдів, скоріше виникли у «ближчому» минулому, приблизно 500 мільйонів років тому, коли рослини почали виходити на суху і вкриту ультрафіолетом землю. </p> <div style="text-align: justify; ">Відкриття зв’язку між двома окремими гравцями біосинтезу в рослинах може мали велике значення для агрокультури, біопалива та харчування, каже Ноел, проте еволюційна спільність цих різних біохімічних родичів справила на нього сильне враження. Це дуже милий знак оклику наприкінці десятирічної роботи, протягом якої група Ноела завзято переслідувала витоки цього ключового ферменту на шляху флавоноїдів. «Це справді неймовірно, бо це один із найкращих випадків, коли щось, що не було ферментом, еволюціонувало до ферменту надзвичайно ефективного. Ми можемо повчитися у цього експерименту, що виконали не ми, а природа 500 мільйонів років тому!»</div> Tue, 15 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7937 <div style="text-align: justify; ">Шимпанзе, яке наперед готувалося до дій заставляє задуматись про те, що примати можуть планувати майбутній психічний стан (у даному випадку злість) &ndash; отже, мати когнітивний талант, який притаманний лише людині, як вважали раніше</div> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; "><i><b>Зображення: Озброєний і небезпечний. </b>Шимпанзе Сантіно спокійний, коли відвідувачі залишаються осторонь, проте явно планує свої дії, створюючи сховки зі снарядів, які пожбурить у тих, хто підійде надто близько.</i></p> <p style="text-align: justify; ">У 1997 у зоопарку Фурувік (Євле, Швеція) самець шимпанзе на ім&rsquo;я Сантіно почав кидатися у відвідувачів камінням. Кожного разу Сантіно був дуже збудженим, що було видно з його нервового бігання вздовж огорожі та піднятої дибки шерсті, проте він не просто брав і шпурляв перше, що траплялося йому на очі. Спостереження протягом останньої декади показали, що Сантіно проводив багато часу зранку до відкриття зоопарку збираючи каміння та складаючи його акуратними купками, наче робив запаси зброї. Шимпанзе, яке наперед готувалося до дій заставляє задуматись про те, що примати можуть планувати майбутній психічний стан (у даному випадку злість) &ndash; отже, мати когнітивний талант, який притаманний лише людині, як вважали раніше. </p> <p style="text-align: justify; ">Люди сприймають планування майбутнього як належне. Ми купуємо продукти навіть коли не голодні, наприклад, бо знаємо, що зголодніємо пізніше. Проте до останнього часу, науковці не знали, чи можуть тварини думати таким самим чином. У дикій природі багато шимпанзе використовують інструменти, аби добути їжу, наприклад використовують палки, аби виловити термітів з дерев. Проте примати схильні винаходити інструмент безпосередньо перед його використанням, аніж готувати його заздалегідь. З іншого боку, в лабораторних умовах ретельно продумані експерименти показали, що бонобо орангутанги можуть навчитися вибирати та зберігати потрібний інструмент, що в майбутньому допоможе їм отримати їжу. </p> <p style="text-align: justify; ">Досі ці лабораторні експерименти не підтверджували, що тварини можуть передбачати майбутній психічний стан. І ось тут на сцену виходить Сантіно. Невдовзі після того, як помер інший самець шимпанзе, і він зостався наодинці з чотирма самками, Сантіно почав кидатися камінням у відвідувачів зоопарку. Інколи це була справжня злива із 10 чи більше снарядів за одну атаку, якщо вірити одному зі службовців зоопарку. Аби ніхто не постраждав, співробітники зоопарку змушені були попереджати відвідувачів триматися подалі та відводити Сантіно до його мавп’ячого будиночка. </p> <p style="text-align: justify; ">Приматолог Матіас Осват із Університету Лунда (Швеція) на сьогодні може зіставити спостереження службовців зоопарку за десять років. Із них видно &mdash; Сантіно знає наперед, що буде розлючений, тож готується заздалегідь. Коли зоопарк зачинений і шимпанзе абсолютно спокійний, він збиратиме каміння по всій доступній йому території. Пізніше до своїх бойових запасів він почав додавати шматки бетону, яким надавав дископодібної форми. За останні 10 років, Сантіно зробив понад сотню таких схованок, більшість із яких службовці зоопарку прибирали до того, як шимпанзе мав нагоду ними скористатися. У звіті про поведінку шимпанзе, опубліковану минулого тижня в журналі <i>Current </i><i>Biology</i><i>, </i>Осват заключає, що оскільки Сантіно залишається спокійним коли збирає снаряди, проте використовує їх лише у стані збудження, &laquo;це можна ясно визначити як планування майбутнього [ментального] стану&raquo;. </p> <div style="text-align: justify; ">Хоча дослідження обмежується одним представником і тому не може бути поширеним на всі види, воно все одно «надзвичайно вражаюче», каже Крістоф Беш, приматолог з інституту Еволюційної Антропології Макса Планка (Лейпциг, Германія). Ендрю Вітн, психолог із Сент-Ендрюського Університету додає, що проаналізовані Осватом спостереження «переконливі» та «дуже особливі», бо вони заповнюють проміжок між експериментами в лабораторних умовах та безрезультатними спостереженнями у дикій природі.</div> Mon, 14 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7935 <p>Команда, очолювана науковцем Юї Куї із Стенфорду та SLAC знайшла рішення для акумуляторів: цікавим способом розроблену двостінну нанострукруту, що витримує більше 6 тисяч циклів &ndash; більше, ніж потрібно для електромобілів чи мобільних приладів. </p> Короткі новини/ <p align="justify"><b><i>Зображення: </i></b><i>Новий двостінний кремнієвий анод у вигляді нанотрубок зроблений цікавим чотири етапним способом: створюються полімерні нановолокна (позначено зеленим), потім вони нагріваються (за присутності повітря, а потім без нього), доки не перетворяться на вуглець (позначено чорним). Кремній (позначено блакитним) огортає зовнішню поверхню вуглецевих волокон. Нарешті, нагрівання за присутності повітря випалює вуглець так, що залишаються лише трубка і додатково стискуючий шар окислення (позначено червоним)/ </i>Hui Wu, Stanford, and Yi Cui</p> <p align="justify">Більше ніж протягом десяти років науковці намагалися покращити літій-іонні акумулятори, замінюючи графіт в одному із закінчень на кремній, що може накопичувати удесятеро більше заряду. Проте всього через декілька циклів перезарядки кремнієва структура починала тріскатися та кришитися, тож акумулятор ставав ні до чого не придатним.</p> <p align="justify">Сьогодні команда, очолювана науковцем Юї Куї із Стенфорду та SLAC знайшла рішення: цікавим способом розроблену двостінну нанострукруту, що витримує більше 6 тисяч циклів &ndash; більше, ніж потрібно для електромобілів чи мобільних приладів. </p> <p align="justify">&laquo;Це вражаюча розробка, що допоможе нам досягти мети ­&ndash; створити невелику за розміром, легшу та витривалішу батарейку, аніж ми маємо сьогодні&raquo;, - каже Куї. Результати їх розробок з&rsquo;явилися у журналі <i>Nature</i><i>Nanotechnology</i> 25 березня цього року.</p> <p align="justify">Літіум-іонні акумулятори широко використовуються у різних приладах, від електромобілів і до портативних приладів, бо вони можуть накопичити відносно багато енергії за відносно малої власної ваги. Акумулятор працює за принципом керування потоком іонів літію крізь рідкий електроліт між двома закінченнями, що називаються анодом і катодом.</p> <p align="justify">Перспектива &ndash; і небезпека &ndash; використання кремнію в якості аноду в таких акумуляторах полягає в тому, як літієві іони з&rsquo;єднуються із анодом під час циклу зарядки. На кожен із атомів кремнієвого аноду можуть причепитися до чотирьох іонів літію &ndash; для порівняння, в теперішніх акумуляторах це лише один іон на кожні шість атомів вуглецю &ndash; що дозволяє накопичувати набагато більше заряду. </p> <p align="justify">Проте цей же процес і змушує анод розпухати вчетверо порівняно із його початковими розмірами. Більше того, невеликі кількості електроліту входять у реакцію з кремнієм, огортаючи його та не дозволяючи заряджатися. Коли літій літій перетікає від аноду під час розрядки, останній зменшується до попередніх розмірів, зовнішній шар тріскається, і електроліт дістається до свіжого кремнію.</p> <p align="justify">Лише за кілька циклів деформації від збільшення та зменшення у розмірах, доповнені ушкодженнями від електроліту, виводять анод з ладу &ndash; це називається &laquo;декрепітацією&raquo; або &laquo;розтріскуванням&raquo;.</p> <p align="justify">Протягом останніх п&rsquo;яти років група Куї сильно покращила стійкість кремнієвих анодів, роблячи їх із нанопровідків, а тоді випалюючи наночастинки стрижню. Остання розробка &ndash; це двостіння нанотрубка, огорнена тонким шаром оксиду кремнію, дуже міцного керамічного матеріалу.</p> <p align="justify">Цей міцний зовнішній шар стримує зовнішні стінки нанотрубок від розширення, тож вони залишаються незмінними. Натомість, кремній розбухає усередину трубки, що також має надто маленьке вічко, аби туди могли потрапити атоми електроліту. Після першої зарядки, ця конструкція може пройти ще більше 6 000 циклів, і в неї ще залишиться запас у 85%.</p> <p align="justify">Куї каже, що майбутні дослідження націлені на спрощення процесу створення двостінних кремнієвих нанотрубок. Інші члени команди розроблюють нові високоефективні катоди, що разом з описаним анодом дозволять створити батарейку, що буде у п&rsquo;ять разів ефективнішою за сьогоднішню літій-іонну технологію. </p> <div align="justify"> У 2008 році Куї заснував компанію Ampirus, яка отримала ліцензію на стенфордські патенти з технології кремнієвих нанопроводків аноду. Найближча мета винахідника &ndash; створити акумулятор, що матиме вдвічі більшу питому енергію, аніж сьогоднішні літій-іонні аналоги.</div> Sat, 12 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7933 <div style="text-align: justify; ">Сотні кіназ уже відкрито і описано, проте кіназа, яка фосфорелює казеїн не була серед них &mdash; досі</div> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; ">У 1883 році шведських хімік Олаф Гаммарстен виявив, що білок молока, названий казеїном, містить не лише відомі будівельні блоки білків, проте також хімічні фосфати. Це був перший натяк на те, що фосфати &mdash; зараз вони вважаються критично важливими регуляторами функції білку — приєднуються до протеїнів. Сьогодні науковці знають, що ферменти, які називають кіназою, можуть контролювати функцію білка приєднуючи фосфати до білка, створеного всередині клітини. Сотні кіназ уже відкрито і описано, проте кіназа, яка фосфорелює казеїн не була серед них — досі. </p> <p style="text-align: justify; ">Дослідники з інституту <i>Howard </i><i>Hughes </i><i>Medical </i><i>Institute </i>(HHMI)<i> </i>ідентифікували та виокремили цей невловимий фермент. У статті, опублікованій онлайн 10 травня 2012 року в <i>Science</i><i>Express</i>вони звітують, що відкрили фермент, який переносить фосфат не лише молочним білкам (як казеїн), проте і білкам, що знаходяться у кістках та зубній емалі. </p> <p style="text-align: justify; ">&laquo;Ми вирішили наукову головоломку, яка датується ще ХІХ століттям,— каже віце-президент та старший науковий співробітник інституту Джек Е. Діксон, провідний дослідник статті.— Крім того, ми також випадково натрапили на зв&rsquo;язок між кіназою та біомінералізацією&raquo;. </p> <p style="text-align: justify; ">Діксон, чия лабораторія знаходиться в Каліфорнійському університеті (Сан-Дієго), вивчає кінази, ферменти, які додають фосфати до протеїнів і фосфатази, які прибирають фосфати. Оскільки більшість кіназ містяться всередині клітини, у 1980х дослідники почали звітували, що розпізнали їх активність (тобто фосфорельовані білки) за межами клітини. У 2008 році Кеннет Ірвін, дослідник інституту HHMI у Рагтерському університеті вивчав білок, названий «чотири рази з’єднаним», важливий для розвитку дрозофіл. Ірвін продемонстрував, що «чотири рази з’єднаний білок» має активність кінази, навіть зважаючи на те, що білок не був схожий на жодну із традиційних кіназ. Більше того, білок знаходиться у апараті Гольджі, відділенні всередині клітини, де білки сортуються та пакуються. </p> <p style="text-align: justify; ">«Нам було не зовсім ясно, що будь яка із майже 580 звичайних кіназ має сигнальні послідовності, що дозволяють їм закінчуватися у тому ж відділенні клітини, що й казеїн, який, як було відомо, виділяється клітиною»,— каже Діксон. Отже, Діксон у разом з Ніком Гришиним, дослідником HHMI в Медичному центрі Південнозахідного Техаського університету, продивлялися бази даних протеїнових послідовностей, аби визначити людські білки, схожі на «чотири рази зв’язаний». Вони ідентифікували сімейство протеїнів — вивчене так мало, що в нього була лише назва Fam20 (для англійського <i>family</i><i> 20</i>) — із послідовністю, схожою на «чотири рази зв’язаний», і визначили, що білки А, В і С із цієї групи мають амінокислотні послідовності, що направляють їх у ту ж частину апарату Гольджі, що й білок казеїну. Білок Fam20С фосфорелює казеїн і багато інших пептидів на специфічний лад амінокислотної послідовності. </p> <p style="text-align: justify; ">Проте з’ясувалося, що Fam20С, який впливає на казеїн, це ще не кінець. Коли група Діксона зазирнула у наукову літературу, то побачила, що мутації Fam20С раніше знаходили у пацієнтів із синдромом Рейне, рідкісним і невиліковним захворюванням, яке робить кістки надто крихкими. Аби зрозуміти цей зв’язок між Fam20С та синдромом Рейне, Діксон розробив клітинні лінії, які продукували Fam20С із мутаціями, що впливали на ті ж амінокислоти, які задіяні у розвитку хвороби. </p> <p style="text-align: justify; ">«Схоже, що навіть одна така мутація інактивує кіназу і попереджає її вироблення»,— каже Діксон. І цільова послідовність амінокислот, яку перед тим схопили дослідники, знайшлася не лише у казеїні — вона також присутня у протеїні зубної матриці, остеоронтіні, та у кістковому білку сіалофосфопротеїні. Ці білки задіяні у формуванні зубної емалі та кісток. </p> <p style="text-align: justify; ">«Врешті решт, ми відкрили, що це не лише казеїнова кіназа,— каже Діксон.— Це нова гілка дерева кіназ, що начебто грає дуже важливу роль у формуванні кісток і зубів». </p> <p style="text-align: justify; ">Фосфати часто використовуються протеїнами для схоплення кальцію, ключового інгредієнту кісток, зубів та молока. Тому Діксон вважає, що фосфориляція завдяки Fam20C генерує будівельний майданчик із приєднання кальцію, критично важливий для формування кісток і зубів. Якщо кіназа змінилася, кістри або зуби не будуть розвиватися належним чином. </p> <p style="text-align: justify; ">Наступним пунктом у списку вчених буде відкрити функцію інших білків сімейства Fam20 — Fam20А і Fam20В, а також зрозуміти точний механізм роботи Fam20С. </p> <p style="text-align: justify; ">«Це — завершення однієї із наукових загадок,— каже Діксон,— проте воно ж відкриває перед нами зовсім нове поле біології кіназ, яке ще потрібно вивчити». </p> <div style="text-align: justify; ">Більше інформації за посиланням: &quot;<a href="http://www.sciencemag.org/content/early/2012/05/09/science.1217817.abstract" >Secreted Kinase Phosphorylates Extracellular Proteins that Regulate Biomineralization,</a>&quot; by V.S. Tagliabracci et al., Science Express (2012).</div> Fri, 11 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7931 <div style="text-align: justify; ">Забудьте про комп&rsquo;ютерні віруси: бактерії, що роблять магніти, можна використовувати для створення комп’ютерів завтрашнього дня з більшими жорсткими дисками та швидшими зв’язками</div> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; ">Дослідники з Університету Лідса використали тип бактерій, що &laquo;проїдають&raquo; залізо і створюють магнітну поверхню, схожу на ту, що знаходиться у звичайних жорстких дисках та мережах. Оскільки бактерія поглинає залізо, вона створює невеличкі магніти всередині себе. </p> <p style="text-align: justify; ">Команда також дослідила, як протеїни в цій бактерії збирають, надають форми і положення цим «наномагнітам» у власних клітинах і як можна повторити таку поведінку поза межами бактерії. </p> <p style="text-align: justify; ">Під керівництвом Сари Станіланд із Університетської школи фізики та астрономії, та після довготривалої співпраці із Токійським університетом агрокультури та технології, команда сподівається розробити «висхідну» технологію для створення дешевшої та менш шкідливої для довколишнього середовища електроніки у майбутньому. </p> <p style="text-align: justify; ">Доктор Станіланд каже: «ми швидко досягли межі звичайного виробництва електроніки, оскільки комп&rsquo;ютерні комплектуючі стали меншими. Апарати, які ми зазвичай використовуємо для їх створення, надто неточні на таких малих масштабах. Природа оснастила нас ідеальним інструментом для вирішення цієї проблеми». </p> <p style="text-align: justify; ">Магнітний масив було створено кандидатом у доктори наук Університету Лідса Джоанною Геловей. Вона використовувала білок, який створював ідеальні нанокристали магнетиту всередині бактерії <i>Magnetospirillum </i><i>magneticum</i><i>. </i>Під час процесу, схожого на висадку картоплі на мікроскопічному полі, цей протеїн приєднували до золотої поверхні у шаховому порядку і поміщали у залізовмісний розчин. </p> <p style="text-align: justify; ">Під дією температури 80&deg;C, однакові за розміром кристали магнетиту створювали на вкритій білком поверхні магнітні ділянки. Сьогодні команда працює над зменшенням розміру цих островків магнітів, аби створити ділянки одномірних наномагнітів. Вони також планують визначити, з якими магнітними матеріалами може працювати білок. Ці подальші кроки дозволять у кожному наномагніті розмістити 1 біт інформації, що дасть можливість отримати кращі жорсткі диски. </p> <p style="text-align: justify; ">«Використовуючи сьогоднішній «низхідний» метод &mdash;маленькі магніти переважно створюються із великого — стає дедалі важче робити маленькі магніти такого розміру та форми, який потрібен для збереження даних,— каже Джоана Геловей.— У методі, розробленому в Лідсі, вся важка робота виконується білками: вони збирають залізо, створюють сполуки із найбільшою магнітною властивістю і розміщують його правильними кубиками». </p> <p style="text-align: justify; ">Для створення тонких електричних мереж можна використовувати інший метод, розроблений доктором Масайоші Танакою з Токійського університету агрокультури та технології під час спільної роботи з Університетом Лідс. «Нанопроводки» створюються із «квантових цяток» — частинок мідного сульфіду індію та сульфіду цинку, який світиться і проводить електрику — та викладаються на молекули жиру, або ліпіди. </p> <p style="text-align: justify; ">Магнітна бактерія містить білок, який робить міні-комірки для майбутніх наномагнітів, використовуючи ліпіди клітинної мембрани. Доктор Танка використав схожий білок для створення трубок жиру, що містять квантові цятки — електромережу на біологічній основі. </p> <p style="text-align: justify; ">«Ці біо-провідки можна налаштувати для різного електричного опору. У майбутньому їх можна буде вирощувати разом із іншими компонентами одного великого біокомп’ютера»,— каже доктор Танака. </p> <p style="text-align: justify; ">Група досліджень у команді Токійського університету агрокультури та технології, керована професором Тадаші Мацунага, планує сьогодні перевірити біологічні процеси, що лежать в основі поведінки цих білків. «Наша мета — розробити набір інструментів з білків та хімікатів, які можна використовувати для вирощування компонентів комп’ютерів з нуля»,— додає доктор Стані ланд. </p> <div style="text-align: justify; ">Статті <i>Biotemplated Magnetic Nanoparticle Arrays and Fabrication of Lipid Tubules with Embedded Quantum Dots by Membrane Tubulation Protein </i>опубліковані в журналі <i>Small.</i></div> Thu, 10 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7930 Британські вчені стверджують, що хвильова функція &mdash; не просто інструмент, який можна використовувати зі статистичною метою.  Короткі новини/ <p style="text-align: justify; "><i><b>Зображення: </b>Ілюстрація дослідників до визначення фізичних властивостей/ </i>Nature Physics (2012) doi:10.1038/nphys2309</p> <p> </p> <p style="text-align: justify; ">У листопаді препринт статті, розміщений трьома британськими дослідниками на сервері <i>arXiv</i> розбурхав великі дебати щодо природи хвильових властивостей кванту. Ці ймовірні властивості фізики використовують для кращого розуміння квантового світу. Тоді автори утрималися від участі в наступних обговореннях статті до її прийняття в журнал <i>Nature Physics. </i>Сьогодні, коли стаття прийнята і надрукована, трійця вчених &mdash; Метью Пусі, Джонатан Баррет та Террі Рудольф — готові захищати переконання щодо дійсності хвильової функції, і це не якась функція, що залежить від доступної користувачеві інформації під час її використання. </p> <p style="text-align: justify; ">Ключовим моментом статті стали різнобічні ідеї щодо самої природи квантової механіки. </p> <p style="text-align: justify; ">У своїй статті британські вчені стверджують, що хвильова функція — не просто інструмент, який можна використовувати зі статистичною метою. Вона також є мірилом фактичних дійсних речей. Інші вчені вважають, що вона не може бути справжнім інструментом через невідповідність у принципах квантової механіки, які спостерігалися, наприклад, у випадку квантомеханічної сплутаності. </p> <p style="text-align: justify; ">Через таку невідповідність вчені (і серед них Ейнштейн) вважали, що наші знання чи модель квантової механіки швидше неповні, аніж неправильні. Цілком можливо, вважають вони, що через те, що дві взаємопов&rsquo;язані частинки діють однаковими чином і в однаковий час, наче здатні до обміну інформацією із надсвітловою швидкістю, тут скоріше задіяний ще один елемент квантової механіки, що дозволяє існувати такому феномену в природі, аніж помилка у самій теорії квантової механіки. </p> <p style="text-align: justify; ">Інший приклад — різна точка зору на проблему кота Шрьодінгера. Дехто може сказати, що хвильову функцію можна використати для підтвердження життя або смерті невидимого і через це не вимірюваного кота, тоді як інші (як Ейнштейн) кажуть, що через те, що інквізитор має лише часткові знання, він не може отримати всю відповідь. </p> <div style="text-align: justify; ">Проблема доказу правильної точки зору може бути вирішена теорією, яка найбільше відповідає дійсності. Дійсність же полягає в стому, що стан квантів може змінитися просто під час вимірювання і це означає, що, виходячи із теперішнього стану кванту, фізики не можуть нічого сказати про стан, що передував вимірюванням. Проте це не означає, що хвильова функція не може бути використана для вимірювання стану квантів, каже Пусі та інші автори, бо справжній стан існував до початку вимірювань. І цей рух справжній, продовжують вони, оскільки існує хвильова функція і вчені сподіваються, що довели її існування.</div> Thu, 10 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7894 <div style="text-align: justify; ">Закриття міських пляжів через спалах росту бактерій стало вже звичним явищем для літа, оскільки досі технологія тестування води не була ані достатньо швидкою, аби встигати за змінами умов, ані доступною настільки, аби можна було перевірити усі водоймища.</div> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; ">Закриття міських пляжів через спалах росту бактерій стало вже звичним явищем для літа, оскільки досі технологія тестування води не була ані достатньо швидкою, аби встигати за змінами умов, ані доступною настільки, аби можна було перевірити усі водоймища. </p> <p style="text-align: justify; ">Сьогодні дослідники із Університету МакМастер розробили метод швидкої перевірки: проста паперова смужка може за хвилини виявити у досліджуваному зразку води наявність бактерій <i>E</i><i>.</i><i>Coli</i><i>. </i>Новий інструмент зможе стати містком між спалахом розвитку бактерій та їхнім виявленням, тим самим поліпшуючи безпеку громадян. </p> <p style="text-align: justify; ">Науковці із <i>Seniter </i><i>Bioactive </i><i>Paper </i><i>Network</i> створили та перевірили життєздатність тестової смужки, яка може виявити потенційно шкідливу концентрацію <i>E</i><i>.</i><i>coli </i>у воді швидко та просто, із набагато більшою точністю, аніж сучасні пересувні технології. </p> <p style="text-align: justify; ">Робота описана у статті, опублікованій он-лайн у журналі <i>Analytical </i><i>and </i><i>Bioanalytical </i><i>Chemistry</i>. </p> <p style="text-align: justify; ">&laquo;Бактерії роду <i>E</i><i>.</i><i>coli</i>завжди були великою проблемою&raquo;, каже перший автор статті Джон Вреннан, викладач хімії в університеті МакМастер, голова Канадської дослідної кафедри біоаналітичної хімії. «Методи, що використовувалися для визначення спалахів бактеріального росту повільні і зазвичай не пересувні, оскільки їм передує вирощування культури в лабораторних умовах, що збільшує час між спалахом та закриттям пляжу». </p> <p style="text-align: justify; ">Канадська рада природничих наук та досліджень інженерії (<i>NSERC</i>) профінансувала <i>Senintel</i><i>, </i>стратегічну дослідну мережу, що охоплює всю країну і базується у МакМастері. У ініціативах були задіяні десятки дослідників. </p> <p style="text-align: justify; ">Біоактивний папір це одночасно і новинка, і давно відомий метод, пояснює Бреннан. Із кінця 1950х лікарі використовували біоактивний папір для визначення рівня глюкози у сечі. В останні роки дуже збільшилося коло використання і науковці розроблюють нові способи, тож дослідження стали конкурентоспроможним. </p> <p style="text-align: justify; ">«Це завжди перегони»,&mdash; каже Бреннан </p> <p style="text-align: justify; ">Нові смужки містять хімікати, які реагують на бактерій. Ці хімікати нанесені струйним методом, схожим на той, що можна зустріти у звичайних принтерах. Через 30 хвилин від початку тестування, папір змінює колір, вказуючи наявність <i>E</i><i>.</i><i>coli</i>. Різні кольори відповідають різній концентрації та видам бактерії. </p> <p style="text-align: justify; ">У майбутньому тест дозволить покупцям швидко, легко і дешево перевірити водоймище, без додаткового устаткування, наукових знань чи довгих очікувань. </p> <p style="text-align: justify; ">«Сьогодні одна з проблем — відсутність простого, швидкого та дешевого способу тестування води в зонах відпочинку, і тим паче немає швидкого тесту для питної води»,— каже Бреннан. </p> <p style="text-align: justify; ">Прототипи стрічок вже випробовують і будуть продовжувати випробовувати на території Канади та по всьому світі, в тих місцях, де неочищена вода становить особливу небезпеку здоров&rsquo;ю. Результати досліджень допоможуть доробити тестові смужки та дозволять створити достатньо чутливі тести, що показуватимуть, чи достатньо безпечна вода для пиття, каже Бреннан. </p> <p style="text-align: justify; ">Стандарти для питної води у сотні разів суворіші, аніж стандарти води для купання. Зазвичай у воді для купання дозволена концентрація бактерії від 100 до 500 клітин на 100мл, в залежності від дозволу органів влади. Для води, яка вважається безпечною для пиття, не повинно бути жодної клітини на 100мл води — трошки менше, аніж на половину склянки. </p> <div style="text-align: justify; ">Наступний крок передпродажної розробки тестових смужок вже профінансовано <i>NSERC </i>у рамках гранту <i>Phase I Idea to Innovation. </i>Вихід на ринку нового продукту може зайняти від двох до трьох років.</div> Tue, 08 May 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7717 Після вживлення електродів у центр управління рухом у мозку та підключення їх до м&rsquo;язів руки дослідники відновили рухомість у мавп із тимчасово паралізованою рукою.  Короткі новини/ <p style="text-align: justify; ">Травми спинного мозку паралізують тіло, оскільки вони розривають зв&rsquo;язок між мозком та м’язами, які рухають кінцівки. Нове дослідження на мавпах показало спосіб відновлення такого зв’язку. Після вживлення електродів у центр управління рухом у мозку та підключення їх до м’язів руки дослідники відновили рухомість у мавп із тимчасово паралізованою рукою. Виконана робота &mdash; найперспективніша з останніх розробок на зростаючому терені нейропротезів. </p> <p style="text-align: justify; ">В останні роки науковці зробили багато кроків до створення протезів, які зможуть допомогти паралізованим краще взаємодіяти з довколишнім світом. Вони розробили методи декодування сигналів з електродів, вживлених у мозок і тепер паралізована людина може управляти курсором на моніторі або маніпулювати рукою-роботом тільки силою думки. Подібні мозкові імпланти досі залишаються експериментальною розробкою, лише жменька людей отримала їх. Кілька сотень пацієнтів отримала нейропротези різного типу, які використовують залишкові рухи плеча або нервову активність для стимуляції м’язів руки, що дозволяє їм брати руками різні предмети. </p> <p style="text-align: justify; ">Нове дослідження поєднує в собі два підходи. Нейробіолог Лі Міллер з Медичної школи Північнозахідного університету Фейнберг (Чикаго, Іллінойс) та його колеги вживили електродні сітки у моторну область кори головного мозку двох мавп. Ця область головного мозку видає команди, які рухають м’язами по всьому тілу, проте дослідники розподілили електроди на тій частині, яка відповідає за рух кисті руки, тим самим отримуючи електричну активність приблизно 100 нейронів, розташованих у цій області. Окремо група вживила до п’яти електродів у три м’язи руки, які використовуються під час хапання предметів рукою. Коли мавпа хапала різні предмети, дослідники одночасно записували сигнал із електродів, розташованих у мозку та в м’язах. В результаті Міллер і його колеги розробили комп’ютерні алгоритми декодування, які передбачали, які сигнали з мозку перетворюються на електричну активність кожного з трьох м’язів. Далі вони сподівалися показати, що ці алгоритми можуть передати команди з головного мозку у паралізовану руку мавпи і забезпечити потрібну стимуляцію м’язів, аби викликати бажаний рух. </p> <p style="text-align: justify; ">Для того, щоб перевірити цю гіпотезу, дослідники тимчасово паралізували кисть та лікоть мавп, вводячи їм речовину, що блокує нервовий сигнал. Піддослідним рідко вдавалося виконати просте завдання, яке вони перед цим вивчили: вхопити гумовий м’ячик та вкинути його у трубку, аби отримати винагороду. Проте з увімкненим нейропротезом мавпи успішно виконували завдання приблизно протягом 80% витраченого на вправу часу, доповідає команда для журналу <i>Nature</i><i>.</i> </p> <object id="flashObj" width="480" height="270" classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" codebase="http://download.macromedia.com/pub/shockwave/cabs/flash/swflash.cab#version=9,0,47,0" data="http://c.brightcove.com/services/viewer/federated_f9?isVid=1&amp;isUI=1"> <div style="text-align: center; "><object id="flashObj" width="480" height="270" classid="clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000" codebase="http://download.macromedia.com/pub/shockwave/cabs/flash/swflash.cab#version=9,0,47,0"><embed type="application/x-shockwave-flash" pluginspage="http://www.macromedia.com/go/getflashplayer" type="application/x-shockwave-flash" pluginspage="http://www.macromedia.com/shockwave/download/index.cgi?P1_Prod_Version=ShockwaveFlash" src="http://c.brightcove.com/services/viewer/federated_f9?isVid=1&amp;amp;amp;isUI=1" bgcolor="#FFFFFF" flashVars="videoId=1570334128001&amp;amp;amp;playerID=1020658729001&amp;amp;amp;playerKey=AQ~~,AAAA7tL7Jbk~,PIa4ylnDNbjnj7ZbiOV8kbvADabkL0oK&amp;amp;amp;domain=embed&amp;amp;amp;dynamicStreaming=true" base="http://admin.brightcove.com" name="flashObj" width="480" height="270" seamlesstabbing="false" allowFullScreen="true" allowScriptAccess="always" swLiveConnect="true" ></embed></object> </div> <param name="movie" value="http://c.brightcove.com/services/viewer/federated_f9?isVid=1&amp;isUI=1"></param><param name="bgcolor" value="#FFFFFF"></param><param name="flashVars" value="videoId=1570334128001&amp;playerID=1020658729001&amp;playerKey=AQ~~,AAAA7tL7Jbk~,PIa4ylnDNbjnj7ZbiOV8kbvADabkL0oK&amp;domain=embed&amp;dynamicStreaming=true"></param><param name="base" value="http://admin.brightcove.com"></param><param name="seamlesstabbing" value="false"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="swLiveConnect" value="true"></param><param name="allowScriptAccess" value="always"></param></object> <div><b>Відео/</b><a href="http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/medecine/d/une-neuroprothase-soigne-une-paralysie-des-mains-chez-des-singes_38242/#xtor=RSS-8" ><em>FuturaScience</em></a> <p style="text-align: justify; ">&laquo;Фундаментальна різниця нашої системи полягає в тому, що ми звертаємося безпосередньо до мозку та записуємо сигнали, які відбуваються у ньому за звичайних умов&raquo;,— каже Міллер. Він сподівається, що такий тип нейропротезів зрештою дозволить паралізованим людям рухати рукою просто думаючи про це. Це покращило б сьогоднішні протези, які стимулюють м’язи &ndash; наразі вони пов’язані із залишковими рухами інших частин тіла та вимагають від пацієнтів вивчення неприродніх рухів, наприклад, піднімати та опускати плече, аби вхопити та відпустити предмет. «Насправді немає значних технічних перешкод, які могли б завадити випробуванню технології на людях на експериментальній основі»,— каже Міллер, проте додає, що може пройти кілька років, поки він отримає затвердження та набере пацієнтів для такого експерименту.</p> <p style="text-align: justify; ">Виконана робота — це перший крок до інтеграції декодування сигналів мозку та стимуляції м’язів, каже Ендрю Шварц, нейробіолог із Піттсбурзького Університету в Пенсільванії. Проте він попереджає, що травми спинного мозку часто паралізують більші області, аніж у піддослідних мавп Міллера. «У справді паралізованій руці потрібно активувати набагато більше м’язів,— пише у своєму електронному листі Шварц.— Для того. Щоб отримати природнішу поведінку, потрібно активувати комплекс м’язів, і такий тип контролю набагато складніший, аніж було показано у експерименті». </p> <div style="text-align: justify; ">Міллер погоджується, що досягнення більшої спритності — велика задача. Один із напрямків, над яким працює його команда — стимулювати нерви, які контролюють м’язи руки та кисті замість стимулювати власне м’язи. «Якщо нам вдасться пропрацювати деталі,— каже він,— в принципі ми зможемо активувати всі мускули, які іннервують ся нашими нервами».</div> </div> Thu, 26 Apr 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7716 <div style="text-align: justify; ">Нещодавно NASA продемонструвала останнє досягнення науки і техніки &ndash; метод вирощування водоростей, очищення стічних вод, уловлювання двоокису вуглецю та в результаті вироблення сировини для біопалива не створюючи конкуренції сільському господарству у використанні води, добрив чи землі.</div> Короткі новини/ <p style="text-align: justify; "><img src="/upload/medialibrary/955/9550371304edf8bd198f2d44ca6ba788.jpg" title="OMEGA1-nasashowcase.jpg" border="0" alt="OMEGA1-nasashowcase.jpg" width="550" height="413" /></p> <p style="text-align: justify; "><i><b>Зображення: </b>Прототип плавучого фотобіореактора </i><i>NASA </i><i>OMEGA </i><i>у резервуарі з морською водою на Південно-східній станції очистки стічних вод у Сан-Франциско. Чотири гнучкі пластикові трубки наповнені водоростями та стічною водою, яка циркулює у системі (NASA Ames/Dominic Hart)</i><i> </i></p> <p style="text-align: justify; ">Нещодавно NASA продемонструвала останнє досягнення науки і техніки &ndash; метод вирощування водоростей, очищення стічних вод, уловлювання двоокису вуглецю та в результаті вироблення сировини для біопалива не створюючи конкуренції сільському господарству у використанні води, добрив чи землі. </p> <p style="text-align: justify; ">Унікальна плавуча система вирощування водоростей від NASA, яку назвали <i>OMEGA</i> (від <i>Offshore</i><i> Membrane</i><i> Enclosure</i><i> for</i><i> Growing</i><i> Algae</i><i> – Мембранні контури для вирощування водоростей у водоймищах</i>), розроблена у дослідницькому центрі ім. Еймса (Моффед-Філд, Каліфорнія) і буде готова до передачі у комерційний сектор вже в травні цього року. Члени громад та промисловці, зацікавлені у використанні водоростей як біопалива запрошуються до випробувань концепту <i>OMEGA</i> та подальшого дослідження можливого ринкового використання. </p> <p style="text-align: justify; ">Невеликий зразок системи <i>OMEGA</i> було створено у резервуарах із морською водою у Каліфорнійській лабораторії риби та дичини (Санта-Круз, Каліфорнія), а згодом він розрісся до системи на 450 галонів на Південно-східній станції очистки стічних вод у Сан-Франциско. </p> <p style="text-align: justify; ">Система <i>OMEGA </i>розроблена для вирощування прісноводних водоростей у міських стічних водах з використанням фотобіореакторів NASA, які являють собою гнучкі пластикові трубки, що плавають у морській воді. В процесі росту водорості очищують стічну воду і вирішують проблеми довколишнього середовища, поглинаючи поживні речовини зі стічних вод та двоокис вуглецю. Якщо у стічних водах залишити поживні речовини, то вони виллються у води прибережної зони, що спричинить різкий зріст водоростей цих зон. Так само, як дерева і чагарники, водорості полюбляють &laquo;парниковий&raquo; газ – двоокис вуглецю. Водорості насичують у повітря киснем і споживають при цьому двоокис вуглецю, забирають собі поживні речовини зі стічних вод і використовують сонячну енергію для росту. Ці тендітні одноклітинні водорості – рослини, що ростуть найшвидше на нашій планеті. </p> <p style="text-align: justify; "> <table border="0" cellpadding="1" cellspacing="1" align="left"> <tbody> <tr><td><img src="/upload/medialibrary/1d9/1d9afe4de7184a13ae2af84afa70bbf0.jpg" title="OMEGA2-nasashowcase.jpg" border="0" alt="OMEGA2-nasashowcase.jpg" width="216" height="162" /></td></tr> </tbody> </table> </p> <p><i> </i></p> <div style="text-align: justify; "><i><b>Зображення: </b></i><i><i>Система </i><i>OMEGA</i><i> складається з великих гнучких пластикових трубок, які плавають у морській воді. Всередині знаходяться прісноводні водорості, які ростуть у стічній воді. Водорості використовують сонячну енергію, двоокис вуглецю та поживні речовини зі стічних вод, аби створити біомасу, яка згодом може бути перероблена на біопаливо та інші поживні речовини, такі, як добриво та корм для тварин (</i><i>NASA</i><i> Ames/</i><i>Dominic</i><i> Hart)</i></i></div> <i> </i> <p style="text-align: justify; ">Залежно від кількості сонячного світла, поживних речовин, температури води та деяких інших умов довколишнього середовища, маса водоростей може подвоюватися кожного дня і бути готовою до збору вже через три-п&rsquo;ять днів. Деякі типи водоростей – олійні, тож із них можна виробляти екологічно чисте біопаливо. Більше того, після вилучення олій із водоростей їхні залишки теж можна використовувати &mdash; для створення добрив, природного газу, корму.</p> <p style="text-align: justify; ">Серед інших результатів, які будуть опубліковані у травні, дослідницька група <i>OMEGA</i> показала, що плавучі пластикові трубки з водоростями не шкодять морським тваринам у рамках експериментів на невеликих зразках. </p> <p style="text-align: justify; ">«У нас є відеострічки різних прототипів фотобіореакторів, відзняті в денний та нічний час протягом приблизно шести місяців. На них видно, що птахи та калани цікавляться системою, проте це не шкодить їхньому існуванню»,— каже Джонатан Трент, дослідник проекту <i>OMEGA</i> у центрі ім. Еймса. «Попередні дані показують, що дії цих тварин відносно системи не створюють проблеми ні функціонуванню, ні власне системі». </p> <p style="text-align: justify; ">На створення <i>OMEGA </i>науковців надихнули замкнуті системи життєзабезпечення, які використовуються на Міжнародній Космічній Станції. Вони оптимізують використання ресурсів та мінімізують викиди. <i>OMEGA </i>повинна бути циклом, що сам себе підтримує, перетворюючи викиди з однієї частини системи у активи іншої. NASA використовує свій унікальний досвід у системах життєзабезпечення для створення технології <i>OMEGA</i> та зменшення потенційних технічних ризиків для приватного сектора, шукаючи шляхи для будування великомасштабних систем. </p> <div style="text-align: justify; ">«Ми розглянули деякі більш складні технологічні проблеми для втілення у <i>OMEGA,— </i>каже Трент.— Тепер ми сподіваємося, що інші організації та промислові об’єкти оцінять потенціал технології нашої системи для очищення стічних вод і, насамперед, для створення екологічного біопалива».</div> Wed, 25 Apr 2012 00:00:00 +0300 http://www.nauka.in.ua/news/archive/article_detail/7713 Дослідники з <i>Istituto Italiano di Tecnologia </i>(Генуя), очолені Роберто Чіньолані, розробили спосіб поєднання волокон целюлози з наночастинками, завдяки чому їй можна надати бажаних властивостей: зробити папір вологостійким, магнітним, флуоресцентним або бактерицидним. Короткі новини/ <p style="text-align: justify; "><em><strong>Зображення</strong></em>/<a href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/JM/c1jm14755b#!divAbstract" id="bxid_73020" ><em>Journal of Materials Chemistry</em></a> </p> <p style="text-align: justify; ">Дослідники з <i>Istituto Italiano di Tecnologia </i>(Генуя), очолені Роберто Чіньолані, розробили спосіб поєднання волокон целюлози з наночастинками, завдяки чому їй можна надати бажаних властивостей: зробити папір вологостійким, магнітним, флуоресцентним або бактерицидним. Група опублікувала <a href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/JM/C1JM14755B" >статтю</a>, в якій описується сам процес, у журналі <i>Journal </i><i>of </i><i>Materials </i><i>Chemistry</i><i>.</i> </p> <p style="text-align: justify; ">У процесі перетворення змішуються колоїдні наночастинки супермагнітного фериту марганцю з поодинокими молекулами або мономерами, які створюють волокна целюлози у папері або іншому нетканому матеріалі і поєднуються, утворюючи полімери, після занурення у рідкий розчин. Таким чином довкола кожного волокна створюється тонка мушля. В результаті, використовуючи метод для паперу, він стає вологостійким і магнітним одночасно. Група каже, що вони також відкрили, що кількість наночастинок, які використовуються у процесі, можна змінювати, надаючи паперу бажаного рівня магнітності. </p> <p style="text-align: justify; ">Досліджуючи різні види наночастинок, які можна використовувати у методі, група відкрила, що папір також може набути й інших властивостей. Так, використовуючи частинки срібла, папір стає стійким до бактерій. Схожим чином, флуоресцентний папір можна отримати, якщо використовувати інші речовини. Також існує можливість змішувати інгредієнти, аби отримати папір, який має різні властивості або навіть усі одночасно. </p> <p style="text-align: justify; ">Хоча переваги вологостійкого паперу очевидні, група наголошує, що нові магнітні властивості паперу можна використовувати для безпеки, наприклад, для випуску банкнот або навіть паперових грошей. Так само, антибактеріальні властивості паперу можна використати у медицині або харчовій промисловості, або й так само для випуску паперових грошей &mdash; пам&rsquo;ятаючи про те, скільки досліджень уже підтвердили, що на грошах переносяться усі можливі збудники хвороб. Флуоресцентний папір можна використовувати у цілях безпеки, проте йому можна знайти і багато інших способів використання: постери, які не потребують освітлення зсередини для моторошнішого ефекту, документи, які можна читати у темряві або навіть для кодування даних, які стають видимі лише при вимкненні світла. </p> <div style="text-align: justify; ">Група вказує на те, що оскільки папір як ціле не стає повністю вкритим новим шаром, він зберігає усі свої звичайні властивості. Отже, на ньому можна писати або друкувати звичайними ручками чи принтерами. Також, кажуть дослідники, новий метод можна використати для уже існуючого паперу — користувачі можуть надати нових властивостей уже надрукованим книжкам, журналам, документам, практично будь-якій паперовій речі.</div> Tue, 24 Apr 2012 00:00:00 +0300