Ученые Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН придумали сухой паек для людей, попавших в бедствие на море. Его особенность в том, что он не требует применения дополнительной воды при употреблении. По словам ученых, такое питание позволит легче пройти восстановление после «сухого» голодания.

Российские ученые разработали специальный сухой паек для терпящих бедствие моряков. Для его употребления не требуется вода, а поэтому он легче усваивается организмом. Кроме того, такой сухпай облегчает восстановление организма после сухого, безводного голодания.

По словам старшего научного сотрудника лаборатории химии твердого тела ИХТТМ СО РАН, Алексея Бычкова, к продуктам исследователи решили применить механически активированный гидролиз. С его помощью белки и углеводы в продуктах сухого пайка расщепляются до более простых соединений.

Этот процесс происходит и в организме при усваивании пищи. Но ему необходима вода, которая во время катастроф в открытом море в большом дефиците. При недостатке жидкости в организме кровь человека сильно сгущается, образуются тромбы, что может привести к инфарктам и инсультам.

Употребляя новый сух паек человек может с большей вероятностью дождаться помощи и восстановиться после кораблекрушения.

Визуально и по вкусовым качествам этот вариант пайка не отличается от используемых сейчас, заключают ученые.

В Сингапуре создали устройство, способное перерабатывать человеческий пот в электроэнергию

Команда исследователей из Национального университета Сингапура создала новую пленку, которая очень эффективно испаряет пот с кожи человека во время спортивных упражнений. При этом собранная влага может использоваться для питания носимых электронных устройств, таких как часы, фитнес-трекеры и многое другое.

Ученые превратили токсичные пестициды в антибиотики

Исследователи из нескольких стран превратили опасные пестициды в средство борьбы против резистентных бактерий. Его эффективность сравнима с современными антибиотиками.

N-Арил-С-нитроазолы являются важным классом гетероциклических соединений. Они используются в качестве пестицидов и фунгицидов. Однако эти вещества токсичны для человека и вызывать мутации. Исследователи неоднократно высказывали предположение, что эти группы соединений могут помочь в борьбе с патогенными бактериями. Тем не менее, для снижения токсичного воздействия необходимо проведение большого объема работ на молекулярном уровне.

Теперь международная команда исследователей, в том числе ученые из России, смогли установить, что при обработке соединения могут бороться против лекарственно-чувствительных штаммов возбудителей туберкулеза. При этом они оказались бессильны против штаммов возбудителей, входящих в группу ESKAPE (аббревиатура названий видов бактерий, у которых чаще всего развивается устойчивость к антибиотикам: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter aerogenes). 

После этого исследователи снова модифицировали соединение и построили две изомерные (идентичные по атомному расположению) серии веществ. Боковые аминогруппы изменили свое положение, чтобы сделать ароматическое ядро вещества богатое азотом, более компактным, это снизило токсичность вещества. При этом чувствительность микроорганизмов к новому соединению проверялась диско-диффузионным методом.

Выяснилось, что представители группы ESKAPE легко подавлялись новыми веществами. Минимальная концентрация химического соединения, которая предотвращает видимый рост бактерии или бактерий (мкг/мл) для исследуемого вещества показывает результат, сопоставимый с действием антибиотика ципрофлоксацина. Например, для энтерококка требуется 0,3 мкг/мл антибиотика или 2 мкг/мл одного из новых веществ. В то же время M. Tuberculosis, которому пиримидин OTB-021 наносил урон изначально, оказался совсем нечувствительным к новым веществам

Новое устройство переносит митохондрии в 100 000 клеток-реципиентов за раз

Ученые из Онкологического центра UCLA Jonsson разработали простой и высокопроизводительный метод переноса изолированных митохондрий и связанной с ними ДНК в клетки млекопитающих. Устройство MitoPunch позволит адаптировать ключевой генетический компонент клеток, изучать и потенциально лечить рак, диабет и нарушения обмена веществ.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, ученые рассказали, как новое устройство, разработанное UCLA — MitoPunch, — переносит митохондрии в 100 тыс. или более клеток-реципиентов одновременно. Этот результат превосходит все существующие технологии переноса митохондрий. Новое устройство является частью работы ученых Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе по изучению мутаций в митохондриальной ДНК. Цель — улучшить функцию клеток человека и моделировать митохондриальные заболевания человека.

«Способность генерировать клетки с желаемыми последовательностями митохондриальной ДНК важна для изучения взаимодействий геномов в митохондриях и ядре для регулирования функций клеток. Она в итоге имеет решающее значение для понимания и потенциального лечения тяжелых заболеваний у пациентов», — объясняет Александр Серсел, докторант Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и соавтор исследования.

Митохондрии, о существовании которых ученые узнали в середине XIX века, на протяжении практически 150 лет считались исключительно энергетическими станциями клетки. Действительно, основной функцией митохондрии является преобразование питательных веществ в полезную энергию с использованием молекул кислорода — синтез молекул АТФ. Этот процесс генерирования энергии внутри клетки известен как клеточное дыхание. Однако митохондрии также тесно вовлечены в регуляцию жизненно важных клеточных процессов, таких как запрограммированная гибель и рост клеток. Они являются высокодинамичными органеллами, постоянно меняющими морфологию в результате процессов деления и слияния. Еще одной уникальной особенностью митохондрии является наличие собственной ДНК (митохондриальная ДНК), причем наследуется она только от матери.

Технологии манипулирования митохондриальной ДНК отстают от достижений в области манипулирования ДНК в ядре клетки и помогут ученым разработать модели заболеваний и регенеративные методы лечения нарушений, вызванных этими мутациями. Однако современные подходы ограничены и сложны, и, по большей части позволяют доставлять митохондрии с желаемыми последовательностями митохондриальной ДНК только в ограниченное количество клеток.

Устройство MitoPunch простое в эксплуатации и обеспечивает согласованный перенос митохондрий из широкого диапазона митохондрий, выделенных из разных типов донорских клеток, во множество типов клеток-реципиентов, даже для нечеловеческих видов (например, мышей)

Что отличает MitoPunch от других технологий, так это способность конструировать не бессмертные, незлокачественные клетки, такие как клетки кожи человека, для создания уникальных комбинаций митохондриальной ДНК и ядерного генома.

Кроме того, новое устройство очень эффективно и позволяет исследователям изучать митохондриальный геном простым способом — переставляя его из одной клетки в другую. Ученые уверены, что изучение митохондриального генома может быть использовано для лечения заболеваний митохондриальной ДНК.

Новый скоростной метод микроскопии помог заглянуть внутрь белков

Ученые разработали высокоскоростную модификацию метода атомно-силовой микроскопии, с помощью которой смогли получить информацию не только о внутренней структуре белков, но и о том, как изменяется их форма с течением времени. 

Morgan Milton, PhD/Twitter 

Современные методы анализа позволяют зафиксировать белок в определенной пространственной конформации и получить данные о его структуре. Но есть белки, внутренняя структура которых меняется со временем. Специально для их изучения исследователи приспособили высокоскоростную атомно-силовую микроскопию 

Белки играют важную роль в множестве процессов, происходящих в живом организме. Многие из них, например, ферменты, имеют четкую неизменную структуру, благодаря которой они могут выполнять свои функции. Но есть и такие молекулы, для которых нет стабильной конформации — они подвижны и могут очень быстро менять форму.

Современные методы исследования позволяют анализировать структуру таких соединений только в кристаллической форме. Но такой способ не дает исчерпывающей информации о недоупорядоченных белках. Исследователи из Университета Канадзава в Японии представили метод, с помощью которого можно проследить за изменением конформации белковых молекул в динамике. 

Он представляет собой улучшенную версию атомно-силовой микроскопии (АСМ). В этом методе поверхность объекта сканируют при помощи зонда с наноразмерной иглой. Это позволяет получать изображение объекта с разрешением вплоть до десятых долей нанометра. Теперь биологи впервые применили методику высокоскоростной атомно-силовой микроскопии для получения изображения поверхности тонких пленок белковых кристаллов.

Ученые нашли в земле минерал, который не был неизвестен науке

В австралийской пустыне найден минерал, прежде не встречавшейся в природе. Ученые считают, что он попал на землю из космоса. 

Необычный камень был обнаружен неподалеку от австралийского города Уэддерберн. Когда-то именно здесь располагался один из центров золотой лихорадки. Ученые считают, что камень нашли и выбросили на поверхность старатели.

Современный анализ позволил с 94% точностью утверждать, что речь идет о метеорите. Он содержит целый ряд редких минералов — камацит, шрейберзит, тэнит и троилит. И еще один, никогда не виданный прежде, ему дали название эдскоттит.

Ученые предположили, что минерал мог образоваться в расплавленном ядре древней, давно канувшей в прошлое планеты. Удивительно думать, что спустя миллионы лет маленький осколок пролетел колоссальное расстояние и попал на Землю.

Новое устройство поможет парализованным людям общаться

 

David Sadat/MIT 

Боковой амиотрофический склероз – страшное заболевание, при котором человек не может разговаривать. Новое небольшое устройство, наклеивающееся на лицо, поможет людям общаться 

БАС – это дегенеративное заболевание, которое затрагивает центральную нервную систему и приводит к параличу. Человек с БАС теряет способность разговаривать.

Новое устройство, названное cFaCES и описанное в журнале Nature Biomedical Engineering, состоит из четырех датчиков, встроенных в силиконовую пленку. Оно плотно прилегает к коже и сливается с ее оттенком. Датчики улавливают даже незначительные деформации и преобразуют их в электрический импульс, который измеряется прилагаемым портативным процессором. Различные импульсы связаны с разными движениями, которые используются для передачи сообщений.

Например, определенные движения лица могут использоваться для передачи определенных сообщений, таких как «Я люблю тебя» или «Я голоден». 

Исследователи проверили работу устройства на двух пациентах с БАС и обнаружили, что оно может различать улыбку, открытие рта и сжатие губ с точностью 75%. У людей, не страдающих БАС, этот показатель достигал 87%. 

Предполагается, что после выхода на рынок устройство будет стоить всего 10 долларов (примерно 700 рублей).

Ранее мы рассказывали о разработке препарата, который может замедлить развитие БАС и продлить жизнь больных. 

Ученые из Израиля и Польши сделали микроскоп с неограниченным разрешением

Ученые из Лаборатории квантовой оптики физического факультета Варшавского университета в сотрудничестве с коллегами из Института науки Вейцмана в Израиле создали микроскоп, который не имеет предела разрешающей способности. Результаты опубликованы в журнале Optica.

Развитие биологии и медицины требует более детального структур и взаимоотношений сверхмалых объектов, например, белков в клетках. Обычного микроскопа для этого недостаточно, а с помощью электронных микроскопов можно исследовать только неодушевленные предметы, так как образец необходимо помещать в вакуум.

Новая модификация микроскопа работает на основе уже известного метода сканирующего микроскопа изображений (ISM). Таким образом вычисляются корреляции интенсивностей, обнаруженных несколькими детекторами. В связи с этим измерение корреляций n-го порядка увеличивает разрешение в 2n раза, соответственно новый метод работы микроскопа не имеет предела разрешающей способности. 

По мнению ученых, новый способ требует низких затрат, нужен только конфокальный микроскоп, в котором необходимо заменить фотоумножитель на матричный детектор. 

Так можно создать микроскоп с беспрецедентной детальностью, в четыре раза превышающей дифракционный предел.

Новый датчик определяет уровень витамина C в поте

Новый датчик определяет уровень витамина C в поте. Он позволит поддерживать иммунитет и производство коллагена, жизненно важного компонента для заживления ран.

Команда Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала неинвазивный датчик витамина С, который может быть полезен для пользователей, которым важно отслеживать ежедневный прием пищи и соблюдение режима питания. Исследование опубликовано в издании ACS Sensors.

«Износостойкие датчики традиционно используют для отслеживания физической активности или мониторинга заболеваний, например, диабета, — отметила соавтор изобретения Джулиан Семпионятто из Калифорнийского университета. — Мы впервые показали, как можно использовать ферментный подход для отслеживания изменений уровня необходимого витамина».

Новое устройство состоит из адгезивного пластыря, который наносится на кожу пользователя. Его основа — это датчик, который быстро реагирует на определение уровня витамина C в поте. Для этого в состав прибора входят гибкие электроды, содержащие аскорбат-оксидазу. При присутствии витамина С фермент преобразуется в дегидроаскорбиновую кислоту. При его взаимодействии с кислородом вырабатывается ток, который измеряется прибором.

При первых тестах оказалось, что прибор очень чувствителен к обнаружению изменений уровня даже в течение нескольких минут. Исследователи также протестировали способность электродного детектора обнаруживать временные изменения уровня витамина С в слезах и слюне и доказали, что он кросс-функциональный.

Новые датчики фиксируют показатели жизненно важных функций организма

Новые датчики фиксируют показатели жизненно важных функций организма. Исследователи уверены, что большая сеть этих устройств позволит превентивно справиться со следующей пандемией.

MIT разработала новый легкий датчик — его можно интегрировать в любые виды тканей, в том числе полиэстер, который часто используется для производства спортивной одежды. Он может постоянно контролировать жизненно важные показатели — температуру тела, сердечный ритм и частоту дыхания. Датчики можно стирать, они не выделяются из одежды и их можно использовать повторно.

Новое устройство хотят внедрить в здравоохранение, cпорт и контроль за состоянием астронавтов. Исследования MIT частично финансировали НАСА и инициатива MIT Media Lab по исследованию космического пространства. Однако ученые отмечают, что потенциал устройства шире, особенно в эпоху распространения коронавируса, когда нужно следить за здоровьем широких слоев населения.

В будущем исследователи, на основании этого датчика, смогут создать эффективный и простой способ для контроля здоровья пациентов с хроническими заболеваниями, требующими регулярного наблюдения и проверки врачей. Устройство может в режиме онлайн передавать постоянный поток биометрических данных в больницу. Это может автоматизировать процесс до такой степени, что за состоянием людей можно будет следить в режиме реального времени. 

Из-за коронавируса резко вырос спрос на методы для удаленного здравоохранения, отмечает издание TechCrunch. При этом некоторые компании уже экспериментируют с вариациями таких устройств. Например, компания Forward распространяет биометрические датчики среди своих клиентов для мониторинга на дому. Компания Kinsa использует данные со своих сенсоров для сбора анонимных биометрических данных на карте распространения COVID-19.

Однако исследователи MIT уверены, что износостойкие датчики, встроенные в одежду, лучше с точки зрения удобства и комфорта. При этом постоянный мониторинг данных о состоянии здоровья может стать основой для разработки сети отслеживания состояния пациентов, который позволит предотвратить следующую пандемию.

Ученые повысили точность изображения сканирующих микроскопов

Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) и Тверского государственного технического университета (ТГТУ) нашли способ повысить до десяти раз точность микроскопов с нанометровым разрешением, предложив метод компенсации колебаний иглы микроскопа, которые оказывали негативное влияние на качество изображения. Результаты опубликованы в журнале Applied Surface Science Volume, передает РИА Новости.

Как сообщили сотрудники ТПУ, метод сканирующей зондовой микроскопии с нанометровым разрешением основан на получении отклика зонда на взаимодействия иглы с поверхностью. Есть множество причин недостаточной точности метода, одна из них вызвана нестабильностью кантилевера, на конце которого находится игла.

Обычно, по словам ученых, исследователи рассматривают только колебания кантилевера. Однако игла вибрирует вместе с кантилевером, и у неё также есть свои собственные колебания, частота которых отличается от частоты кантилевера. Авторы исследования рассмотрели именно колебания иглы SWCNT.

Ученые ТПУ и ТГТУ проанализировали смещения наконечника иглы SWCNT от положения равновесия, воспользовавшись моделью математического маятника, создали модель уравнения колебаний иглы и установили аналитическую связь параметров иглы с характеристиками её неустойчивости.

"На основе соотношений между колебанием иглы, ее топографией и структурными свойствами, мы проанализировали движения иглы в системе "атомы иглы - атомы поверхности" и выяснили, что колебания иглы приводят к увеличению размера фрагмента исследуемой поверхности до размера траектории колебания иглы", — рассказала доцент отделения нефтегазового дела ТПУ Вера Деева.

Авторы исследования предложили компенсировать колебания иглы, выделяя отклонения центра острия иглы и центра сегмента поверхности под иглой в плоскости XY, с последующим их исключением из сигнала оптического датчика, используя модуляцию сигнала.

Для биосенсоров создан чип из графена толщиной в один атом углерода

Исследователи разработали тестовый чип с использованием графена, листового материала толщиной в один атом углерода. Чип имеет батутную структуру с узким зазором до 1 микрометра, образованную под одноатомной пленкой графена, и может специфически улавливать биомаркеры — белки, содержащийся в жидкостях организма, таких как кровь, моча или слюна, которые выделяются при различных заболеваниях. Об этом сообщает Nanoscale Advances.

Биомаркер, адсорбированный графеном, генерирует силу, которая деформирует графен в форму купола. Таким образом, группе удалось обнаружить величину деформации как изменение цвета, используя интерференционные свойства света.

Измерительное устройство для простого и быстрого обследования заболевания чрезвычайно важно для точной диагностики, проверки терапевтических эффектов и исследования рецидивов и метастазирования. Если болезни можно исследовать с использованием очень небольшого количества жидкостей организма, таких как кровь или моча, физическое состояние можно просто, быстро и дешево контролировать.

Также была исследована методика определения наличия или отсутствия заболевания путем специфического улавливания биомаркера на гибко деформируемой тонкой пленке, сформированной с использованием методов микрообработки полупроводников. Исследовательская группа разработала сенсорную технику для обнаружения деформации пленки, вызванной, когда молекула маркера адсорбируется в виде изменений цвета. Когда толщина пленки для адсорбции биомаркера уменьшается, чувствительность этого чувствительного элемента может быть увеличена.

Деформация пленки и изменение интерференционного цвета при адсорбции молекулы на взвешенном графене.

В предыдущем исследовании, в котором использовался суспендированный графен в форме мостика, однако, измерялись изменения во время физической адсорбции молекулы в суспендированный графен, и было сложно конкретно определить молекулу, подлежащую измерению. Что касается причины этого, считается, что поскольку модификация с использованием антител для распознавания и специфического связывания молекул обычно проводится в растворе, суспендированная структура графена была разрушена во время обработки раствором.

Исследовательская группа, таким образом, создала батутную структуру, в которой неровности субстрата были покрыты графеновым листом в виде суспендированной структуры графена, которая могла противостоять обработке раствором и была способна модифицировать графен молекулой антитела. Поверхность графена была функционализирована молекулой антитела для обеспечения способности распознавать молекулу, и был получен сверхчувствительный биосенсор, который может специфически обнаруживать биомаркер.

Метод обнаружения света, уникальный для исследовательской группы, использовался в качестве метода обнаружения биомаркера, связанного с поверхностью графена. В зазоре менее 1 микрометра между подвешенным графеном и полупроводниковой подложкой цвет изменяется в зависимости от длины зазора под воздействием света. Используя этот эффект, появление молекулы, адсорбированной на суспендированном графене в исследуемом растворе, было выявлено по изменению цвета.

Согласно методике биосенсинга, разработанной на этот раз, ожидается, что чувствительность на единицу площади будет улучшена в 2000 раз по сравнению с обычными датчиками.

В дополнение к анализам крови, исследовательская группа также исследовала химический сенсор для обнаружения запахов и химических веществ и считает, что сенсор может быть применен к новому компактному сенсорному устройству, вносящему вклад в общество IoT. Датчик можно применять для обнаружения различных биомаркеров, а также для обнаружения вирусов путем изменения молекул зонда, модифицирующих поверхность графена. 

Ученые создали умные датчики-опалы, вдохновившись перьями павлина

Умная система Sapple проследит за вашим здоровьем с помощью бытовых приборов

По словам ученых, анализируя данные о том, как именно пользователи управляют своей бытовой техникой, можно изучать их привычки, состояние здоровья, оценивать уровень благополучия пожилых людей, поощрять экономию энергии и даже помогать страховым компаниям рассчитывать риски.

Система, получившая название Sapple, применяет смарт-счетчик электроэнергии и беспроводное настенное устройство, которое генерирует и анализирует радиосигналы, чтобы определить, где в данный момент находится человек. Институт CSAIL также пользуется этим устройством для дистанционного мониторинга пациентов с COVID-19. Датчики поставляют информацию системе машинного обучения, которая оценивает, где и когда используется конкретный прибор.

В MIT заявляют, что однажды такие сведения позволят медикам понимать способность пожилых людей выполнять повседневные действия и давать советы о здоровых привычках. Правда, одновременно возникают некоторые проблемы с нарушением конфиденциальности, поэтому каждому придется выбирать между рациональным использованием бытовых приборов с помощью сенсоров и тем, что кто-то будет получать сведения о нашей жизни.