Аэрогель сделает Марс обитаемым - нОВОСТИ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
новости
Аэрогель сделает Марс обитаемым
источника тепла. Однако, хотя повышение темпера-
туры поверхности и блокирование ультрафиолето-
вого излучения являются двумя наиболее важными
факторами, позволяющими организмам выжить
на Марсе, необходимо учитывать дополнительные
Ультрафиолет
ограничения, связанные с атмосферным давлением,
Видимое излучение наличием питательных веществ и осаждением пыли.
Инфракрасное излучение
Т < 270 K Большинство необходимых для жизни элементов до-
ступны на марсианской поверхности, а их содержа-
Аэрогель ние (например, железа и серы) выше, чем на Земле.
Более высокое парциальное давление СО2 на Марсе
Локальная обитаемая область T > 270 K благоприятно для роста растений, но низкое парци-
альное давление N2 может создать проблему для его
фиксации неадаптированными наземными микро-
Поток тепла организмами. Альтернативным источником азота
Ледяной реголит могут служить залежи нитратов, наблюдаемые на по-
верхности Марса. Наиболее благоприятные места
на Марсе для создания местных областей поддержки
Мысль о колонизации Марса привлекает ученых, НАСА и Эдинбургского университета. С помощью экс- жизни – это те, которые объединяют ключевые ре-
бизнесменов и широкую общественность. Однако периментов и компьютерного моделирования они сурсы света и поверхностных вод при минимизации
низкие температуры и высокие уровни ультрафи- продемонстрировали, что щиты и купола из крем- опасностей, таких как чрезмерное отложение пыли.
олетового излучения препятствуют выживанию неземного аэрогеля могут служить твердотельными "Такой региональный подход к тому, чтобы
на поверхности этой планеты. Все идеи о том, чтобы аналогами атмосферного парникового эффекта сделать Марс пригодным для жилья, – считают ав-
сделать марсианскую поверхность более пригодной Земли. Аэрогель имеет пористость около 97% и про- торы, – гораздо более достижим, чем глобальное
для жилья, связаны с масштабным изменением окру- пускает видимый свет, необходимый для процессов изменение атмосферы. Кроме того, его можно разра-
жающей среды, значительно превышающим воз- фотосинтеза, но блокирует опасное ультрафиолето- батывать систематически, начиная с минимальных
можности человека в обозримом будущем. вое излучение. Толщины слоя 2–3 см достаточно для ресурсов".
Принципиально новый подход к проблеме был того, чтобы повысить температуру под ним до тем-
предложен исследователями из Гарвардского уни- пературы, превышающей точку плавления воды, Nature Astronomy, 2019;
верситета, Лаборатории реактивного движения без необходимости применения дополнительного DOI: 10.1038/s41550-019-0813-0
Пространственные сети для оценки загрязненности воздуха
плотность точек отбора проб составляет менее 1 точки Для подтверждения возможности непрерывно-
на 10 км2, тогда как концентрации первичных загрязни- го мониторинга качества воздуха в городе авторы
телей воздуха могут колебаться на порядок на рассто- развернули сеть из 100 таких датчиков на площади
яниях всего от 0,1 до 1 км. Основной компонент аэро- 15 км2 в Западном Окленде, Калифорния, и запи-
зольных загрязнителей в городе – сажа, образующаяся сывали показания на протяжении 100 дней. Иссле-
в результате неполного сгорания топлива. дуемая территория была окружена автострадами
Жюльен Кубел (Julien J. Caubel) и его коллеги из Ка- и подвержена влиянию выбросов, связанных с дея-
лифорнийского университета в Беркли разработали тельностью порта и промышленности. Было выявле-
недорогой прибор – детектор аэрозольной сажи но, что концентрация сажи в значительной степени
ABCD, относящийся к классу аэрозольных абсорбци- варьировалась в пределах 100 м и во временном
онных фотометров. Прибор непрерывно всасывает промежутке около 1 ч в зависимости от суточных
Загрязнение окружающей среды аэрозольными ча- воздух через белый волокнистый фильтр, измеряет и недельных циклов, что отражало влияние локаль-
стицами – серьезная угроза здоровью городского насе- поглощение света частицами сажи, собранными ных транспортных и промышленных выбросов. В ре-
ления. В 2010 году преждевременная смерть жителей на фильтре, и преобразует его в массовую концентра- зультате эксперимента было продемонстрировано,
городов, вызванная загрязнением воздуха, случалась цию сажи в потоке воздуха. Стоимость материалов что сенсорные сети позволяют проследить сложную
примерно на 50% чаще, чем жителей сельской мест- для каждого датчика составляет около 400 долларов. пространственно-временную динамику загрязнения
ности, а к 2050 году эта цифра может возрасти до 90%. Ключевая особенность прибора – программный ал- воздуха в городских кварталах.
При этом наземный мониторинг качества воздуха явно горитм, который снижает температурную чувстви-
недостаточен. Даже в самых развитых сетях мониторин- тельность датчика, тем самым повышая точность Environ. Sci. Technol. 2019;
га, например в Лондоне и Гонконге, пространственная определения при работе на открытом воздухе. DOI: 10.1021/acs.est.9b00282
46 / ЛАБОРАТОРИЯ И ПРОИЗВОДСТВО / №4/2019 (8) www.labpro-media.ru
новости
Двумерный оксид меди в графеновой матрице
и O. За процессом образования двумерного окси-
да меди наблюдали с помощью алгоритма USPEX
(универсальный предсказатель структур на основе
эволюционной кристаллографии), разработанного
известным российским химиком Артемом Огано-
вым. Анализ стабильности показал, что даже не-
большой двумерный участок CuO в поре графена
устойчив при температуре до 600 К.
Особый интерес как с фундаментальной,
так и с практической точки зрения представля-
ет собой граница раздела между практически
квадратной решеткой оксида меди и гексаго-
нальной решеткой графена, поскольку именно
она оказывает решающее влияние на свойства
ограниченного монослоя CuO. Ученые обна-
За 15 лет, прошедших с момента открытия с диаметром 2 нм. С помощью функциональной те- ружили, что эта граница образована атомами
двумерного графена А.Геймом и К.Новоселовым, ории плотности ученые рассчитали, что наимень- Cu и имеет заметную спиновую поляризацию
было создано целое семейство двумерных (2D) шей энергией обладает двумерный CuO с прямоу- в окрестности энергии Ферми на границе гра-
материалов, содержащих соединения разного со- гольной кристаллической решеткой со сторонами фен/CuO.
става и атомной структуры с различными физико- 5,468 и 5,457 Å. Графеноподобная структура с гек- Исследователи считают, что двумерный
химическими свойствами. Некоторые из них, по- сагональной симметрией (h-CuO) обладает более материал на основе оксида меди может ис-
добно фосфорену, состоят из атомов одного вида, высокой энергией, и атомы стремятся покинуть пользоваться для создания высокотемператур-
другие – из двух или даже трех различных компонен- плоскость, образуя силиконоподобную гофриро- ных сверхпроводников, спиновой электроники
тов, например, гексагональный нитрид бора и дву- ванную структуру. Для получения предсказанного и квантовых вычислительных приборов, а кро-
мерные магниты трииодида хрома. материала исследователи использовали в качестве ме того, найти свое применение в катализе.
Коллективу российских и японских физиков подложки суперъячейку, образованную 64 ато-
удалось создать двумерный оксид меди, внедрен- мами углерода двуслойного графена, на которую J. Phys. Chem. C 2019;
ный в поры двуслойной графеновой матрицы осаждались определенные количества атомов Cu DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b05353
РЕКЛАМА
новости
Химерный зонд для медицинской визуализации
случаев используют парамагнитное контраст- сочетание двух методов позволит компенсиро-
ное вещество, чаще всего хелат гадолиния вать слабые стороны каждого из них и получить
(III), который уменьшает время релаксации на- гибридные изображения с высоким анатоми-
ходящихся рядом с ним протонов и таким об- ческим разрешением и точной локализацией
разом увеличивает контрастность. Вводимая контрастного агента.
в организм доза гадолиния довольно высока В качестве зонда, подходящего для обоих ме-
и может вызывать осложнения, поэтому часто тодов, авторы сконструировали и синтезировали
используют бимодальные системы, в которых химерную молекулу, включающую комплекс га-
МРТ сочетается с более чувствительной тех- долиния (III) с 3,6,9,15-тетраазабицикло[9.3.1]
никой, например двухфотонной эмиссионной пентадека-1(15),11,13-триен-3,6,9-триуксусной
томографией или оптической визуализацией, кислотой (PCTA-12) и флуорофор ZW800-1 – про-
что позволит сократить количество вводимого изводное индоцианинового зеленого с поглоще-
соединения. нием в области 762 нм. Эти органические фраг-
Софи Лоран (Sophie Laurent) и ее коллеги менты были присоединены к двум аминогруппам
решили объединить МРТ с совершенно новым молекулы L-лизина. Лизиновый линкер имеет еще
Медицинская визуализация играет важную методом биомедицинской визуализации – фо- третий сайт – свободную карбоксильную группу,
роль в медицинской диагностике. Среди при- тоакустической визуализацией, основанной что открывает возможность конъюгации с векто-
меняемых методов наиболее широко использу- на возбуждении молекул импульсным лазером ром, специфичным к патологической ткани.
ется магнитно-резонансная томография (МРТ), с последующим обнаружением волн давления, Предварительные релаксометрические и фо-
основанная на обнаружении протонов, находя- возникающих в результате нагрева при снятии тоакустические исследования показывают, что
щихся в окружении разных атомов и молекул, возбуждения. Несмотря на более низкое про- полученный зонд перспективен для медицинской
методом ядерного магнитного резонанса. МРТ странственное разрешение (75 мкм), чем при бимодальной визуализации.
обладает высоким пространственным разре- МРТ, этот метод может предоставить допол-
шением (10 мкм – 1 мм), но достаточно низкой нительную информацию, поскольку его чув- European Journal of Inorganic Chemistry, 2019;
чувствительностью (~100 мкМ). Поэтому в ряде ствительность выше (~100 пМ). Таким образом, DOI: 10.1002/ejic.201900387
Умная ткань нейтрализует запах пота
Минхо под руководством Артура Кавако-Пауло Высвобождение ароматического вещества при
(Artur Cavaco-Paulo) создали хлопчатобумажную воздействии пота с рН 4,3 оценивали с помощью
ткань, высвобождающую β-цитронеллол (аромат ГХ/МС. Комплекс, включающий одорантсвязы-
лимонной цитронеллы) в ответ на изменение кис- вающий белок, показал быстрое высвобождение
лотности при выделении пота. (31,9% и 25,8% от исходного количества после 1,5
Для создания умной ткани ученые исполь- и 24 ч воздействия пота), тогда как липосомный
зовали два подхода. Первый подход включал комплекс – более медленное и контролируемое
связывание β-цитронеллола с одорантсвя- высвобождение (5,9% и 10,5% соответственно).
зывающим белком – растворимым белком, Кроме того, липосомы содержат большее коли-
секретируемым в обонятельном эпителии по- чество β-цитронеллола, чем максимально нагру-
звоночных и способным обратимо связывать женный одорантсвязывающий белок. Исследова-
молекулы одорантов с константой диссоциа- тели считают, что обе стратегии могут оказаться
ции микромолярного порядка. К этому белку полезными для различных применений в одеж-
Запах пота, возникающий в стрессовых си- был прикреплен белковый домен, называемый де. Первый комплекс идеален для применений,
туациях и в результате физической активности, углеводсвязывающим модулем, который хо- требующих быстрого высвобождения большого
доставляет серьезный дискомфорт самому чело- рошо абсорбируется молекулами целлюлозы количества ароматизатора, в то время как липо-
веку и окружающим его людям. Решением этой и удерживается на них в течение неограни- сомный комплекс больше подходит для пролон-
проблемы может стать умный текстиль – ткань, ченно долгого времени. Во второй стратегии гированного действия и контролируемого высво-
высвобождающая дезодорирующие вещества исследователи упаковали β-цитронеллол в ли- бождения меньшего количества β-цитронеллола.
в ответ на изменения окружающей среды: тем- посомы, которые с помощью якорного пептида
пературу, свет, механическое напряжение, влаж- SP-DS3 прикрепляли к углеводсвязывающему ACS Applied Materials & Interfaces, 2019;
ность или рН. Исследователи из Университета модулю. DOI: 10.1021/acsami.9b08191
48 / ЛАБОРАТОРИЯ И ПРОИЗВОДСТВО / №4/2019 (8) www.labpro-media.ru
новости
3D-печать человеческого сердца
Несмотря на значительные успехи трехмерной ного взрослого человеческого сердца. Например,
биопечати, позволяющей создавать имплантируемые с использованием печати из двух материалов, кол-
каркасы и перфузируемые сосудистые сети, прямая лагена и кардиомиоцитов, полученных из стволовых
печать живых клеток и мягких биоматериалов оста- клеток человека, авторы создали модель левого же-
ется трудноразрешимой задачей. Ключевое препят- лудочка сердца. Напечатанные желудочки показали
ствие – проблема поддержки мягких и подвижных синхронизированные сокращения, направленное
биологических материалов в процессе печати для распространение потенциала действия и утолще-
достижения разрешения и точности, необходимых ние стенки до 14% во время пика систолы. Чтобы
для воссоздания сложной трехмерной структуры. продемонстрировать механическую целостность
Группа ученых под руководством А.В.Фейнберга и функцию коллагеновых конструкций взрослого че-
(A.W.Feinberg) опубликовала метод 3D-биопечати, ловека, исследователи напечатали трехстворчатый
который позволяет печатать коллагеновые каркасы сердечный клапан диаметром 28 мм. Клапан был
человеческих органов с разрешением 20 мкм. Для это- встроен в систему потока с пульсирующим насосом
го они разработали метод обратимого встраивания для имитации физиологического давления, при
суспендированных гидрогелей FRESH, при котором этом наблюдались циклические открытие и закры-
химически немодифицированный коллаген экструди- тие створок клапана.
руют в термореверсивную поддерживающую ванну, Метод FRESH-печати не ограничивается колла-
состоящую из суспензии желатиновых микрочастиц. геном и может использовать широкий спектр других
Процесс желирования строго контролируют путем мягких гелей, включая фибрин, альгинат и гиа-
Команда исследователей из Университета изменения рН, а ванну, обеспечивающую поддержку луроновую кислоту, что обеспечивает надеж-
Карнеги–Меллона опубликовала статью, в кото- во время печати, расплавляют при 37 °C. Получаемая ную и адаптируемую платформу для тканевой
рой подробно описывается новая методика, по- пористая микроструктура обеспечивает быструю кле- инженерии.
зволяющая осуществлять 3D-печать из коллаге- точную инфильтрацию и микроваскуляризацию.
на – основного структурного белка в организме Авторы продемонстрировали возможность Science, 2019;
человека. 3D-печати как отдельных частей, так и полноразмер- DOI: 10,1126/science.aav9051
РЕКЛАМА
АНАЛИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ,
ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
КОМПЛЕКСНЫЕ РЕШЕНИЯ КОМПАНИИ АНАЛИТ
Определение элементного состава проб различной
природы в широком диапазоне концентраций
(от сотых долей ppt (нг/л) до 100 %)
Идентификация соединений, определение фазового
и гранулометрического составов
Определение механических свойств материалов
Обучение, методическая и сервисная поддержка от компании АНАЛИТ
ANALIT-SPB.RU
новости
Неинвазивный метод определения сахара
рованного смесью гексацианоферратов (II) (берлин-
ской лазурью), на который иммобилизовали фер-
100 10 мент глюкозооксидазу. При прикреплении сенсора
к коже пациента, пот проникает через капилляры
на подложке к биосенсору, где происходит взаимо-
Глюкоза в крови, мМ
действие между ферментом и глюкозой, находящей-
Глюкоза в поте, %
ся в поте. При этом образуется глюконо-1,5-лактон,
спонтанно гидролизующийся до глюконовой кисло-
50 5
ты с выделением пероксида водорода. Оба соедине-
ния реагируют с берлинской лазурью, в результате
чего происходят разложение пероксида водорода
и перенос электронов на сенсор. Диапазон чувстви-
тельности метода – от 1 мкМ до 1 мМ в проточном
0 0 режиме. При проведении клинически релевантного
0 30 60 90
теста на толерантность к глюкозе, при котором ими-
Время, мин
тировалось состояние гипергликемии, коэффициент
корреляции между содержанием глюкозы в крови
и неинвазивно собранном поте был равен 0,75. Эта
По статистике ВОЗ, сегодня в мире насчиты- отбора крови, что доставляет пациентам опреде- корреляция оказалась даже лучше, чем корреляция
вается около 422 миллионов людей, страдающих ленные неудобства. между капиллярной и венозной кровью, что под-
диабетом, это составляет 5% от общей популя- Ученые из МГУ им. Ломоносова разработали тверждает диагностическую ценность метода неин-
ции. Для этих людей жизненно важно поддержи- проточный сенсор, позволяющий неинвазивно на- вазивного мониторинга диабета.
вать содержание глюкозы в крови в допустимых блюдать за содержанием сахара не в крови, а в поте. Исследователи надеются, что в ближайшее
границах: это помогает избежать таких грозных Хотя содержание глюкозы в поте на порядок время они смогут создать удобный и надежный
осложнений, как сердечно-сосудистые заболева- меньше, чем в крови, оказалось, что этого вполне датчик глюкозы, который заметно улучшит ка-
ния, слепота, почечная недостаточность и даже достаточно для достоверного определения. Для вы- чество жизни больных диабетом по всему миру.
ампутация конечностей. Для измерения уровня полнения исследования был приготовлен биосенсор
глюкозы используют глюкометры, однако их при- на основе перфторсульфонированного иономера Anal. Chem. 2019;
менение связано с необходимостью постоянного или γ-аминопропилтриэтоксисилана, модифици- DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05928
В калиевых каналах нет воды
казать, что молекулы воды не мигрируют через тому назад и был успешно применен для иссле-
калиевые каналы. дования структуры и динамики некоторых мем-
Ионная проводимость по калиевым кана- бранных белков. Исследователи приготовили
лам – фундаментальный процесс жизни. На ос- дейтерированный образец канала, который был
новании кристаллографических данных перво- встроен в липидную мембрану Escherichia coli,
начально было предложено, что ионы калия а затем погрузили его в раствор 50 мМ К + при
и молекулы воды проходят через канал в череду- 25 °С и изучали H/D-обмен. Кроме того, ученые
ющемся порядке. Такой механизм основывался исследовали перенос намагниченности от воды
на предположении о том, что положительно за- к остаткам белка, который зависит от расстоя-
ряженные ионы калия будут отталкиваться друг ния между водой и амидными протонами. Ре-
от друга без промежуточных молекул воды. Од- зультаты экспериментов по H/D-обмену и пере-
нако этот механизм был поставлен под сомнение носу намагниченности убедительно показали,
в 2014 году исследователями из Геттингена: вы- что в присутствии ионов K + в физиологической
полненное ими компьютерное моделирование концентрации в центральных сайтах связывания
показало, что в фильтре селективности калиевых канала воды нет.
каналов молекул воды нет. Полученные результаты полностью согласу-
Проходят ли только ионы калия через фильтр Для подтверждения модели прямого пере- ются с механизмом прямой ионной проводи-
селективности калиевого канала, или между носа Адам Ланге (Adam Lange) и его коллеги мости, но противоречат ранее предложенному
ионами есть молекулы воды? Этот вопрос был изучили калиевый канал NaK2K в равновесных механизму с участием воды.
источником дискуссий в течение многих лет. Ис- условиях методом ядерного магнитного резо-
следователям из Института молекулярной нанса (ЯМР) твердого тела. Этот метод структур- Science Advances, 2019;
фармакологии Лейбница в Берлине удалось до- ной биологии появился около двух десятилетий DOI: 10.1126/sciadv.aaw6756
50 / ЛАБОРАТОРИЯ И ПРОИЗВОДСТВО / №4/2019 (8) www.labpro-media.ru
Вы также можете почитать
