Ученые мира ежегодно представляют новейшие образцы научных разработок, среди которых есть вполне утилитарные и очень полезные для каждого человека вещи.
Тест-полоски для определения дефицита железа в организме или устройство, которое точно покажет, есть ли опасный аллерген в пище, которую вы заказали в ресторане. О фантастических открытиях и разработках ученых со всего мира.
Тест-полоска для определения дефицита железа и витамина А (время определения - 15 минут)
Несмотря на то, что и железо, и витамин А легко восполняются пищей, их дефицит - обычное явление для жителей Земли. Так, недостаток железа встречается примерно у 2-х миллиардов людей на планете, от недостатка витамина А страдают, как правило, жители развивающихся стран.
Эта тест-полоска работает на принципе количественного определения биомаркеров. Для железа им является ферритин, связывающий железо белок, для витамина А - РСБ, или ретинол-связывающий белок. Разработчики из Корнеллского университета под руководством Дэвида Эриксона (David Erickson) также учли, что концентрация этих биомаркеров может изменяться при наличии воспалительного процесса в организме, поэтому тест также оснащен С-реактивным белком, который является маркером воспаления.
Тест-полоска устроена по типу "сэндвича" - ровно как и другие тесты, к примеру, те, что определяют беременность по наличию в моче определенного гормона. Зона инкубации содержит антитела против белков (ферритина, РСБ, С-реактивного белка), которые соединены с флуоресцентным красителем. Отдельные зоны полоски прошиты антителами уже без красителей. Капля крови, попадая на зону инкубации, смешивается с антителами и поднимается по полоске благодаря капиллярному эффекту. В каждой последующей зоне нужный компонент связывается со "своим" антителом". При этом зоны имеют разную окраску: та, в которой есть антитела ферритина, - оранжевым, зона воспаления - красным, а зона ретинол-связывающего белка - зеленым. Если контрольное значение зоны воспаления превышено, стоит сначала обратиться к враче по поводу инфекции, а уж после определять уровень железа и ретинола. Результаты теста можно интерпретировать с помощью отдельной опции - насадки на смартфон или ридера.
Точность такого исследования достаточно высока. Разработчики проверили результаты стандартным методом ELISA (специфичность для ферритина - 97% и для витамина А - 100%).
Тест на аллергию (время определения 5-20 минут)
Это устройство, разработанное швейцарской компанией Abionic, уже применяется в Европе, и в 2018 году поступит в продажу в США. АbioSCOPE — аппарат позволяет быстро и безболезненно в лабораторных условиях определить аллергены, опасные для здоровья конкретного человека. В отличие от стандартных способов (кожная реакция или клинический анализ крови), этот тест предназначен для быстрого анализа (5 - 20 минут).
Прибор работает довольно просто: образец крови, взятый из пальца пациента, смешивается с реагентом и наносится на специальную полоску на устройстве диска, который вставляется в устройство abioSCOPE. Доктор вводит информацию о демографических данных пациента, а также определяет необходимые аллергические пробы. Готовая информация появляется на экране устройства. В зависимости от количества необходимых исследований, работа abioSCOPE займет от 5 до 20 минут. Это максимально быстрый тест в данном направлении.
Портативный брелок-детектор для определения аллергенов в пище
Небольшое устройство под названием iEAT определяет 5 распространенных аллергенов, которые содержатся в арахисе, молоке, яйцах, фундуке. Этот агрегат, больше похожий на брелок для ключей, разработан инженерами Гарвардской медицинской школы. Они утверждают, что буквально за несколько минут устройство выявит наличие даже минимальных концентраций аллергенов.
Несмотря на требования о необходимости состава на этикетах, производители зачастую лукавят и преподносят потенциально опасные для аллергиков продукты как, к примеру, не содержащие глютена. Тогда как реальный состав не соответствует заявленному.
Основная часть устройства представлена микроконтроллером, батареей и дисплеем. К этой части подсоединяется дополнительный модуль в виде полоски-индикатора, на которую помещаются образцы пищи. Вещества, реагирующие с заявленными аллергенами, имеют электрические характеристики, по которым и определяется содержание аллергенов в образце.
По предварительным подсчетам себестоимость компонентов этого тестера составляет всего 40 долларов. С экспериментальным образцом инженеры протестировали блюда, подаваемые в нескольких кафе. Они обнаружили небольшое количество глютена даже там, где его быть не должно - в примеру в блюдах из специального безглютенового меню.
"Умный" клей для ран глазного яблока
Специальный клей-гель для глазного яблока способен обратимо "заклеить" рану на его поверхности. Это особенно важно в условиях, где невозможна быстрая помощь: в лесу, в поле или любом другом, удаленном от больнице месте.
Ученые из лаборатории Джона Вэйлена (университет Южной Калифорнии) разработали состав на основе N-изопропилакриламида. При добавлении в раствор полимера бутилакрилата в качестве сшивающего агента удалось получить гель, который при температуре до 33 градусов Цельсия находится в жидком состоянии. После инъекции в рану гель застывает, образуя пробку. Чтобы ее удалить, достаточно охладить раневую поверхность и гель снова перейдет в жидкое состояние.
В ходе эксперимента подобная пробка продержалась в глазу кролика в течение месяца и была удалена без каких-либо последствий для зрения и глаза в целом. Такой быстрый способ заклеивания раны способен минимизировать падение глазного давления, ведущее к отслоению сетчатки и слепоте.
Подобный герметик выдерживает давление, которое в 5 раз превышает физиологическое внутриглазное давление. Он не вызывает воспаления, не приводит к отслоению сетчатки, не содержит токсических веществ. И хотя этот гель разрабатывался специально для офтальмологии, его авторы показали также перспективность его использования для склеивания ран других типов.
Чернила с живыми бактериями для 3Д-принтера
Современные 3д-принтеры в качестве исходного материала для печати могут использовать что угодно- от металла до шоколада. Однако составы с живыми бактериями еще не распространены. Швейцарские ученые из высшей технической школы Цюриха под руководством Андрэ Штударта (Andre Studart) создали новый материал для 3Д-печати. В качестве основы используется гидрогель, в состав которого входит гиалуроновая кислота, пирогенный диоксид кремния, каррагинан. Ученые экспериментировали с соотношением веществ, и, в конце концов, получили подходящий материал, который отличается умеренной вязкостью. Он способен проходить через печатающие сопла и, вместе с тем, не растекаться. Кроме этого, в состав включены питательные вещества для бактерий. В ходе эксперимента работали с 2-мя видами бактерий: Pseudomonas putida (перерабатывает фенол) и Acetobacter xylinum (вырабатывает целлюлозу).
Кроме этого, подобные разработки других ученых - американских - включали чернила, которые содержали бактерии, перерабатывающие метан в метиловый спирт, а британцы создали состав, с помощью которого напечатали панели, в которых свет преобразуется в электрический ток за счет действия фототрофных бактерий.
Бактерии для поиска мин
Поиск неразорвавшихся мин до сих пор остается рискованным занятием. Как правило, их отыскивают с помощью миноискателей, правда, в последнее время также есть дистанционно управляемые устройства. Однако они не способны обнаружить опасный предмет не в металлическом, а в пластиковом корпусе.
Ученые-разработчики из Еврейского университета в Иерусалиме создали бактерию, которая способна распознавать тринитротолуол и при его обнаружении испускать флуоресцентное свечение, которое можно уловить с помощью специальной оптоэлектронной системы. Для этих целей использовали культуру кишечной палочки E.coli со специально модифицированной ДНК. Если она попадала в воду с содержанием тринитротолуола или продуктов его распада, в ней запускался синтез белка, испускающего флуоресцентное свечение. Его улавливает система, считывающая ,в том числе, его интенсивность. Что важно, этот метод работает, даже если корпус снаряда пластиковый.
Конечно, как и в любой другой метод, этот имеет свои сложности. Так, при проведенном эксперименте установлено, что бактерии хорошо работают только на сравнительно "старых" минах в земле. Свежие, которые закопали за 3-5 дней до начала эксперимента, бактерии не уловили.
В будущем специалисты Израиля планируют провести еще более масштабные испытания, на которых будут учтены разные типы почв, разные глубины расположения мин.
Препарат Дисульфирам от алкоголизма оказался действенным для лечения раковых опухолей
Неоднократно было замечено, что противораковый эффект обнаруживается у препаратов, предназначенных для лечения других заболеваний. Дисульфирам (DSF) - лекарство, которое назначают для лечения алкоголизма. Между тем, ученые нескольких стран сообщают о подавлении раковой опухоли при использовании этого препарата.
Чтобы понять закономерность действия дисульфирама, ученые провели эпидемиологический анализ, используя базу демографических и медицинских реестров Дании. В результате выяснилось, что среди пациентов наименьший летальный исход имели те онкобольные, кто страдал алкоголизмом и принимал препарат до постановки онкодиагноза и продолжал его прием во время лечения от рака. Эта тенденция сохранялась для разных случаев заболеваний (рак прямой кишки, предстательной или молочной железы), а также для пациентов с метастазами.
Механизм подавления роста клеток рака еще не до конца изучен, однако уже есть некоторые результаты: замечено, что препарат более эффективен в комбинации с приемом препаратов меди. Эта информация была подтверждена в исследованиях на мышах. Результаты эксперимента показали наибольшую эффективность подавления роста опухоли у группы грызунов, которые получали вдобавок к корму глюконат меди (CuGlu) и дисульфирам.
Роботы перестали воспринимать вмешательство человека как помеху
При автономной работе роботы воспринимали физический контакт с человеком как помеху, после которой алгоритм пытался кратчайшим путем вернуться к выполнению поставленной задачи. при этом напрочь отвергался самый простой и естественный способ "научения" - показать как надо.
Дилан Лоузи (Dylan P. Losey) и Марсиа О’Мэлли (Marcia K. O’Malley) из Университета Райса разработали алгоритм, который перестал воспринимать вмешательство человека как помеху. При этом вместо возврата к заранее запрограммированному пути, робот учитывает поправку человека и рассчитывает новую траекторию. Более того, он запоминает эти изменения и в будущем сможет их использовать уже в скорректированном варианте. Это открытие особенно важно для систем прямого обучения.
А ученые Технологического института Джоржии создали алгоритм, который отучил роботов "толкаться", работая в группе. Это важно особенно при организации работы большой группы механизмов. Сталкиваясь, попадая в зону комфорта другого устройства, они прекращали функционировать и были не способны выполнять задание.
По мнению разработчиков, эти новые алгоритмы безопасности пригодятся в работе беспилотных автомобилей или перспективных пассажирских самолетов.
