Микророботы внутри нас

Новости и исследования в медицине: новые технологии, методы лечения, профилактики и реабилитации

  • 22 Февраля в 3:03 115Ультрапереработанные продукты укорачивают жизньУченые предупреждают: удобные и вкусные ультрапереработанные продукты могут укоротить вам жизнь, вызывая целый ряд хронических заболеваний.Питание и диеты
  • 21 Февраля в 2:56 156Иммуноонкология: чудо-оружие или дорогая игрушка?Надежда медицины, революция в лечении рака — так СМИ описывают иммуноонкологию; однако эффективность новинок вызывает вопросы, а цена лечения поражает больных.Онкология
  • 20 Февраля в 2:15 157Пембролизумаб при глиобластоме продлевает жизнь на полгодаНовое исследование показало, что иммунотерапевтический препарат пембролизумаб (Кейтруда) при глиобластоме может продлить жизнь в среднем на полгода.Рак мозга
  • 19 Февраля в 2:47 200Органические продукты защищают от ракаСогласно одному исследованию, органические продукты защищают от рака и предлагают современному потребителю безопасную альтернативу.Экология и органика
  • 18 Февраля в 8:06 181После запрета ДДТ (дуст) продолжает вызывать рак грудиСтраны, где ДДТ (дуст) запретили десятки лет назад, продолжают регистрировать дополнительные случаи рака молочной железы из-за токсичного пестицида.Рак молочной железы
  • 15 Февраля в 2:39 312Лечение рака ждут большие перемены: мнение экспертаВ медицинском сообществе растет понимание того, что мы начинаем добиваться реальных успехов в лечении рака.Онкология
  • 14 Февраля в 2:19 242Имплантаты для груди вызывают лимфому: что нужно знать?В США зарегистрированы сотни случаев ассоциированной с имплантатом анапластической крупноклеточной лимфомы: что нужно знать пациентам об этом раке?Рак молочной железы
  • 13 Февраля в 2:08 275Лекарства от простуды могут быть опасны для сердцаЭпидемия гриппа в России набирает обороты, но врачи предупреждают: некоторые лекарства от простуды опасны для сердца, особенно в пожилом возрасте.Сердце и сосуды
  • 12 Февраля в 9:08 307Когда появился рак? Новый ответ ученыхИсследователи обнаружили опухоли в кости динозавра триасового периода возрастом 240 миллионов лет, изменив научные представления о том, когда появился рак.Онкология
  • 11 Февраля в 3:20 278Лечение рака на дому будет безопасным и эффективнымПредставьте себе мир, где врачи будут рекомендовать пациентам лечение рака на дому вместо высокотехнологичной онкологической клиники.Онкология
  • 10 Февраля в 4:04 464Варфарин больше не применяют при мерцательной аритмииВ западных странах варфарин больше не применяют при мерцательной аритмии из-за риска сильного кровотечения — после многих лет он заменен более безопасными.Сердце и сосуды
  • 08 Февраля в 10:44 290Новое комбинированное лечение рака груди на основе анти-PD1Финские ученые предложили комбинированное лечение рака груди, направленное против онкопротеина MYC и усиленную анти-PD1 иммунотерапией.Рак молочной железы

Источник: https://medbe.ru/news/nauka-i-tekhnologii/meditsinskie-roboty-vnutri-nas/

Маленький и еще меньше: микро- и нанороботы будут работать хирургами и очищать океаны от загрязнений

Время, когда людей впечатляли большие роботы типа бегающих танков или механических ассистентов, прошло.

Роботы, которые передвигают атомы, как конструктор LEGO, захватывают муравьев, детектируют молекулы газа или доставляют лекарства в организм, — вот то, что сейчас вызывает восторг и удивление.

Но насколько они эффективны и востребованы? В чем сложности их создания? Об этом — в нашем обзоре.

Ученые по всему миру работают над созданием все более совершенных микро- и наноразмерных роботов и средств их автоматизации. Наиболее перспективная область их применения — это, конечно же, медицина и биотехнологии.

Обратите внимание

Например, специалисты Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе разработали микророботов, которые будут заниматься прицельной доставкой лекарств в организм человека. Это важно, чтобы минимизировать общий токсикоз при медикаментозном лечении.

Кроме того, маленькие роботы смогут выполнять функции хирургов прямо внутри нас.

Этот робот напечатан из биополимеров и наночастиц с помощью 3D-принтера. Управление им в организме происходит с помощью электромагнитного поля, тепла или лазера. У робота есть жгутики, которыми можно проводить хирургические операции.

В планах ученых использовать разработку также для внешнего воздействия на клетки, чтобы заставить их работать определенным образом. Это можно будет делать с помощью световых импульсов, которые, очевидно, будут перемещать электроны или другие частицы. Звучит фантастично.

Но сами ученые отмечают, что есть еще много факторов, которые им необходимо учесть для уверенной работы таких нанороботов.

Минироботы могут использоваться и в других областях. В Гарварде сделали «мягкого» робота, который получил название октобот. Самая большая сложность заключалась в том, как заставить робота без жесткого каркаса двигаться.

В итоге исследователи использовали пневматическую модель. Химическая реакция внутри робота преобразует маленькое количество перекиси водорода в большое количество газа, который переходит в «щупальца» октобота, заставляя его двигаться.

Направление «вброса» газа определяет система, спроектированная с помощью методов микрофлюидики — науки, которая описывает поведение микроскопических объемов жидкости.

Американские ученые отметили, что октобот спровоцирует развитие других материаловедческих наук, так как может с успехом применяться в продвинутом производстве при определенной модификации.

«Мягкий» робот Octobot. Источник: sciencemag.org

В Колумбийском университете разрабатывают другие методики передвижения роботов с помощью гибких и нетоксичных источников энергии. Ученые долгое время исследовали механические свойства гидрогелей и обнаружили, что с помощью вещества можно не только управлять движением роботов, но и контролировать свойства различных биоматериалов, которые робот переносит.

Если говорить об энергии, то уже изобретены батарейки, которые можно глотать. В Университете Карнеги-Меллон команда ученых разработала батарейку, которая использует в качестве катода пигмент меланин, в качестве электрода — оксид марганца. Также в устройстве могут использоваться медь и железо.

Такие батарейки могут обеспечивать мощность в пять миливатт в течение 18 часов. Этого достаточно, чтобы различные миниустройства с миникамерами смогли пройти по желудочно-кишечному тракту и не застрять там. Например, в Гарварде создали робота-диагноста в «мясной капсуле», который благодаря съедобным батарейкам сможет работать дольше времени.

Кроме того, сами такие батарейки смогут стать переносчиками лекарств.

Университет ИТМО. Дмитрий Куприянов

Зачастую сама природа направляет инженерную мысль ученых. Например, в Университете штата Айова разработали микроробота, который может захватывать маленькие объекты с помощью спирального жгута. Такой метод используется в природе животными и растениями. Роботы же традиционно используют для захвата, как и люди, два «пальца».

Однако спиральный захват позволяет брать предметы без риска повредить их. Для этого микротрубки длиной всего восемь миллиметров изготавливают из очень эластичных и вязких полимеров — эластомеров. Стенки трубки имеют разную толщину. В результате накачивания в них воздуха они скручиваются в определенном направлении.

Эти микророботы могут использоваться как в производстве, так и в медицине.

Важно

Также ученые уже давно пытаются разрабатывать роботов, которые подражают естественным движениям живых организмов.

Однако ранее роботы создавались по подобию позвоночных, а теперь ученые делают роботов, которые передвигаются наподобие гусениц и червей, то есть «мягкотелых» животных.

Разработчики из Университета Варшавы и Кэмбриджа сконструировали роботизированную гусеницу из мягкого эластомера. Она может подниматься по склонам, проникать в щели и толкать перед собой объекты, превышающие ее массу в десять раз. Применения такого робота очевидны.

Роботизированная гусеница. Источник: fuw.edu.

pl

А группа ученых из Центра передовой науки и технологий Токийского университета сконструировала чувствительного к запаху робота, способного двигаться в направлении источника запаха, при этом управляет роботом бабочка тутового шелкопряда.

Почувствовав определенные запахи, бабочка начинает двигаться к ним. Но она сидит на подвижном шаре, который под действием ее лапок начинает двигаться. Сенсоры улавливают движение шара и передают соответствующее направление роботу.

Эксперименты показали 100% нахождение роботом источника запаха. И пускай пока этот робот не микроразмерный, а просто маленький, но в будущем технология может быть перспективной с точки зрения использования способностей животных в хозяйственной деятельности человека и детектировании тех или иных веществ.

Источник: naked-science.ru

Кроме того, ученые возлагают на микророботов большие надежды в области хранения и передачи информации, даже в области экологии. Во-первых, такие роботы требуют меньше энергии, и ожидается, что они смогут выполнять свои задачи с такой же эффективностью, как и «большие».

Во-вторых, нанороботов можно будет использовать для очистки океанов, почв и других составляющих нашей планеты от вредных химических соединений.

А возможно, как это показано в последней серии сериала «Черное зеркало», они будут выполнять функции вымерших маленьких животных по типу пчел, чтобы не дать человечеству погибнуть.

Источник: http://news.ifmo.ru/ru/news/6393/

Разное

12 Февраля 2019

По сравнению с 1950 г. уровень детской смертности сократился в семь раз, а средняя продолжительность жизни выросла на два десятка лет.

читать28 Января 2019

Возможно, что искусственный вкус фугу избавит гурманов от необходимости рисковать здоровьем и даже жизнью.

читать18 Января 2019

Япония начала председательство в «G20», предложив проблему старения населения в качестве одной из главных тем повестки дня.

читать26 Декабря 2018

Из десяти главных открытий прошедшего года по версии журнала Science семь относятся к различным областям наук о жизни.

читать12 Декабря 2018

Из 10 самых важных научных событий 2018 года, выбранных редакцией портала Naked Science, 4 (а может, и 5) 🙂 относятся к области наук о жизни.

читать06 Декабря 2018

По их мнению, следует сначала разработать безопасный и удобный женский контрацептив, а потом браться за мужские проблемы.

читать19 Ноября 2018

Временный запрет на подобные эксперименты станет главной темой очередной встречи участников Конвенции ООН о биоразнообразии.

читать15 Ноября 2018

Татьяна Голикова представила академикам РАН статистику снижения объема российских исследований по приоритетным направлениям науки.

читать15 Ноября 2018

Люди, живущие в более холодных регионах с меньшим количеством солнечного света, пьют больше алкоголя, чем люди из теплых районов.

читать13 Ноября 2018

Один из последних обзоров организации «Кокрейновское сотрудничество» подвергся критике, радостно подхваченной СМИ.

читать01 Ноября 2018

Россия отстает от других развитых стран в плане реализации современных биотехнологий в производстве продуктов питания.

читать30 Октября 2018

Если бы все на планете захотели соблюдать здоровую диету, то нам бы попросту не хватило фруктов и овощей.

читать23 Октября 2018

На помощь исследователям приходят обычные энтузиасты. Когда их действительно много, они способны на невероятные открытия.

читать22 Октября 2018

Девять основных лауреатов разделят между собой $22 млн. Кроме того, будет вручена дополнительная премия и премия «Новые горизонты».

читать16 Октября 2018

Ткани печени, созданные на 4D-биопринтере, обнаружат побочные эффекты препаратов на стадии доклинических испытаний.

читать12 Октября 2018

Добрые и порядочные люди крайне редко встречаются среди успешных бизнесменов – им не хватает жадности и эгоизма.

читать03 Октября 2018

«Биомолекула» открывает краудфандинг, цель которого – напечатать и распространить календарь «12 биологических методов в картинках» на 2019 г.

читать02 Октября 2018

Сеть анархистов, опирающихся на технологии, бросает вызов гигантам фарминдустрии при помощи самостоятельно изготовленных лекарств.

читать28 Сентября 2018

Руководители американских больниц учредили собственную компанию по производству препаратов – некоммерческую организацию Civica Rx.

читать25 Сентября 2018

Через десять лет специалисты по геронтологии будут цениться очень высоко, и готовить их нужно уже сейчас.

читать

Источник: http://www.vechnayamolodost.ru/articles/raznoe/budushchee-mikrorobototekhniki/

Микророботы научились захватывать и перемещать одиночные клетки

Микроробот захватывает и перемещает клетку дрожжей Koohee Han et al. / Science Advances, 2017

Ученые из Университета Северной Каролины и Университета Дьюка создали микроскопических роботов для различных биомедицинских задач. Роботы представляют собой массив из полимерных кубов с нанесенным на одну сторону металлом.

За счет этого их движением можно управлять с помощью магнитного поля, заставляя их группироваться в более сложные структуры, которые могут захватывать объекты и двигаться в определенном направлении. Ученые считают, что в будущем такие роботы позволят исследователям и врачам изучать отдельные клетки пациентов, к примеру клетки опухолей.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Ученые давно занимаются разработкой микроскопических роботов для различных медицинских задач.

Совет

К примеру, такие роботы могут доставлять лекарства в конкретные части органов, или наоборот делать биопсию, забирая для анализа клетки. Пока существуют лишь очень ограниченные прототипы таких устройств.

Дело в том, что у такого подхода есть множество не решенных проблем, таких как управление, питание электроэнергией и другие.

https://www.youtube.com/watch?v=XZi0rnaAF48

Американские исследователи представили управляемых внешним магнитным полем, и способных не только двигаться в определенном направлении, но и манипулировать отдельными клетками. Основу таких роботов составляют полимерные кубы размером около десяти микрометров с нанесенным на одну грань слоем кобальта толщиной около ста нанометров.

Читайте также:  Умный робот для реабилитации после травм

За счет внешнего магнитного поля распределенные случайным образом полимерные блоки собираются в цепочки таким образом, что металлические стороны выстраиваются в полосу. Таким образом, из-за разной изначальной ориентации блоков часть из них может оказаться по одну сторону полосы, а часть по другую.

Ученые назвали два этих положения A и B, и таким образом смогли описывать с помощью последовательности типа AABABBA форму группы микророботов.

Исследователи продемонстрировали несколько различных действий с помощью роботов. К примеру, они смогли подвести такого микроробота к отдельной клетке дрожжей, захватить ее, переместить, и высвободить. Как перемещение, так и изменение формы робота происходит с помощью внешнего магнитного поля и зависит от его ориентации, величины, а также от того, в каком порядке расположены блоки робота.

Недавно китайские ученые также создали роботов для перемещений внутри живых организмов. Они так же управлялись с помощью магнитного поля, но двигались несколько иначе: они состояли из «тела» и «рук», которые гребли подобно тому, как плавают люди. А в начале года японские ученые сделали управляемого микроробота, состоящего полностью из биомолекул.

Григорий Копиев

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/08/07/microbots

Микророботы в медицине

опубликовал admin вкл вт, 04/04/2017 – 17:58

Разработка и создание медицинских микророботов — это действительно крупнейший технологический прорыв человечества, который можно сравнить например с разработкой двигателя внутреннего сгорания или с полетом первого самолета.

На первый взгляд, возможно само создание микророботов не кажется чем-то сверхъестественным и значимым.

Но так может думать только человек, который абсолютно не понимает каким образом может быть использована данная технология.

  1. Во-первых, микророботов можно использовать для борьбы с зараженными клетками органов. Это особенно актуально при раковых заболеваниях, когда микророботы смогут бороться с очагами заболевания, уничтожая только лишь зараженные клетки. По сути, при надлежащем уровне качества микророботы смогут помогать правильному функционированию ослабленной иммунной системе организма. Ну, а в случае острой необходимости смогут и полностью заменить иммунную систему человека, легко расправляясь с различными вторжениями в наш организм чужеродных и вредоносных вирусов, бактерий и инфекций.
  2. Во-вторых, наличие микророботов позволит ставить максимально точные диагнозы пациентам. Перестанут быть необходимы многие неприятные диагностические процедуры, такие как амниоцентез. А сами диагнозы можно будет ставить буквально за считанные часы, а может быть и минуты, после обращения пациента.А это, в свою очередь, позволит в разы увеличить эффективность лечения. И сократит загруженность клиник, которые смогут принимать намного больше людей, чем раньше, потому что на каждого пациента станет тратиться на много меньше времени.
  3. В-третьих, наличие микророботов позволит повысить качество проводимых операций. Более того — само число таких операций может вырасти. Потому что, если раньше специалистов, которые способны проводить ту или иную операцию, было несколько десятков человек, то теперь операции высокого уровня сложности будут доступны везде, где есть медицинские микророботы. Конечно же, потребуется и соответствующий квалифицированный персонал, умеющий профессионально работать с такими роботами. Но таких специалистов легче обучить в большем количестве, чем получить высококвалифицированных опытных хирургов.

Таким образом, развитие современных медицинских технологий, подробнее о которых можно узнать на http://inteeu.

com, и в том числе успешная разработка микророботов, которых можно использовать в медицине, приведет к резкому повышению качества медицинского сервиса.

Это так же позволит успешно бороться с многими опасными заболеваниями, в том числе и с теми, которые сейчас являются по сути неизлечимыми.

Источник: http://shagir.ru/mikroroboty-v-medicine

Медицинский микроробот прошел испытания в имитаторе желудка

В опытах, симулирующих среду человеческого пищевода и желудка, помещенный в растворимую капсулу экспериментальный микроробот активировался и, направляемый внешним магнитным полем, успешно провел операцию по удалению «проглоченной» батарейки.

Об испытаниях перспективной модели, которую команда профессора Массачусетского технологического института (MIT) Даниэлы Рас (Daniela Rus) создала в сотрудничестве с коллегами из Японии, авторы доложили на Международной конференции по робототехнике и автоматизации.

«Для применения внутри тела нам требуется миниатюрная, контролируемая и беспроводная роботизированная система, – говорит Даниэла Рас. – Робота, связанного проводом, намного труднее доставить в нужную часть тела и контролировать».

Над созданием такого аппарата команда из MIT трудится уже не первый год, продемонстрировав уже целый ряд прототипов.

Обратите внимание

Как и они, новая версия способна по команде «складываться» и «раскладываться» на манер оригами: изменение формы смещает центр тяжести и меняет сцепление робота с поверхностью, позволяя передвигаться вперед.

Кроме того, для упрощения движения в водной среде пищеварительной системы робот имеет слегка закрученную форму, что создает еще около 20% тяги для движения вперед.

Изменение формы происходит за счет одного из внутренних слоев системы, сделанного из биосовместимого материала, меняющего форму при небольших изменениях температуры. Авторам пришлось испытать десятки различных материалов, пока они не обнаружили, что подходящим будет довольно элементарный вариант – высушенный кишечник свиньи, как тот, который используется в упаковке колбас и сосисок.

Для доставки в нужную часть экспериментального «организма» он сложен гармошкой вдоль продольной оси и помещен в растворимую (пока что просто ледяную) капсулу.

Как только она растаяла, аппарат освободился и выпрямился до нормального размера, открыв помещенный в центре небольшой постоянный магнит.

С помощью этого магнита ученые смогли направлять его движение, прикладывая внешнее магнитное поле.

Испытания прошли в условиях свиного пищевода и желудка, помещенных в силиконовую основу и заполненных водным раствором лимонной кислоты, который имитировал кислотную среду желудка. Направляемый магнитным полем микроробот успешно добрался до помещенной на его стенке «кнопочной» батарейки и, ухватив ее магнитом, вынес наружу.

Даже если этой операцией способности робота, созданного командой Даниэлы Рас, ограничатся, это уже будет чрезвычайно важным достижением. Ежегодно батарейки проглатывают десятки тысяч людей. Как правило, это проходит без последствий, и батарейка выскальзывает наружу.

Однако в некоторых случаях она попадает в складки тканей пищеварительного тракта и остается там, понемногу выделяя свой заряд и разрушая клетки, что в худшем случае может обернуться даже прободением.

Важно

Эта опасность заставляет медиков прибегать к полноценному хирургическому вмешательству, поэтому будет куда проще и безопаснее доверить такую задачу роботам-оригами.

Источник: https://naked-science.ru/article/sci/medicinskiy-mikrorobot-proshel

Бактерии управляют сознанием людей: миры внутри нас – МК

Наука о микробиоме

16.01.2018 в 17:48, просмотров: 16646

Мы не знаем, одинок ли человек во Вселенной. Но хорошо известно то, что он не одинок даже наедине с собой. И не просто не одинок. В каждом из нас живет как минимум 100 триллионов живых существ — как полезных, так и вредных, а их общий вес достигает 3–4 килограммов.

Большинство из них обитает в нашем кишечнике, но есть и такие, что прижились у нас в носу, на руках, глазах, ушах, на коже — в общем, в каждом уголке нашего тела.

И от того, кто поселился в нас в данный момент, зависят и наше здоровье, и настроение, и вес, и даже способность мыслить здраво.

В последние годы ученые всего мира ведут исследования в области микробиома (так называют сообщество бактерий, считающих наш организм своим домом) — и чуть ли не каждый день делают удивительные открытия. Их цель — заставить бактерии служить нашему здоровью, то есть спасать нас от множества болезней — от диареи до сахарного диабета. Что нового здесь происходит, узнал обозреватель «МК».

Нашим мозгом управляют бактерии

Микрофлора, она же микробиота, — это множество одноклеточных микроорганизмов, живущих как на нас, так и поблизости. Невероятно, но факт: бактерий, живущих в нас, в десятки раз больше количества клеток, из которых состоит наш организм! То есть человек — это не совсем человек, а всего лишь скопище живущих своей жизнью микроорганизмов.

Но самое главное — ученые признали, что былые представления об одноклеточных микроорганизмах оказались ошибочными. Эта незримая армия влияет на все сферы нашей жизни: могут сделать нас умными или глупыми, здоровыми или больными, веселыми или печальными.

И даже вкусными или невкусными для комаров — да-да, за эту индивидуальную особенность также отвечают микробы, обитающие на коже!

Совет

В нашем желудочно-кишечном тракте живет 300–400 видов бактерий — это из тех, что идентифицировали ученые. Правда, пока светила науки не знают, что делает большинство из этих тварей — изучено буквально несколько десятков особей.

Однако сегодня установлено, что если в среде этих маленьких жителей происходит какой-то дисбаланс, то есть одних становится больше, а других меньше, развиваются болезни: аллергии, заболевания печени, поджелудочной железы, артрит, аутизм, депрессия и даже рак.

Так, международная группа ученых выяснила, что у большинства пациентов с болезнью Альцгеймера серьезный дисбаланс кишечной микрофлоры. Практически аналогичная ситуация у детей с аутизмом.

Микробиом влияет буквально на все стороны нашей жизни. Вредоносные бактерии ведут к развитию болезней. Полезные защищают нас от патогенных микробов, обезвреживают токсины, производят необходимые витамины и гормоны, помогают усваиваться важным микроэлементам из пищи.

От состава микробиома зависит даже склонность человека к ожирению. Да и так называемый эмоциональный интеллект (EQ — способность человека правильно понимать собственные и чужие эмоции и, как следствие, управлять ими) напрямую зависит от царства бактерий, живущих в кишечнике. «Их больше, чем звезд в галактике, и у каждого есть право голоса.

Именно микробиота регулирует работу головного мозга», — говорит известный детский доктор, завкафедрой факультетской педиатрии №2 РНИМУ им. Н.И.Пирогова, научный руководитель Московского городского центра иммунологии и аллергологии профессор Андрей Продеус. Бактерии способны менять поведение человека и даже внушать желания, заставляя нас играть под их дудку. Например, есть сладкое.

Это раньше считалось, что есть сладкоежки от природы, а теперь установлено: тяга к пирожным-мороженому зависит от того, есть ли в вашем кишечнике бактерии под названием клостридии. Они питаются простыми сахарами и выманивают их у нас, заставляя есть шоколад и печеньки.

Или помните про йогурты, от которых «животик улыбается»? Сегодня ученые на полном серьезе говорят о том, что содержащиеся в йогуртах бактерии могут делать нас как умиротворенными, так и унылыми, ведь некоторые бактерии подавляют уровень гормона счастья серотонина, что установлено учеными из APC (Alimentary Pharmabiotic Centre). И не только нас, но и других животных.

Обратите внимание

Недавний эксперимент на мышах, проведенный в Италии, показал, что норушки, рожденные в стерильных условиях (то есть лишенные естественной микрофлоры) оказались тупыми и агрессивными, а также отличались девичьей памятью.

Кто в домике живет?

В нашем кишечнике обитают представители царства архей — одноклеточные организмы. В основном это метаногены — они легко обходятся без кислорода, помогают переваривать пищу и выделяют газ метан.

В кишечнике, а также в интимных зонах живут эукариоты (грибки и дрожжи) и бактерии. Одна из самых известных бактерий — кишечная палочка (эшерихия коли).

Раньше считалось, что она ведет к нарушениям стула, но сегодня известно, что есть разновидности этой бактерии, которые приносят нам исключительно пользу.

Читайте также:  К 2030 году юристов заменят роботы

Или взять хеликобактер пилори — в больших количествах она вызывает язву и рак желудка, но в небольших необходима для пищеварения.

На коже живет великое разнообразие бактерий — они отвечают за наш запах, за привлекательность для комаров. Удивительный факт: сообщество бактерий на правой руке кардинально отличается от сообщества бактерий на левой. Объяснения этому пока нет. Зато ученые уже предлагают вводить микробные отпечатки пальцев, которые у каждого из нас уникальны.

Популярный обитатель носа — золотистый стафилококк. Пока известны только его зловредные свойства, но ученые предполагают, что другие носовые микробы в большинстве случаев не дают ему развернуться.

Во рту живет стрептококк мутанс — установлено, что именно он подтачивает наши зубы и вызывает кариес. В целом же бактерии из ротовой полости помогают регулировать кровяное давление — они выделяют оксид азота, тем самым расслабляя артерии.

Микробиом на службе здоровью

Наука о микробиоме развивается стремительно, открытия в ней делают чуть ли не каждый день. Сегодня в эту область инвестировано почти 1,5 млрд долларов. Ведь это раньше микробы считались источником заболеваний, а теперь ясно, что они играют важную роль не только в развитии болезней, но и в поддержании здоровья.

Предполагается, что уже в скором времени с помощью микробиома научатся лечить более 50 разных хворей, включая сахарный диабет, воспалительные заболевания кишечника, атеросклероз, дерматит, астму, непереносимость лактозы, иммунодефицит и колоректальный рак.

«Исследования показывают, что медицинские решения, основанные на микробиоме, потенциально могут оказать положительное влияние на все аспекты здоровья человека и помочь вылечить людей по всему миру.

Важно

Наш институт ведет исследования с целью объяснить уникальную и очень важную роль, которую играет микробиота.

Мы вдохновлены безграничными возможностями, которые микробиом дает для прогнозирования, диагностики и лечения множества заболеваний, в том числе за счет использования естественных реакций организма», — говорит руководитель самого крупного Института микробиома человека (JHMI) Дирк Геверс.

Ученые из JHMI изучают, как микробиом меняется под воздействием генетических факторов, факторов среды, питания и пр. Это поможет понять, как заставить маленьких обитателей нашего организма служить его здоровью.

Совместно с Научно-исследовательским институтом имени Вейцмана (Израиль) американские исследователи из JHMI изучают, как состав микробиома влияет на метаболические расстройства и как может помочь в лечении нарушений обмена веществ.

Предполагается разработать рекомендации по питанию, которые помогут предотвращать развитие метаболического синдрома, сахарного диабета второго типа и его осложнений. Исследователи изучают микробиомы различных людей, пробуют на них новые лекарства.

«Совместными усилиями мы выработаем новые идеи для решения проблем обмена веществ с помощью микробиологической диагностики и терапии», — сказал Дирк Геверс.

Кое-что уже придумано. Например, разработаны коктейли с микроорганизмами и бактериофагами, поддерживающие здоровье микробиома. Лекарства, способные увеличивать количество одних бактерий и подавлять других. Диагностические тесты, определяющие причины болезней по составу микрофлоры. Вакцины, исправляющие реакцию иммунной системы на изменения в микробиоме.

Все это позволит лечить болезни более прицельно, воздействуя на причины болезней на генетическом уровне.

Как вылечить свою микрофлору

В JHMI отмечают, что состав и разнообразие микробного сообщества напрямую зависят от питания, приема лекарств и других внешних факторов. И даже такие простые вещи, как изменение образа жизни, системы питания или прием микробных коктейлей способны вылечить или предотвратить болезнь.

Совет

Исследования ученым в помощь. Недавно вот департамент генетики медицинского центра Университета Гронингена выяснил, что как минимум 60 категорий продуктов и различные типы диет оказывают то или иное влияние на кишечную микрофлору.

Оказалось, что микробиомы людей, которые регулярно едят фрукты, овощи и кисломолочные продукты, более разнообразны.

А вот чрезмерное потребление мяса снижает разнообразие организмов по сравнению с рационом, в котором преобладают фрукты и овощи.

Ученые также попытались узнать, какие лекарства больше, а какие меньше изменяют состав микробиоты. Выяснилось: на «внутреннюю экосистему» человека влияют 19 типов лекарств.

И это далеко не одни только всем известные антибиотики и препараты, снижающие кислотность желудка.

В «черный список» попали антидепрессанты, а также ингибиторы АПФ (лекарства, принимаемые при сердечной недостаточности и для снижения артериального давления).

Один из главных специалистов в России, занимающихся исследованиями микробиоты, биолог Дмитрий Алексеев говорит, что на сегодня это исследование самое качественное и обширное: «Можно сказать, что это начало целого направления в науке.

В России сейчас проводится свое, более скромное популяционное исследование ohmygut, результаты которого было бы интересно сравнить с результатами исследования коллег из Голландии.

Обратите внимание

Но уже сейчас мы можем сказать, что в голландской выборке количество организмов с измененной приемом антибиотиков микробиотой будет значительно меньше, чем в России: в этой стране применение антибиотиков строго ограничено врачами и фармацевтами, а у нас их можно купить в аптеке без рецепта.

Голландцы выявили и неожиданные факторы влияния на микробиоту.

Например, в использовании лекарств ожидаемо было то, что на первом месте будут антибиотики, но в голландской выборке особенно выделяются ингибиторы протонных помп (ИПП) — лекарства, используемые в мире достаточно часто в гастроэнтерологии и до сих пор считающиеся безопасными. Еще один результат: у людей, которые едят больше фруктов, уровень пептида хромогранина A (CgA), маркера стресса, оказался значительно ниже, чем у тех, кто предпочитает мясо. Так что ешьте фрукты — и будете меньше нервничать!»

Кроме того, положительное действие на состав микробиоты оказывают кисломолочные продукты, особенно обогащенные полезными бактериями.

Не все так радужно

И все же наука о микробиоме является хоть и многообещающим, но новым направлением. И многие эксперты относятся к достижениям в этой области со здоровой долей скепсиса.

Как говорит руководитель биотехнологической компании Олег Парошин, связь между развитием болезней и микробиомом — пока лишь гипотеза: «Твердых фактов, доказывающих эту связь, пока нет. Достаточно давно обсуждается вопрос о влиянии микробиома кишечника на риск развития онкологических заболеваний.

Но если, например, уже установлено, что ключевым фактором для развития рака желудка служит helicobacter pylori, то бактерия, являющаяся возбудителем рака кишечника, пока не идентифицирована.

Есть гипотезы относительно прямого влияния продуктов жизнедеятельности и ферментов некоторых видов кишечных микроорганизмов, которые могут приводить к онкологическому перерождению клеток (особенно толстой кишки). Надеюсь, что дальнейшие исследования генома человеческого микробиома позволят обнаружить конкретных виновников онкологического перерождения здоровых тканей».

Парошин тем не менее согласен, что здоровое питание позволяет вырастить более полезные штаммы микроорганизмов: «От пищи, которую мы едим, зависит видовой состав микробиома, который оказывает практически безграничное действие на организм человека. В том числе он может влиять на развитие многих болезней. Другими словами, бактерии, превалирующие в микробиоме, определяются именно характером принимаемой пищи, а именно они, возможно, в основном и определяют характер заболевания».

Важно

В общем, вопросов у ученых пока очень много. Как выяснилось, микробиом имеет гораздо более сложную структуру, чем даже человеческие гены, так что изучить его основательно еще только предстоит. И все же исследователи надеются получить ответы на свои вопросы в ближайшее время…

Лучшее в “МК” – в короткой вечерней рассылке: подпишитесь на наш канал в Telegram

Источник: https://www.mk.ru/science/2018/01/16/bakterii-upravlyayut-soznaniem-lyudey-miry-vnutri-nas.html

Микророботы-инфузории — самые быстрые и маневренные микророботы, способные действовать внутри живого организма

Мы уже неоднократно рассказывали нашим читателям о различных видах микророботов с дистанционным управлением, предназначенных для доставки лекарственных препаратов и выполнения микрохирургических операций прямо внутри тела человека.

Все эти роботы имеют собственные микродвигатели, которые очень часто являются копиями двигательных систем различных живых организмов и которые позволяют микророботам перемещаться внутри кровотока с той или иной эффективностью.

Своего рода рекордсменом в скорости передвижения является новый микроробот, созданный специалистами Отдела робототехники (Department of Robotics Engineering) Исследовательского института в Тэгу (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology), Республика Корея.

Этот микроробот является «механическим воплощением» микроорганизма Paramecium, известного под названием инфузории-туфельки, и он может перемещаться в восемь раз быстрее, чем его ближайшие конкуренты.

Основной проблемой, с которой сталкиваются разработчики подобных микророботов, заключается в том, что этим микророботам предстоит действовать в среде кровотока, которая является более вязкой, нежели простая вода.

Некоторые виды движения, используемые обычными морскими и речными животными, не обеспечивают высокой эффективности в вязкой жидкой среде, поэтому инженеры все чаще и чаще используют способы, которыми передвигаются различные виды микроорганизмов.

И инфузория-туфелька, имеющая множество подвижных «ресничек», является одним из наиболее шустрых и проворных микроорганизмов.

Совет

К сожалению, изготовление аналогов подвижных «ресничек» долгое время находилось далеко за пределами технологических возможностей ученых.

И лишь не так давно на свет появилась технология трехмерной лазерной литографии, при помощи которой южнокорейские исследователи создали полимерный корпус микроробота, имеющий несколько тонких и подвижных «ресничек».

На эти выступы был нанесен слой титана и никеля для того, чтобы обеспечить возможность управления микророботом при помощи магнитного поля и сделать его максимально биологически совместимым.

Как и в других подобных случаях корейские исследователи использовали катушки электромагнитов, переменное поле которых заставляло колебаться «реснички» микророботов с определенной частотой и амплитудой.

Проведенные испытания показали, что микроробот, размер которого составляет 220 микрометров, способен двигаться со скоростью 340 микрометров в секунду. При этом, его маневренность во много раз превышает маневренность других микророботов с внешним магнитным управлением.

Двигаясь на максимальной скорости, микроробот-инфузория может моментально изменить направление движения на 120 градусов и это позволяет ему эффективно маневрировать в сложной сети мельчайших кровеносных сосудов.

Высокая эффективность двигательной системы микроробота-инфузории позволяет ему перемещать полезный груз достаточно большого веса.

В данном случае этим полезным грузом могут являться не только капсулы с лекарственными препаратом, но и более сложные микроустройства, которые, к примеру, будут смешивать лекарственные препараты из компонентов прямо возле точки их применения.

Обратите внимание

А полимер, из которого изготовлен микроробот, растворится и исчезнет без следа после того, как этот робот выполнит поставленную перед ним задачу.

А следующими шагами, которые сделают южнокорейские исследователи, станет разработка ряда алгоритмов, которые будут управлять действиями микророботов-инфузорий и которые будут нацелены на выполнение различных практических задач внутри тела человека.

Источник:

Источник: http://fotowebcafe.ru/novosti/mikroroboty-infyzorii-samye-bystrye-i-manevrennye-mikroroboty-sposobnye-deistvovat-vnytri-jivogo-organizma.html

Микророботы и вибророботы

Данные устройства нельзя назвать роботами в полном значении этого слова. Эти конструкции предельно просты, и не содержат ни каких или почти никаких электронных схем, которые обрабатывают информацию о внешнем мире. Однако, за счет своей конструкции такие «микророботы» могут двигаться так, будто имеют достаточно сложный контур управления.

Жук виброробот с солнечной батареей

Устройство приобретено на сайте Али через специальное расширение для браузера.

Устройство приводится в движение с помощью вибромотора, подобного тем, что устанавливают в сотовых телефонах. Питание устройства осуществляется от солнечной батареи. Из-за малой площади солнечной батареи для того, что бы жук заработал надо поднести его практически вплотную к лампе накаливания мощностью 60 Вт.

Муравей микроробот

Следующий «робот» более сложен. Он продается под названием «Муравей».

Питание «робота» осуществляется от пары гальванических элементов L1154F. При столкновении с препятствием «робот» дает задний ход, других функций устройство не имеет. По мнению автора для столь мало функционального устройства, цена неоправданно велика.

Читайте также:  Pr2 - лучший помощник для дома!

Виброробот

Простой виброробот, приводимый в движение миниатюрным электромотором, на валу которого закреплен небольшой эксцентрик.

Корпус опирается на два ряда наклоненных резиновых щетинок. Питание осуществляется от одного элемента типа LR44.

В случае если «микро-робот» заезжает в тупик или переворачивается, то в большинстве случаев конфигурация корпуса позволяет устройству без постороннего вмешательства покинуть тупик или прийти в правильное положение.

Микроробот с подсветкой

В целом, аналогичен предыдущей конструкции. Основное отличие состоит в том, что внутри корпуса имеется красный мигающий светодиод. Поскольку для питания светодиода напряжения в 1,5 В недостаточно, данная конструкция питается от двух гальванических элементов типоразмера LR1130.

Самодельная виброщека

Описанные выше миниатюрные вибророботы широко представлены на рынке игрушек. Как видно из беглого описания их конструкций сделать, подобное устройство своими руками совсем не сложно. Можно фактически скопировать заводскую конструкцию [1] или разработать на ее основе что-то оригинальное [2-3]. В простейшем варианте в качестве основы виброхода можно использовать щетку для одежды.

На щетке закреплена батарея напряжением 4,5 В, типа 3R12 (3336), которая питает электромотор типа МДП-Ф1. На вал электродвигателя надет несбалансированный груз, изготовленный из кусочка ластика. Следует заметить, что вся конструкция интенсивно вибрирует в процессе работы, а потому крайне желательно принять меры к защите резьбовых соединений от самооткручивания (контргайки, окраска гаек).

Видео работы роботов

Литература

  1. Мамичев Д. Виброход. Журнал Радио № 6 2013 г. с. 49
  2. Мамичев Д. Виброход идет по линии. Журнал Радио № 11 2013 г. с. 49-50
  3. Мамичев Д. Управляемый танк-виброход. Журнал Радио № 7 2014 г. с. 50-51

Обзор специально для сайта Радиосхемы подготовил Denev.

   Форум по самодельным роботам

Источник: http://radioskot.ru/publ/raznoe/mikroroboty/18-1-0-1246

Нанороботы внутри нас: как работают клетки

Встречаются наивные люди, утверждающие, что за миллиарды лет эволюции природа так и не изобрела колесо. Если бы они уменьшились до наноуровня и совершили путешествие внутрь живой клетки, то увидели бы не только колесо, но и электродвигатели, конвейеры, сборочные линии и даже шагающих роботов.

По подсчетам биологов, в живой клетке функционирует около сорока известных науке молекулярных машин. Они возят грузы по молекулярным «рельсам», выступают в качестве «включателей» и «выключателей» химических процессов. Машины из молекул производят энергию для поддержания жизни, сокращают наши мышцы и строят другие молекулярные машины.

А еще они вдохновляют ученых на строительство рукотворных нанороботов, которые в будущем смогут жить и работать во внутриклеточном мире.

Чтобы представить себе, из чего и как ученые-гулливеры будут строить роботов-лилипутов, мы рассмотрели несколько наномашин, созданных самой природой.

Жгутик бактерии

Известный российский биохимик, академик РАН Владимир Скулачёв назвал движение бактерий одним из самых поразительных явлений природы: «Его исследование нанесло сокрушительный удар по нашему высокомерному снобизму вроде того, что биологическая эволюция, имея в своем распоряжении миллиарды лет, так и не смогла изобрести колесо».

Александр Марков, биолог, популяризатор науки, профессор МГУ: «В ходе эволюции очень легко возникают системы, выглядящие на первый взгляд «несократимо сложными». Они состоят из многих частей, которые приносят пользу только все вместе, убери одну — и вся система перестает работать, а каждая отдельная часть сама по себе вроде бы бесполезна.

Это заставляет некоторых ученых поставить под сомнение теорию эволюции в целом. Но стоит начать разбираться, и выясняется, что эти системы на самом деле не являются «несократимо сложными». Удаление некоторых деталей не уничтожает молекулярную машину, а лишь снижает ее эффективность.

Значит, в прошлом могла существовать машина без этой детали, а деталь присоединилась позже, что повысило эффективность работы. Но даже если удаление детали делает молекулярную машину нефункциональной, это может быть результатом долгой взаимной «притирки» деталей.

Необходимо также помнить, что организму, не имеющему какой-то молекулярной машины, будет полезен даже очень простой, малоэффективный, едва работающий ее вариант».

Для передвижения в жидкой среде некоторые бактерии используют вращающийся жгутик, который приводится микроскопическим электродвигателем, собранным из нескольких белковых молекул.

Раскручиваясь до 1000 об/мин, жгутик может толкать бактерию вперед с необыкновенно большой скоростью — 100−150 мкм/с. За секунду одноклеточное перемещается на расстояние, превосходящее его длину более чем в 50 раз.

Важно

Если это перевести на привычные нам величины, то спортсмен-пловец ростом в 180 см должен был бы переплывать 50-метровый бассейн за полсекунды!

Метаболизм бактерии устроен таким образом, что положительные ионы водорода (протоны) накапливаются между внутренней и внешней мембранами ее клетки. Создается электрохимический потенциал, увлекающий протоны из межмембранного пространства в клетку. Этот поток протонов проходит через «двигатель», приводя его в движение.

Схема «электродвигателя» бактерии гораздо больше напоминает инженерный чертеж, чем изображение живого организма. Главная деталь «мотора» — белок Mot A с ионными каналами, благодаря которым поток протонов заставляет ротор вращаться, как турбина.

Белковую структуру «мотора» называют комплексом Mot, который, в свою очередь, состоит из белков Mot A (статора) и Mot B (ротора). Ионные каналы в них расположены таким образом, что движение протонов заставляет ротор вращаться подобно турбине. Манипулируя структурой белка, некоторые бактерии умеют изменять направление и скорость движения, а иногда даже включать «задний ход».

Наличие вращающихся частей у живого организма поначалу казалось столь невероятным, что потребовало серьезных экспериментальных подтверждений. Таких подтверждений было получено несколько.

Так, в лаборатории академика Скулачёва бактерию характерной формы (в виде полумесяца, где передняя часть бактерии была вогнутой, задняя — выпуклой) прикрепляли жгутиком к стеклу и наблюдали за ней в микроскоп.

Было хорошо видно, как бактерия вращается, постоянно показывая наблюдателю лишь переднюю часть, свою «впалую грудь», и никогда не поворачиваясь «спиной».

АТФ-синтаза

Протонная АТФ-синтаза — самый маленький в живой природе биологический мотор шириной всего в 10 нм. С его помощью живые организмы вырабатывают аденозинтрифосфат (АТФ) — вещество, которое служит основным источником энергии в клетке.

АТФ состоит из аденозина (соединение хорошо знакомого нам по ДНК азотистого основания аденина и сахара рибозы и трех последовательно подсоединенных к нему фосфатных групп. Химические связи между фосфатными группами очень сильные и содержат много энергии.

Эта консервированная энергия может пригодиться для питания самых разнообразных биохимических реакций. Однако сперва необходимо определенным образом приложить энергию, чтобы упаковать аденозин и фосфатные группы в молекулу АТФ. Этим и занимается АТФ-синтаза.

Как и в случае со жгутиками бактерий, движение ротора АТФ-синтазы было подтверждено экспериментально: прикрепив к вращающемуся участку помеченный флуоресцирующим красителем белок актин, похожий на длинную нить, ученые своими глазами увидели, что он вращается. И это несмотря на то, что соотношение размеров у них такое, как если бы человек размахивал двухкилометровой плетью.

Совет

Поступающие в организм жирные кислоты и глюкоза проходят многочисленные циклы, в процессе которых специальные ферменты дыхательной цепи откачивают положительные ионы водорода (протоны) в межмембранное пространство.

Там протоны накапливаются, как войско перед битвой.

Создается потенциал: электрический (положительные заряды снаружи митохондриальной мембраны, отрицательные внутри органеллы) и химический (возникает разница концентраций ионов водорода: внутри митохондрии их меньше, снаружи больше).

Известно, что электрический потенциал на мембране митохондрий, которая служит хорошим диэлектриком, достигает 200 мВ при толщине мембраны всего 10 нм.

Накопившись в межмембранном пространстве, протоны, подобно электрическому току, устремляются назад, в митохондрию. Они проходят по специальным каналам в АТФ-синтазе, которая встроена во внутреннюю сторону мембраны. Поток протонов раскручивает ротор, будто река водяную мельницу.

Ротор вращается со скоростью 300 оборотов в секунду, что сопоставимо с максимальными оборотами двигателя болида «Формулы-1». АТФ-синтазу по форме можно сравнить с грибом, «растущим» на внутренней стороне мембраны митохондрии, при этом описанный выше ротор прячется в «грибнице».

«Ножка гриба» вращается вместе с ротором, и на ее конце (внутри «шляпки») закреплено некое подобие эксцентрика. Неподвижная «шляпка» условно делится на три дольки, каждая из которых деформируется, сжимается при прохождении эксцентрика.

К «долькам» прикрепляются молекулы аденозиндифосфата (АДФ, с двумя фосфатными группами) и остатки фосфорной кислоты. В момент сжатия АДФ и фосфат прижимаются друг к другу достаточно сильно, чтобы образовать химическую связь. За один оборот «эксцентрик» деформирует три «дольки», и образуется три молекулы АТФ.

Помножив это на количество секунд в сутках и примерное количество АТФ-синтаз в организме, мы получим удивительную цифру: ежедневно в человеческом теле вырабатывается примерно 50 кг АТФ.

Все тонкости этого процесса необычайно сложны и многообразны. За их расшифровку, которая потребовала почти ста лет, были вручены две Нобелевские премии — в 1978 году Питеру Митчеллу и в 1997 году Джону Уокеру и Полю Бойеру.

Кинезин

Кинезин — это линейный молекулярный мотор, передвигающийся по клетке вдоль путепроводов — полимерных нитей. Будто портовый грузчик, он перетаскивает на себе всевозможные грузы (митохондрии, лизосомы), используя в качестве топлива молекулы АТФ.

Внешне кинезин похож на сплетенного из тонких веревок игрушечного «человечка»: он состоит из двух одинаковых полипептидных цепей, верхние концы которых сплетены и соединены вместе, а нижние расставлены в стороны и имеют на концах «ботинки» — глобулярные головки размером 7,5 х 4,5 нм.

При движении эти головки на нижних концах поочередно отрываются от полимерной «тропинки», кинезин поворачивается на 180 градусов вокруг своей оси и переставляет одну из нижних «стоп» вперед. При этом если один его конец при движении тратит энергию (молекулу АТФ), то другой в это время высвобождает компонент для образования энергии, АДФ.

В итоге получается непрерывный цикл подачи и траты энергии для полезной работы.

Обратите внимание

Как показали исследования, кинезин способен довольно бодро вышагивать по клетке своими «веревочными» ножками: делая шаг длиной всего 8 нм, за секунду он перемещается на гигантское по клеточным меркам расстояние в 800 нм, то есть делает 100 шагов в секунду. Попробуйте представить себе такие скорости в человеческом мире!

Кинезин, шагая по «тропинкам» из микротрубок, переносит различные грузы в клетке.

Искусственные наномашины

Человеком, который подтолкнул научный мир к созданию нанороботов на основе биологических молекулярных устройств, стал выдающийся ученый-физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман. Его лекцию 1959 года с символичным названием «Там внизу еще много места» биоинженеры всего мира считают отправной точкой в этом нелегком деле.

Прорыв, позволивший перейти от теории к практике, случился в начале 1990-х годов. Тогда английские ученые из Университета Шеффилда, Фрэйзер Стоддарт и Нил Спенсер, и их итальянский коллега Пьер Анелли сделали первый молекулярный челнок — синтетическое устройство, в котором происходит пространственное перемещение молекул.

Для его создания используют ротаксан — искусственное вещество, в котором кольцевая молекула (кольцо) нанизана на линейную молекулу (ось). Отсюда и название вещества: лат. rota — кoлесо и axis — ось. Ось в ротаксане имеет форму гантели, чтобы с помощью объемных групп на концах не позволять кольцу соскальзывать со стержня.

«Наномашина», «четырехколесная» молекула, созданная в 2005 году группой под руководством профессора Джеймса Тура (Университет Райса). Собственного мотора у нее нет, однако при нагревании поверхности до порядка 200 °C фуллереновые колеса начинают вращаться и машинка катится.

Челнок на основе ротаксана перемещает кольцевую молекулу вдоль линейной, на которой она держится, с помощью протонов (ослабляя или увеличивая водородные связи, удерживающие по центру кольцевую молекулу) и броуновского движения, толкающего вперед кольцо. Это похоже на брошенный в ручей резиновый мячик, привязанный к веревке: ослабили веревку (водородные связи) и стремительный ручей (броуновское движение) подхватит мяч и увлечет его вперед. Натянули веревку — мяч возвратится назад.

Инженерные сооружения наномасштабов подчиняются химическим реакциям в большей степени, нежели законам ньютоновской механики. Многообразие их применений простирается от медицинских роботов до компьютерной памяти.

В 2010 году группа американских биоинженеров, Милан Стоянович и его коллеги, создали молекулярного наноробота, способного перемещаться по ДНК.

В ходе эксперимента ученые смогли проследить, как их наноробот смог самостоятельно сделать 50 шагов и передвинуться на 100 нм. Робот, внешне напоминающий паука, может автономно выполнять несколько команд: «идти», «повернуть», «остановиться».

Важно

По мнению авторов, он очень востребован в медицине в качестве доставщика лекарств в клетку.

В 2013 году английские и шотландские биоинженеры под руководством Дэвида Лея смогли создать первый в мире молекулярный наноконвейер: наномашину, способную собирать пептиды, короткие белки. В природе эту задачу выполняют рибосомы — органеллы, находящиеся в наших клетках.

Биоинженеры взяли за основу для своей машины молекулу ротаксана и на ее «стержне» смогли собрать из отдельных аминокислот белок заданного свойства.

Правда, в соревновании с природной сборкой белков в рибосоме искусственная молекулярная машина пока проигрывает: ей понадобилось 12 часов на присоединение каждого аминокислотного остатка, в то время как рибосомы справляются с этой задачей быстрее чем за секунду.

Несмотря на это, исследователи с оптимизмом рассматривают свою разработку. «Вы получаете машину, которая точно движется, поднимает молекулярные строительные блоки и ставит их вместе. Если природа делает это, почему не можем мы?» — отметил профессор Лей.

Статья «Нанороботы внутри нас» опубликована в журнале «Популярная механика» (№1, Январь 2016).

Источник: https://www.PopMech.ru/science/235122-nanoroboty-vnutri-nas-kak-rabotayut-kletki/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector