Фантастические разработки ученых, которые поражают воображение

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%).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=2uujKTU0TYE

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.