Veštački list, prava fotosinteza?

Veštačka fotosinteza je u suštini simulacija (ali sa idejom da bude praktična) procesa koji se dešava u bilo kom listu na drvetu. Sam proces je dobijanje korisne energije koristeći prirodne sirovine: sunčevu svetlost, vodu i ugljen dioskid (CO2). Naučnici koji  se bave energetikom i hemijom, već duže vreme pokušavaju da osmisle neorgansku kopiju lista i samim tim obezbede novi izvor energije.

Do sada, neki od pokušaja su pokazali prosečene rezultate, ali istraživači iz MIT laboratorije tvrde da su napravili veštački list. Materijali koji su sastavni deo ovog specijalnog lista su u stabilnom stanju (za razliku od prošlih eksperimenata), ali preostao je jedan značajan problem da se reši – efikasnost uređaja. Međutim, to nije obeshrabrilo kompaniju Panasonic, da objavi vest da će ova kopanija investirati u tehnologiju vešatčke fotosinteze. Ugljen diokosid i svetlost će biti pretvarani u korisne hemikalije. Samo treba dodati vodu.

Konstrukcija veštačkog lista: 1 Oksidacija vode svetlosnom energijom, 2. Redukcija ugljen dioksida, 3. Ugljen dioksid, 4. Voda, 5. Kiseonik, 6. Izvor svetlosti, 7. Nitridni poluprovodnik, 8. Metalni katalizator, 9. Mravlja kiselina

Proces podrazumeva dve faze. Nitridni poluprovodnik pretvara sunčevu svetlost u tok elektrona koji razlaže vodu na njene sastojke: vodonik (H) i kiseonik (O). Sledeća reakcija pretvara ugljen dioksid (CO2) i vodonik (H) u metansku kiselinu (mravlja kiselina – CH2O2) putem metalne katalize. Pomenuta kiselina se široko koristi u proizvodnji tekstila i za očuvanje prehrambenih proizvoda (prisutna je u pčelama i otrovu mrava).

Efikasnost procesa se meri promilima, tačnije 2 stota dela. Zbog toga, tehnološki proces nije komercijalno isplativ, još. Kompanija Panasonic je već predstavila novu tehnologiju na konferenciji koja se bavi procesima fotokonverzije i skladištanje sunčeve energije.

Inekcija kao privremeno rešenje za slepilo

Inekcija posebne supstance, ubačena direktno u oči, može vratiti vid kod slepih miševa (ne kod ljiljka – njima ni ne treba bolje). Ovo dostignuće može dovesti do terapije koja može pomoći ljudima koji su u nekom trenutku izgubili vid. Barem tako kaže jedna od skorašnjih studija. Istraživači koji su otkrili hemijsku smešu nastavljaju istaživanje, kako bi ostvarili napredniju verziju, namenjenu ljudskoj upotrebi.

Dva najveća uzroka slepila su retintis pigmentosa (genetička bolest) i postepena degradacija, kao posledica starenja. Obe pojave karakteriše oštećenje ćelija mrežnjače oka (štapićaste ćelije). Na taj način oko gubi svoje fotoreceptivne ćelije. Postoje terapije za lečenje takvih simptoma, koje se fokusiraju na obnavljanju funkcija mrežnjače. Neki od pristupa su ubacivanje matičnih ćelija u oko, implantacija smeša koje su osetljive na svetlost – uz pomoć virusa, kao i ugradanja električnih uređaja i veštačkih mrežanjča. Sada, hemikalija nazvana AAQ može učiniti da oštećene ćelije postanu ponovo osetljive na svetlost, i nije potrebna druga supstanca ili prisustvo matičnih ćelija.

Ričard Kramer (Richard Kramer), profesor molekularne biologije i citologije sa univerziteta u Kaliforniji (Barkli) je sa svojim timom izabrao AAQ, jer se ponaša kao specifični fotoprekidač, sposoban da uzbudi neurone u prisustvu svetlosti. Vezuje se za jone kalijuma (K) na površini ćelija i kada je hemikalija izložena svetlosti, ona menja tok jona. Ovaj protok jona aktivira neurone. Kramer i koautor rada, Dirk Trauner (Dirk Trauner), hemičar sa univerziteta u Minhenu su bili prvi koji su sintentizovali AAQ pre nekoliko godina.

U ovom eksperimentu, tim je radio na miševima koji su bili genetički modifikovani, na taj način da bi štapićaste ćelije u njihovim očima jednostavno izumrele posle nekoliko meseci od rođenja. Kada su miševi primili inekciju supstance AAQ oni bi se sklonili od svetla i njihove zenice bi kontrahovale, što ukazuje da je njihov mozak primio svetlosne signale, tvrde istraživači.

Slep i onaj ko vidi: mišije oko na levoj strani ne reaguje na svetlost; na desnoj strani je oko koje prima svetlosne signale

U posebnoj studiji objavljenoj u istom žurnalu gde i prva studija, naučnici su pokazali da genetička terapija može povratiti sluh kod gluvih miševa. To je prvi put da je genetička (nasledna) gluvoća kod miševa uspešno tretirana. Naravno, to predstavlja novu polaznu tačku u medicinskim istraživanjima koja bi pomogla gluvim ljudima.

Međutim, ključni napredak u studiji koja se bavi slepilom jeste činjnica da nema učešća spoljnih gena. Nema potreba ni za matičnim ćelijama ili virusima – AAQ radi sam ceo posao, i to je relativno jednostavna hemikalija, pa se može koristiti uporedo sa drugim terapijama. Postoji mana – efekat hemikalije iščezava u periodu od nekoliko dana, kažu istraùivači. Neki smatraju da bi periodično davanje inekcija prestavljalo manje invazivan pristup prilikom rešavanja problema vida kod ljudi sa gubitkom istog. Rad koji detaljno objašnjava eksperiment se pojavio u čaospisu Neuron.

Link dana – Boravak u svemiru, crvima produžava život

Naučnici sa univerziteta u Notingemu (njihov šerif je jurio za Robin Hodom) su otkrili da svemirsko putovanje smanjuje skladištenje toksičnih proteina, koji imaju tendenciju da se koncentrišu u ostarelim mišićima. Sem toga, jedna grupa gena ima smanjenu aktivnost boravkom organizma u svemiru. Kada su se crvi vratili na Zemlju, to je učinilo da oni požive duže nego što je to bilo očekivano.

Izvor: The University of Nottingham

 

Uvrnuta bežična veza od 2,5 terabita

Američki i izraelski istraživači su iskoristili iskrivljene vrtložne zrake (snopove) da emitijuju 2,5 terabita u sekundi (jedan CD sadrži 600 Mb, a 2,5 terabita je količina podataka koja staje na skoro 500 CD-ova). Što se tiče sadašnjeg razvoja tehnologije, to je najbrža bežična veza na svetu. Ova tehnologija može biti iskorišćena u bliskoj budućnosti za ogromno poboljšanje protoka podataka – bežičnim putem i kroz optičke kablove.

Ovi „uvrnuti“ signali koriste orbitalni ugaoni momenat (OUM) da poguraju mongo više podataka u jedan jednistven niz. Kod trenutnih transmisionih protokola (WiFi, LTE, COFDM), mi stalno baratamo sa spinskim ugaonim momentom (SUM) radio tgalasa, ali ne diramo OUM. Ako zamislite kretanje planete Zemlje, SUM je obrtanje planete oko svoje ose a OUM je kretanje Zemlje oko Sunca. Tehnološki proboj se sastoji u korišćenju novog protokla koji u isto vreme koristi SUM i OUM.

Konkretno, Alan Vilner (Alan Willner) i njegov tim istraživača sa univerziteta u Južnoj Kalironiji u kooperaciji sa univerzitetom u Tel Avivu (uz pomoć NASA laboratorije za mlazne pogone) su uvrnuli zajedno 8 snopova vidljive svetlosti od po, skoro, 300 gigabita u sekundi, koristeći OUM. Svaki od tih snopova je ima malo drugačiji orbitalni moment.

Jedna grupa od četiri snopa je emitovana kao jedinstven tanak niz, poput osovine, a druga grupa od 4 snopa je postavljena oko prvog zraka – kao neka vrsta omota. Tako zapakovan, snop je emitovan kroz otvoreni prostor (u ekspeirmentu na razdaljiui od samo jedan metar), da bi se na drugom kraju svi snopovi „odvrnuli“ stvarajući jedinstveni signal od 2,5 terabita u sekundi (oko 17 Blue-Ray diskova).

Ovo predstavlja veliko dostignuće, i to samo samo posle nekoliko meseci od objave rada autora Bo Tajd (Bo Thide), koji konačno pokazuje da je korišćenje orbitalnog momenta u emisiji signala moguće. U eksperimentu koji je sproveo Boov tim, OUM radio signal je poslat na distancu od 442 metra.

Tajd tvrdi da korišćenje orbitalnog momenta za prenos signala može omogućiti da pakujemo i uvijamo „beskonačan broj“ konvencionalnih transmisionih protokola, bez proširivanja delatnosti na nove intervale radio opsega. Teoretski, WiFi ili LTE signala i da ih uvrnemo u jedinstveni snop, i proporcionalno uvećamo propusni opseg. Što se tiče tehnologije mreža koje počivaju na optičkim kablovima, gde ima još mesta za poboljšavanje, stvari stoje malo drugačije. Tu se ne očekuje prevelika koristi od uvrtanja signala. Međutim, za bežične mreže to predstavlja oslobađanje, jer spektar radio signala već sada, skoro potpuno iskorišćen. Uvrtanjem signala ostvarili bismo, skoro, pa trajno rešenje u domenu bežičnih mreža. Link koji je projektovao Vilnerov tim ima efikasnost od 95,7 bita/Hz; LTE 16,32 bita/HZ; 802,11 2,4 bita/Hz. Digitalni TV signal (DVB-T) ima iskorišćenje od samo 0,55Hz.

Sledeći zadatak Vilerovog tima je da povećaju domet OUM signala. „Za konfiguracije gde je distanca do 1 km, a neophodan je veliki protok, ova tehnologija bi mogla biti vrlo dobra opcija. Naravno, postoji mogućnost za znatno dalju komunikaciju, od satelia do satelita, gde turbulencija nije problem.“ tvrdi Viller za BBC. U sadašnjem trenutku, glavni ograničavajući faktor je nedostatak odgovarajućeg hardvera i softvera da bi se manipulisalo sa OUM signalom. Bez obzira na to, budućnost bežičnih mreža deluje sasvim svetlo.

Rad je objavljen u časopisu Nature.

Muška kontracepcija na pomolu

Sledeća vest može predstavljati najavu revolucije u domenu kontracepcije.

Kontraceptivno sredstvo za muškarce u obliku gela. Izvor: Steve A Johnson, Flickr

Medicinski i farmaceutski stručnjaci su pokušavali godinama da projektuju muški ekvivalent kontraceptivne pilule – ali da nema stalan efekat na korisnika i da ne ugrožava zdravlje muškog dela populacije. Sve do sada, istraživanja koja su sprovođena, nisu dala željeni rezultat. Međutim, istraživači sa Instituta za bio medicinska istraživanja u Los Anđelesu (Los Angeles Biomedical Research Institute at Harbor-UCLA Medical Center) su na pragu efikasnog kontraceptivnog gela.

Glavni sastojci gela su već dugo poznati – sada su iskombinovani u gel, u nadi da će novi pristup dati rezultate. Muški hormon testosteron, koji prirodno ima ograničene kontraceptivne efekte, i progestin su i ranije testirani u kombinaciji. To je tandem koji je obećavao i ranije, jer progestin poboljšava efikasnost testosterona. Ranije metode su podrazumevale injekcije progestina, pilule sa velikom koncentracijom ovog hormona ili čak implante koji bi bili aplicirani na pacijenta. Svi ti pokušaji nisu dali rezultata.

Napredak u razvoju muške kontracepcije predstavlja novi sintetički progestin koji je dobio ime Nestorone, koji u kombinaciji sa tesosteronom dovodi do drastično manje proizvodnje sperme, što šansu za začećem spušta na minimalnu vrednost. Procenjuje se da smanjenje može biti i do 89%. Vrlo je važna činjenica da se ovaj supstrat može lako iskoristiti, u svakoj situaciji, jer se nanosi kao svaki drugi gel.

Naravno, smanjenje od 89% ne predstavlja celokupno rešenje. Poređenja radi,  kod žena, koje koriste potvrđene kontraceptivne metode, pojava trudnoće se dešava u 0,3% slučajeva. Najteži deo tek predstoji – da se smanjenje produkcije sperme poveća za preostalih 10-11%. Zbog toga, moraćemo da sačekamo još neko vreme, pre nego što se muški kontraceptivni gel pojavi u apotekama.