SUBIECT: Nanostiinta si Nanotehnologie

Nanotehnologie este un termen colectiv pentru dezvoltariile tehnologice la scara nanometrica. In sens larg, nanotehnologia reprezinta orice tehnologie al carei rezultat finit e de ordin nanometric: particule fine, sinteza chimica, microlitografie avansata, s.a.m.d. Intr-un sens restrans, nanotehnologia reprezinta orice tehnologie ce se bazeaza pe abilitatea de a construi structuri complexe respectand specificatii la nivel atomic folosindu-se de sinteza mecanica. Structurile nanometrice nu numai ca sunt foarte mici, ajungandu-se chiar pana la scara atomica, dar ele poseda unele proprietati total deosebite si neasteptate, in comparatie cu aceeasi substanta luata la nivel macroscopic.

Primul organism viu semi-sintetic din lume, creat de cercetatorii americani

Primul organism viu semi-sintetic din lume, care largeste astfel spectrul vietuitoarelor din natura, a fost creat recent de oamenii de stiinta americani, potrivit unui studiu publicat miercuri in revista Nature.



Informatia genetica a tuturor organismelor vii este scrisa in ADN-ul lor sub forma unui lant de patru molecule de baza - sau "litere" -, ce constituie alfabetul vietii: adenina (A), timina (T), guanina (G) si citozina (C). In structura de elice dubla a ADN-ului, descoperita in urma cu 60 de ani de James D. Watson si Francis Crick, aceste litere sunt organizate in doua perechi de baze: A-T si C-G.

Ideea de a imbogati acest alfabet al vietii cu perechi de baze care nu exista in natura nu este una noua.

Cercetatorii condusi de Floyd Romesberg de la Intitutul Scripps din La Jolla, Statele Unite, care lucreaza la acest proiect de la sfarsitul anilor '90, au descris miercuri in studiul publicat in revista Nature primul exemplu de organism viu semi-sintetic, capabil sa gazduiasca in ADN-ul sau o pereche de baze artificiala.

"Doar doua perechi de baze ale ADN-ului, A-T si C-G, codeaza toata diversitatea vietii de pe Terra. Ceea ce am facut noi, un organism ce contine de o maniera stabila aceste doua perechi de baze, plus o a treia pereche, nu exista in stare naturala", a explicat coordonatorul studiului.

Cercetatorii au dezvoltat mai intai o noua pereche de baze, pe baza a doua molecule denumite d5SICSTP si dNaMT. Ei au sintetizat apoi un fragment de ADN circular, o plasmida, continand cele trei perechi de baze, si l-au inserat in celulele unei bacterii Escherichia coli.

Spre marea lor surpriza, cercetatorii au constatat ca aceste celule de E. coli pot sa multiplice in mod corect ADN-ul semi-sintetic astfel creat. Ei au trebuit totusi sa le dea o mana de ajutor, gasind un "transportor" - furnizat de o specie de microalge - pentru a importa artificial noile blocuri de constructie moleculara in interiorul celulelor.

Aceasta limita ar trebui sa ii linisteasca pe scepticii care se tem de emergenta necontrolata a unor noi forme de viata, spun savantii americani. Transportorul actioneaza intr-adevar ca un intrerupator: fara el, noile baze dispar din genomul celulei.

"Tentativele de a extinde alfabetul genetic pun sub semnul intrebarii, de o maniera curajoasa, ideea naturii universale a ADN-ului si se expun potential in fata criticilor despre intelepciunea unui astfel de demers", au declarat Ross Thyer si Jared Ellefson, cercetatori la Universitatea Texas, intr-un editorial publicat tot in revista Nature.

Biologia sintetica ar putea avea numeroase aplicatii interesante, potrivit oamenilor de stiinta, precum productia de noi medicamente si inventarea unor noi forme de nanotehnologii.

Un tip de plastic care "se vindeca" singur, inspirat de capilarele sangvine, creat de cercetatori

Un nou tip de plastic, capabil sa "se vindece" singur, inspirat din sistemul circulator uman, a fost creat de cercetatorii de la Universitatea Illinois din Statele Unite.



Substantele cu rol "vindecator" ajung prin intermediul unor microcapilare la locul in care s-a produs o gaura in structura plasticului si formeaza un gel care acopera orificiul.

Acest polimer acopera automat gauri cu diametre de pana la 3 centimetri - de 100 de ori mai mult decat erau capabile precedentele materiale autoregenerabile.

Inspirat de sistemul circulator uman, noul material contine o retea de capilare care transporta substante chimice in zonele vatamate.

Studiul creat de cercetatorii de la Universitatea Illinois a fost publicat in revista Science.

De multe decenii oamenii de stiinta doreau sa creeze structuri care sa se "vindece" asa cum plantele sau animalele isi vindeca ranile.

Gratie acestei inventii, crapaturile din peretii conductelor de apa sau de pe caroseriile automobilelor vor putea sa se acopere singure. Satelitii ar putea sa isi repare singuri avariile suferite. Dispozitivele electronice din laptopuri si din telefoanele mobile ar putea astfel sa "isi rezolve" in mod spontan problemele tehnice.

O prima descoperire in acest domeniu a fost realizata in 2001 de Universitatea Illinois. Profesorul Scott White si colegii sai au injectat un polimer cu capsule microscopice continand un agent lichid cu rol vindecator. Atunci cand materialul de baza avea crapaturi, agentul chimic era eliberat si acoperea gaurile.

Recent, savantii americani au creat ciment, haine rezistente la ploaie si chiar circuite electrice cu aceste proprietati autovindecatoare.

Pentru a repara zone vatamate de dimensiuni mai mari, cercetatorii americani au conceput un nou sistem vascular, inspirat de arterele si venele din organismul uman.

O retea de microvase transporta agentul vindecator la locul vatamat.

Substantele ajung prin intermediul a doua tuburi separate. Ele se combina pentru a acoperi gaura intr-o reactie in doua etape. Initial, formeaza un gel care se intinde deasupra intregii gauri. Apoi, gelul incepe sa se intareasca si formeaza o structura robusta si solida.

"Am umplut gauri care depaseau 35 milimetri in 20 de minute si am restabilit functiile mecanice in doar trei ore", afirma autorii acestei inventii.

Testele au aratat ca materialele reparate in acest fel si-au recuperat aproximativ 62% din rezistenta lor initiala.

Noul material deschide drumul catre obtinerea unor viitori polimeri care vor putea sa se regenereze dupa impacte balistice, precum cele provocate de gloante, bombe si chiar torpile.

Nanoparticulele ar putea fi folosite pentru a diagnostica in faze incipiente cancerul

Compania Google a dezvaluit ca lucreaza la dezvoltarea de nanoparticule care sa fie folosite pentru diagnosticarea cancerului in faze incipiente, prin introducerea particulelor in organism, acestea urmand sa adere la peretele celulelor bolnave, care pot fi astfel identificate si analizate.

Proiectul este desfasurat in cadrul Lab X, un centru de cercetare al gigantului american Google, printre alte inovatii dezvoltate in cadrul laboratorului numarandu-se lentilele de contact care monitorizeaza nivelul glicemiei persoanelor care sufera de diabet si tacamurile speciale pentru persoanele carora le tremura mainile, potrivit dailymail.co.uk.

Proiectul nanoparticulelor care sa ajute la diagnosticarea unor maladii, precum cancerul si bolile cardiovasculare, a fost inspirat de cazul unui inginer al Google, care, in urma unui accident de bicicleta, a fost diagnosticat cu cancer la rinichi - o forma a bolii care nu prezinta simptome decat atunci cand este prea tarziu - dupa ce medicii de la serviciile de urgenta au efectuat o serie de analize pentru a verifica existenta unei hemoragii interne.

Diagnosticarea cu ajutorul nanoparticulelor ar presupune includerea acestora intr-o pastila care este inghitita. Nanoparticulele ar ajunge apoi in fluxul sangvin, iar apoi s-ar atasa de peretele celulelor bolnave, prin intermediul unor substante care le-ar acoperi si le-ar face sa interactioneze cu peretele celular.

Celulele bolnave si nanoparticulele ar circula apoi, legate astfel, prin vene si artere. Nanoparticulele ar avea si un "miez" magnetic, astfel ca medicii ar putea, folosind un dispozitiv extern, sa atraga particulele si celulele lipite de acestea spre acest aparat, care ar numara si analiza celulele bolnave.
Cercetatorii de la Google mai analizeaza si alte metode neinvazive, care ar presupune utilizarea luminii si a undelor radio pentru detectarea si numararea nanoparticulelor atasate de celule bolnave.

Savantii iau in considerare folosirea acestor nanoparticule inclusiv pentru diagnosticarea problemelor sistemului circulator, investigand posibilitatea crearii unui test pentru detectarea unei enzime produse de placile arteriale, putand astfel preveni un infarct sau un atac vascular cerebral.

Google a anuntat ca intentioneaza sa acorde licente de utilizare a tehnologiei companiilor din domeniul medical, pentru a dezvolta testele finale.

"Am efectuat multe teste promitatoare privind patru componente cheie ale platformei de nano-diagnosticare: dezvoltarea nanoparticulelor, aderarea acestora la peretele celular tinta, detectarea celulelor folosind un dispozitiv non-invaziv si numararea lor.
Descoperirea adevaratului potential al acestei tehnologii ar putea dura ani, natura fiind un dusman formidabil, dar speram sa fie mai putin de un deceniu, tinand cont de cat de importante sunt implicatiile", a spus Google intr-o declaratie care anunta proiectul de cercetare.
Sursa: Mediafax

Robo-spermatozoizii sau cum ne-am putea inmulti in viitor

Numarul cuplurilor care nu reusesc sa aiba urmasi este tot mai mare la nivel mondial. Cum si metodele asistate de conceptie sunt scumpe, se cauta noi si noi cai de a ajuta cuplurile sa procreeze, cu costuri cat mai mici. Cea mai noua cale, una revolutionara, implica dotarea spermatoizilor lenesi cu niste cozi magnetice.

Acesti spermatozoizi pot fi controlati din afara, condusi inspre ovul, pentru a-l fertiliza, au aratat in cadrul unui experiment recent cercetatorii germani, relateaza Daily Mail.

Astfel, lipsa lor de mobilitate nu mai e o problema, au aratat testele de laborator facute pana acum pe vaci. Deocamdata metoda nu a fost incercata pe subiecti umani.



Coada care propulseaza spermatozoidul, una microscopica, este realizata din plastic, invelita intr-un strat metalic, explica Lukas Schwarz, de la Institutul de nanostiinte integrative din Dresda.

Cei care ar putea apela, pe viitor, la aceasta tehnica au acum la dispozitie metode eficiente, insa prea scumpe, cum ar fi injectarea spermei direct in ovul. Ovulele trebuie scoase insa in prealabil si apoi reimplantat embrionul.

Savanţii au creat nanoparticule biodegradabile care pot trata leziunile la coloană. ''Noul tratament este neobişnuit''

După o leziune la coloana vertebrală, apar răni secundare provocate de inflamaţie şi de cicatrizări, care inhibă abilitatea sistemului nervos de a se repara. De aceea, un material biodegradabil alcătuit din nanoparticule injectat după apariţia unei leziuni care inhibă aceste procese poate fi o soluţie utilă în tratamentele viitoare ale clinicilor.



Cercetătorii de la Northwestern University Feinberg School of Medicine au realizat experimente pe şoareci, unde i-au injectat cu aceste nanoparticule, scrie Daily Accord.

Savanţii au observat că şoarecii s-au refăcut mai repede după o leziune decât grupul de control.

„Nu este un remediu. Tot rămâne leziunea iniţială, dar am putut preveni rănile secundare”, a precizat Jack Kessler, profesor de neurologie şi co-autor al studiului. „Este un potenţial tratament interesant. Credem cu tărie că poate fi folosit în medicină”, a adăugat acesta.

Este nevoie de mai multe studii pentru a confirma siguranţa nanoparticulelor, deşi savanţii nu au observat până acum niciun semn de toxicitate.

Nanoparticulele funcţionează prin ataşarea la celulele care cauzează inflamaţia şi le redirecţionează către splină. Particulele sunt constituite din PGLA (Poly Lactic-co-Glycolic Acid), o substanţă biocompatibilă care este deja aprobată de FDA (Food and Drug Administration) pentru utilizarea în suturi reabsorbante.

„Noul tratament este neobişnuit întrucât are potenţialul de a fi transferat direct la utilizarea pe oameni”, a afirmat Kessler. „Tot ce trebuie să facem este să-l injectăm în sânge. Nu necesită intervenţie chirurgicală sau altă intervenţie laborioasă”.

De asemenea, nanoparticulele sunt foarte stabile şi pot fi ţinute în seringi. „Un paramedic la locul accidentului poate administra imediat această injecţie”, a menţionat cercetătorul.

Spre deosebire de alte metode care încearcă să oprească inflamaţia, noul tratament nu afectează şi celulele benefice care încearcă să repare leziunea.

Lucrarea a fost publicată în Neurobiology of Disease.

Inovaţia care duce tehnologia într-o nouă eră: un braţ robotic ''viu'', realizat din ADN, care se mişcă cu viteze extrem de mari

Un nou braţ robotic realizat de cercetătorii de la Universitatea Tehnică din Munich şi constituit din molecule de ADN se mişcă de 100.000 de ori mai repede decât orice dispozitiv din aceeaşi clasă.



Nanobotul ADN are un braţ extensibil care are o rază de acţiune de 25 - 400 de nanometri şi este ataşat pe o platformă de 55 pe 55 nanometri. Dispozitivul ADN poate fi controlat de la distanţă, aşa cum reiese din materialul publicat în revista Science, având câmpuri electrice care activează moleculele din braţ, scrie Science News.

Aceste câmpuri electrice ajută braţul nanomaşinii să se mişte mult mai rapid decât roboţii ADN precedenţi, care se bazau pe reacţiile chimice dintre moleculele de ADN pentru a se deplasa.

Friedrich Simmel şi colegii săi care au realizat acest proiect puteau roti braţul robotic la 360 de grade în doar câteva milisecunde.

Aceşti nanoboţi din ADN extrem de rapizi pot ajuta la deplasarea unei încărcături microscopice, precum molecule sau nanoparticule, într-o nanofabrică ce produce noi tipuri de materiale.