Команда ученых Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с российскими, чешскими и американскими коллегами разработали биосовместимый материал для имплантации, который способен бороться с патогенными бактериями без применения антибиотиков. Благодаря действию наночастиц металлов, материал способен уничтожать до 98% процентов бактерий уже в первые 12 часов после установки. Статья о разработке опубликована в журнале Applied Materials & Interfaces.



Образцы антибактериальных покрытий

Рис. 1. Активные компоненты суперконеденсатора: электролит из кровотока, полимерные слои, золотые токосъёмники, электроды из биосовместимой смеси иономеров PEDOT:PSS, протонный сепаратор из поливинилового спирта (PVA), негативный фоторезист SU8

Физики из Хемницкого технического университета (Германия) и Дрезденского института по исследованию твёрдого тела и материалов (Leibniz IFW, Германия) разработали самый маленький в мире наносуперконденсатор, предназначенный для имплантации в человеческое тело.

Суперконденсатор не только безопасен для организма, но и использует кровь как электролит. Такой хитроумный трюк значительно уменьшает размеры устройства.

Сегодня на slashdot появился пост некоего автора, который после имплантирования искусственного хрусталика начал видеть в ультрафиолетовом диапазоне, точнее примерно 365 нм — это при средней верхней границе для обычного человека в 400нм. Меня заинтересовала эта тема, и я решил выяснить, что там происходит, и не маячит ли тут призрак Криса Картера.

Здравствуйте ХабраЖители и ГикТаймовцы. Среди нас немало людей, которые разрабатывают разные гаджеты, в том числе и различные гаджеты для слепых. Помню, даже кто-то из хабражителей разрабатывал устройства, позволяющие слепым ориентироваться в пространстве. Сегодня же в общеновостной рассылке по конкурсам увидел довольно интересный конкурс, в котором сообщество данного сайта может поучаствовать.

Не так давно нашей пресс-службой был подготовлен материал по исследованиям Ведущего ученого член корр. РАН, д.ф. – м.н. Хазанова Ефима Аркадьевича. Интервью ведущего ученого было опубликовано на множестве ресурсов, с некоторыми из них можно ознакомиться, пройдя по следующим ссылкам: Диагностировать и лечить рак поможет лазер и Профессор Хазанов: «скоро мы научимся лечить раковые клетки лазером». Речь шла об инновационном способе диагностики и лечении онкозаболеваний при помощи лазерно-плазменного ускорителя протонов. Для полноценного погружения в суть исследования мы попросили ведущего научного сотрудника Константина Юшкова рассказать, как и на каком оборудовании происходит сам процесс исследования и создание прототипа.

Под катом Вы найдете много информации о проекте, оборудовании, уникальности исследования. Мы подготовили фоторепортаж, который описывает систему гиперспектрального анализа и лазерного исследования микроскопических препаратов и раскрывает её значение.

Как мы уже писали ранее, в НИТУ «МИСиС» ежегодно проводится мероприятие «Рождественские лекции». В рамках этого мероприятия наши ведущие ученые читают лекцию о своих научных направлениях и основных достижениях. Мы уже публиковали экспертное мнение Д.В. Гольберга о лекции.

Сегодня мы хотели бы опубликовать экспертное мнение нашего ведущего ученого, руководителя проекта «Разработка и применение аморфных ферромагнитных микропроводов для создания новых сенсоров, композиционных материалов и устройств на их основе» д.ф.-м.н. профессора Усова Николая Александровича.
Его лекция «Современный магнетизм в приложениях: магнитная запись, биомедицина, микроэлектроника» состоялась 3 декабря и произвела яркое впечатление на всех слушателей, а многие научные сотрудники отметили его педантичность в подготовке материала. Наша режиссерская команда смонтировала очень хорошее видео по той лекции, к слову, она длилась дольше всех остальных. Мы не могли не попросить профессора написать для нас экспертное мнение. Как и всегда, Николай Александрович очень ответственно подошел к поставленной задаче и спустя два месяца прислал нам материал. Конечно, это не научно-популярный формат, и для его осмысления потребуется университетский уровень знания физики.
В своем экспертном мнении профессор расскажет о Магнитных наночастицах и об их современных технологических применениях.

На микрофотографии изображены магнитные игольчатые наночастицы диоксида хрома (CrO2), полученные методом гидротермального синтеза в присутствии малых модифицирующих добавок олова (Sn) и сурьмы (Sb).
Частицы собраны в форме яйца, что обусловлено их высокими магнитными характеристиками. Этот материал может применяться в устройствах магнитной записи и спиновой электронике.

Ансамбли магнитных наночастиц находят весьма широкое применение в современных нанотехнологиях. Достаточно упомянуть такие важные приложения магнитных наночастиц, как сверхплотная магнитная запись информации, магнитные жидкости с уникальными реологическими свойствами, высококоэрцитивные постоянные магниты, пр. В последнее время быстро развиваются весьма перспективные биомедицинские применения магнитных наночастиц, такие как магнитная резонансная томография, адресная доставка лекарств, магнитная гипертермия, глубокая очистка биосред от токсинов и примесей, и.т. д.

Химики, физики, инженеры и технологи долгие годы работают с разнообразными ансамблями магнитных наночастиц, добиваясь оптимизации физико-химических свойств ансамблей для разнообразных технический применений. Эта работа еще далека от завершения. Это связано во-первых с тем, что само явление магнетизма достаточно сложно для изучения. А во вторых, весьма непросто работать с нано- объектами, наблюдать которые можно лишь с помощью совершенных электронных микроскопов.

Нейрофизиологи из госпиталя Маунт-Синай в Нью-Йорке (США) обнаружили в центре удовольствия в человеческом мозге особую зону, активность и структура нейронов которой определяет степень склонности индивида к доминированию и иным формам немотивированной агрессии по отношению к окружающим, сообщает журнал Nature.

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) представляют собой класс миниатюрных устройств и систем, изготовленных с помощью микрообработки процессов. Главный критерий при создании МЭМС – их размер. Обычно он не превышает 1 мм. Технологии МЭМС являются предшественником относительно более популярной области технологий, где размер устройств начинается от 100 нанометров.

Изначально термин МЭМС был придуман для обозначения миниатюрных датчиков и исполнительных механизмов, действующих между электрическими и механическими областями устройства. Постепенно термин эволюционировал вместе с самими МЭМС и охватил широкий спектр различных микроустройств, изготовленных при помощи микромеханической обработки.

Наш подход к ускорению развития науки и лечению болезней.



Мы считаем, что сотрудничество, принятие рискованных решений и поддерживание связи с научным сообществом — наши лучшие возможности для ускорения прогресса в науке.

Работа Chan Zuckerberg Initiative в науке была основана на большой идее

—
поддерживать науку и технологию, которая позволит все болезни к концу этого столетия вылечить, предотвратить или сдерживать их развитие. Это громкое заявление — но оно основано на истории биологии и медицины. Чтобы установить наши стремления в отношении того, как далеко мы можем продвинуться в течение остального века, вернемся к тому, как далеко мы продвинулись в прошлом веке.

В 1930 году тремя из десяти основных причин смерти были инфекционные заболевания: пневмония и грипп, туберкулез и желудочно-кишечные инфекции. Все теперь поддаются лечению или предотвращаются с появлением антибиотиков и вакцин. В 1960-х годах исследование Framingham установило четкую связь между высоким уровнем холестерина, высоким кровяным давлением и сердечными заболеваниями. В результате этой многопрофильной науки у нас появились новые препараты для лечения артериального давления и статинов, которые увеличили жизнь пациентов с сердечными заболеваниями более чем на 20 лет. В последние годы СПИД стал излечимым хроническим заболеванием с антивирусной терапией, и прогресс в нашем понимании основных клеточных механизмов рака привел к устойчивому 1-2%-ному снижению смертности от рака в год за последние 25 лет. Есть много других примеров — у нас много достижений, которые стоит отпраздновать.

Зарождение совместных вычислительных средств для Human Cell Atlas

Специалист по вычислительной статистике Ким-Анх Ля Цао, работающая с ученым CZ Biohub Анджелой Писко.

Клетки являются фундаментальными единицами жизни, но нам еще многое предстоит узнать об их основной функции и организации. Существуют тысячи типов клеток и триллионы отдельных клеток, работающих в сложных системах дабы обеспечить многообразие функций в нашем организме, начиная от иммунной системы, заканчивая мозгом. Новые экспериментальные технологии для характеристики отдельных клеток — в сочетании с правильными вычислительными подходами — могут помочь нам осмыслить эту сложность и начать ее организовывать.

Human Cell Atlas (HCA) — это амбициозное глобальное сотрудничество для создания открытой справочной карты всех клеток в организме человека путем всестороннего описания типов клеток, их количества и пространственных местоположений. После завершения он станет фундаментальным ресурсом для ученых, позволяя им лучше понять, как работают здоровые клетки, и что с ними происходит не так, когда болезнь наносит удар. Но сборка, интеграция, анализ и совместное использование этого ресурса требует новой облачной инфраструктуры данных и новых аналитических методов обработки и интерпретации больших и сложных различных наборов данных.

CZI поддерживает Human Cell Atlas посредством предоставления грантов, инфраструктуры данных, совместной разработки программного обеспечения с открытым исходным кодом и поддержки совместных исследований. В рамках этих усилий CZI Science недавно организовала четырехдневную конференцию более чем 200 ученых, вычислительных биологов и инженеров-программистов, чтобы положить начало созданию совместных вычислительных инструментов для Human Cell Atlas — серию из 85 грантов для исследователей, нацеленных на совместную работу для решения вычислительных задач для HCA.

Для приживаемости имплантата важна не только биосовместимость материала, большую роль играют и его структурные особенности: чем лучше имплантат «мимикрирует» под кость, тем быстрее начнется процесс срастания. Процесс можно сделать более эффективным при помощи введения специфических добавок, привлекающих в область имплантации собственные клетки пациента, способствующие формированию новой кости. Коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи, НМИЦ им. Н.Н. Блохина и Технического университета Дортмунда добились повышения эффективности приживаемости костных имплантатов в 5-7 раз. Как это стало возможным?

Две основные проблемы в имплантационной хирургии — медленная приживаемость имплантата и риск развития бактериальной инфекции в месте его установки. Ускорить приживаемость возможно изготовив имплантат из биоактивного материала, который стимулирует деление остеобластов — костных клеток пациента. С инфекцией же борются при помощи антибиотиков, но бактерии быстро вырабатывают к ним устойчивость. Эта проблема требует создания новых эффективных способов борьбы с инфекциями, например, применение ионов металлов, известных своей бактерицидной активностью или способностью к генерации активных форм кислорода (они губительны для оболочек бактерий).

Большинство современных имплантатов изготавливаются из титана — он прочен, биоинертен и не подвержен коррозии. Однако, титан не обладает биоактивными и антибактериальными свойствами, и именно поэтому ученые активно работают над созданием покрытий, устраняющих эти недостатки. Хорошие результаты демонстрирует пленка оксида титана (TiO2) — из-за пористой структуры она наиболее пригодна для деления костных клеток, а включение в ее состав кальция Ca и фосфора P обеспечивает биоактивность. Тем не менее, по-прежнему важной задачей является наделение имплантата антибактериальными свойствами.

Довольно большое число наших публикаций посвящено биомедицинским технологиям. В последнее время – особенно. Нет, мы не сужаем наш профиль, просто уж очень много хороших новостей по теме. Кстати, вот еще одна – про полимерные имплантаты, поваренную соль, минералы, белки и мышей.

И снова о злободневной теме здоровья. При инсультах и травмах позвоночника, помимо непосредственного поражения нервных волокон опасны и вторичные процессы, связанные с начальным повреждением, — перепроизводство свободных радикалов и развивающееся воспаление тканей. Международный коллектив ученых разработал управляемую биохимическую «ловушку» свободных радикалов. В основе — фермент супероксиддисмутаза.

Материаловеды НИТУ «МИСиС» и Университета Западной Австралии представили инновационный биорезорбируемый сплав на основе магния, галлия и цинка. Материал может применяться для изготовления временных имплантатов при лечении переломов и восстановлении хирургически удалённых участков кости, а также в терапии остеопороза, множественной миеломы, болезни Педжета. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Journal of Magnesium and Alloys.

Дети, воистину, удивительные создания. Они способны на непонятном для нас, взрослых, уровне воспринимать окружающий мир, превращая даже самые сложные и запутанные законы природы в веселую игру. Стоит показать ребенку, что нанесенный на камешек рисунок потом можно перепечатать с камня на бумагу, как все вокруг становится холстом для шедевра юного художника, от пола и стен, до комнатных растений и домашних питомцев (кто сказал, что нельзя поставить штамп на кота?). За детской шалостью скрывается вполне взрослая техника печати, называемая литографией. За долгие годы существования данной техники она была преобразована в новые форматы с учетом новых технологий: ионно-лучевая, нанопечатная, рентгеновская, ультрафиолетовая и т.д. И вот ученые из университета Бата (город Бат, Великобритания) решили объединить литографию и акустические волны, что позволило им получить контроль над микрочастицами внутри жидкостей. Как именно использовался звук в литографии, какие частицы подвергались воздействию, и что из этого вышло? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.