Сообщений в теме: 584

[rabbit]

Учёные заставили древесину поглощать углекислый газ из атмосферы и одновременно сделали её прочнее

 

Учёные из Университета Райса, США, разработали технологию подготовки строительных древесностружечных пиломатериалов нового поколения для борьбы с глобальным потеплением. На выходе получается строительная древесина с возможностью поглощать углекислый газ из атмосферы. Технология не перевернёт мир, но сделает его немного чище.

 

 

Сегодня существует множество предложений по извлечению CO2 из атмосферы и из продуктов горения при промышленном производстве. Некоторые проекты реализованы, и множество стоят в очереди на реализацию. Как правило, все предложения опираются на активную работу средств улавливания и поглощения, что делает их затратными и снижает эффективность. Если наделить строительную древесину свойствами пассивного улавливания атмосферного CO2, то в итоге это может оказаться достаточно эффективно.

 

Сверх того, предложенная учёными технология обработки делает древесину прочнее, что позволит ей в ряде случаев заменить бетон и даже сталь. Тем самым можно сократить производство бетона и стальных изделий, что, в свою очередь, снизит вредные выбросы углекислого газа. Более прочная древесина хоть и опосредованно, но положительно повлияет на климатические изменения.

 

 

Источник изображения: Rahman et al/Cell Reports 10.1016/j.xcrp.2023.101269 

 

В чём же заключается предложение американских учёных? Во-первых, древесину необходимо освободить от лигнина. Это природный полимер, придающий ей гибкость и окраску. Для этого древесину кипятят в специальном водном растворителе. Во-вторых, древесину с извлечённым лигнином высушивают. На третьем этапе древесина вымачивается в растворе с содержанием микроскопических частичек металлоорганического каркаса Calgary framework 20 (CALF-20) и сушится (выше на фото процесс иллюстрирован по шагам, начиная с левой стороны изображения).

 

Все освобождённые от лигнина полости в древесине заполняются частичками CALF-20. Это вещество обладает гидрофобными свойствами и не способно поглощать влагу из воздуха, что для строительных материалов является весомым плюсом. В то же время CALF-20 отлично поглощает углекислый газ и именно его присутствие превращает древесину в пассивный поглотитель CO2 из атмосферы. Попутно это вещество делает древесину намного прочнее.

 

На следующих этапах учёные будут испытывать улучшенную древесину на прочность и подвергать другим воздействиям, что необходимо для утверждения её на роль строительных материалов в будущем.

 

Источник: extremetech.com

[rabbit]

Ученые придумали двумерные сверхпроводящие чернила

 

 

Ученые из Принстонского университета изобрели сверхпроводящие двумерные чернила, которые можно легко хранить, наносить и применять на практике, пишет Physics Today. Эта технология, разработанная аспиранткой Сяою Сон, ее руководительницей Лесли Шооп и их коллегами, может совершить революцию в производстве микросхем и гибкой электроники, а также открыть дорогу к квантовым компьютерам.

 

Двумерными называют чернила, позволяющие нанести слой толщиной в одну молекулу. Создание двумерных объектов с помощью таких чернил не требует сложной техники, а полученные “рисунки” устойчивы к действию окружающей среды и не требуют защитных покрытий. Благодаря этим чернилам те двумерные материалы, которые ранее были доступны только в лабораторных условиях, могут стать коммерчески доступными. С помощью чернил, проводящих электричество, можно нарисовать электропроводящий узор. Они используются для нанесения микросхем на гибкие поверхности и могут пригодиться в самых разных областях, от бытовой электроники до суперкомпьютеров.

 

Материалом для чернил, которые синтезировала принстонская рабочая группа, послужил дисульфид вольфрама WS2. Он известен в виде нескольких модификаций — одинаковых по своему химическому составу, но различных по кристаллической структуре веществ. Для чернил использовался так называемый 1T′-дисульфид вольфрама. Получить его довольно сложно, поскольку обычные методы дают смесь различных кристаллических структур. Ранее было предсказано, что двумерные «чешуйки» 1T′ дисульфида вольфрама могут обладать свойством сверхпроводимости. Однако не существовало удобного способа получать эти «чешуйки» в промышленных масштабах.

 

Технология получения «чешуек» ранее была отработана на схожем веществе — дителлуриде вольфрама. Но двумерные чернила из него оказались неустойчивыми на воздухе и требовали сложных органических молекул-стабилизаторов. А существующие методы не позволяли выделить чистую 1T′-фазу двумерного дисульфида вольфрама; она оказывалась загрязнена другими кристаллическими фазами.

 

В качестве исходного вещества для синтеза дисульфида вольфрама ученые обычно использовали дисульфид калия-вольфрама, однако у них не получалось создать мономолекулярный дисульфид вольфрама с нужной кристаллической структурой. Принстонская аспирантка догадалась готовить исходное вещество при высокой температуре, что создало нужную кристаллическую структуру с упорядоченными слоями WS2. Чтобы удалить ионы калия, полученное вещество погружали в кислоту, а чтобы расслоить на мономолекулярные слои — облучали ультразвуком. Так были получены мономолекулярные слои дисульфида вольфрама с нужной структурой. Затем монослои были центрифугированы и помещены в обычную воду.

 

Полученные чернила, как оказалось, обладают целым рядом удивительных свойств. Они оказались устойчивы при комнатной температуре и не портились в течение месяца. Такими чернилами можно создавать “узоры”, которые также устойчивы к внешним воздействиям и не требуют защитных покрытий. Их можно наносить на самые разные подложки: вафли из кремния/оксида кремния, оксид индия-олова, боросиликатное стекло, полимерные материалы.

 

Но самое ценное — сверхпроводящие свойства этих чернил. Они обладают свойствами проводника при комнатной температуре и переходят в сверхпроводящее состояние при температуре 7,3° Кельвина, что выше всех значений для дихалькогенидов переходных металлов (халькогениды — соединения с серой и ее аналогами по таблице Менделеева). При этом важно, что полученный дисульфид вольфрама обладает нужной кристаллической структурой, иначе сверхпроводимости не получится.

 

Полученные чернила из дисульфида вольфрама — хороший кандидат в топологические изоляторы, то есть такие вещества, которые устроены как изолятор в объеме, но как проводник на поверхности. Топологические изоляторы считаются перспективным материалом для бездиссипационных транзисторов в квантовых компьютерах, работающих на квантовом эффекте Холла. (Эффект Холла — это возникновение в проводнике, находящемся в магнитном поле, электродвижущей силы, перпендикулярной направлениям тока и магнитного поля.)

 

Устойчивость полученных двумерных чернил к внешним воздействиям делает их интересным материалом для того, чтобы изучать соотношение между топологическими свойствами и сверхпроводимостью. Простота синтеза и стабильность полученных чернил предполагают, что их можно будет применить в самых разных областях, таких как квантовые вычисления, изготовление интегральных микросхем, а также гибких устройств.

 

Источник: The Insider

[rabbit]

Репрограммирование вернуло зрение обезьянам

 

Компания Life Biosciences на ежегодной офтальмологической конференции ARVO объявила об успешном испытании частичного клеточного репрограммирования на приматах. Репрограммирование помогло обезьянам с искусственно вызванным нарушением зрения восстановить его до уровня сравнимого со здоровыми особями.

 

Клеточное репрограммирование - один из подходов к старению, фокусирующийся на одной из причин старения в модели Hallmarks of aging, - нарушениях эпигенома. Некоторые, как например Дэвид Синклер, один из авторов исследования и сооснователь Life Biosciences, считают, что нарушение эпигенома - это основная причина старения, и воздействие на нее автоматически повлияет и на все остальные причины старения. Синклер рассказывал о своих взглядах множество раз в интервью, он активно популяризует борьбу со старением:

 

 

Точка зрения спорная, но как бы то ни было, именно репрограммирование сейчас получает наибольшее внимание от инвесторов. Безос и Мильнер вложились в Альтос. CEO OpenAI Сэм Альтман вложил, как он говорит, практически все имевшиеся свободные деньги в две компании: в Helion, разрабатывающую ядерный синтез, - 375 миллионов, и в Retro Biosciences, разрабатывающую, в том числе, репрограммирование - 180 миллионов. Кроме этих двух, есть и другие стартапы с суммами в районе 100 млн.

 

Синклер же, изучающий старение в своей лаборатории в Гарвардской медицинской школе, пожалуй, один из двух главных ученых в мире (вместе с Обри Ди Греем), продвигающих борьбу со старением. Ранее в этом году он с командой исследователей выпустил работу, посвященную как раз эпигенетической теории старения. А в 2020 году способ, испытанный в этот раз на обезьянах, он успешно испытал на мышах с повреждением оптического нерва.

 

 

В этот раз с помощью лазера ученые наносили повреждения глазам обезьян. Обезьяны показывали снижение ключевых параметров зрения, типичное для людей с ишемической невропатией зрительного нерва, включая результаты электроретиноограммы, томографии и др.

 

На следующий день обезьяны получали внутриглазные инъекции вирусных векторов с тремя из четырех факторов Яманаки: OSK. Активация факторов производилась с помощью доксициклина, который обезьяны принимали систематически до конца исследования.

 

Обезьяны, получившие факторы Яманаки, показали значительные улучшения по результатам электроретинограммы. У них также увеличилось количество пучков аксонов.

 

К сожалению, подробностями, цифрами и графиками исследователи пока не поделились. Из всего этого можно вынести главное. Никакими самыми современными методами подобные повреждения нервов не лечатся. Репрограммирование омолодило клетки и позволило им восстановиться. Это большой шаг к началу испытаний на людях, но по большому счету, это не про зрительные невропатии и даже не про зрение. Те же самые методы применимы к другим тканям, возможно, к любым, ко всему организму. Раньше подобное проделывали отдельно с кожей человека и со старыми мышами целиком.

 

 

 

 

[rabbit]

 

[rabbit]

Впервые в истории вылечен диабет 1-го типа

 

25-летняя женщина с диабетом 1-го типа начала вырабатывать собственный инсулин менее чем через три месяца после трансплантации перепрограммированных стволовых клеток1. Она стала первым человеком с этим заболеванием, которого лечили с помощью клеток, полученных из ее собственного тела.

 

«Теперь я могу есть сахар», - сказала женщина, живущая в Тяньцзине, в беседе с Nature. Прошло уже больше года после трансплантации, и, по ее словам, «я с удовольствием ем все - особенно хотпот». Женщина попросила сохранить анонимность, чтобы защитить свою частную жизнь.

 

Джеймс Шапиро, хирург-трансплантолог и исследователь из Университета Альберты в Эдмонтоне (Канада), говорит, что результаты операции ошеломляют. «Они полностью обратили вспять диабет у пациентки, которой до этого требовалось значительное количество инсулина».

 

Исследование, опубликованное сегодня в журнале Cell, последовало за результатами отдельной группы из Шанхая (Китай), которая в апреле сообщила об успешной трансплантации островков, вырабатывающих инсулин, в печень 59-летнего мужчины с диабетом 2-го типа2. Эти островки были получены из перепрограммированных стволовых клеток, взятых из собственного тела мужчины, и с тех пор он перестал принимать инсулин.

 

Эти исследования входят в число нескольких новаторских опытов по использованию стволовых клеток для лечения диабета, которым страдает около полумиллиарда человек во всем мире. Большинство из них страдают диабетом второго типа, при котором организм не вырабатывает достаточное количество инсулина или его способность использовать гормон снижается. При диабете 1 типа иммунная система атакует островковые клетки поджелудочной железы.

 

Пересадка островков позволяет вылечить это заболевание, но доноров не хватает, чтобы удовлетворить растущий спрос, и реципиентам приходится принимать иммуноподавляющие препараты, чтобы организм не отторгал донорскую ткань.

 

Стволовые клетки можно использовать для выращивания любой ткани организма, их можно неограниченно культивировать в лаборатории, а значит, они потенциально могут стать безграничным источником ткани поджелудочной железы. Используя ткани, созданные из собственных клеток человека, исследователи также надеются избежать необходимости применения иммунодепрессантов.

 

Перепрограммированные клетки

В первом испытании такого рода Дэн Хункуй, клеточный биолог из Пекинского университета в Пекине, и его коллеги извлекли клетки трех людей с диабетом 1-го типа и вернули их в плюрипотентное состояние, из которого они могут быть превращены в любой тип клеток в организме. Эта техника перепрограммирования была впервые разработана Синья Яманака в Университете Киото в Японии почти два десятилетия назад. Но Денг и его коллеги изменили методику3: вместо того чтобы вводить белки, запускающие экспрессию генов, как это делал Яманака, они подвергли клетки воздействию небольших молекул. Это позволило лучше контролировать процесс.

 

Затем исследователи использовали химически индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки для создания 3D-кластеров островков. Они проверили безопасность и эффективность клеток на мышах и нечеловеческих приматах.

 

В июне 2023 года в ходе операции, длившейся менее получаса, они ввели эквивалент примерно 1,5 миллиона островков в брюшную мышцу женщины - новое место для трансплантации островков. В большинстве случаев островковые трансплантаты вводятся в печень, где за клетками невозможно наблюдать. Но, поместив их в брюшную полость, исследователи смогли наблюдать за клетками с помощью магнитно-резонансной томографии и, в случае необходимости, удалить их.

 

 

Без инсулина

Через два с половиной месяца женщина вырабатывала достаточное количество инсулина, чтобы жить без дозаправок, и этот уровень сохранялся более года. К этому времени женщина перестала испытывать опасные скачки и падения уровня глюкозы в крови, который оставался в пределах целевого диапазона более 98 % суток. «Это поразительно», - говорит Дайсуке Ябе, исследователь диабета из Университета Киото. «Если это можно применить к другим пациентам, это будет замечательно».

 

Результаты интригуют, но их необходимо повторить на большем количестве людей, говорит Джей Скайлер, эндокринолог из Университета Майами (Флорида), изучающий диабет 1 типа. Скайлер также хочет убедиться, что клетки женщины продолжают вырабатывать инсулин в течение пяти лет, прежде чем считать ее «излеченной».

 

Денг говорит, что результаты двух других участников «также очень положительные», и в ноябре они достигнут годичного рубежа, после чего он надеется расширить исследование еще на 10 или 20 человек.

 

Поскольку женщина уже получала иммунодепрессанты в связи с предыдущей пересадкой печени, исследователи не могли оценить, снижают ли iPS-клетки риск отторжения трансплантата.

 

Даже если организм не отторгает трансплантат, поскольку не считает клетки «чужеродными», у людей с диабетом 1 типа, поскольку они страдают аутоиммунными заболеваниями, все равно существует риск, что организм может атаковать островки. Денг говорит, что у женщины этого не произошло из-за иммунодепрессантов, но они пытаются разработать клетки, которые смогут избежать этой аутоиммунной реакции.

 

Донорские клетки

Трансплантация с использованием собственных клеток реципиента имеет свои преимущества, но эти процедуры трудно масштабировать и коммерциализировать, говорят исследователи. Несколько групп приступили к испытаниям островковых клеток, созданных с использованием донорских стволовых клеток.

 

В июне были получены предварительные результаты одного испытания, проведенного компанией Vertex Pharmaceuticals из Бостона, штат Массачусетс. Дюжине участников с диабетом 1 типа были введены в печень островки, полученные из донорских эмбриональных стволовых клеток. Все они получали иммунодепрессанты. Через три месяца после трансплантации все участники начали вырабатывать инсулин при наличии глюкозы в крови4. Некоторые стали инсулинонезависимыми.

 

В прошлом году компания Vertex начала еще одно испытание, в ходе которого островковые клетки, полученные из донорских стволовых клеток, были помещены в устройство, призванное защитить их от атак иммунной системы. Они были пересажены человеку с диабетом 1-го типа, который не получал иммунодепрессантов. «Это испытание продолжается», - говорит Шапиро, участвующий в исследовании, в которое планируется включить 17 человек.

 

Ябе также собирается начать исследование с использованием островковых клеток, полученных с помощью донорских iPS-клеток. Он планирует создать островковые клетки и хирургическим путем поместить их в ткани брюшной полости трех человек с диабетом 1 типа, которые будут получать иммунодепрессанты. Первый участник должен получить трансплантат в начале следующего года.

Источник: nature.com