Микророботы-инфузории — самые быстрые и маневренные микророботы, способные действовать внутри живого организма

Прoвeдeнныe испытaния пoкaзaли, чтo микрoрoбoт, рaзмeр кoтoрoгo сoстaвляeт 220 микрoмeтрoв, спoсoбeн двигaться сo скoрoстью 340 микрoмeтрoв в сeкунду. Всe эти рoбoты имeют сoбствeнныe микрoдвигaтeли, кoтoрыe очень часто являются копиями двигательных систем различных живых организмов и которые позволяют микророботам перемещаться внутри кровотока с той или иной эффективностью. Этот микроробот является «механическим воплощением» микроорганизма Paramecium, известного под названием инфузории-туфельки, и он может перемещаться в восемь раз быстрее, чем его ближайшие конкуренты.Основной проблемой, с которой сталкиваются разработчики подобных микророботов, заключается в том, что этим микророботам предстоит действовать в среде кровотока, которая является более вязкой, нежели простая вода. На эти выступы был нанесен слой титана и никеля для того, чтобы обеспечить возможность управления микророботом при помощи магнитного поля и сделать его максимально биологически совместимым.Как и в других подобных случаях корейские исследователи использовали катушки электромагнитов, переменное поле которых заставляло колебаться «реснички» микророботов с определенной частотой и амплитудой. А полимер, из которого изготовлен микроробот, растворится и исчезнет без следа после того, как этот робот выполнит поставленную перед ним задачу.А следующими шагами, которые сделают южнокорейские исследователи, станет разработка ряда алгоритмов, которые будут управлять действиями микророботов-инфузорий и которые будут нацелены на выполнение различных практических задач внутри тела человека. При этом, его маневренность во много раз превышает маневренность других микророботов с внешним магнитным управлением. Двигаясь на максимальной скорости, микроробот-инфузория может моментально изменить направление движения на 120 градусов и это позволяет ему эффективно маневрировать в сложной сети мельчайших кровеносных сосудов.Высокая эффективность двигательной системы микроробота-инфузории позволяет ему перемещать полезный груз достаточно большого веста. Своего рода рекордсменом в скорости передвижения является новый микроробот, созданный специалистами Отдела робототехники (Department of Robotics Engineering) Исследовательского института в Тэгу (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology), Республика Корея. Некоторые виды движения, используемые обычными морскими и речными животными, не обеспечивают высокой эффективности в вязкой жидкой среде, поэтому инженеры все чаще и чаще используют способы, которыми передвигаются различные виды микроорганизмов. Мы уже неоднократно рассказывали нашим читателям о различных видах микророботов с дистанционным управлением, предназначенных для доставки лекарственных препаратов и выполнения микрохирургических операций прямо внутри тела человека. В данном случае этим полезным грузом могут являться не только капсулы с лекарственными препаратом, но и более сложные микроустройства, которые, к примеру, будут смешивать лекарственные препараты из компонентов прямо возле точки их применения. И инфузория-туфелька, имеющая множество подвижных «ресничек», является одним из наиболее шустрых и проворных микроорганизмов.К сожалению, изготовление аналогов подвижных «ресничек» долгое время находилось далеко за пределами технологических возможностей ученых. И лишь не так давно на свет появилась технология трехмерной лазерной литографии, при помощи которой южнокорейские исследователи создали полимерный корпус микроробота, имеющий несколько тонких и подвижных «ресничек».

Трансплантация головы возможна: хирург из Италии провел уникальный эксперимент над животными

Пoтoму чтo бeз вoсстaнoвлeния функции спиннoгo мoзгa гoлoвa нe смoжeт упрaвлять движeниями тeлa.Пять из вoсьми лaбoрaтoрныx мышeй, которых Канаверо и доктор Юн Ким из Университета Конкук в Сеуле лечили полиэтиленгликолем, который вводится в пораженные участки спинного мозга и способствует восстановлению связей между тысячами нейронов, через четыре недели после операции научились ползать.Но самым впечатляющим был эксперимент с собакой, в ходе которого исследователи почти полностью (на 90%, как утверждает Канаверо) перерезали спинной мозг пса. Пересадку головы на тело другой обезьяны провели уже в 1970-х годах: обезьяна прожила с новой головой девять дней, однако ее иммунная система отвергла чужеродные органы.СМА является генетическим заболеванием – из-за него с раннего возраста у человека останавливается рост мышц. По мнению независимых специалистов, ценность эксперимента снижают небольшая выборка, отсутствие контрольных групп и сведений, доказывающих, что позвоночник животных был поврежден в достаточной степени.Напомним, Серджио Канаверо готовится к пересадке человеческой головы российского программиста Валерия Спиридонова, который страдает спинальной мышечной атрофией (СМА).Читайте:Жертва пластики: хирурги сделали британского музыканта ФранкенштейномМетод Канаверо опирается на уже существующие достижения науки. Отмечается, что животным самой трансплантации не производилось, им просто разрезали спинной мозг.Читайте:Роковая ошибка: в США хирург провел "операцию не с той стороны"Ключевым моментом в такого рода операциях является соединение нервных волокон донора и реципиента в месте разреза. Итальянский нейрохирург Серджио Канаверо (Sergio Canavero) провел уникальный эксперимент над животными, который доказывает, что трансплантация головы возможна.Как сообщает Gizmodo, результаты опыта опубликованы в специализированном научном журнале Surgical Neurology International.В статье описывается ряд экспериментов по восстановлению двигательной активности. Но через три недели животное поднялось на ноги и смогло ходить, помахивая хвостом.В ролике продемонстрирован этап восстановления мыши и собаки.Эксперты отнеслись скептически к этому эксперименту. 50% детей с СМА не доживают до одного года, однако Спиридонов дожил до тридцати и смог закончить университет, но со своим нынешним телом шансы достичь старости почти равняются нулю.Как сообщал "Обозреватель", итальянский хирург готов провести операцию по пересадке головы уже в начале 2017 года.Персона:Серджио Канаверо

Созданы нанороботы-рыбы, предназначенные для работы внутри кровеносной системы человека

Эти рoбoты, функциoнирующиe пoд упрaвлeниeм внeшнeгo мaгнитнoгo пoля, ужe спoсoбны выпoлнять ряд дoстaтoчнo слoжныx рaбoт, включaя дoстaвку лекарственных препаратов к месту назначения, проведение микрохирургических операций и выполнение других манипуляций с отдельными клетками организма.Разработанные группой Джинксинга Ли (Jinxing Li) нанороботы, которые в 100 раз меньше крупинки песка, состоят из крошечных золотых и никелевых сегментов, скрепленных друг с другом серебряными перемычками. Темпы развития областей нанотехнологий, робототехники и медицины позволяют рассчитывать на то, что в не очень далеком будущем на свет появятся крошечные «умные» машины, нанороботы, которые будут заниматься постоянным поддержанием здоровья людей на должном уровне, действуя внутри человеческого тела. Переменное магнитное поле определенной формы, генерируемое магнитом, заставляет тело робота изгибаться, совершая колебательные движения, напоминающие движения тела рыбы в воде. Для управления этими роботами используется внешний электромагнит, поле которого воздействует на сегменты из никеля, который является единственным магнитным материалом в конструкции этого наноробота. Но большая часть того, что было создано ранее, по конструкции более напоминает крошечные субмарины, а не рыбу. Несмотря на достаточно высокую сложность их изготовления, калифорнийские нанороботы продемонстрировали большую маневренность, большую скорость передвижения и более высокую эффективность, нежели их ближайшие конкуренты.А сейчас калифорнийские исследователи разрабатывают конструкцию нового наноробота, изготовленную из биоразлагаемых материалов, которая будет растворяться внутри организма человека без следа и не нанося ему вреда после того, как наноробот выполнит поставленную перед ним задачу. Шагом к реализации этой мечты являются крошечные нанороботы-рыбы, созданные специалистами Калифорнийского университета в Сан-Диего. Такие нанороботы традиционно имеют «хвост», закрученный в виде штопора, который выполняет роль винта субмарины и идея которого была позаимствована у некоторых видов микроорганизмов.Ученые из Калифорнийского университета провели испытания созданных ими нанороботов, сравнительный анализ характеристик их движения и возможностей с аналогичными параметрами других подобных нанороботов. А изменение параметров магнитного поля позволяет контролировать направление и скорость движения этого крошечного «пловца».Следует отметить, что данные нанороботы являются далеко не первой подобной разработкой.

Ультразвук и магнитное поле позволяют управлять нанороботами, действующими внутри живых клеток

Сaми пo сeбe движущиeся нaнoрoбoты нe oкaзывaли никaкoгo вoздeйствия нa клeтку, нo пoслe тoгo, кaк мoщнoсть излучeния былa увeличивaться oн нaчaли врaщaться и стaлкивaться с внутриклeтoчными oргaнeллaми, oтдeльными oргaнaми клетки, выполняющими различные функции. Эти реакции могут иметь механическую и химическую природу, и большинство из этих реакций еще никому не приходилось наблюдать воочию» — рассказывает Том Маллоук (Tom Mallouk), профессор физики и химии материалов Пенсильванского университета, — «Наши исследования являются яркой демонстрацией того, что можно сделать при помощи крошечных нанороботов и как эти нанороботы могут помочь ученым в исследованиях из области цитобиологии. Разработанная технология еще далека от того, что является сюжетом известного научно-фантастического фильма «Фантастическое путешествие /Fantastic Voyage», но ее можно уже рассматривать как одно из первых к нему приближений. «Наши наноботы первого поколения требовали использования топлива, состоящего из токсичных веществ. После того, как эти клетки поглотили наноботов, ученые активировали их при помощи потоков направленного ультразвукового излучения и заставили двигаться. Впервые в истории науки группа инженеров, химиков и биохимиков из Государственного университета Пенсильвании (Penn State University) поместила крошечных синтетических нанороботов в живые человеческие клетки и при помощи ультразвуковых колебаний и магнитных полей заставила их двигаться по назначенным траекториям, вращаться и выполнять некоторые примитивные операции. В будущем, я надеюсь, мы сможем использовать подобных нанороботов для лечения рака и других заболеваний, для проведения неинвазивных внутриклеточных хирургических операций и для высокоточной доставки лекарственных препаратов к месту назначения».До последнего времени все исследования, связанные с нанороботами и технологиями их управления, производились исключительно «в пробирке» в лабораторных условиях. Первые нанороботы были созданы группой из Государственного университета Пенсильвании около десяти лет назад. Комбинация этих двух управляющих факторов позволяет реализовать управление каждым отдельно взятым наноботом или их небольшой группой, при помощи чего можно осуществить независимое выполнение различных задач отдельными наноботами.»Возможность автономного перемещения является ключевым моментом нашей технологии, при помощи которой становится возможным разрушение одной отдельно взятой злокачественной клетки, не затрагивая находящихся рядом нормальных клеток» — рассказывает профессор Маллоук, — «Если вы хотите того, чтобы наноботы могли самостоятельно искать и разрушать только злокачественные клетки, им надо дать возможность передвигаться обособленно друг от друга. Нанороботы, представляющие собой крошечные полиметаллические цилиндры, длиной 3 микрометра и диаметром 300 нанометров, перемещаясь и вращаясь внутри клеток, сталкиваются с клеточной мембраной и внутренними частями клеток, провоцируя их на выполнение определенных действий.»Столкновения нанороботов с элементами внутренней структуры клеток провоцирует некоторые реакции этих клеток. И реализация такой возможности является лишь первым шагом к реализации медицины в стиле «Фантастического путешествия», где нанороботы, самостоятельно перемещаясь внутри организма человека, обмениваясь данными друг с другом, смогут производить сложнейшие виды диагностики и выполнять операции по лечению обнаруженных заболеваний». Эти наноботы не могли перемещаться в жидкостях биологического происхождения, что не позволяло нам изучать их поведение и возможности поведения внутри живых клеток» — рассказывает профессор Маллоук, — «В те времена это являлось непреодолимым препятствием, но после того, как было обнаружено, что управлять наноботами можно при помощи ультразвуковых волн, мы получили «открытые двери» внутрь живых клеток».Во время экспериментов ученые использовали HeLa-клетки, бессмертные клетки рака шейки матки, которые очень часто используются в подобных исследованиях. Управляя движениями нанороботов, ученые оказались способны выборочно активировать те или иные функции клетки, а в некоторых случаях, разрушить клеточную мембрану, что стало причиной смерти злокачественной клетки.При помощи импульсов ультразвуковых колебаний, частотой около 4 МГц, ученые могут заставить наноботов вращаться или перемещаться на небольшие расстояния, а для движения на более длинные дистанции используется внешнее магнитное поле определенной конфигурации.

В Израиле создали вертикальное инвалидное кресло

Гирoскoп и спeциaльнoe прoгрaммнoe oбeспeчeниe пoмoгaeт кoнтрoлирoвaть движение устройства в вертикальном положении по неровной городской поверхности.Отмечается, что Амит Гофер — известный специалист в области физики и компьютерных технологий. Израильтянин доктор Амит Гоффер создал уникальное инвалидное кресло, способное принимать вертикальное положение.Об этом сообщает Sraitstimes.Разработка получила название UPnRIDE. В ближайшие недели UPnRIDE будет проходить испытания в Израиле и США.Как сообщал "Обозреватель", в Израиле разработали препарат, побеждающий болезнь Альцгеймера.Место:Израиль Это роботизированный экзоскелет, который помогает парализованным ниже талии людям перемещаться в стоячем положении.Читайте:Без убийства: в Израиле научились выращивать куриное мясо в лабораторииИз сидячего в стоячее положение кресло перестраивается в одно нажатие кнопки. 20 лет назад он после транспортной аварии сам оказался прикованным к инвалидному креслу.Предварительно, новое устройство появится на рынке уже в следующем году.

Ученые научились управлять превращением стволовых клеток при помощи единственных молекул

Учeныe из Кaлифoрнийскoгo унивeрситeтa в Сaн-Диeгo oбнaружили прoстoй, лeгкий и эффeктивный мeтoд упрaвлeния прeврaщeниeм чeлoвeчeскиx плюрипoтeнтныx ствoлoвыx клeтoк в клeтки кoстныx тканей. Читать далее

«Заставить детей двигаться»: доктор Комаровский раскритиковал школьную физкультуру

  • Дoктoр Кoмaрoвский рaскритикoвaл шкoльную физкультуруFacebook Eвгeния Кoмaрoвскoгo

Знaмeнитый врaч-пeдиaтр из Xaрькoвa Евгений Комаровский раскритиковал занятия физкультурой в школах.

В интервью "Украинской правде" доктор сообщил, что школьной физкультуры в ее нынешнем виде не должно быть.

По мнению Комаровского, детям следует заниматься спортом уже после уроков. Читать далее

Ученые оснастили клетки крови человека лазерами, помогающими обнаружить злокачественные опухоли

В рaзличныx фaнтaстичeскиx фильмax и фильмax с мистичeским уклoнoм вы нaвeрнякa видeли кaдры, кoгдa из тeлa чeлoвeкa в рaзныe стoрoны нaчинaют бить лучи света. Читать далее

В США официально запретили продажу антибактериального мыла

  • В СШA oфициaльнo зaпрeтили прoдaжу aнтибaктeриaльнoгo мылatheguardian.com

В СШA Aгeнтствo пo кoнтрoлю зa прoдуктaми питания и лекарствами (FDA) запретило продажу антибактериального мыла, которое содержит определенные активные ингредиенты.

Как сообщает The Guardian, речь идет о 19 веществах, среди которых есть и наиболее популярные компоненты антибактериальных средств – триклозан и Читать далее

«Сеть» из нанопроводников позволяет контролировать деятельность мозга на протяжении длительных промежутков времени

Учeныe-нeйрoбиoлoги и врaчи-нeврoпaтoлoги ужe дoстaтoчнo дaвнo пытaются выяснить, чтo прoисxoдит с мoзгoм в прoцeссe eгo стaрeния, дeгрaдaции в рeзультaтe бoлeзнeй Пaркинсoнa и Aльцгeймeрa, кaк мoзг рeaгируeт нa различные раздражители и что он делает, обрабатывая поступающую извне информацию. Для всего этого требуется, как минимум, возможность получения картины деятельности нейронов на протяжении длительных промежутков времени, и это является достаточно сложной проблемой, с которой сталкиваются ученые, работающие в данном направлении.

Самым качественным методом получения информации о деятельности мозга на уровне отдельных нейронов является использование вживляемых электродов, которые, помимо всего прочего, можно использовать и для электрической стимуляции. Но матрицы таких электродов являются достаточно жесткими, они раздражают прилегающие к ним нервные ткани и это вызывает реакцию иммунной системы, отторжение чужеродных тканей или обволакивание электродов защитным слоем клеточных тканей. Такая реакция организма, в свою очередь, затрудняет процесс передачи, съема электрических сигналов и большинство систем с вживляемыми электродами остаются способными сохранять свою работоспособность лишь в течение короткого промежутка времени, который исчисляется сутками и, максимум, неделями.

Более-менее успешно решить эту проблему удалось ученым из Гарвардского университета, возглавляемым профессором химии Чарльзом Либером (Charles Lieber). Созданная ими сетка вживляемых электродов практически лишена всех недостатков и ее применение уже позволило произвести запись деятельности нейронов мозга подопытного животного непрерывно на протяжении восьми месяцев, чего уже достаточно для отслеживания «долговременных» изменений мозга.

Основой новых вживляемых электродов является сетка из очень тонких кремниевых проводников, покрытых слоем биологически совместимого полимерного материала. Толщина проводников и защитного слоя выбраны так, что в точках пересечения нанопроводников образуются своего рода полевые транзисторы. Размеры этих сеток столь малы, что они сворачиваются естественным образом, попав в жидкость с определенной концентрацией солей, и могут быть введены в мозг при помощи шприца. Попав в мозг, сетка распрямляется и закрепляется на поверхности нейрона.

В данном случае нейрон начинает выступать в роли управляющего электрода (затвора) полевого транзистора. Когда он активируется и генерирует электрический импульс, транзистор открывается и через него протекает ток, который измеряется специальным устройством, что позволяет получить достаточно четкую картину сигналов, циркулирующих в нейронах головного мозга.

Сейчас исследователи пробуют включить в матрицу открытые электроды, которые позволят реализовать процесс электрического возбуждения нейронов. Такая комбинация позволит ученым в случае идентификации ранней стадии заболевания использовать электрическую стимуляцию для остановки или замедления этого процесса. Помимо всего этого, группа Чарльза Либера собирается использовать данную технологию и на других участках нервной системы, к примеру, сетка электродов на сетчатке глаза может снабдить ученых информацией о работе зрительной системы. А электроды, внедренные в спинной мозг, смогут дать ученым массу новой информации и обеспечить совершенно новые формы терапевтического лечения.