В этом списке есть ряд сумасшедших научных инноваций, и все они были сделаны в прошлом году. Технологические и медицинские открытия, в которые люди просто не могут поверить, свершаются каждый день и продолжают свершаться с завидной периодичностью. Эти открытия приносят с собой множество новых технологий и методов, которые будут только расти и совершенствоваться с течением времени.
Телекинез
Умение контролировать движение объекта — это что-то из области научной фантастики, но благодаря исследователям из Колледжа науки и техники Миннесоты оно стало реальностью. Используя неинвазивный метод, известный как электроэнцефалография, задействующий мозговые волны, пятеро студентов смогли управлять движением вертолета.
Глядя в противоположную от вертолета сторону, студенты смогли двигать транспорт в различных направлениях, имитируя движения левой руки, правой руки и обеих рук. Спустя некоторое время участники проекта смогли выполнить с вертолетом несколько маневров, включая прохождение через кольцо. Ученые надеются улучшить эту неинвазивную технологию управления мозговыми волнами, что в конечном счете поможет восстановить движение, слух и зрение у пациентов, страдающих от паралича или нейродегенеративных расстройств.
МРТ сердца
Антрациклин остается эффективной формой химиотерапии, но уже доказано, что он может повредить сердца детей, проходящих лечение. Как правило, у большинства детей, пострадавших от этого порока сердца, было обнаружено, что стенки их сердец истончились, а к моменту диагностирования было уже слишком поздно, чтобы что-то делать. Ультразвук зачастую упускает пороки сердца на ранних стадиях исследования и обнаруживает их только когда необратимые повреждения уже приняли свое.
В прошлом году появилась принципиально новая техника. В ходе всесторонних испытаний выяснилось, что T1 МРТ может быть более точным, эффективным и безопасным методом выявления сердечно-сосудистых заболеваний у детей. Врачи смогли увидеть детские пороки сердца раньше и более эффективно, нежели с УЗИ (которые ошибочно показывают, что сердце прекрасно себя чувствует). Это отличный медицинский прогресс для выявления сердечных заболеваний детей раннего возраста.
Эффективный электролиз (расщепление соленой воды)
В гонке в поисках эффективных и богатых альтернативных видов топлива исследователи постоянно пытаются найти способ эффективного расщепления морской воды для производства водородного топлива. В июне прошлого года команда Австралийского исследовательского центра науки электроматериалов обнародовала катализатор, который способен расщеплять океаническую воду, задействовав не очень много энергии.
Катализатор был воплощен в гибкий пластиковый бак, который впитывает и использует энергию, полученную от света, для окисления морской воды. В отличие от существующих методов, которые требуют большого количества энергии для окисления воды, этот метод может вырабатывать достаточно энергии для питания среднего дома и автомобиля в течение целого дня, используя только 5 литров морской воды.
В этом баке содержатся синтетические молекулы хлорофилла, использующие энергию солнца подобно тому, как это делают растения и водоросли. Химических проблем в этом методе тоже нет, в отличие от нынешнего метода расщепления воды, в процессе которого испускаются облака ядовитого газа — хлора.
Этот действенный и эффективный метод может существенно снизить затраты на водородное топливо, что позволит ему стать конкурентоспособным бензину альтернативным топливом в будущем.
Крошечная батарея
С изобретением 3D-принтеров пределы для типов сложных и комплексных объектов, которые можно создать, существенно расширились. В прошлом году команда исследователей из Гарварда и Университета Иллинойса смогли синтезировать литий-ионный аккумулятор, который меньше песчинки и тоньше человеческого волоса.
Столь поразительных размеров удалось достичь с помощью тонкого наслоения сети переплетенных электродов. После того как на компьютере был сделан 3D-проект, принтер использовал специально изготовленные жидкие краски, содержащие электроды, которые должны были немедленно затвердевать, попадая на воздух. Такому устройству может найтись масса применений, и все благодаря его размерам. Впрочем, на 3D-принтерах ужепечатают кровеносную систему сосудов, поэтому электродами мало кого удивишь.
До появления этой батарейки существование невероятно малых объектов батарейного питания было практически невозможным. Дело в том, что для создания подобных батареек нужны были подобные батарейки, которые могли передать первым энергию. 3D-принтер использует чернила и детальный проект компьютерной программы, создавая подобные микробатарейки.
Биоинженерные части тела
6 июня 2013 года группа врачей в Университете Дюка успешно имплантировала первый биоинженерный кровеносный сосуд живому пациенту. Хотя биоинженерия развивается семимильными шагами, эта процедура стала первой успешной имплантацией искусственной биоинженерной части тела.
Вена была имплантирована пациенту, страдающему от конечной стадии заболеваний почек. Сначала ее синтезировали из донорской клетки человека на своеобразных «лесах». Для того чтобы предотвратить атаку инородного тела любыми антителами у пациента, из вены удалили качества, которые могли спровоцировать эту атаку. И сосуд оказался более успешным, нежели имплантаты синтетического или животного происхождения, поскольку не был склонен к свертыванию и не представлял риск заражения во время операции.
Невероятно, но вены изготовлены из тех же гибких материалов, которые их соединяют, а также принимают свойства от клеточной среды и других вен. С успехом такой процедуры эта новая область имеет огромные последствия для дальнейшего развития в мире медицины. Кроме того, через 10-15 лет будет напечатано биоинженерное сердце, если верить прогнозам.
Четырехкварковая частица
Поиск объяснения рождения нашей Вселенной был существенно разогрет после прошлогоднего объявления об обнаружении частицы из четырех кварков. Хотя вам эта находка может показаться не такой уж и важной, для физиков она поднимает ряд новых объяснений и теорий о создании первой материи. До того момента объяснение создания материи было существенно ограничено тем, что были обнаружены лишь частицы с двумя или тремя кварками.
Ученые назвали новую частицу Zc (3900), и они предполагают, что она была создана в первые, неистово горячие секунды после Большого Взрыва. После нескольких лет сложных математических вычислений, проводимых коллаборацией BaBar в Национальной лаборатории ускорения SLAC (аффилированной со Стэнфордским университетом), ученые, работающие на Пекинском электро-позитронном коллайдере (BEPCII) обнаружили эту частицу по ряду случаев. Поскольку ученые вообще весьма щедрый народ, результатами поделились с ребятами на CERN и HEARO в Цукубе, Япония. Это те же ученые, которые недавно наблюдали и выделили 159 подобных частиц. Однако частице не хватало обоснования, пока ученые с детектора Belle в Пекине не подтвердили выделение 307 отдельных частиц этого типа.
Ученые утверждают, что понадобилось провести 10 триллионов триллионов субатомных столкновений в их детекторе, который в два раза больше знаменитого Большого адронного коллайдера в Швейцарии. Некоторые физики выступили с критикой наблюдений, утверждая, что частица является не более, чем двумя мезонами (две кварковых частицы), соединенными вместе. Несмотря на это, частица была принята.
Альтернативное микробное топливо
Представьте себе мир, в котором высокоэффективное и недорогое альтернативное топливо можно было бы получить так же легко, как кислород из воздуха вокруг нас. Благодаря коллаборации Министерства энергетики США и команде исследователей в Университете Дюка, у нас могут быть микроорганизмы, которые воплотят мечту в реальность. В последние годы наблюдается все больше успехов в мире альтернативных видов топлива (например, этанола из кукурузы и сахарного тростника). К сожалению, эти методы весьма неэффективны и не выдерживают критику. Не так давно ученые смогли придумать электротопливо, которое сможет «поедать» солнечную энергию, не отнимая у нас воду, еду или землю, подобно большинству альтернативных видов топлива.
В дополнение к низкой потребности в энергии, крошечные микробы могут эффективно синтезировать это электротопливо в лаборатории. Электротопливные микробы были выделены и обнаружены в нефотосинтезирующих бактериях. Они используют электроны в почве в виде пищи и поедают энергию для производства бутанола, взаимодействуя с электричеством и углекислым газом. Используя эту информацию и проведя некоторые манипуляции с генами, ученые включили данный вид микробов в выращенные в лаборатории культуры бактерий, позволив им производить бутанол в огромных количествах. Бутанол сейчас выглядит лучшей альтернативой как этанолу, так и бензину по множеству причин. Будучи более крупной молекулой, бутанол обладает большими возможностями для хранения энергии, нежели этанол, и не абсорбирует воду, поэтому вполне может находиться в газовых баках любого автомобиля и передаваться через бензиновые трубопроводы. Бутаноловые микробы стали многообещающим маяком эпохи альтернативных видов топлива.
Медицинские преимущества серебра
Исследование о пользе использования серебра в антибиотиках было опубликовано 19 июня прошлого года исследователями Бостонского университета. В то время как уже давно известно, что серебро обладает сильными антибактериальными свойствами, ученые только недавно обнаружили, что оно может превращать обычные антибиотики в антибиотики на стероидах.
В настоящее время известно, что серебро использует множество химических процессов, чтобы препятствовать размножению бактерий, замедлять скорость их метаболизма и нарушать гомеостаз. Эти процессы приводят к ослаблению бактерий и делают их более восприимчивыми к антибиотикам. Множество исследований показало, что смесь серебра и антибиотиков была до 1000 раз более эффективной в убийстве бактерий, нежели просто антибиотики.
Некоторые критики предупреждают, что серебро может оказывать токсичные эффекты на пациентов, но ученые не соглашаются с этим, утверждая, что небольшие и нетоксичные количества серебра только увеличивают эффективность антибиотиков, не принося вреда при лечении. Это весьма интересное открытие для медицинского мира, а применение драгоценных металлов продолжает развиваться в количественном и качественном отношении.
Зрение для слепых
Первый прототип бионического глаза был представлен командой австралийских биоинженеров в начале июня прошлого года. Бионический глаз работает с помощью чипа, имплантированного в череп пользователя, а после подключенного к цифровой камере в очках. В то время как очки в настоящее время позволяют пользователю только видеть очертания, прототип должен значительно улучшиться в будущем. Как только камера захватывает изображение, сигнал изменяется и посылается по беспроводному каналу на микрочип. Оттуда сигнал активирует точки на микрочипе, имплантированном в отдел коры головного мозга, отвечающий за зрение. Команда исследователей надеется, что в будущем легкие, удобные и ненавязчивые очки смогут обеспечить максимум комфорта людям с плохим зрением. Их смогут использовать 85% слепых людей.
Иммунитет к раку
В прошлом году Университет Рочестера опубликовал исследование, в котором рассматривается механизм противостояния раку у голых землекопов. Эти жутковатые подземные грызуны не самые симпатичные на этой планете, но именно они будут смеяться последними, когда все живое будет умирать от рака.
В пространствах между клетками тел голых землекопов был обнаружен липкий сахар, гиалуронан (HA), и он, похоже, препятствует тесному разрастанию клеток и образованию опухолей. Грубо говоря, это вещество останавливает размножение клеток, как только они достигают определенной плотности. Причиной повышенного количества этого сахара является, как думают ученые, двойная мутация в двух энзимах, способствующих росту HA.
Было обнаружено, что в клетке с низким уровнем HA рак быстро разрастается, но в клетках с высоким уровнем HA опухоль не формируется. Ученые надеются модифицировать лабораторных крыс для получения больших количеств HA и выработать у них иммунитет к раку.
