Биотехнологии - новости

XUC

второе пришествие
Регистрация
3 Сен 2006
Сообщения
829
Реакции
501

Биопленка мертвых бактерий производит электричество из пота

Наклеиваемая микробная «батарейка» использует испарение влаги с кожи для получения электричества и питания носимых устройств.

Для просмотра ссылки Войди или ЗарегистрируйсяЭлектропроводящие белки бактерий G. sulfurreducens: взгляд художника / ©Nikhil Malvanrar, Yale University

Биологи из Массачусетского университета в Амхерсте (США) представили технологию получения стойких биопленок на основе бактерий Geobacter sulfurreducens. Эти необычные микробы вырабатывают и проводят электричество, и ученые пробуют задействовать их способности для создания новых устройств — таких как необычный «Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся» из металлических электродов и бактериальных белков. Теперь G. sulfurreducens стали основой необычных и перспективных источников питания. Об этом рассказывается в Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся, опубликованной в журнале Nature Communications.
Подобные идеи звучали и ранее, однако проблемой оставалось питание бактериальных клеток-«электрогенераторов». Поэтому Дэрек Лавли (Derek Lovley) и его коллеги пошли другим путем. Они воспользовались способностью G. sulfurreducens формировать биопленки — стойкие плотные конгломераты, прикрепляющиеся к поверхности субстрата. Клетки в них соединены друг с другом, образуя структуры, способные проводить электричество.
Для просмотра ссылки Войди или ЗарегистрируйсяСхема нового устройства / © Liu et al., 2022

Вырастив такие биопленки, ученые обработали их лазером, «выгравировав» электрический контур, затем поместили между парой тонких и плоских металлических электродов и, наконец, запаяли в оболочку из мягкого и клейкого полимера. Клетки внутри погибали, однако на работе электрической схемы это не сказывалось. Такое устройство достаточно наложить на кожу, и оно будет производить электричество, используя энергию пота, который непрерывно испаряется с ее поверхности.
Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся
Батарейки в чашке Петри и на теле одного из экспериментаторов / ©Liu et al., 2022

По оценкам разработчиков, биопленка толщиной всего 40 микрометров позволяет получить батарею с плотностью энергии около одного микроватта на квадратный сантиметр, что превосходит показатели традиционных источников аналогичной геометрии. В экспериментах in vitro ученые соединили несколько этих устройств в цепь и успешно запитали небольшие электронные гаджеты. Теперь они планируют масштабировать систему, чтобы научиться получать более мощные генераторы, способные питать более сложные устройства, используя «энергию пота».

Впрочем, такой вариант — далеко не единственная возможность применять биопленки «электрических» микробов. Испарение происходит повсюду, и около половины всей солнечной энергии, поступающей на Землю, уходит на испарение влаги. «Это огромный и совершенно неосвоенный источник энергии», — отметил профессор Юнь Яо (Jun Yao), один из авторов новой работы.

Источник Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся
 

XUC

второе пришествие
Регистрация
3 Сен 2006
Сообщения
829
Реакции
501

Кукурузные початки и кожура томатов помогли извлечь из отходов редкоземельные элементы​


Группа учёных из Университета штата Пенсильвания Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся эффективный способ извлечения редкоземельных элементов из электронного мусора. Сегодня это популярное направление для исследований, но химики из Пенсильвании смогли удивить. Для связывания микрочастиц неодима в растворах учёные использовали микрочастицы из переработанных початков кукурузы, кожуры томатов, отходов хлопка и остатков древесины.

 Источник изображения: Chemical Engineering Journal

Источник изображения: Chemical Engineering Journal​
«Такие отходы, как кукурузные початки, древесная масса, хлопок и томатная кожура, часто оказываются на свалках или в компосте, — говорит автор Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся в журнале Chemical Engineering Journal Амир Шейхи (Amir Sheikhi), доцент кафедры химической инженерии. — Мы хотели превратить эти отходы в микро- или наноразмерные частицы, способные извлекать редкоземельные элементы из электронных отходов».
При подготовки эксперимента группа Шейхи измельчила томатную кожуру и кукурузные початки, нарезала древесную массу и хлопковую бумагу на маленькие тонкие кусочки и замочила их в воде. В ходе дальнейшей химической реакции все материалы распались на три различные фракции: микропродукты, наночастицы и Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся биополимеры. Выяснилось, что добавление микропродуктов или наночастиц в растворы с частицами неодима запускало процесс разделения. Иначе говоря, частицы этого редкоземельного элемента захватывались и могли быть легко отделены от жидкости.


Захват работает благодаря электростатическому взаимодействию отрицательно заряженных микро- и наноматериалов из биологических отходов, которые связываются с положительно заряженными ионами неодима. Учёные уверены, что таким образом можно отделять из растворов другие редкоземельные элементы и драгоценные металлы, например, золото и серебро при переработке печатных плат и других электронных компонентов. Теперь учёные готовятся испытать технологию на промышленном предприятии по переработке отходов.

Источник: Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся
 

XUC

второе пришествие
Регистрация
3 Сен 2006
Сообщения
829
Реакции
501

Ученые описали возможные механизмы влияния ЛСД на память и обучение​

3a02d9b3473a08c956602be507599f59.jpg


Ornelas et al. / Experimental Neurology, 2022
Исследователи из Бразилии, Великобритании и Испании описали свойства ЛСД, связанные с повышением пластичности мозга, и показали связь с улучшением памяти и обучения. Результаты экспериментов на выборке мышей и людей Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся в Experimental Neurology.
В последние десятилетия исследователи активно изучают терапевтические свойства психоактивных веществ, включая диэтиламид d-лизергиновой кислоты (ЛСД) — полусинтетического вещества на основе лизергиновой кислоты, получаемой из спорыньи. Небольшая доза ЛСД, агониста серотониновых рецепторов, Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся облегчить боль, не вызывая сильного психоделического эффекта, а также Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся уровень страха.
Недавние исследования показывают, что терапевтический эффект ЛСД может быть связан с улучшением Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся, а также нейропластичности — способности нервной системы реагировать на внутренние или внешние стимулы, изменяя свою структуру, функции и связи. Однако эксперименты на мышах и людях показывают Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся результаты влияния приема ЛСД на когнитивные способности.
Команда исследователей из Бразилии, Великобритании и Испании при участии Исис Орнелас (Isis M. Ornelas) из Института исследований и образования (IDOR) решила проверить, связана ли способность психоделиков улучшать память и обучение с процессами нейропластичности. Для первого этапа они использовали Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся для создания органоидов мозга, которые бы повторяли организацию мозга человеческих эмбрионов. Клетки культивировали в течение 45 дней, а затем внутри каждой партии разделили органоиды на контрольную и экспериментальную группу и поместили в соответствующий раствор (ЛСД или обычная питательная среда).
Из 3448 выявленных белков экспрессия 6,8 процента из них в среде с ЛСД была изменена (p < 0,05). Далее авторы воспользовались программой Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся, чтобы узнать, с какими биологическими путями могут быть связаны изменения. Среди них были выявлены репликация ДНК, Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся, синаптический везикулярный цикл, Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся (синапса, LTD) и цикл высвобождения нейротрансмиттера дофамина, которые регулируются общими белками. Некоторые из этих процессов связаны с механизмами нейропластичности.
На втором этапе исследователи вводили мышам дозу ЛСД или соляного раствора 0,065, 0,13 или 0,39 миллиграмма на килограмм с помощью одной или трех внутрибрюшинных инъекций. Через три или девять дней, в зависимости от группы, исследователи проводили эксперимент по предпочтению нового объекта. Сначала мышей запускали на экспериментальную площадку, где находилось два одинаковых объекта, с которыми мышам давали ознакомиться в течение семи минут. Через полчаса мышей на три минуты запускали на площадку, где один из объектов был заменен на новый. Предпочтение мышами нового объекта было показателем того, что они запомнили старый.
Для анализа авторы рассчитывали индекс дискриминации, для которого использовали время изучения объектов в первом и втором этапе эксперимента. Оказалось, что мыши, которым делали инъекции ЛСД, уделяли больше времени исследованию нового объекта вне зависимости от дозы. Больше всего эффект был выражен при средней дозе в 0,13 миллиграмма на килограмм.
Для изучения эффекта ЛСД на людях авторы пригласили 25 испытуемых старше 21 года, у которых уже был опыт приема этого вещества. На первой сессии участники приняли 50 микрограмм ЛСД, а затем через две недели во второй сессии — плацебо.
Для оценки эффективности работы памяти участникам предложили выполнить две задачи на зрительно-пространственную память: задачу на локализацию двумерного объекта и Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся. Процедура проведения задач в первую и вторую сессию не различалась, менялся только стимульный материал (изображения животных и фигуры).
80762e1f385d347490da21a8b1edab1c.jpg

Схема проведения двух задач с людьми
Ornelas et al. / Experimental Neurology, 2022

В первом задании за час до приема дозы ЛСД участникам показали 15 пар карт с изображением животных: сначала первую карту на одну секунду и затем вторую на три секунды. Далее исследователи показывали первую карту пары и просили участников открыть вторую карту пары из разложенных на доске перевернутых карт. После каждого ответа испытуемого экспериментатор показывал верное местонахождение карты. Процедура продолжалась пока участник не даст 60 процентов верных ответов для всего набора карт. Через 24 часа процедура повторялась, но теперь экспериментатор показывал первые карты из пары в другом порядке и не показывал верные ответы.
Вторую задачу участникам давали на утро после приема дозы ЛСД или плацебо. Экспериментатор давал инструкцию перерисовать сложную фигуру, состоящую из множества черных линий, которую он показывал участникам. Затем он убирал все листы и просил испытуемых по памяти нарисовать ту же фигуру. Через 20-30 минут он снова просил их нарисовать фигуру, но заранее об этом не предупреждал. Для анализа рассчитывали балл по 18 частям фигуры, учитывая правильность их отрисовки и местоположения — от 0 до 36 баллов.
Прием ЛСД улучшил показатели прохождения участниками обоих задач: процент верных ответов в задаче с карточками был значительно выше (p = 0,022), а в задаче со сложной фигурой оказался выше балл при проверке сразу после изучения фигуры (p = 0,044), но не через полчаса.
Таким образом, авторы показали, что прием ЛСД влияет на пластичность мозга, при этом некоторые из процессов, такие как репликация ДНК и аксональное наведение, связаны с ранними этапами нейропластичности. Они также выяснили, что ЛСД усилил желание изучать новый объект у мышей, а у людей оказал положительное влияние на память, улучшив процессы консолидации, кодирования и воспроизведения.

Источник Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся
 

XUC

второе пришествие
Регистрация
3 Сен 2006
Сообщения
829
Реакции
501

Seagate начнут работать с технологиями записи данных в ДНК​


В компании Seagate Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся в записи данных в ДНК. Ожидается, что запись информации в комбинации молекул аминокислот в миллион раз увеличит плотность хранения данных. Может пройти не так уж много времени, и вместо жёстких дисков или SSD в компьютерах появятся «биологические» накопители невообразимой ёмкости.
 Источник изображения: Depositphotos

Источник изображения: Depositphotos
Разработкой систем записи данных на ДНК компания Seagate будет заниматься с разработчиком оригинальной технологии — с компанией Catalog Technologies. Последняя предлагает записывать данные в синтетически созданных ДНК, а не в «живых» последовательностях. И в этом есть смысл, ведь для кодирования данных таким способом можно использовать не четыре аминокислоты биологического происхождения, а Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся химических соединений, что сразу умножает плотность записи.
По словам разработчиков, синтетические ДНК могут хранить свыше 200 Пбайт в одном грамме. Это в миллион раз больше, чем позволяют современные SSD. Также намного дольше срок «биологической» сохранности данных — до 1000 лет и больше. Пока остаются трудности с записью информации в ДНК. Установка Catalog Shannon, к примеру, имеет размеры «кухни средней семьи». Впрочем, мы это уже проходили с ЭВМ размером с комнату и жёсткими дисками размером со шкаф. Рано или поздно компания Catalog Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся создадут «лабораторию на чипе» для работы с ДНК на уровне микрочипов.


Интересно добавить, что Catalog Technologies смотрит шире простой записи данных. Компания также разрабатывает технологии вычислений с помощью ДНК. Это не новое видение. Учёные давно экспериментируют с ДНК в качестве основы для выполнения запрограммированных алгоритмов. Раз уж аминокислоты могут собираться по заданной природой или учёными программе, то почему бы им не собираться для получения некоего результата вычислений?
Компания Seagate как специалист по наращиванию плотности записи сможет применить свои знания для исследований в микромире ДНК. В конечном итоге для Seagate важно снижать стоимость хранения данных и делать такие системы проще.

Источник: Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся
 
Сверху