Создан синтетический гель, мгновенно останавливающий кровотечение

В Университете Мэриленда (США) создан синтетический гель, который в считанные минуты зарубцовывает глубокие раны. Материал, изготовленный из воды и акриламида, активирует выделение белка свёртывания крови, известного как фактор VII.

Гидрогели отнюдь не новшество, но большинство изготавливается из биологических материалов (например, из хитина — производного глюкозы, содержащегося в клеточных стенках большинства грибов и некоторых водорослей, а также в наружной оболочке членистоногих и червей). Недостаток этих гелей в дороговизне (ибо биоматериалы должны быть собраны, очищены и храниться в определенных условиях), а также в бóльшей восприимчивости к вирусам.

Новый — синтетический — гидрогель, по словам г-на Кейси, можно производить в огромных количествах в лабораторных условиях. Цена дозы будет составлять около $10. При этом новинка способна выдерживать экстремальные температурные колебания. В ходе испытаний на овцах она останавливала кровотечение из раны длиной 5 см и глубиной 1 см за две минуты в лёгких и за 4–5 минут в печени.

"Гидрогель может пригодиться и солдату в Афганистане, и учёному в Арктике, причём беспокоиться о сроке годности в большинстве случаев не надо, — подчёркивает Брендан Кейси. — Но прежде всего он будет востребован в бедных странах, где многие люди умирают из-за потери крови, не имея доступа к коагулянтам".

Свёртыванию крови способствуют положительный заряд полимера и жёсткость материала (гель выглядит как сухое желе), но как именно он работает, остаётся непонятным. Пока на этот вопрос не будет найдено ответа, гель не выйдет на рынок.

Результаты исследования были представлены на осенней конференции Американского химического общества.

Наномагниты очищают кровь

Используя специально разработанные наномагниты, швейцарские ученые научились успешно очищать кровь от токсинов буквально за несколько минут. Метод представляется имеющим очень большие перспективы. Если удастся внедрить его в практику, он сможет быстро и эффективно помогать людям с заражением крови.

Наномагниты имеют диаметр всего в 30 нанометров, и их грамма вполне достаточно для полного очищения всего за несколько часов крови взрослого человека при заражении определенным токсином. По крайней мере, именно такие результаты были продемонстрированы в первых in vitro экспериментах, проведенных на человеческой крови.

Темой своей докторской диссертации, написанной под руководством профессора Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich – ETH Zürich) Венделина Штарка (Wendelin Stark), Инге Херрманн (Inge Herrmann) из Института химических и биоинженерных наук ETH выбрала функционализацию мельчайших магнитов для связывания с находящимися в крови болезнетворными веществами. Ученые протестировали свойства таких функционализированных наномагнитов на цельной человеческой крови. Меньше чем за пять минут магниты почти полностью связали соответствующий токсин.

«Скорость связывания молекул с магнитами зависит от константы связывания», – объясняет Херрманн. «Чем выше константа, тем быстрее антитела магнита связываются с антигеном».

После успешной процедуры связывания наномагнитов с антигенами ученые «выудили» их из крови с помощью постоянного магнита, прилегающего к внешней стороне сосуда.

Не имеющая пор гладкая поверхность магнитов обладает двумя серьезными преимуществами: большой способностью к связыванию и хорошей доступностью для веществ, которые должны быть связаны – лигандов. Это предотвращает их медленную диффузию в поры, характерную для существующих в настоящее время методов. Другим важным аспектом является то, что токсичные для организма вещества различных размеров и веса удаляются избирательно, что означает, что жизненно необходимые вещества такого же размера, например, антитела иммунной системы или белки плазмы, остаются в крови.

Если в организме в избытке присутствуют способные вызвать заболевания маленькие молекулы, такие как мочевина, калий или креатинин, они обычно удаляются из кровообращения при помощи диализа, фильтрации или абсорбции. Однако вещества, образующиеся в самом организме, или попавшие извне токсины иногда имеют слишком большие молекулы, чтобы их можно было удалить такими методами без потери для организма жизненно важным молекул.

До сегодняшнего дня единственным решением этой проблемы является полный обмен плазмы. Ученые уверены, что, если очищение крови с помощью наномагнитов будет внедрено в практику, это станет большим прорывом в медицине.

Для Херрманн же наибольший интерес представляет то, что магниты могут связывать даже самые маленькие молекулы в пикомолярном диапазоне концентраций. Это особенно важно в случае белков, которые ответственны за развитие воспалительных процессов.

В отличие от более раннего исследования, в котором использовались магниты примерно в 45 раз большие по размеру, вызывавшие разрушение эритроцитов, в этом случае ученые не смогли обнаружить какого-либо негативного влияния на физиологию крови. Магниты не оказывали влияния ни на эритроциты, ни на свертывание. Исследователи считают, что опасения относительно слишком большого поступления в кровь железа необоснованны. Во-первых, магниты находятся в углеродной оболочке, во-вторых, они очень устойчивы к кислотам и температуре. И даже если, несмотря ни на что, более половины их растворятся в крови, количество высвобожденного таким образом железа будет меньше, чем то, что назначается при лечении железодефицитной анемии.

Сможет ли новый метод использоваться на живом организме, будет изучено в ходе следующих этапов испытаний. Если да, то он станет идеальным дополнением к традиционным методам лечения тяжелых отравлений, сепсиса, метаболических расстройств и аутоиммунных заболеваний.

Биочип для криминалистики

Специалисты Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН и Московского физико-технического института  разработали биочип, который позволяет установить личность человека по следовым количествам ДНК с вероятностью 99,6 процента. Его можно использовать в судебно-медицинской практике при экспертизах, позволяющих сузить круг подозреваемых, или при опознании тел погибших. Как сообщает «ИнформНаука», результаты опубликованы в журнале «Молекулярная биология», 2010, том 44, № 3

Биочип содержит характерные последовательности ДНК трёх генов: ABO, AMEL и HLA-DQA1. Первый определяет группу крови человека, существует 90 возможных вариантов его последовательности. HLA-DQA1, ген главного комплекса гистосовместимости второго класса, имеет 34 варианта. Ген AMEL кодирует белок, который участвует в развитии зубной эмали. Он расположен на половых хромосомах, причём последовательности на Х и Y-хромосомах несколько отличаются, что помогает определить пол человека. Анализ разнообразия последовательностей трёх выбранных генов позволяет разделить людей на 1350 групп и отнести каждого конкретного человека к определённой группе.

Разработанный метод перспективен в криминалистике, ведь не всегда анализ можно сделать по крови – её пятна могут отсутствовать на месте происшествия. Кроме того, пятно может быть слишком старым, загрязнённым или же очень маленьким, то есть негодным для традиционной экспертизы. Анализ последовательности ДНК позволяет обойтись гораздо меньшим количеством материала. Создатели биочипа использовали окурки сигарет с фильтром, на котором осталась слюна, и смятые в руке лабораторные бумажные салфетки со следами пота. Участников эксперимента также просили выпить воды из одноразового стакана, после чего смоченной в стерильной воде салфеткой с его края снимали отпечатки губ. Из этого материала выделяли ДНК нужных генов и наносили её на биочип. Созданный на основе полиакриламидного геля, он содержит характерные фрагменты ДНК всех трёх исследуемых генов.

Донорская ДНК помечена флуоресцентным красителем, и генотип человека определяют по положению флуоресцирующих точек на биочипе. Его создатели использовали материал, полученный от 422 добровольцев. Вероятность случайного совпадения генотипов по трём генам составляет 0,4 процента. Такая вероятность слишком велика для доказательства причастности к совершению преступления, однако она позволяет сузить круг подозреваемых и восстановить картину происшествия, если следы оставили несколько человек.

Учёные надеются, что дополнение биочипа генетическими локусами может существенно повысить информативность теста. Их работу частично поддержало Федеральное агентство по науке и инновациям.

Наноструктуры как основа для нового метода обеззараживания воды

В Стэнфордском университете (США) изготовлена модель фильтра из хлопчатобумажной ткани с добавлением нанопроволок и нанотрубок, предназначенного для обеззараживания воды.

Известные варианты фильтров, которые механически задерживают микроорганизмы, пропускают воду довольно медленно; кроме того, жидкость приходится подавать под напором, а это требует дополнительного оборудования и увеличивает расход электроэнергии. Новая модель, по словам авторов, работает примерно в 80 000 раз быстрее, демонстрируя пропускную способность в 100 000 л•ч-1•м-2. При этом вода может поступать естественным образом — под действием силы тяжести.

Основой фильтра служит обычная хлопчатобумажная ткань, которую на несколько минут погружают в раствор серебряных нанопроволок (благородного металла на их производство уходит, как уверяют учёные, совсем немного) и углеродных нанотрубок. Диаметр последних доходил до одного нанометра, а их длина измерялась единицами микрометров, тогда как нанопроволоки диаметром 40–100 нм вытягивались до 10 мкм. После такой обработки ткань приобретает отличные токопроводящие свойства.

Обеззараживающий эффект даёт пропускание небольшого тока. Фильтр можно запитать от компактной солнечной батареи или двух 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов. В экспериментах с бактериями Escherichia coli фильтр толщиной около 6,5 см снижал концентрацию микроорганизмов более чем на 98%.

В ближайшем будущем исследователи планируют провести опыты с другими видами бактерий.

Результаты исследований опубликованы в статье:

David T. Schoen, Alia P. Schoen, Liangbing Hu, Han Sun Kim, Sarah C. Heilshorn and Yi Cui High Speed Water Sterilization Using One-Dimensional Nanostructures. – Nano Lett., Article ASAP DOI: 10.1021/nl101944e; Publication Date (Web): August 20, 2010.

Искусственный фермент впервые одолел токсин

Фермент, созданный в Копенгагенском университете (Københavns Universitet), вывел из строя природный токсин. Это первый случай успешного использования в качестве антидота так называемого химзима (chemzyme — chemical enzyme, то есть «химический фермент»).

Гликозид эскулин, присутствующий в конских каштанах, может вызвать мышечную судорогу, потерю координации, рвоту, диарею и паралич. До работы доктора Бьерре разложить этот яд могли только ферменты естественного происхождения.

Искусственные аналоги ферментов призваны выполнять их функции (расщепление пищи, разрушение токсинов), но устроены намного проще. Это значит, что, в теории, их легче «затачивать» под конкретные задачи. И хотя до сих пор никому не удалось создать искусственные ферменты, действующие столь же быстро, как природные аналоги, у «химзимов» есть другие преимущества.

Так природные ферменты распадаются при температуре в 65 градусов Цельсия, а их синтетические заменители выдерживают действие органических растворителей и более сильное нагревание. Это означает, что их можно легче и быстрее производить в крупных масштабах, что только на руку фармацевтической промышленности.

Наноалмазные батарейки зарядятся мгновенно

Сотрудники американского Университета Дрекселя разработали новую технологию, обещающую со временем изменить представления человечества об аккумуляторах

Созданный ими инновационный суперконденсатор позволит всего за секунду заряжать такие гаджеты, как ноутбук или сотовый телефон.

Новинка состоит из множества углеродных сфер, вложенных одна в другую по принципу матрешки, передает радио «Маяк». В качестве основного материала выбраны наноалмазы, благодаря которым конденсатор способен за секунду вобрать в себя большое количество энергии, а потом отдать ее обычному литий-ионному аккумулятору, которым оснащен гаджет.

Panasonic и НТВ+ представили первый российский 3D-телеканал

15 октября этого года компания НТВ+ при поддержке компании Panasonic запускает первый 3D-телеканал.

"Люди уже осознали всю прелесть трехмерного телевидения, но фильмов в кинотеатрах и на дисках Blu-Ray 3D недостаточно, поэтому мы переходим к трехмерному телевещанию", – говорит генеральный директор Panasonic Россия, Дзюнитьиро Китагава.

Первый 3D-телеканал начнет работу 15 октября этого года – он будет входить в пакет НТВ+ HD, причем стоимость пакета от добавления дополнительного канала не изменится.

Основной проблемой на пути трехмерного телевещания является отсутствие достаточного количества контента, поэтому НТВ+ будет самостоятельно создавать трехмерный видео-контент, используя профессиональные трехмерные камеры Panasonic. Поначалу трехмерный телеканал будет содержать материалы различной направленности: фильмы, спортивные трансляции и музыкальный контент. Контракт между НТВ+ и Panasonic заключен пока что всего на один год, но если проект будет успешным, что зависит, в первую очередь, от распространенности 3D-телевизоров, то в канал продолжит свою работу и в дальнейшем, к тому же возможно увеличение числа 3D-телеканалов и разделение контента по направленности. Первый трехмерный телеканал можно будет увидеть не только на телевизорах Panasonic – все остальные телевизоры, поддерживающие работу с затворными очками, также подходят для просмотра трехмерного телевещания.

Совместные инвестиции в создание и первый год вещания телеканала составили порядка 3 миллионов долларов. Пока что и НТВ+, и Panasonic рассматривают проект исключительно как инвестиционный, хотя представители НТВ+ подчеркнули, что канал начнет приносить прибыль с самого момента своего открытия. Тем не менее, прибыль вряд ли будет существенной: ведь на каждую сотню проданных телевизоров приходится всего один 3D-телевизор.

В весьма масштабные планы Panasonic входит не только расширение 3D-телевещания, но и развитие домашнего 3D и поддержка всевозможных спортивных мероприятий, в том числе организация трансляций с Олимпийских Игр Сочи 2014. Для реализации своих планов компания неплохо подготовилась: в ассортимент ее продукции входят и 3D-панели, и профессиональные 3D-видеокамеры, а теперь и любительская камера с возможностью записи трехмерного видео и Blu-Ray 3D плеер.

Обнаружено непостоянство фундаментальной физической константы

Новостью года в физике называют работу Джона Вебба (John K. Webb) и Виктора Фламбаума (Victor Flambaum) из университета Нового Южного Уэльса (UNSW), а также их соратников из технологического университета Суинбёрна (Swinburne) и кембриджского института астрономии (IoA). Учёные представили убедительное свидетельство изменения значения постоянной тонкой структуры (αe).

Величина αe характеризует электромагнитное взаимодействие и косвенно отражает постоянство во времени скорости света в вакууме. Ещё в 1998 году Вебб вместо со своими коллегами изучали свет, приходящий от очень далёких квазаров в северной части неба, и нашли первый признак того, что в прошлом Вселенной α имела несколько меньшую величину, чем сейчас. (Открытие стало возможным, так как постоянная тонкой структуры влияет на спектр поглощения межзвёздных облаков).

В 2004 году второе косвенное подтверждение изменения αe на больших масштабах времени было добыто из-под земли — для этого американские учёные проанализировали цепочки распада в естественном ядерном реакторе в Габоне.

Теперь же команда Вебба и Фламбаума изучила свет от 153 квазаров в южной части небосвода и открыла, что 10 миллиардов лет назад в том направлении αe была примерно на одну стотысячную долю больше, чем её современное значение. Между тем при взгляде в северную часть неба (то есть по данным 1998 года) она оказывалась на одну стотысячную меньше, чем сейчас.

Такая таинственная асимметрия получила название «австралийский диполь». Учёные пишут, есть один шанс на 15 тысяч, что перед нами результат случайности (детали — в статье в Physical Review Letters). Диполь не только говорит о плавном изменении постоянной на космологических масштабах во времени и пространстве, но и является подкопом под принцип эквивалентности, провозглашённый Эйнштейном. Ведь получается, что α (а в неё входит скорость света) зависит от того — где и когда её измерять.

Рис. 1. Небесная сфера в работе австралийцев (в координатах восхождение и склонение, часы и градусы соответственно). Кружки – примеры квазаров, просмотренных посредством обсерватории Keck, квадратики – при помощи телескопа VLT, треугольники измерены обоими инструментами. Размер значков зависит от степени отклонения α (она также отражена цветом в соответствии со шкалой внизу). Видно, что самые большие «квадраты» собраны на юге, самые большие «круги» – на севере. Синий пунктир – «экватор» альфа-диполя. Серая область – плоскость Млечного Пути, центр Галактики показан утолщением (иллюстрация J. K. Webb et al.).

Подтверждение нынешних выводов заставит физиков скорректировать теорию относительности. При этом объяснение поведения постоянной — одной из «основ мироздания» — поможет продвинуться на пути к построению «теории всего». Судя по имеющимся претендентам, она потребует введения дополнительных пространственных измерений. А состоятельность представления о многомерности мира можно будет вывести как раз из колебаний αe, — предполагают учёные.

Отредактировано SynthezMC (2010-09-07 16:18:06)

Новая методика запуска механизма самоуничтожения раковых клеток

Американские учёные предложили чрезвычайно эффективную альтернативу химиотерапии.

Рак с трудом поддаётся лечению, потому что очень индивидуален. Каждый случай — результат уникального сочетания генетических и прочих факторов. Поэтому препаратам, назначаемым при химиотерапии, приходится разбираться на месте, какие клетки поражены. Большинство побочных эффектов возникает как раз в результате неверного определения опухоли. Например, выпадение волос связано с тем, что химиотерапевтические лекарства ищут быстрорастущие новообразования. Таковыми являются и волосяные фолликулы.

Врачам и пациентам давно хочется, чтобы антираковые препараты действовали более разборчиво, то есть могли анализировать обстоятельства, словно компьютерная программа, и убивать только те клетки, в которых обнаружена мутация. Сотрудники Калифорнийского технологического института вплотную приблизились к решению этой задачи, разработав специальные молекулы некодирующей РНК, которые активируют терапевтический ответ только в случае онкологических мутаций.

Препарат содержит две РНК в одной связке. Первая выявляет мутации и при необходимости позволяет выйти на сцену своему партнёру. Он прикрепляется к РНК раковой клетки и начинает цепную реакцию, приводящую к формированию длинной молекулы, которую клетка принимает за вирус. После этого клетка попросту включает механизм самоуничтожения.

В ходе экспериментов таким образом удалось искоренить раковые клетки головного мозга, предстательной железы и костной ткани человека. Предстоит выяснить, эффективен ли этот метод в больших масштабах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.