ابداع سیستم بافت‌برداری جدید برای تشخیص آسان‌تر سرطان کبد

به گزارش خبرنگار ایمنا، پژوهشگران آمریکایی، نوعی ایمپلنت الکتریکی ابداع کرده‌اند که می‌تواند دردهای ناشی از آرتروز را کاهش دهد.

ایمپلنت‌های زانو که جریان الکتریکی کمی را تولید می‌کنند، ممکن است درمانی برای آرتروز باشند و رشد مجدد غضروف را تحریک کنند.

خرگوش‌هایی که طی یک آزمایش از ایمپلنت‌هایی استفاده کرده بودند که هنگام حرکت آنها الکتریسیته را تولید می‌کنند، پس از آسیب غضروف نسبت به خرگوش‌هایی که از دارونما استفاده کرده بودند، بهبود بیشتری را تجربه کردند.

آرتروز، یکی از علل شایع زانو درد با افزایش سن است. این بیماری، ساییدگی و پارگی غضروف را به همراه دارد. غضروف، لایه‌ای است که انتهای استخوان‌ها را می‌پوشاند و معمولاً از ساییده شدن آن‌ها به یکدیگر جلوگیری می‌کند.

درمان‌های بسیاری برای آرتروز در حال توسعه هستند؛ از جمله داروهای جدید و کاشت سلول‌های بنیادی که توانایی تبدیل شدن به هر نوع سلولی را دارند. برخی از پژوهش‌ها نشان می‌دهند که یک جریان الکتریکی خفیف می‌تواند سلول‌های غضروف زانو را برای تکثیر شدن و ترمیم آسیب تشویق کند.

"تانه نگوین" (Thanh Nguyen)، پژوهشگر "دانشگاه کنتیکت" (UCONN) و همکارانش برای جلوگیری از قرار دادن باتری‌ها در داخل بدن، یک غشای قابل تجزیه زیستی با ضخامت حدود نیم میلی‌متر ساخته‌اند که هنگام فشرده و کشیده شدن، الکتریسیته تولید می‌کند. این ماده، ساختاری چارچوب مانند دارد تا سلول‌ها را برای انتقال یافتن به آن تشویق کند.

گروه نگوین، این ایده را با ایجاد سوراخ در غضروف زانوی خرگوش‌ها و چسباندن آنها با مواد ابداع‌شده مورد بررسی قرار دادند. پس از یک ماه استراحت، خرگوش‌ها تشویق شدند تا روی تردمیل‌هایی که به آرامی حرکت می‌کنند، به مدت ۲۰ دقیقه در روز بپرند تا پاهای خود را ورزش دهند و جریان الکتریکی تولید کنند.

آزمایش موفقیت‌آمیز یک خودروی پرنده

یک استارتاپ واقع در لندن، آزمایش خودروی پرنده تمام الکتریکی خود را با موفقیت در دبی انجام داده است.

یک خودروی پرنده لوکس که برای سفر درون شهری طراحی شده است، پرواز آزمایشی موفقیت‌آمیزی را در دبی اجرا کرد.

استارتاپ "بلودر اینداستریز" (Bellwether Industries) واقع در لندن، پرواز آزمایشی نمونه ابتدایی این خودروی پرنده تمام الکتریکی موسوم به "Volar eVTOL" را در ماه نوامبر به پایان رساند اما به تازگی، تصاویری را از این آزمایش منتشر کرده است. به گفته این شرکت، خودروی پرنده توانست در ارتفاع چهار متری با سرعت ۴۰ کیلومتر در ساعت پرواز کند.

نمونه ابتدایی Volar eVTOL، برای مالکان خصوصی و به عنوان جایگزینی برای خودروها طراحی شده است. این خودروی پرنده، فضای روی زمین را برای دوچرخه‌سواران و عابران پیاده آزاد می‌کند و ازدحام را کاهش می‌دهد اما شاید در عین حال بتواند امکان حمل‌ونقل درخواستی را نیز فراهم کند.

این شرکت قصد دارد یک نمونه ابتدایی در مقیاس کامل داشته باشد و آن را تا سال ۲۰۲۳ آماده و آزمایش کند. انتظار می‌رود که مدل نهایی در سال ۲۰۲۸ برای حمل و نقل بر اساس تقاضا و در سال ۲۰۳۰ برای مالکیت خصوصی در دسترس باشد که به کاربران امکان می‌دهد تا برای رفت و آمدهای درون شهری از آن استفاده کنند.

شرکت سازنده باور دارد که مردم تا ۱۰ سال آینده می‌توانند رفت و آمدهای درون شهری خود را از راه آسمان انجام دهند.

اگرچه شرکت هنوز تعداد مسافران را دقیقاً تأیید نکرده اما این خودرو نخستین وسیله نقلیه بدون بال‌های بزرگ یا تیغه‌های باز در جهان است که آن را برای استفاده شهری ایده‌آل می‌سازد.

بلودر اینداستریز پس از یک سال پروازهای سرپوشیده توانسته است هشت پرواز آزمایشی را با نمونه ابتدایی خودروی پرنده خود در آزمایش اخیر آن در دبی ثبت کند. به گفته این شرکت، پرواز آزمایشی دبی، پایداری و قابلیت کنترل نمونه ابتدایی را نشان داد و نشان‌دهنده آغاز مجموعه‌ای از پروژه‌های در حال توسعه است.

حسگری که همه ماسک‌ها را به ماسک هوشمند تبدیل می‌کند

پژوهشگران آمریکایی، نوعی حسگر ابداع کرده‌اند که می‌تواند همه انواع ماسک را به ماسک هوشمند تبدیل کند.

پژوهشگران یک حسگر جدید هوشمند برای ماسک ابداع کرده‌اند. این حسگر سبک‌وزن موسوم به "فیس‌بیت" (FaceBit)، از یک آهن‌ربای کوچک برای اتصال به هر نوع ماسک از جمله N95، ماسک پارچه‌ای یا ماسک جراحی استفاده می‌کند.

این حسگر نه تنها می‌تواند میزان تنفس، ضربان قلب و زمان پوشیدن ماسک را در لحظه حس کند، بلکه ممکن است با بررسی تناسب ماسک، جایگزین آزمایش‌های دست و پا گیر شود. سپس همه این اطلاعات به صورت بی‌سیم به یک برنامه نصب‌شده روی تلفن همراه هوشمند منتقل می‌شوند تا امکان نظارت بر سلامت کاربر را فراهم کنند. این برنامه می‌تواند فوراً به کاربر هشدار دهد که مشکلاتی مانند افزایش ضربان قلب یا نشت در ماسک ایجاد شده است. داده‌های فیزیولوژیکی نیز می‌توانند به پیش‌بینی خستگی، وضعیت سلامت جسمانی و وضعیت روحی کمک کنند.

اگر چه یک باتری کوچک انرژی فیس‌بیت را تأمین می‌کند اما این حسگر طوری طراحی شده است که بتواند انرژی را از هر منبع محیطی از جمله نیروی تنفس کاربر، حرکت و گرمای نفس کاربر و همچنین از خورشید به دست بیاورد. این کار، عمر باتری حسگر را افزایش می‌دهد و زمان بین دفعات شارژ را طولانی‌تر می‌کند.

"جوزیا هستر" (Josiah Hester)، سرپرست گروه پژوهشی دانشگاه نورث‌وسترن گفت: هدف ما این بود که یک ماسک هوشمند برای متخصصان مراقبت‌های بهداشتی طراحی کنیم. ما انرژی باتری را با برداشت انرژی از منابع گوناگون افزایش دادیم. این بدان معناست که می‌توان ماسک را به مدت یک یا دو هفته بدون نیاز به شارژ یا تعویض باتری استفاده کرد.

پژوهشگران در این پروژه دریافتند که دقت فیس‌بیت مشابه دستگاه‌های بالینی است و عمر باتری آن به ۱۱ روز بین دفعات شارژ می‌رسد.

هستر و همکارانش ابتدا با پزشکان، پرستاران و سایر کادر درمان صحبت کردند تا نیاز آنها به ماسک‌های هوشمند را بهتر درک کنند. در مجموعه بررسی‌های صورت گرفته مشخص شد که همه کادر درمان به اهمیت کیفیت ماسک عقیده دارند؛ به ویژه هنگامی که مستقیماً با بیماران مبتلا به عفونت ویروسی کار می‌کنند.

کارکنان مراقبت‌های بهداشتی برای اطمینان از اینکه ماسک‌های N95 به درستی روی صورت‌شان بسته شده است، به طور دوره‌ای تحت یک آزمایش ۲۰ دقیقه‌ای قرار می‌گیرند. آنها طی این فرآیند، ابتدا یک ماسک N95 و سپس یک سرانداز شفاف را روی کل سر خود قرار می‌دهند. سپس، آئروسل شیرین یا تلخ به درون سرانداز پمپاژ می‌شود. غلظت آئروسل به تدریج در سرانداز افزایش می‌یابد تا زمانی که توسط شخصی که ماسک تنفسی را پوشیده است، قابل تشخیص باشد. اگر کاربر پیش از تعداد معینی از پمپاژهای آئروسل، طعم تلخ یا شیرین را احساس کند، مشخص می‌شود که ماسک به درستی بسته نشده است.

دانشمندان یک "ذره هیبریدی" کشف کردند

فیزیک‌دانان یک ذره ترکیبی کشف کرده‌اند که با یک چسب قوی منحصر به فرد به هم متصل شده‌اند و می‌تواند گامی به سوی دستگاه‌های کوچک‌تر، سریع‌تر و کم مصرف‌تر باشد.

گروهی از فیزیک‌دانان مؤسسه فناوری ماساچوست(MIT) یک ذره هیبریدی(ترکیبی) را کشف کرده‌اند که می‌تواند راه را برای توسعه دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر و سریع‌تر در آینده هموار کند.

این ذره هیبریدی که ترکیبی از یک الکترون و یک فونون (شبه‌ذره‌ای که از ارتعاش اتم‌ها در یک ماده تشکیل می‌شود) است، در یک ماده مغناطیسی عجیب و دو بعدی شناسایی شد.

شبه ذره یا برانگیزش دسته جمعی عبارت است از ظهوریافتگی در سامانه پیچیده میکروسکوپی جامداتی که ذرات‌شان برهمکنش‌های ضعیفی در فضاهای خالی بین‌شان دارند. برای مثال، یک الکترون در نیمه‌رسانا می‌تواند جابجا شود. این جابجایی و حرکت به دلیل برهمکنش با هسته اتم و الکترون‌های دیگر، باید پیچیده و در مسیر پیچیده‌ای باشد، اما به نظر می‌رسد الکترونی با جرمی متفاوت، در حال جابجا شدن به صورت غیرآشفته در فضاهای خالی است. این الکترون که جرم متفاوتی دارد را شبه ذره الکترون می‌نامند.

با این حال بر اساس مطالعه‌ای که در مجله Nature Communications منتشر شده است، احتمالاً جالب‌ترین جنبه این کشف این است که وقتی دانشمندان نیروی بین الکترون و فونون را اندازه‌گیری کردند، مشاهده کردند که چسب یا پیوند ۱۰ برابر قوی‌تر از آنچه قبلاً برای سایر الکترون-فونون‌های شناخته شده تخمین زده شده بود، در آن وجود دارد.

محققان این ذره هیبریدی را در "تری‌سولفید فسفر نیکل "(NiPS۳) شناسایی کردند که یک ماده دو بعدی با ویژگی‌های مغناطیسی است که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است.

آنها به منظور استنباط فعل و انفعالات ذرات مختلف درون ماده، از یک لیزر فوق سریع استفاده کردند که پالس‌های نوری با طول مدت تنها ۲۵ فمتوثانیه ساطع می‌کند و به سمت نمونه‌ای از "NiPS۳" نشانه رفته است.

هنگامی که خاصیت مغناطیسی فعال می‌شد، این ذره هیبریدی فقط در زیر دمای معینی قابل مشاهده بود و پیوند قدرتمندی که آنها مشاهده و اندازه‌گیری کردند، نشان می‌دهد که الکترون و فونون ممکن است پشت سر هم تنظیم شوند و از هم تأثیر بگیرند. این بدان معناست که هر تغییری در الکترون بر فونون تأثیر می‌گذارد و بالعکس. به عنوان مثال، اعمال ولتاژ یا نور به ذره هیبریدی، الکترون را به طور معمول تحریک می‌کند و همچنین فونون را تغییر می‌دهد که بر خواص ساختاری یا مغناطیسی ماده تأثیر می‌گذارد. چنین تنظیم دوگانه‌ای می‌تواند به دانشمندان این امکان را بدهد که نه تنها خواص الکتریکی یک ماده، بلکه مغناطیس آن را با اعمال ولتاژ یا نور به آن تغییر دهند.

ذخیره انرژی تجدیدپذیر در بستر دریا

منابع انرژی تجدیدپذیر همان قدر که مفید هستند، نیازمند یک سیستم ذخیره انرژی پشتیبان هستند تا انرژی را برای زمان‌هایی که خورشید نمی‌تابد یا باد نمی‌وزد ذخیره کنند. باتری اقیانوسی(Ocean Battery) طراحی جدیدی برای سیستم‌های ذخیره انرژی است که تا حدودی شبیه به یک سد برق آبی بوده و در اعماق اقیانوس نصب شده و کار می‌کند.

باتری اقیانوسی که توسط یک استارتاپ هلندی به نام "Ocean Grazer" ساخته شده است به گونه‌ای طراحی شده که در بستر دریا در نزدیکی مولدهای انرژی تجدیدپذیر ساحلی مانند توربین‌های بادی، مزارع خورشیدی شناور و سیستم‌های جزر و مدی و موجی نصب می‌شود.

این دستگاه از سه جز تشکیل شده است که با یکدیگر مشابه یک سد آبی کار می‌کنند.

یکی از سه بخش آن، مخزنی بتنی در اعماق دریا است که تا ۲۰ میلیون لیتر آب تازه را در فشار پایین ذخیره می‌کند. بخش دیگر آن، سیستمی از پمپ‌ها و توربین‌ها است که این مخزن را به یک کیسه انعطاف‌پذیر در کف دریا متصل می‌کنند. برق اضافه منابع تجدیدپذیر را می‌توان برای پمپاژ آب از مخزن به درون این کیسه مورد استفاده قرار داد. زمانی که انرژی نیاز باشد، کیسه آزاد شده و تحت فشار آب دریای بالای خود، آب را وارد مخزن می‌کند و توربین‌ها را در مسیر تولید برق می‌چرخاند و شبکه را تغذیه می‌کند.

گروه سازنده این باتری در شرکت "Ocean Grazer" می‌گویند که بازدهی این سیستم بین ۷۰ تا ۸۰ درصد است و می‌تواند تعداد نامحدودی چرخه طی طول عمر بیش از ۲۰ ساله خود به انجام برساند.

ظرفیت هر مخزن بتنی ۱۰ مگاوات بر ساعت است، بنابراین افزایش تعداد مخازن می‌تواند ظرفیت کل را بالا ببرد و در صورت نیاز به انرژی بیشتر، می‌توان از موارد اضافه ماشین‌آلات پمپ و توربین نیز برای افزایش توان خروجی استفاده کرد.

اگر چه مفهوم یک باتری اقیانوسی جذاب است اما این تنها باتری اقیانوسی در دست تولید نیست.

سیستم بافت‌برداری جدید برای تشخیص آسان‌تر سرطان کبد

پژوهشگران روسی، یک سیستم بافت‌برداری نوری ابداع کرده‌اند که می‌تواند به تشخیص آسان‌تر سرطان کبد کمک کند.

پژوهشگران "دانشگاه ایالتی اوریول"(Oryol State University) در روسیه، یک سیستم بافت‌برداری نوری ابداع کرده‌اند که می‌تواند بین بافت سرطانی و سالم کبد تمایز قائل شود. این فناوری جدید می‌تواند تشخیص سرطان کبد را که ششمین سرطان شایع در جهان است، آسان‌تر کند.

"اوگنی ژربتسوف"(Evgenii Zherebtsov)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این فناوری به گونه‌ای طراحی شده است که با سوزن‌هایی که در حال حاضر برای بافت‌برداری کبد استفاده می‌شوند، سازگار باشد. بدین ترتیب، شاید روزی بتواند به جراحان کمک کند تا دستگاه‌های بافت‌برداری را با دقت بیشتری هدایت کنند و تعداد اشتباهات هنگام برداشتن نمونه‌های بافت که برای تشخیص استفاده می‌شوند، کاهش یابد.

به گفته پژوهشگران، این سیستم بافت‌برداری نوری می‌تواند به صورت قابل اعتمادی میان سلول‌های سرطانی و سالم موش‌ها تمایز قائل شود. همچنین، این سیستم در آزمایش‌های ابتدایی انجام‌شده در افراد مشکوک به سرطان کبد، امیدوارکننده بود.

"النا پوتاپووا"(Elena Potapova)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: روش‌های بافت‌برداری نوری مانند روشی که ما ابداع کرده‌ایم، تشخیص بافت‌های سالم و بافت‌های دارای تومور را با دقت بالایی ممکن می‌سازند. اگرچه سیستم ما به طور خاص برای استفاده در جراحی شکم طراحی شده است اما نتایج پژوهش نشان می‌دهند که فناوری‌های مشابه می‌توانند برای سایر کاربردهای پزشکی نیز سودمند باشند.

پژوهشگران، این دستگاه جدید را هنگامی طراحی کردند که جراحان همکار آنها متوجه شدند که انجام دادن بافت‌برداری سوزنی دقیقاً در محل مناسب چقدر دشوار است. تشخیص تومورها در مراحل ابتدایی، هنگام وارد کردن یک سوزن توخالی کوچک در کبد برای گرفتن نمونه بافت، دشوار است. اگر سوزن در محل نادرستی قرار داده شود و تومور را از دست بدهد، می‌تواند تشخیص نادرست را به همراه داشته باشد.

این سیستم بافت‌برداری نوری جدید، روش طیف‌سنجی بازتابی و "تصویربرداری از طول عمر فلورسانس"(FLIM) را برای ارزیابی نشانگرهای مرتبط با متابولیسم سلولی که در سلول‌های سالم و سرطانی متفاوت است، ترکیب می‌کند. این کار می‌تواند به جراحان کمک کند تا محل سرطان را در زمان واقعی ببینند و بتوانند بهترین محل را برای گرفتن نمونه بافت شناسایی کنند.

طیف‌سنجی بازتابی، ویژگی‌های بافت را بر اساس نحوه انعکاس نور نشان می‌دهد. تصویربرداری از طول عمر فلورسانس، بافت‌ها را در معرض طول موجی از نور قرار می‌دهد که فلورسانس را القا می‌کند و سپس مدت زمان محو شدن فلورسانس را اندازه می‌گیرد. زمان فروپاشی فلورسانس، به حضور مولکول‌هایی بستگی دارد که در متابولیسم مهم هستند.