Головні науково-технологічні досягнення та відкриття тижня: 24 – 31 липня
Цього тижня ми дізналися про гель, що регенерує та зміцнює зубну емаль, про нову пряжу з пластику, яка на дотик схожа на традиційні нитки і яку можна переробляти нескінченно. Також вчені розробили перстень, здатний безперервно моніторити до чотирьох хімічних маркерів здоров’я з поту пальців.
Про ці та інші вражаючі новини та важливі події – у нашому огляді.
ГЕЛЬ, ЩО РЕГЕНЕРУЄ ЗУБНУ ЕМАЛЬ
Науковці з Ноттінгемського університету (Велика Британія) створили матеріал для імітації біологічних процесів, які природним чином формують зубну емаль. Згідно з дослідженням, гель може відновлювати емаль, ослаблену втратою мінералів або ерозією, зміцнювати емаль, яка ще здорова, та допомагати захищати зуби від майбутніх пошкоджень.
Фото: Peter Kasprzyk / Unsplash.
Новий гель не містить фтору, а створений на основі білків, які наслідують природний процес формування емалі в дитячому віці. Після нанесення гелю на зуб, він утворює тонке, але міцне покриття, яке проникає в поверхню зуба та заповнює дрібні тріщини, пори та інші пошкоджені ділянки. Це покриття потім діє як каркас для відновлення мінеральної структури емалі.
На наступному етапі гель залучає іони кальцію та фосфату зі слини та використовує їх для утворення мінеральних кристалів. Нові кристали ростуть відповідно до існуючої структури зуба, що дозволяє їм з’єднуватися з природною тканиною, а не утворювати окреме покриття. Це допомагає відремонтованій поверхні відновити і мікроскопічну архітектуру, і фізичні властивості здорової емалі.
Цей матеріал може допомогти людям з оголеним дентином. Дентин – це м’якший шар під емаллю зуба, і він може оголитися, коли емаль стирається. При нанесенні на оголений дентин гель утворює шар, схожий на емаль. Це зменшує чутливість зубів.
Дослідники перевірили відновлену емаль в умовах повсякденного життя. Вона витримувала чищення зубів, жувальне навантаження та вплив кислої їжі так само, як здорова природна емаль.
ПРЯЖА З ПЛАСТИКУ, ЯКУ МОЖНА ПЕРЕРОБЛЯТИ ВІЧНО
Фото: Феліс Франкель.
Вчені Массачусетського технологічного інституту розробили пряжу, виготовлену з різновиду пластику, який зазвичай використовується у виробництві пляшок для молока та пакетів для продуктів. Нова пряжа, яка на дотик схожа на традиційні швейні нитки, може бути вплетена в еластичний, легкий одяг. Дослідники кажуть, що після використання одяг, виготовлений з такої пряжі, можна… розплавити та переробити у нову пряжу, а потім вплести у новий одяг або відлити у ґудзики, пряжки для ременів та інші пластикові аксесуари.
Дослідники виявили, що навіть після 10 циклів пряжа залишалася такою ж міцною та гнучкою, як звичайна «вихідна» нитка.
«ЧОТИРИНОГИЙ» АПАРАТ, ЗДАТНИЙ ВИТЯГАТИ ЛЮДЕЙ З ВОДИ
Науковці з Китаю та США розробили QuadBoat – незвичайного чотириногого робота-рятувальника. А надихнув їх на це відкриття… павук. Павук-рибалка, який спритно бігає по гладі ставків і повільних струмків.
Фото: Чжан Хуан та Цянь.
Секрет павука-рибалки – довгі лапки, що розподіляють вагу тіла по поверхні. Тиск на поверхню стає меншим поверхневого натягу і комаха – буквально ходить по воді.
У робота так само є центральний корпус і чотири ноги, а керує ними спеціальний алгоритм, який планує кожен крок і водночас стабілізує апарат під час руху.
Поки що QuadBoat випробували в басейні. Спершу перевірили, чи вміє він рухатися заданим маршрутом, а потім – чи здатен помітити плавучу ціль, наздогнати її та підняти з води. Усі завдання робот виконав.
Далі його чекають складніші умови, ближчі до реального порятунку. Якщо все вийде, така машина колись стане в пригоді рятувальним командам по всьому світу – щоб знаходити та витягати постраждалих з води значно швидше.
ВЧЕНІ БЕЗ СОРТУВАННЯ НАВЧИЛИСЯ ПЕРЕТВОРЮВАТИ ПЛАСТИК НА ВОДНЕВЕ ПАЛИВО
Фото: Younghee Lee/CUBE3D Graphic.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) та Південної Кореї представили технологію, яка допомагає боротися з пластиковими відходами та одночасно виробляти водень.
Під час випробувань учені використали суміш трьох найпоширеніших видів пластику: поліетилентерефталат (PET), поліетилен (PE) і поліпропілен (PP). Попередньо сортувати їх не довелося. У результаті вдалося отримати водень із 90% хімічної чистоти.
Порівняно з існуючими способами виробництва водню, новий метод має дві важливі переваги. Він застосовується при температурі приблизно на 300−400° C нижчій, а близько 75% вуглецю, який утворюється в процесі, залишається у твердому вигляді, а не потрапляє в атмосферу у вигляді вуглекислого газу.
Дослідники вважають, що поєднання нижчих температур процесу, уловлювання вуглецю та можливості працювати зі змішаними пластиковими відходами відкриває практичний шлях до виробництва чистого водню з пластику.
У дослідженні використовували пластик, з якого виготовляють пакети, соломинки, контейнери та пляшки для напоїв. Саме ці матеріали є одними з найпоширеніших джерел пластикового забруднення довкілля.
ПЕРСТЕНЬ, ЯКИЙ АНАЛІЗУЄ ЛЮДСЬКИЙ ПІТ
Інженери з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго створили розумний перстень, який з поту пальців одночасно та безперервно відстежує до чотирьох різних хімічних біомаркерів. Біомаркерами, які розумний перстень може відстежувати в поті, є глюкоза, кетони, аскорбінова кислота (вітамін С), сечова кислота, лактат та етил (алкоголь, тобто).
Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Щоб перстень виявляв біомаркери в поті, фізичні вправи чи інші навантаження не потрібні. Піт пасивно витягується крізь поверхню шкіри. За це відповідає осмотичний гідрогель, м’який полімер, що безболісно витягує рідину. Зібраний піт аналізує електрохімічні сенсори усередині перстня, а результати аналізу бездротово надходять на смартфон.
Перстень живиться від акумулятора, який забезпечує живлення до 12 годин роботи між зарядками. Роботу пристрою забезпечує електронна плата, менша за 25-центову монету. Зовнішня оболонка розумного перстня виготовлена з полімеру і надрукована за допомогою 3D-друку.
За словами вчених, одночасне відстеження кількох біомаркерів має потенціал розширити картину здоров’я в режимі реального часу в багатьох сценаріях, включаючи лікування діабету, відстеження харчування, не кажучи вже про контроль водіїв на дорозі.
Підготувала Мар’яна Рабченюк (за матеріалами преси).
Перше фото: shutterstock.com.