Метка: 3D-печать

В Калифорнийском технологическом институте создали самую маленькую в мире копию Моны Лизы.

Еще в 2006 году специалисты Caltech (Калифорнийского Технологического института) разработали метод сложения длинной нити ДНК в заданную форму. Эта методика получила название ДНК оригами. И сейчас в том же институте был сделан следующий шаг в развитии этой работы. Теперь ученые лаборатории Лулу Цянь (Lulu Qian) создали недорогой метод, с помощью которого нить ДНК самоорганизуется в большой массив, создавая нечто наподобие холста с заданным изображением. Для начала ученые создали мини-фильм, в котором ДНК оригами складывается в крохотную копию шедевра великого Леонардо — Джоконду.

Пока все это выглядит как забавная игра. Но на деле методы ДНК оригами сулят настоящую революцию в области нанотехнологий, ведь благодаря им ученые смогут создавать молекулярные устройства и «умные» программируемые материалы.

Результаты проделанной работы ученые опубликовали в журнале Nature — https://www.nature.com/articles/nature24655 
Более подробно об этой новости можно прочесть на официальном сайте Caltech — http://www.caltech.edu/news/worlds-smallest-mona-lisa-80563

«Нано Лиза» из Калифорнийского технологического института

Математики нашли доказательства теоремы 44-летней давности.

Новость для любителей математики. «Теорема о покрытии сферы полосками», сформулированная венгерским математиком Ласло Фейешем Тотом в 1973 году, была, наконец, решена. Разгадать ее математическую тайну удалось Александру Андреевичу Полянскому, сотруднику МФТИ, и его коллеге Цзылинь Цзян (Zilin Jiang) из израильского института Технион. Доказательство теоремы опубликовано в журнале Geometric and Functional Analysis –
https://link.springer.com/article/10.1007/s00039-017-0427-6

Теорема Ласло Фейеша Тота, если говорить упрощенно, состоит в том, чтобы закрыть круг любых размеров, используя полоски (плоскость между двумя параллельными прямыми), не оставляя «дырок», но так, чтобы суммарная ширина всех используемых полосок была меньше диаметра закрываемого круга.

На взгляд обывателя такая задача звучит почти как парадокс: закрыть теоретическое круглое отверстие тем, что суммарно меньше этого отверстия. Но, оказалось, что это вполне возможно. И в перспективе это математическое достижение поможет в решении задач в химии, физике, программировании и т.д.

Подробнее:
https://www.vesti.ru/doc.html?id=2962329&cid=2161#
https://360tv.ru/news/zdorove/shizophrenia-russia/

3D печать бактериями

Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) и его коллеги из Массачусетского технологического института разработали метод печати бактериями. Для этого они использовали гидрогель на основе плуроновой кислоты, чтобы удерживать воду и питательные вещества — основу жизни и функционирования бактерий. Прии этом такой гидрогель вполне подходит для печати на 3D принтере.

С помощью гидрогеля ученые поставили очень любопытный эксперимент. Они генетически модифицировали бактерии, чтобы те, реагируя на определенное вещество, выделяли флуоресцентный белок. После этого тремя типами бактерий, реагирующих на три разных вещества, они напечатали рисунок на эластичном материале, который помещался на человеческую руку. В итоге получилась бактериальная «татуировка», которая светилась, реагируя на определенные вещества.

Эта технология открывает очень интересные перспективы. Ведь благодаря ей можно будет создавать не только специальные химические датчики, реагирующие на изменения окружающей среды, но и умные лекарства, и даже бактериальные микросхемы.

Подробнее — https://www.nkj.ru/news/32739/

Рисунок, напечатанный бактериями

Интересная находка в созвездии Льва

В последнее время много находят разных интересных экзопалнет. Но открытая в созвездии Льва K2−18b привлекла особое внимание. Дело в том, что она находится в обитаемой зоне своего светила, и при этом относится к классу суперземель (не более, чем в 10 раз массивнее нашей планеты). К сожалению, пока невозможно точно сказать, что происходит на ее поверхности. Ученые надеются обнаружить там воду. Но получить более подробную информацию о K2-18b станет возможно только с помощью телескопа Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован не ранее 2019 года.

Подробнее об этом:
https://regnum.ru/news/innovatio/2354064.html 
https://www.popmech.ru/science/news-400262-dve-superzemli-obnaruzhili-v-sozvezdii-lva/ 

 

Соавтор исследования, репродуктолог и руководитель Исследовательского института женского здоровья (Women’s Health Research Institute) при Северо-Западном университете (Northwestern University) Тереза Вудрафф (Teresa Woodruff) уже назвала «распечатанный» биопротезный яичник «Святым Граалем биоинженерии в области репродуктивной медицины». По мнению Вудрафф, основной целью проекта является помощь онкологическим пациенткам, женщинам, ставшим бесплодными в результате лечения рака.

Яичники — важнейшая часть женской репродуктивной системы. Во-первых, в них вырабатываются половые гормоны. Во-вторых, пока женщина находится в репродуктивном возрасте, именно в яичниках раз в месяц созревают яйцеклетки, пригодные — если всё в порядке — к оплодотворению. Этот процесс носит название «овуляция» — и искусственный яичник должен уметь его воспроизводить.

Чтобы решить эту задачу, Вудрафф и её коллеги при помощи 3D-принтера создали специальный «каркас» из гидрогеля, материала, состоящего из 99% воды и небольшого количества полимера, придающего конструкции твёрдость. В каркасе были сделаны небольшие отверстия для размещения фолликулов, структурных элементов яичника.

Каждый фолликул содержит один ооцит (яйцеклетку), вокруг которого располагаются клетки, вырабатывающие гормоны. В процессе овуляции фолликул созревает, разрывается, и яйцеклетка выходит из яичника в маточную трубу.

Помимо пространства для созревания фолликулов, в искусственном яичнике нашлось место для кровеносных сосудов, обеспечивающих клетки кислородом и питательными веществами.

В ходе эксперимента биопротезные яичники были «засеяны» фолликулами и помещены внутрь самок мышей, собственные яичники которых были удалены. После спаривания каждая из подопытных мышей родила, по меньшей мере, двух мышат.

По словам Вудрафф, в организме мышей «распечатанные» яичники превратились в «функциональные мягкие трансплантаты». Животные-реципиенты действительно управляли развитием тканей яичников, поскольку наличие отверстий для кровоснабжения сделало каркас полноценным биопротезом.

Сейчас исследователи планируют улучшить свою разработку, причём в первую очередь они займутся работой над имеющимися в протезе отверстиями.

«Это первая версия биопротезного яичника, — рассказывает соавтор работы Рамиль Шах (Ramille Shah), доцент материаловедения и инженерии из Школы инженерии и прикладной науки Маккормика (McCormick School of Engineering and Applied Science), — и то, что она начала работать, было приятным сюрпризом.

Если вы посмотрите на поперечный срез искусственного яичника, вы увидите, что он содержит много отверстий различного размера и формы. Благодаря этому в нём могут размещаться фолликулы, находящиеся на разных этапах созревания.

Нужно, чтобы в биопротезе могли разместиться и мелкие, и более крупные фолликулы. Кроме того, фолликулы должны иметь возможность взаимодействовать между собой так, как они делают это в естественных условиях: один получает специальный сигнал и созревает, а другие остаются в «спящем» состоянии».

По словам Шах, структура обычного яичника намного сложнее структуры разработанного биопротеза. Однако исследовательница надеется максимально точно воспроизвести оригинал во второй версии «3D-яичника».

Ранее учёным уже удавалось «распечатывать» искусственные хрящи, мышцы и кости и успешно пересаживать их пациентам. Однако попытка воспроизвести яичник была проведена впервые.

По мнению доктора Энтони Атала (Anthony Atala), директора Института регенеративной медицины при медицинском центре Университета Уэйк-Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine), не принимавшего участия в работе, стратегия создания биопротезов с помощью 3D-печати выглядит следующим образом: сложные искусственные ткани, разработанные вручную, воспроизводятся при помощи принтера: «Печать даёт возможность менять размеры. Кроме того, она делает процесс воспроизводимым, ведь вы можете раз за разом распечатывать одну и ту же ткань с заданными параметрами. Благодаря 3D-печати обеспечивается точность, клетки можно разместить именно там, где они нужны. И, наконец, автоматизация процесса создания биопротезов со временем снизит их стоимость».

Сложно сказать, когда новая технология станет доступна пациентам. Авторы исследования надеются, что это произойдёт в ближайшие пять лет. Однако, по всей видимости, первые искусственные яичники, созданные для людей, не будут воспроизводить овуляцию — их единственной функцией станет выработка гормонов.

В мечтах исследователей — создание подхода, который помог бы девочкам, вынужденным проходить лечение от рака ещё до наступления полового созревания. По словам доктора Вудрафф, врачи могли бы извлекать яичник — или его часть — до начала химиотерапии, сохранять полученные ткани при помощи криотехнологий, а затем возвращать в организм пациентки уже в составе биопротеза. Отвечая на вопрос, почему нельзя просто вернуть яичник на своё место после окончания лечения, доктор Вудрафф пояснила: «Ткань, окружающая фолликулы, может содержать раковые клетки. А мы не хотим возвращать опухоль в тело пациентки. Пересадка фолликулов помогла бы минимизировать риск рецидива».

Благодаря 3D-Printed Habitat Challenge НАСА убивает сразу двух зайцев. Во-первых, получает технологии, которые в будущем позволят строить дома на других планетах. Предполагается, что этим займутся автономные роботы — их будут заблаговременно засылать в новые миры. Во-вторых, теми же методами можно строить недорогие дома на Земле, там, где традиционные материалы недоступны.

Конкурс организован в рамках программы НАСА Centennial Challenges в сотрудничестве с Университетом Брэдли (Bradley University). Он состоит из трёх основных этапов, некоторые из них подразделяются на фазы.

В ходе первого этапа команды должны были представить концепт марсианского обиталища, напечатанного на принтере. Он завершился 27 сентября 2015 года, награды вручили трём командам. Первое место и 25 000 долларов заслужили Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office — они разработали концепцию ледяного дома и предложили использовать для постройки водные ресурсы Марса. Серебряную медаль и 15 000 заработала Gamma, в команду вошли представители компаний Foster+Partners, Astrobotic и профессор Университета Нью-Мексико Пенни Бостон (Penny Boston). Бронза — но не деньги — досталась LavaHive. Вот как выглядит дизайн-победитель (остальные варианты можно посмотреть в блоге НАСА на Tumblr):

Нынешний, второй этап конкурса посвящён уже не теории, а практике. В рамках первой фазы команды должны были решить, какие материалы нужно использовать для печати, собрать 3D-принтер, напечатать усечённый конус и цилиндр. Очки присваивали после лабораторных испытаний образцов. Среди победителей снова оказались сотрудники Foster+Partners — теперь они объединились с компанией Branch Technology и взяли золото благодаря вот такому строительному блоку:

«Когда я вижу осязаемые объекты, напечатанные на 3D-принтере в ходе этой фазы, цели этого конкурса кажутся мне как никогда достижимыми, — делится впечатлениями менеджер программ Centennial Challenges Монси Роман (Monserrate „Monsi“ Roman). — Это первый шаг к постройке законченной структуры здания, и потенциал использования этой технологии для освоения космоса вызывает восхищение».

В ходе второй фазы второго этапа участники представят балки собственного производства. НАСА отмечает, что принять участие в ней смогут и новые команды. Среди них могут быть и россияне — доступа к конкурсу лишены граждане из нескольких государств и, судя по информации на сайте агентства, Россия в их число не входит. Ну а самое интересное начнётся уже на третьем этапе конкурса — команды перейдут к собственно постройке жилища, а победитель получит приз в размере 1,4 миллионов долларов.