10 инноваций на столько значительно, что, возможно, изменят нашу жизнь

Ученые и инженеры постоянно думают, как улучшить мир, а потом пытаются свои идеи воплотить в жизнь. На последующих страницах мы представляем 10 идей, которые могут оказаться ориентир – между прочим, синтетический аналог ДНК, очистка воды маслом и кардиостимуляторы, в японии энергию из крови. Это уже не фантазии, а проверенные, дающие надежду на распространение решения, а иногда даже работающие прототипы. Каждый из этих изобретений-это доказательство того, что то, что сегодня кажется невозможным, завтра может стать реальностью.
Редакция

Новые формы жизни – без ДНА

Синтетические организмы, основанные на частицах, образовавшихся на человека, могут развиваться и развиваться

ДНК ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ ПРОШЛОГО. Биологи syntetycy создали частицы названы XNA, которые не уступают с точки зрения возможности kwasom deoksyrybonukleinowemu (ДНК) и rybonukleinowemu (РНК), а в некоторых отношениях даже превосходят их. XNA позволит безопасно работать в лаборатории формы жизни, которые не будут нуждаться в ДНК, функционирования и развития.

„Трудно себе представить жизнь без системы хранения и воспроизведения генетической информации, но ДНК и РНК не единственный вариант, – объясняет Филипп Холлигер из Medical Research Council s Laboratory of Molecular Biology в Кембридже. – Другие аналогичные полимеры – а их еще по крайней мере шесть – могут выполнять те же функции”.

Название XNA-это сокращение от „xeno компании sgs acid” (кислота ksenonukleinowy; „ксено” означает „чужой”). Структура XNA, как и ДНК, напоминает витой лестницей. В ДНК ступени образуют четыре различные правила азотные нуклеотиды, обозначаются буквами A, C, G и T. Сторону лестницы, называемая скелетом ДНК, состоят из группы веществ, фосфатов и сахаров. Ученые уже 30 лет экспериментировали с cukrami, чтобы получить синтетические нуклеиновые кислоты, полезные в медицинских исследованиях.

Создавая XNA, Холлигер и его команда не изменили, просто сахара в цепи ДНК, но заменили их совсем другими частицами – циклогексана и treozy. Что не менее важно, получили ферменты, которые, сотрудничая с XNA, образуют полную систему генетического. Спасибо энзимы XNA способно к этому, что не возможно в случае других синтетических нуклеиновых кислот – в молекулярной эволюции. Внутри живых клеток ферменты, называемые полимеразами вырубают, wklejają и соединяют молекулы ДНК с целью получения с них генетической информации. Если бы не это взаимодействие, ДНК сохраняется в бесполезных, как покрытый пылью энциклопедия. Холлигер przeprogramował полимеразы таким образом, чтобы „переводили” ДНК на XNA, и наоборот, создавая, таким образом, новая система хранения и передачи генетической информации, что является основой эволюции. Один из видов XNA, называемый HNA, надежно вел себя изменения в вашем генетическом коде и развивались так, чтобы белки были синтезированы все точнее.

Если Holligerowi удастся увеличить функциональность XNA и его ферментов, можно будет заменить ДНК и РНК в живых клетках. Ученые могли бы начать с простых бактерий, удаляя из них ДНК и подставляя в это место XNA.

Можно было бы также ввести XNA для protokomórek – зародышей новой формы жизни, которая занималась бы разработкой громкоговорителей себя непредсказуемо. Несмотря на то, что некоторые биологи syntetycy, как J. Craig Venter, сделали значительно прогресс в изменении существующего генетического кода, никто не создал в полностью искусственной жизни.

Холлигер подчеркивает, что, хотя для создания форм жизни, основанных на XNA путь долгий, это уже сейчас мы можем увидеть их преимущества. Если такой организм начнет меня грьізть из-под контроля, погиб бы лишен постоянного источника специфических ферментов. Одновременно XNA не wbuduje в геномы природных организмов, так как не будут приняты их ферменты. Например, бактерии с XNA, созданы для поглощения разливов нефти не будут влиять на функционирование естественных организмов.

Тот факт, что XNA является взаимодополняющим по отношению к ДНК, и в то же время его структура является уникальной, делает, что оно может быть чрезвычайно полезным в исследованиях, медицинских, биотехнологических и биологических. По мнению Holligera, можно создать XNA, которые после введения в организм человека обнаруживает ранние признаки заболевания, обнаружить с помощью современных методов.

Стивен Беннер, стипендиат Foundation for Applied Molecular Evolution в Гейнсвилл (Флорида), также внесли свой вклад в развитие этих исследований, расширяя генетический алфавит две новые правила азотные нуклеотидов – С и P. Богаче генетический алфавит может обогатить существующие пулы генов, а следовательно, и белков. „Нашей целью является создание систем, которые ведут себя так, как биологические системы, хотя ими не являются, – объясняет Беннер. – Мы считаем, что все, что вы можете сохранить в виде шаблона, также можно создать”.
Ferris Jabr

Пена, которая восстанавливает дыхание

Благодаря mikropęcherzykom кислорода жертвы нападения астмы или удушья zyskałyby драгоценные минуты

Всего лишь несколько минут после остановки дыхания из – за застревая в трахею инородного тела, тяжелого приступа бронхиальной астмы или повреждения легких – они начинают унывать действия мозга. Вскоре после этого наступает остановка сердца и смерть. Doraźny способ спасения жизни, используется в скорой помощи или в больницах, заключается в введении через ротовую полость в трахею специальной трубки. Этот метод бывает опасна и отнимает довольно много времени.

Инъекции в этом случае раствора, содержащего микропузырьки кислорода позволило бы держать жертву в живых в течение как минимум 15 минут и получить время, чтобы перевезти ее в больницу или проведение процедуры в операционной. Достаточно секунды, чтобы кислород впиталось в кровь. Микропузырьки слишком малы, чтобы привести к эмболии газовый – блокировать кровоток, вызывая инсульт или сердечный приступ.

Для создания такого загрузочного пены команда Boston Children’s Hospital во главе с кардиолога Джона Kheira использовал достижения современной нанотехнологии. Микрочастицы с липидный конвертом сегодня служат как для подачи препаратов, и красителей используемых препаратов. Команда Kheira ставил фосфолипидов через камеру с кислородом, с помощью звуковых волн, чтобы стимулировать ингредиенты для создания микрочастицы, а затем zagęścił их в центрифуге. Полученные микропузырьки – чистый кислород, окруженный липидный мембраной толщиной в несколько нанометров – имеют диаметр 4 мкм. Поскольку давление кислорода в mikropęcherzykach выше, чем в крови, в связи с красными krwinkami очень легко он в них проходит. После опорожнения желчного двуслойные оболочка сжимается, изменяя шайбу толщиной менее микрон, которая беспрепятственно перемещается в сердечно-сосудистой системе.

В рамках исследования на 15 минут blokowano дыхательные пути кроликов под общим наркозом. У тех, которым вводили раствор с кислородом, хотя полного лишения дыхания, значительно реже доходило до остановки сердца или уверенны органов, чем у тех, которым дали лактат.

Это решение является „достаточно революционный в сравнении с тем, что мы используем в настоящее время, – говорит Рэймонд Келер из Johns Hopkins University, nieuczestniczący в этих исследованиях – потому, что в большинстве процедур со стороны дыхательной системы необходимо хоть в минимальной степени действовать”.

Недостатком предлагаемого решения является то, что из-за быстрой абсорбции кислорода в кровь, необходим постоянный приток раствора, а включает в себя большое количество физиологического раствора, необходимой, чтобы пена плавно переходил в кровь. Количество жидкости раздражает пациенту в течение 15 минут может привести к отеку, который, в свою очередь, грозит остановкой сердца. Команда Kheira работает над улучшением формулы, так, чтобы требовалось меньшее количество физиологического раствора.

Проблемой является также то, что, когда прекращается дыхание, в организме возникает избыток углекислого газа. Однако, – как отмечает Келер – организм справится с ней значительно легче, чем с полным отсутствием кислорода. Если интересно проявить себя в дальнейших исследованиях на животных (а потом и с участием человека), кислородный раствор позволит спасателям или сотрудникам операционного блока получить спасительные минуты, прежде чем другие методы лечения для спасения жизни. В таких случаях, как говорит Келер – „стоит иметь резервный план”.
Кэтрин Хармон