Tehnologia depășește, cu fiecare zi, granițele imaginației, având un impact colosal asupra oamenilor. Când ne gândim la un robot, primul lucru care ne vine în minte este de obicei metalul dur, dar acesta nu are o atingere delicată, astfel încât oamenii de știință apelează din ce în ce mai mult la componente moi, pentru a crea roboți mai dinamici, care pot manipula obiecte fragile și pot naviga mai ușor în medii imprevizibile. Însă acești roboți moi prezintă un dezavantaj: nu sunt capabili să ridice greutăți foarte mari.

În prezent, o echipă internațională de oameni de știință a reușit să creeze un mușchi artificial de 100 de ori mai puternic decât cel ,,natural”.  Pentru a obține acest rezultat, ei au folosit un material revoluționar care își schimbă cu ușurință proprietățile. Cercetătorii speră că noile fibre ar putea fi utilizate la membrele protetice, roboți, exoscheleturi și chiar la îmbrăcăminte.

Oamenii de știință și-au dezvoltat mușchii potrivit unui principiu similar: faptul că un material bobinat se poate întinde ca un mușchi. Ideea a fost dezvoltată de Ray Baughman și colegii săi de la Universitatea din Texas din Dallas, care au descoperit că răsucirea chiar și a unui material simplu, precum firul de cusut sau firul de pescuit poate crea o structură asemănătoare mușchilor ce poate ridica greutăți de 100 de ori mai grele decât mușchiul uman.

Acum, echipa lui Baughman a dezvoltat fibre mai puternice, folosind materiale la fel de ieftine. Bambusul sau mătasea, de exemplu, sunt răsucite într-o bobină și acoperite cu o teacă care poate răspunde la căldură sau modificări electrochimice, determinând mușchiul rezultat să se contracte și să se miște.

Noul mușchi creat ar funcționa cel mai bine în cazul dispozitivelor medicale minuscule, conform lui Baughman.

Echipa speră ca materialele lor să poată fi folosite în îmbrăcămintea inteligentă, care răspunde vremii. Într-un experiment, au tricotat fibrele într-un material textil care, ca urmare, răspunde la umiditate devenind mai poros. „Vă puteți imagina un astfel de material textil ar putea fi mai deschis sau mai izolant”, spune Sameh Tawfick de la Universitatea Illinois, din Urbana-Champaign.

Jinkai Yuan de la Universitatea din Bordeaux și colegii săi și-au creat fibrele folosind polimer și grafen – un material mai puternic decât diamantul. Mehmet Kanik de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) a adoptat o abordare diferită. Echipa sa a dezvoltat un material care se înfășoară în mod spontan, cum ar fi lujerii unei plante de castraveți. Au testat mușchiul într-un biceps artificial în miniatură, pe un braț uman, care ridică o greutate atunci când se aplică căldură.

Noua tehnologie ar putea fi folosită pentru orice, de la sarcinile zilnice, precum recoltarea strugurilor, până la procedurile de precizie, precum lucrările de reparație chirurgicală din interiorul corpului nostru.

„Ceea ce ne dorim sunt roboți moi, siguri, conformi, care au forță, care au proprietățile care sunt acum realizabile cu sisteme cu corp greu”, a declarat robotista Daniela Rus, directorul Laboratorului de Informatică și Inteligență Artificială al MIT.

Potrivit cercetătorilor, invenția face un pas spre progresul științific având potențaialul de a contribui la dezvoltarea unei serii de micro-mușchi care pot să construiască un organ chiar mai complex.

Articolul Oamenii de știință au creat mușchi artificiali foarte puternici apare prima dată în Jurnal Social.

Omul nu se poate transforma cu ușurință în ceva ce nu este, doar în cazul în care este vreun supererou – însă celulele sale pot. Oamenii de știință au descoperit recent o modalitate de a transforma o celulă a sistemului imunitar într-un neuron – două celule cu forme și funcții complet diferite. Tehnologia inovatoare le va permite acestora să studieze mai bine maladii, precum Alzheimer și autism și să găsească noi tratamente.

Celulele imune se pot transforma direct în neuroni funcționali în laborator, în aproximativ trei săptămâni, prin adăugarea a doar patru proteine, potrivit cercetătorilor de la Facultatea de Medicină a Universității Stanford.

Această dramatică transformare nu necesită transformarea celulelor în pluripotente (celule care se diferențiază în aproape toate tipurile de celule), ci se produce printr-un proces mai direct, denumit transdiferențiere (etapă în care celulele se transformă dintr-un tip în altul).

Transformarea se produce cu o eficienţă relativ ridicată (generând până la 50.000 de neuroni dintr-un mililitru de sânge) şi se poate obţine cu mostre de sânge proaspete sau în prealabil congelate şi stocate, ceea ce îmbunătățește în mod substanțial oportunitățile de a studia tulburările psihice, precum schizofrenia și autismul.

,,Sângele este unul dintre eșantioanele biologice cel mai uşor de obţinut”, a declarat Marius Wernig, conducătorul studiului. ,,Aproape toţi pacienţii care se internează într-un spital lasă o mostră de sânge, iar aceste mostre se îngheață şi se stochează pentru studierea ulterioară. Această tehnică reprezintă un progres uriaș, ce deschide posibilitatea de a învăţa despre procesele complexe ale bolilor, prin studierea unui mare număr de pacienţi”.

Transdiferențierea a fost dezvoltată pentru prima dată în laboratorul prof. Wernig în 2010, când el și colegii săi au arătat că pot converti celule ale pielii de șoarece în neuroni, fără a induce celulele să devină pluripotente – o etapă de dezvoltare flexibilă în care celulele se pot converti în aproape orice tip de ţesut. Ei au continuat să demonstreze că tehnica ar putea fi utilizată și pe pielea umană și pe celulele hepatice.

Potrivit studiului, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, producerea de celule stem pluripotente induse de la un mare număr de pacienți este costisitoare și laborioasă. În plus, obținerea de celule ale pielii implică o procedură invazivă și dureroasă.

Deși este posibilă transformarea directă a celulelor pielii în neuroni, acestea trebuie să fie în primul rând cultivate în laborator o perioadă de timp până la creșterea numărului lor – proces ce ar putea duce la mutații genetice care ar schimba celulele unei persoane.

În noul studiu, echipa de cercetători s-a concentrat pe celulele T – celulele albe din sânge – care joacă un rol important în cadrul sistemului imunitar, contribuind la distrugerea agenților patogeni. Din contră, neuronii sunt celule lungi şi subţiri capabile să conducă impulsurile electrice pe toată lungimea lor şi să le treacă de la o celulă la alta. Dar în ciuda formelor, locurilor şi misiunilor biologice enorm diferite ale celulelor, cercetătorii au descoperit că este nesperat de uşor să le completeze căutarea.

,,Este șocant de simplu să transformi celulele T în neuroni în câteva zile”, a spus Wernig. ,,Celulele T sunt celule imune foarte specializate cu o formă rotundă simplă, astfel încât rapida transformare este ceva uluitor”.

Neuronii umani rezultați nu sunt perfecți. Le lipsește capacitatea de a forma sinapse mature sau conexiuni între ei. Totuşi, ei sunt capabili să ducă la îndeplinire principalele funcţii fundamentale ale neuronilor, iar autorii speră că vor putea îmbunătăţi mai mult tehnica pe viitor. Între timp, au început să colecteze probe de sânge de la copiii cu autism.

,,Acum avem o modalitate de a studia direct funcţia neuronală a sute de persoane cu schizofrenie şi autism. Timp de decenii am avut foarte puţine indicii despre originea acestor transformări sau cum să le tratăm. Acum putem începe să răspundem la multe întrebări”, a concluzionat Wernig.

Articolul Oamenii de știință americani au reușit să creeze neuroni funcționali dintr-o mostră de sânge apare prima dată în Jurnal Social.

În prezent, multe persoane mor din cauza cancerului diagnosticat târziu. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, 8,8 milioane de persoane mor în fiecare an din cauza cancerului. Se estimează că până în anul 2030, numărul deceselor cauzate de cancer va ajunge la 13 milioane.

Având în minte acest adevăr, cercetătorii de la Universitatea John Hopkins au dezvoltat un nou test de sânge, care poate detecta opt tipuri frecvente de cancer, inclusiv cele mai agresive forme de cancer: pancreatic și de ficat.

Testul, denumit CancerSEEK, a fost capabil să depisteze tumorile la aproximativ 70% din cazuri, în medie, la mai mult de 1.000 de pacienţi cu cancer în fază incipientă. Analiza de față a funcționat prin căutarea unui ADN mutant care vizează celulele moarte din sânge şi biomarkeri proteici asociaţi cu cancerul intestinal, de sân, de ficat, de plămâni, esofagian, ovarian, pancreatic şi de stomac.

CancerSEEK folosește un algoritm de inteligență artificială pentru a analiza combinațiile de gene si biomarkeri proteici și de a identifica ce tip de cancer are probabil pacientul. Noul test ar putea fi deosebit de important pentru medicii generaliști, care ar utiliza testul și apoi și-ar trimite pacientul pentru teste suplimentare pentru a verifica rezultatul, potrivit cercetătorului Joshua Cohen, autorul principal al studiului.

Cu ajutorul acestui test inovator, numit biopsie lichidă, cancerul a fost depistat înainte de apariția metastazelor, iar rata de detectare a variat de la 33% la 98%, în funcţie de tumoare, îmbunătățind astfel șansele pacienților de a a avea un răspuns pozitiv la tratament și de a se vindeca.

Profesorul Peter Gibbs, de la Institutul Walter şi Eliza din Melbourne, care a lucrat la test, crede că va salva mii de vieți și speră că va deveni disponibil, pe scară largă, mult mai devreme.

,,Pentru prima dată, vedem potențialul pentru un test de sânge care poate să examineze numeroase tipuri de cancer urâte. Până la acest test, se aştepta apariţia simptomelor şi, astfel, diagnosticul se punea târziu”, a declarat prof. Peter Gibbes.

Testul a reușit să prezică tipul de cancer la 626 de pacienți. Acesta a fost capabil să reducă originea cancerului la două organe pentru 83% dintre pacienți și la un singur organ pentru 63%, conform studiului publicat în revista Science.

Cercetătorii americani consideră că acest test reprezintă urmatorul pas în ceea ce privește schimbarea ,,focusării” cercetării cancerului de la boală în stadiu avansat la cea în fază incipientă, ceea ce va fi important pentru reducerea deceselor provocate de cancer pe termen lung.

CancerSEEK s-a dovedit eficient în detectarea cancerelor, cum ar fi cancerul pancreatic, care adesea are puține simptome până când boala nu ajunge într-o fază avansată, ducând la decesul pacienților.

Potrivit profesorului Gibbs, foarte mulți oameni ar fi dispuși să facă acest test de sânge simplu decât să treacă prin procedurile actuale invazive și neplăcute de screening, precum colonoscopiile.

CancerSEEK este testat în prezent pe 10.000 de persoane. Oamenii de știință estimează că testul va costa mai puţin de 500 de dolari. Aceştia au depus actele pentru a breveta invenţia.

,,Această sumă este excelentă, deoarece este comparabilă cu cea a altor două teste actuale de depistare a cancerului, precum cel de colonoscopie”, a concluzionat Anirban Maitra, medic oncolog de la Anderson Cancer Center din Houston.

Articolul A fost inventat testul de sânge care poate detecta opt tipuri de cancer în fază incipientă apare prima dată în Jurnal Social.

Medicina este mai mult o artă decât o ştiinţă, medicii fiind primii care confirmă acest adevăr, şi nu doar pentru că sunt atât de multe lucruri neştiute despre corpul uman, dar şi pentru că pacienţii adesea nu furnizează date relevante sau nu respectă prescripţiile medicale. Acest fapt explică interesul sporit pentru digitalizarea pastilelor, astfel încât acestea să înregistreze momentul în care pacientul le ia şi să includă senzori medicali conectaţi la internet în interiorul dispozitivelor medicale.

În prezent, oamenii de ştiinţă lucrează la o alternativă la implanturile electronice, care să fie mult mai puţin invazivă: pastilele inteligente, care nu sunt toxice şi uşor digerabile.

Una dintre principalele provocări în ceea ce privește dezvoltarea unei pastile inteligente este de a găsi modalităţi de furnizare a unei cantităţi suficiente de energie în absenţa unei baterii electronice. Cercetătorii au descoperit că pigmenţii melanici naturali din părul şi ochii noştri ar putea fi folosiţi pentru a păstra aceste pastile ingerate funcţionale. Aceşti pigmenţi se pot descompune în intestin, la fel ca alimentele.

Aceste pastile ar putea alimenta dispozitivele minuscule din interiorul corpului. De asemenea, ele ar putea elibera medicamentul în diferite zone ale corpului şi ar monitoriza unde şi când să-l elibereze cu ajutorul unor microsenzori extrem de avansaţi.

,,Suntem interesaţi să transformam lumea dispozitivelor medicale implantabile în dispozitive medicale ingerabile”, a declarat unul dintre cercetătorii care se află în spatele pilulei inteligente, cercetătorul Chris Bettinger de la Universitatea Carnegie Mellon din SUA. ,,Așa că luăm toate dispozitivele electronice sofisticate care sunt folosite la lucruri, precum stimulatoarele cardiace şi sistemele de eliberare a medicamentelor şi le transformăm în formate ingerabile. Vrem să creăm dispozitive inteligente care nu doar că eliberează medicamente în mod arbitrar, dar eliberează doze specifice la anumite ore, atunci când corpul are nevoie de ele.”

Într-o lucrare recentă publicată în Proceedings of the Academy of Sciences, Chris Bettinger relatează că o baterie comestibilă realizată din pigmentul de sepie poate descărca 10 microamperi de energie electrică pe o perioadă de cinci ore, cu o performanţă ideală de 24 de ore, atât timp cât ceva ingerat e posibil să rămână în organism.

Pe lângă avantajul de a elibera medicamentul conform unui orar, pastilele inteligente nu necesită intervenţii chirurgicale invazive, iar costul pe termen lung e probabil mult mai mic, existând şanse mai reduse ca organismul să le respingă, spre deosebire de implanturile electronice care prezintă riscul de infecţii bacteriene şi inflamaţii cronice.

Materialele biodegradabile sunt o opţiune promiţătoare, iar conform cercetătorilor, o reţea de polimeri denumită elastomer (atât semi-fluid, cât şi elastic) pot reprezenta soluţia optimă: ar putea să se îndoaie, să se întindă şi să se degradeze fără a rămâne blocaţi, iar pilula se va dizolva în mod firesc, din moment ce şi-a făcut treaba. Deoarece electronica devine din ce în ce mai miniaturală în ceea ce priveşte dimensiunea şi compoziţia naturală, ideea de pastile inteligente e aproape de a deveni realitate, deşi încă mai sunt multe de făcut în acest sens.

,,Sunt multe progrese rapide în ceea ce priveşte materialele, invenţiile şi descoperirile care pot fi aduse în faţa problemelor medicale. Cred că aceste dispozitive pot fi testate pe pacienţi în următorii 5-10 ani”, concluzionează cercetătorul Chris Bettinger.

Articolul O tehnologie revoluţionară se arată la orizont: Pilulele inteligente biodegradabile ar putea înlocui în curând implanturile electronice apare prima dată în Jurnal Social.