Cơ nhân tạo được làm từ protein tự nhiên. Thư viện kỹ thuật miễn phí

TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, SỰ PHÁT TRIỂN TRONG ĐIỆN TỬ
Thư viện kỹ thuật miễn phí / nguồn cấp tin tức

Cơ nhân tạo từ protein tự nhiên

15.02.2022

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Freiburg đã thành công trong việc phát triển các cơ nhân tạo sử dụng các quá trình tự nhiên của cơ thể. Các nhà khoa học đã chứng minh một cơ gấp tự động di chuyển bằng cách tiêu thụ nhiên liệu hóa học, tương tự như cơ bắp ở người hoặc động vật.

Cơ nhân tạo của chúng ta vẫn còn là một nguyên mẫu. Tuy nhiên, tính tương thích sinh học cao của vật liệu và khả năng điều chỉnh thành phần của nó để phù hợp với các mô cụ thể và các ứng dụng công nghệ có thể mở đường cho các ứng dụng trong tương lai trong y học tái tạo, bộ phận giả, dược phẩm hoặc robot mềm, Steven Schiller nói.

Trong quá khứ, các nhà khoa học đã sử dụng protein tự nhiên để xây dựng hệ thống cơ nhân tạo bằng cách nhúng chúng vào các máy phân tử nhỏ hoặc polyme. Tuy nhiên, họ đã thất bại trong việc phát triển các cơ tổng hợp hoàn toàn sinh học.

Protein tự nhiên được nhóm Freiburg sử dụng dựa trên một protein dạng sợi tự nhiên được gọi là elastin. Các nhà nghiên cứu đã phát triển hai loại protein giống elastin tổng hợp, một trong số đó phản ứng với sự dao động về độ axit của môi trường và một loại khác đối với sự thay đổi của nhiệt độ.

Các nhà khoa học đã kết hợp hai protein bằng cách sử dụng liên kết chéo quang hóa để tạo thành một lớp vật liệu có thể dễ dàng định hình để định hướng chuyển động của nó. Sau đó, họ quản lý để tạo ra các cơn co thắt nhịp nhàng bằng cách sử dụng một nguồn nhiên liệu hóa học, natri sulfit. Trong một phản ứng hóa học dao động, trong đó độ axit thay đổi theo chu kỳ do mối quan hệ đặc biệt của một số phản ứng, năng lượng thêm vào được chuyển thành cơ năng.

Do đó, các nhà nghiên cứu đã làm cho vật liệu tự động co lại theo chu kỳ. Họ cũng có thể bật và tắt các cơn co thắt bằng cách thay đổi nhiệt độ. Trong trường hợp này, có thể lập trình các trạng thái nhất định của vật liệu và thiết lập lại chúng bằng một kích thích khác. Vì vậy, các nhà khoa học đã tạo ra một hệ thống đơn giản để thực hiện "học và quên" ở cấp độ vật chất.

Vì nó có nguồn gốc từ protein elastin tự nhiên và được sản xuất thông qua các phương tiện công nghệ sinh học, vật liệu của chúng tôi có khả năng chống chịu cao, điều này cũng phù hợp cho các ứng dụng kỹ thuật, Schiller giải thích.
Trong tương lai, vật liệu này có thể được sửa đổi để đáp ứng với các kích thích khác như điện, nồng độ muối trong môi trường và để tiêu thụ các nguồn năng lượng khác như sinh khối. Schiller kết luận rằng chúng ta đang ở một vị trí mà chúng ta có thể phát triển các khái niệm vật chất protein mô phỏng các chức năng sinh học phức tạp, thậm chí liên quan đến trí nhớ và khả năng học tập.

Trong tương lai, các nhà khoa học hình dung việc tạo ra các vật liệu protein sử dụng ATP, "tiền tệ" được trao đổi giữa các tế bào, cho phép các phương pháp tiếp cận mới trong các ứng dụng y sinh như tái tạo mô và một thế hệ robot công nghệ nano mới để cung cấp thuốc đến các cơ quan của con người.

<< Quay lại: Các lỗ nano nóng lên khi các ion đi qua chúng. 15.02.2022

>> Chuyển tiếp: Giáo dục ảnh hưởng đến tuổi thọ 14.02.2022

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Máy tỉa hoa trong vườn 02.05.2024

Trong nền nông nghiệp hiện đại, tiến bộ công nghệ đang phát triển nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình chăm sóc cây trồng. Máy tỉa thưa hoa Florix cải tiến đã được giới thiệu tại Ý, được thiết kế để tối ưu hóa giai đoạn thu hoạch. Công cụ này được trang bị cánh tay di động, cho phép nó dễ dàng thích ứng với nhu cầu của khu vườn. Người vận hành có thể điều chỉnh tốc độ của các dây mỏng bằng cách điều khiển chúng từ cabin máy kéo bằng cần điều khiển. Cách tiếp cận này làm tăng đáng kể hiệu quả của quá trình tỉa thưa hoa, mang lại khả năng điều chỉnh riêng cho từng điều kiện cụ thể của khu vườn, cũng như sự đa dạng và loại trái cây được trồng trong đó. Sau hai năm thử nghiệm máy Florix trên nhiều loại trái cây khác nhau, kết quả rất đáng khích lệ. Những nông dân như Filiberto Montanari, người đã sử dụng máy Florix trong vài năm, đã báo cáo rằng thời gian và công sức cần thiết để tỉa hoa đã giảm đáng kể. ... >>

Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến 02.05.2024

Kính hiển vi đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, cho phép các nhà khoa học đi sâu vào các cấu trúc và quá trình mà mắt thường không nhìn thấy được. Tuy nhiên, các phương pháp kính hiển vi khác nhau đều có những hạn chế, trong đó có hạn chế về độ phân giải khi sử dụng dải hồng ngoại. Nhưng những thành tựu mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản tại Đại học Tokyo đã mở ra những triển vọng mới cho việc nghiên cứu thế giới vi mô. Các nhà khoa học từ Đại học Tokyo vừa công bố một loại kính hiển vi mới sẽ cách mạng hóa khả năng của kính hiển vi hồng ngoại. Thiết bị tiên tiến này cho phép bạn nhìn thấy cấu trúc bên trong của vi khuẩn sống với độ rõ nét đáng kinh ngạc ở quy mô nanomet. Thông thường, kính hiển vi hồng ngoại trung bị hạn chế bởi độ phân giải thấp, nhưng sự phát triển mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã khắc phục được những hạn chế này. Theo các nhà khoa học, kính hiển vi được phát triển cho phép tạo ra hình ảnh có độ phân giải lên tới 120 nanomet, cao gấp 30 lần độ phân giải của kính hiển vi truyền thống. ... >>

Bẫy không khí cho côn trùng 01.05.2024

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế và kiểm soát dịch hại là một phần không thể thiếu trong quá trình này. Một nhóm các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu khoai tây trung tâm-Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ (ICAR-CPRI), Shimla, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này - bẫy không khí côn trùng chạy bằng năng lượng gió. Thiết bị này giải quyết những thiếu sót của các phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại truyền thống bằng cách cung cấp dữ liệu về số lượng côn trùng theo thời gian thực. Bẫy được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng gió, khiến nó trở thành một giải pháp thân thiện với môi trường và không cần điện. Thiết kế độc đáo của nó cho phép giám sát cả côn trùng có hại và có ích, cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về quần thể ở bất kỳ khu vực nông nghiệp nào. Kapil cho biết: “Bằng cách đánh giá các loài gây hại mục tiêu vào đúng thời điểm, chúng tôi có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để kiểm soát cả sâu bệnh và dịch bệnh”. ... >>

Mối đe dọa của rác vũ trụ đối với từ trường Trái đất 01.05.2024

Chúng ta ngày càng thường xuyên nghe về sự gia tăng số lượng mảnh vụn không gian xung quanh hành tinh của chúng ta. Tuy nhiên, không chỉ các vệ tinh và tàu vũ trụ đang hoạt động góp phần gây ra vấn đề này mà còn có các mảnh vụn từ các sứ mệnh cũ. Số lượng vệ tinh ngày càng tăng do các công ty như SpaceX phóng không chỉ tạo ra cơ hội cho sự phát triển của Internet mà còn là mối đe dọa nghiêm trọng đối với an ninh không gian. Các chuyên gia hiện đang chuyển sự chú ý của họ sang những tác động tiềm ẩn đối với từ trường Trái đất. Tiến sĩ Jonathan McDowell thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian nhấn mạnh rằng các công ty đang nhanh chóng triển khai các chòm sao vệ tinh và số lượng vệ tinh có thể tăng lên 100 trong thập kỷ tới. Sự phát triển nhanh chóng của các đội vệ tinh vũ trụ này có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường plasma của Trái đất với các mảnh vụn nguy hiểm và là mối đe dọa đối với sự ổn định của từ quyển. Các mảnh vụn kim loại từ tên lửa đã qua sử dụng có thể phá vỡ tầng điện ly và từ quyển. Cả hai hệ thống này đều đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bầu không khí và duy trì ... >>

Sự đông đặc của các chất số lượng lớn 30.04.2024

Có khá nhiều điều bí ẩn trong thế giới khoa học, và một trong số đó là hành vi kỳ lạ của vật liệu khối. Chúng có thể hoạt động như chất rắn nhưng đột nhiên biến thành chất lỏng chảy. Hiện tượng này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu và cuối cùng chúng ta có thể đang tiến gần hơn đến việc giải đáp bí ẩn này. Hãy tưởng tượng cát trong một chiếc đồng hồ cát. Nó thường chảy tự do, nhưng trong một số trường hợp, các hạt của nó bắt đầu bị kẹt, chuyển từ chất lỏng sang chất rắn. Quá trình chuyển đổi này có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực, từ sản xuất thuốc đến xây dựng. Các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ đã cố gắng mô tả hiện tượng này và tiến gần hơn đến việc hiểu nó. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tiến hành mô phỏng trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng dữ liệu từ các túi hạt polystyrene. Họ phát hiện ra rằng các rung động trong các bộ này có tần số cụ thể, nghĩa là chỉ một số loại rung động nhất định mới có thể truyền qua vật liệu. Đã nhận ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Tái chế nhựa thành graphene bằng cách giải phóng hydro tinh khiết 13.09.2023

Vấn đề ô nhiễm môi trường do rác thải nhựa tiếp tục đòi hỏi những giải pháp mới, thúc đẩy các nhà khoa học trên thế giới tìm kiếm những cách thức sáng tạo để chống lại mối đe dọa môi trường này. Tuy nhiên, điều gì sẽ xảy ra nếu nhựa có thể được biến thành một nguồn tài nguyên có giá trị thay vì chỉ là rác thải? Câu hỏi này vẫn còn bỏ ngỏ, nhưng các nhà khoa học từ Đại học Rice ở Mỹ đang đề xuất một giải pháp độc đáo có thể thay đổi ngành nhựa và khiến nó bền vững hơn với môi trường.

Một nhóm các nhà khoa học thuộc Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật nano của Đại học Rice đã phát triển một công nghệ biến nhựa thải thành graphene có giá trị, giải phóng hydro tinh khiết trong quá trình này. Hydro được coi là một trong những loại nhiên liệu tiềm năng trong tương lai vì quá trình đốt cháy của nó có thể cung cấp mức năng lượng cao và chỉ tạo ra nước thông thường như một sản phẩm phụ. Điều này làm cho hydro sạch hơn dầu mỏ tinh chế và làm nhiên liệu cho xe tiện lợi hơn so với pin điện, vốn cần thời gian sạc lâu.

Cần lưu ý rằng hydro đã được sử dụng trong công nghiệp, nhưng các phương pháp sản xuất hiện tại có liên quan đến lượng khí thải carbon dioxide và cứ mỗi tấn hydro thì tạo ra 10 đến 12 tấn carbon dioxide.

Phương pháp mới được các nhà khoa học phát triển liên quan đến công nghệ được gọi là "gia nhiệt Joule xung". Bằng cách truyền một xung điện ngắn qua nhựa, nhựa này ngay lập tức nóng lên tới 2,5 nghìn độ C do điện trở của dòng điện, các nguyên tử carbon được liên kết với cấu trúc graphene và các nguyên tử hydro được giải phóng dưới dạng khí tinh khiết.

Mặc dù cần phải giảm thêm chi phí sản xuất, phương pháp này có khả năng thay đổi cuộc chơi, cho phép tái chế chất thải nhựa hiệu quả hơn, sản xuất hydro xanh và tạo ra graphene, trên thị trường có giá từ 60 đến 200 USD. mỗi tấn.

Kevin Vis, một trong những tác giả và nhà hóa học, cho biết: “Phương pháp của chúng tôi giảm 2% lượng khí thải CO84 và khí nhà kính từ sản xuất hydro so với các phương pháp cải tạo khí metan bằng hơi nước công nghiệp hiện có”. Cách tiếp cận này có thể là chìa khóa cho việc quản lý chất thải nhựa và năng lượng sạch hơn, bền vững hơn trong tương lai.

Thấy hết Lưu trữ tin khoa học công nghệ, điện tử mới

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web