Десять важнейших инноваций недели, которые вы могли пропустить
1. Ген долголетия
Команда исследователей из Национального научно-исследовательского центра онкологии в Испании (CNIO) во главе с Тимоти Кэшем обнаружила, что за долголетие могут отвечать редкие мутации генов. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Aging Cell.
Считается, что продолжительность человеческой жизни примерно на 30% определяется генами. Однако до сих пор ученые открыли лишь два гена, которые связаны с долголетием, и ни один из них не имеет выраженного влияния на этот процесс. Чтобы найти редкие неизвестные прежде мутации, Кэш и его коллеги расшифровали полностью весь экзом (участок ДНК, кодирующий белки) у трех испанцев-долгожителей и четырех их братьев и сестер. Полученные данные ученые сравнили с результатами анализа экзомов 800 людей с потенциально средней продолжительности жизни.
Генетики обнаружили, что один ген - аполипопротеин В, имел редкие мутации у всех трех семейств долгожителей, тогда как у людей со средней продолжительностью жизни эти мутации встречались значительно реже. Белок, кодируемый этим геном, помогает транспортировать "плохой" холестерин, который приводит к сердечным приступам. Скорее всего, обнаруженные мутации снижают уровни вредного вещества. Результаты исследования станут основой "антивозрастных препаратов" нового поколения, позволяющих, в частности, победить болезнь Альцгеймера - основную проблему пожилых людей.
2. Экзоскелет из ткани
Специалисты из Института Висса при Гарвардском университете разработали первый в мире суперлегкий экзоскелет из ткани Soft Exosuit. Агентство оборонных исследований DARPA заинтересовалось инновацией и инвестировало в проект $2,9 млн в рамках программы Warrior Web, направленной на поиск новых технологий, способных предотвращать травмы солдат.
Soft Exosuit, который можно носить как штаны, имитирует движения мышц и сухожилий при ходьбе. Такой эффект достигается благодаря ремням, закрепленным в нужных местах вокруг ног и оснащенных гибкими датчиками. Вся конструкция управляется маломощным микропроцессором.
Приоритетная сфера применения Soft Exosuit - военная, но экзоскелет будет также использоваться всеми желающими - для увеличения расстояния, которое можно пройти пешком без чувства усталости. Кроме того, исследовательская команда планирует выпустить медицинскую версию экзоскелета для пациентов с ограниченной подвижностью.
3. Эластичный робот
Инженер Гарвардского университета Майкл Толли разработал мягкого робота, который обладает при этом невиданной доселе прочностью. Он остается целым и невредимым даже если по нему проедет танк. Устройство с рабочим названием Tolley длиной 65 сантиметров несет батарею, которой хватает на два часа работы, и электрическую компрессорную систему, обеспечивающую его пневматическое передвижение.
Мягкие роботы будут незаменимы для поисково-спасательных служб и полезны в любых других ситуациях, где гибкое тело позволяет легко пробираться через узкие пространства. Как нельзя кстати для таких целей и высокие прочностные характеристики Tolley. Во время испытаний робот сумел пробраться через пургу при температуре -9 градусов, выдержать поток огня в течение 20 секунд, сопротивляться воде и кислоте, а также пережить попадание одной из его конечностей под машину.
Предполагается, что Tolley станет первым устройством нового поколения мягких роботов, которые смогут прыгать, скользить, и обхватывать хрупкие предметы. Разработчики планируют увеличить скорость и мобильность устройства, он будет реагировать на препятствия и прокладывать курс к своей цели.
4. Бесклапанный двигатель
Новозеландская компания Duke представила инновационная бесклапанный двигатель, превосходящий по всем параметрам имеющиеся аналоги. Он отличается высокой производительностью, чрезвычайно компактен и легок и содержит меньшее число движущихся частей, чем обычные двигатели.
Вместо традиционного механического или пневматического управления клапанами в новом устройстве цилиндр с поршнями вращается мимо впускных и выпускных окон. Поршни просто скользят мимо каждого из окон, выполняя обычный цикл. Таким образом, система Duke устраняет все сложности работы клапанной системы и при этом запускает пятицилиндровый двигатель всего тремя свечами и на трех топливных форсунках.
Трехлитровый пятицилиндровый двигатель обеспечивает мощность в 215 лошадиных сил и 30 кг с крутящего момента при 4500 об/мин, значительно опережая все аналоги, которые к тому же весят почти на 20% больше. В перспективе Duke обеспечит еще большую мощность, что повысит общую эффективность устройства. Немаловажно, что без перенастроек агрегат способен работать на керосине и альтернативных видах топлива.
В ближайшем будущем новый двигатель будут использовать в авиастроении, портативных генераторах и морских лодках.
5. Уникальные наноцепи
Ученые из университета Рочестера и Швейцарского федерального технологического института, в которую вошли специалисты в области материаловедения и оптики, создали опытные образцы цепей, состоящих из серебряных нанопроводников и пластин двухмерного материала, дисульфида молибдена (MoS2). Такая комбинация позволяет цепи эффективно проводить одновременно электричество и свет вдоль одного крошечного нанопроводника. В будущем это позволит создавать процессоры нового поколения, способные обрабатывать и передавать информацию со скоростью света.
На следующем этапе реализации проекта ученые создадут сложные фотоэлектрические схемы из нанопроводниковых цепей, включающие собственные светодиодные источники света. Эти схемы будут выполнять логические и арифметические действия, являющиеся базовыми элементами всей современной цифровой техники.
6. Новые космические материалы
Европейское космическое агентство ЕКА совместно с ведущими научно-исследовательскими организациями работает над созданием новых материалов и усовершенствованных технологий для космических полетов.
Ученые разрабатывают новые сплавы, способные выдерживать космические нагрузки и высокие температуры при полетах в земной атмосфере. Также будут развиваться методики трехмерной печати. Всего проект включает 13 перспективных направлений, в том числе: создание новых ударо- и жаропрочных сплавов, линий электропередач высоких энергий (основанных на сверхпроводниках), термоэлектрических материалов, катализаторов для фармацевтики и производства пластмасс, а также разработку новых магнитных материалов и биосовместимых имплантатов.
Особое внимание уделяется эргономичности новых материалов: они должны быть легкими, а их внедрение приведет к уменьшению массы аэрокосмических и автомобильных аппаратов более чем наполовину.
По словам инженеров, стандартный ноутбук объединяет более 20 различных химических элементов из таблицы Менделеева, а космический корабль - около 50. Ученые собираются расширить это число, увеличить количество возможных комбинаций элементов в соединениях и расширить использование высоких технологий в обычной жизни.
7. Первый в мире 3D автомобиль
И в субботу, 13 сентября на свой первый тест-драйв выехал первый в мире 3D автомобиль Strati от компании Local Motors. Все элементы его конструкции изготавлены при помощи трехмерной печати и технологии прямого цифрового производства (direct digital manufacturing, DDM). Это первый случай в истории машиностроения, когда технология DDM используется для изготовления автомобиля.
Конечно, не все элементы конструкции и узлы машины изготовлены при помощи трехмерной печати. Аккумуляторные батареи, двигатель, электрическая проводка, несущие элементы и трансмиссия взяты в готовом виде у нескольких "доноров", в том числе и у электрического автомобиля Renault Twizy.
В конструкции Strati и в технологии его производства использовано множество инноваций в области материаловедения и передовых технологий, разработанных специалистами Национальной лаборатории Oak Ridge американского Министерства энергетики. Большая их часть используется сейчас в производстве современной космической техники.
Сначала Local Motors планирует начать мелкосерийное производство Strati, которые смогут приобрести себе желающие, а затем перейдет к более масштабному выпуску автомобилей при помощи трехмерной печати.
8. Германен из Франции
Команда физиков из французского университета Экс-Марсель создала альтернативу графену - германен. Процесс производства материала описан в издания New Journal of Physics. Новый, достаточно дешевый в производстве германен, обладающий высокими электрическими и оптическими свойствами, будет интегрирован во многие виды электроники.
Создание германена физики теоретически предсказали в 2009 году, но до сих пор никому не удавалось его получить, не используя при этом дорогостоящие технологии и материалы. Германен производят, осаждая отдельные атомы на подложку при высоких температурах в сверхвысоком вакууме. Причем до того в качестве подложки применялась дорогая платина, что делало широкое производство материала экономически нецелесообразным.
Французские ученые открыли, что золото, стоимость которого значительно ниже, также подойдет для изготовления германена. Исследователи полагают, что в дальнейшем слои материала можно будет выращивать на тончайших золотых подложках, что дополнительно удешевит процесс производства и позволит создавать крупные партии материала.
Уникальные свойства германена позволяют использовать его в качестве надежного двумерного топологического изолятора, в особенности при комнатной температуре. Это позволит применять материал для создания квантовых компьютеров будущего.
9. Фото из бактерий
Биолог Крис Войт и его команда из Массачусетского технологического института взломали безвредный штамм кишечной палочки - E. Coli, и научили его вырабатывать черный пигмент в темноте, оставаясь прозрачным в красном свете. Чтобы придать E. coli новое свойство, ученые интегрировали в нее два белка из сине-зеленых водорослей. В результате получилась бактерия, которая ведет себя как фотопленка.
Теперь все желающие могут сделать бактериальный фотопортрет - собственный или своих близких: для этого нужно приобрести за $50 емкость с модернизированными бактериями - их хватит для выращивания шести портретов.
Рецепт довольно прост. Для изготовления одного изображения необходимо 15 миллилитров агаровой смеси, которую следует растопить и остудить. Затем в нее добавляют 30 миллилитров "фотобактерий" и аккуратно перемешивают. Получившийся состав выливают в чашку Петри, накрывают крышкой и ждут 20 минут, чтобы содержимое застыло. После этого крышку снимают, накрывают чашку Петри полиэтиленовой пленкой и делают в ней три надреза, после чего остается наклеить нужное изображение на дно чашки, перевернуть ее и оставить под красным фонарем на один-три дня. Полученная бактериальная фотография может храниться в холодильнике в течение нескольких лет.
10. Таблетка радости
Сотрудники австралийских университетов Мельбурна и Квинсленда начали клинические испытания первых в истории науки таблеток, повышающих настроение и эффективных при борьбе с депрессией.
Препарат содержит пять природных добавок. В лекарственную смесь входят S-аденозилметионин, 5-гидрокситриптофан (предшественник серотонина), фолиевая кислота и цинк.
При этом таблетки не являются антидепрессантом: та группа веществ, как правило, направлена на конкретную мишень, а австралийский препарат задействует сразу несколько нейропередатчиков и химических путей в мозге.
Планируется, что в случае успешных клинических испытаний препарат от плохого настроения появится в аптеках по всему миру уже в следующем году.
