Найвизначніші науково-технічні досягнення та відкриття тижня: 24 – 31 липня
Цього тижня стало відомо про інноваційний гель, призначений для відновлення та зміцнення зубної емалі. Також представлена нова пряжа, створена з переробленого пластику, яка на дотик нагадує традиційні волокна та має потенціал нескінченної переробки. Окрім того, вчені розробили кільце, здатне безперервно моніторити до чотирьох показників здоров’я людини за аналізом поту пальців.
Про ці та інші значущі новини та відкриття – у нашому огляді.
ІННОВАЦІЙНИЙ ГЕЛЬ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ЗУБНОЇ ЕМАЛІ
Дослідники з Ноттінгемського університету (Великобританія) створили матеріал, що імітує природні біохімічні процеси формування зубної емалі. За даними дослідження, цей гель здатен регенерувати емаль, що зазнала ослаблення через втрату мінералів або ерозію, зміцнювати здорову емаль та забезпечувати захист зубів від майбутніх пошкоджень.
Фото: Peter Kasprzyk / Unsplash.
Новітній гель не містить фтору. Його розроблено на основі білків, які відтворюють природний процес утворення емалі в дитячому віці. При нанесенні на поверхню зуба, гель формує тонке, але стійке покриття, що проникає в структуру зуба, заповнюючи мікротріщини, пори та інші дефекти. Це покриття потім виступає як основа для відновлення мінеральної структури емалі.
На наступному етапі гель активізує іони кальцію та фосфату, присутні в слині, для формування мінеральних кристалів. Новоутворені кристали ростуть, дотримуючись існуючої структури зуба, що дозволяє їм інтегруватися з природною тканиною, а не створювати окремий шар. Це сприяє відновленню як мікроскопічної архітектури, так і фізичних характеристик здорової емалі на відреставрованій ділянці.
Цей матеріал може бути корисним для осіб з оголеним дентином. Дентин – це шар, розташований під емаллю, який стає вразливим при її стиранні. При нанесенні на оголений дентин, гель створює шар, подібний до емалі, що зменшує чутливість зубів.
Дослідники провели випробування відновленої емалі в умовах повсякденної експлуатації. Вона показала стійкість до чищення зубів, навантажень під час жування та впливу кислої їжі на рівні, порівнянному зі здоровою природною емаллю.
ПЕРЕРОБЛЮВАНА ПРЯЖА З ПЛАСТИКУ
Фото: Феліс Франкель.
Науковці Массачусетського технологічного інституту розробили пряжу з типу пластику, який зазвичай використовується для виготовлення пляшок для молока та пакувальних матеріалів. Ця нова пряжа, що за тактильними відчуттями схожа на звичайні швейні нитки, може бути використана для створення еластичного та легкого одягу. Розробники зазначають, що після використання одяг із цієї пряжі можна розплавити та повторно переробити на нову пряжу, яка потім може бути використана для пошиття нового одягу або для виготовлення ґудзиків, пряжок для ременів та інших пластикових аксесуарів.
Дослідження показало, що навіть після 10 циклів переробки пряжа зберігала свою міцність та еластичність, подібні до вихідного матеріалу.
РОБОТ-РЯТУВАЛЬНИК QUADBOAT, ЗДАТНИЙ ВИЛУЧАТИ ЛЮДЕЙ З ВОДИ
Вчені з Китаю та США представили QuadBoat – унікального чотириногого робота-рятувальника, концепція якого була натхненна спостереженнями за павуком-рибалкою, що вправно пересувається по поверхні водойм.
Фото: Чжан Хуан та Цянь.
Секрет здатності павука-рибалки пересуватися по воді полягає в його довгих лапках, які розподіляють вагу тіла. Це дозволяє знизити тиск на поверхню води нижче рівня поверхневого натягу, даючи комасі можливість буквально “ходити” по воді.
Робот має центральний модуль та чотири ноги, керовані спеціальним програмним забезпеченням, яке планує траєкторію руху та стабілізує апарат під час пересування.
На початковому етапі QuadBoat пройшов випробування в басейні. Спочатку була перевірена його здатність рухатися за заданим маршрутом, а потім – його вміння виявляти плавучий об’єкт, наздоганяти його та піднімати з води. Робот успішно впорався з усіма поставленими завданнями.
Наступні випробування передбачають роботу в більш складних умовах, наближених до реальних рятувальних операцій. Успішне проходження цих етапів може призвести до впровадження таких машин у роботу рятувальних служб по всьому світу, що дозволить значно прискорити процес пошуку та порятунку людей з води.
ТЕХНОЛОГІЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПЛАСТИКУ НА ВОДНЕВЕ ПАЛИВО БЕЗ ПОПЕРЕДНЬОГО СОРТУВАННЯ
Фото: Younghee Lee/CUBE3D Graphic.
Дослідницька група з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) та представники Південної Кореї представили розробку, яка спрямована на боротьбу з пластиковими відходами та одночасне виробництво водню.
У ході експериментів вчені застосували суміш трьох найпоширеніших видів пластику: поліетилентерефталату (PET), поліетилену (PE) та поліпропілену (PP), без необхідності їх попереднього розподілу. В результаті процесу вдалося отримати водень з 90% хімічною чистотою.
Порівняно з існуючими методами генерації водню, новий підхід має дві ключові переваги: він функціонує при температурі приблизно на 300-400°C нижчій, а близько 75% вуглецю, що утворюється під час процесу, залишається у твердому стані, не виділяючись в атмосферу у вигляді вуглекислого газу.
Автори дослідження вважають, що поєднання знижених температур процесу, технології уловлювання вуглецю та можливості обробки змішаних пластикових відходів відкриває практичний шлях до ефективного виробництва чистого водню з пластикових матеріалів.
У дослідженні використовувався пластик, з якого виготовляють пакети, трубочки, контейнери та пляшки для напоїв. Ці матеріали є одними з основних джерел забруднення довкілля пластиком.
РОЗУМНЕ КІЛЬЦЕ ДЛЯ АНАЛІЗУ ПОТУ ЛЮДИНИ
Інженери Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили інноваційне кільце, яке здатне одночасно та безперервно аналізувати до чотирьох різних біохімічних маркерів у поту, що виділяється з пальців. Серед біомаркерів, які кільце може визначати в поту, є глюкоза, кетони, аскорбінова кислота (вітамін С), сечова кислота, лактат та етиловий спирт.
Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Для роботи кільця не вимагається фізична активність чи навантаження. Піт пасивно виводиться на поверхню шкіри завдяки осмотичному гідрогелю – м’якому полімеру, який безболісно абсорбує рідину. Зібраний піт аналізується електрохімічними датчиками, розташованими всередині кільця, а результати передаються бездротовим шляхом на смартфон.
Пристрій оснащений акумулятором, який забезпечує до 12 годин безперервної роботи між підзарядками. Електронний модуль, що керує функціонуванням пристрою, має розмір менше 25-центової монети. Зовнішній корпус кільця виготовлений з полімерного матеріалу та створений за допомогою 3D-друку.
За словами розробників, можливість одночасного моніторингу кількох біомаркерів відкриває перспективи для отримання комплексної картини стану здоров’я в режимі реального часу для різноманітних застосувань, включаючи лікування діабету, відстеження харчування та контроль стану водіїв.
Підготувала Мар’яна Рабченюк (за матеріалами преси).
Перше фото: shutterstock.com.