Найвизначніші науково-технологічні досягнення та відкриття тижня: 24 – 31 липня
Цього тижня стало відомо про розробку гелю, здатного відновлювати та зміцнювати зубну емаль, а також про інноваційну пряжу з пластику, яка за відчуттями нагадує традиційні матеріали та підлягає безкінечній переробці. Крім того, вчені презентували перстень, що постійно моніторить до чотирьох показників здоров’я в потом людини.
Про ці та інші значні події та новини – у нашому огляді.
ГЕЛЬ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ЗУБНОЇ ЕМАЛІ
Дослідники з Ноттінгемського університету (Велика Британія) розробили субстанцію, що імітує біохімічні процеси формування зубної емалі. За даними дослідження, цей гель здатен регенерувати емаль, ослаблену демінералізацією або ерозією, посилювати здорову емаль та сприяти захисту зубів від майбутніх пошкоджень.
Фото: Peter Kasprzyk / Unsplash.
Нова розробка не містить фтору; натомість вона базується на білках, які відтворюють природний процес формування емалі в дитинстві. Після застосування гелю на поверхню зуба, він утворює тонке, але міцне покриття. Це покриття проникає в структуру зуба, заповнюючи мікротріщини, пори та інші дефекти. У подальшому це покриття слугує основою для мінералізації та відновлення структури емалі.
На наступному етапі гель використовує іони кальцію та фосфату зі слини для формування кристалів мінералів. Ці новоутворені кристали зростають, орієнтуючись на наявну зубну структуру, що дозволяє їм інтегруватися з природною тканиною, а не утворювати штучний шар. Це сприяє відновленню як мікроскопічної будови, так і фізичних властивостей здорової емалі на відновленій ділянці.
Ця розробка може бути корисною для людей з оголеним дентином. Дентин – це шар під емаллю, більш м’який, який може ставати видимим при стиранні емалі. При нанесенні на оголений дентин гель створює шар, подібний до емалі, що знижує чутливість зубів.
Ефективність відновленої емалі було протестовано в умовах повсякденного використання. Вона демонструвала стійкість до чищення щіткою, навантажень під час жування та впливу кислих продуктів, подібно до натуральної здорової емалі.
ВІЧНОПЕРЕРОБЛЮВАНА ПРЯЖА З ПЛАСТИКУ
Фото: Феліс Франкель.
Фахівці Массачусетського технологічного інституту представили пряжу, виготовлену з полімеру, який зазвичай використовується для пакування молочних продуктів та харчових товарів. Ця нова пряжа, що за текстурою схожа на звичайні швейні нитки, може бути використана для створення еластичного та легкого одягу. Розробники зазначають, що після експлуатації вироби з цієї пряжі можна розплавити та перетворити на нову пряжу, з якої можна виготовляти новий одяг або формувати пластикові елементи, такі як ґудзики чи пряжки.
Дослідники констатували, що навіть після десяти циклів переробки пряжа зберігала свою міцність і еластичність на рівні первинного матеріалу.
ЧОТИРИНОГИЙ РОБОТ ДЛЯ ПОРЯТУНКУ НА ВОДІ
Науковці з Китаю та США розробили QuadBoat – унікального чотириногого робота-рятівника, ідеєю для створення якого став павук-рибалка, здатний швидко пересуватися по поверхні водойм.
Фото: Чжан Хуан та Цянь.
Особливість павука-рибалки полягає в його довгих кінцівках, які розподіляють вагу тіла по поверхні. Це зменшує тиск на воду нижче рівня поверхневого натягу, дозволяючи комасі буквально ходити по воді.
Робот має аналогічну конструкцію: центральний корпус та чотири кінцівки. Його рухом керує спеціальний алгоритм, що оптимізує кожен крок та забезпечує стабільність апарату під час пересування.
На даний момент QuadBoat пройшов випробування в басейні. Спочатку перевірялася його здатність слідувати заданим траєкторіям, а потім – вміння виявляти рухомий об’єкт на воді, наздоганяти його та піднімати. Робот успішно впорався з усіма поставленими завданнями.
Наступним етапом стануть тестування в більш складних умовах, наближених до реальних рятувальних операцій. Якщо випробування пройдуть успішно, подібні апарати в майбутньому зможуть допомогти рятувальним службам по всьому світу, значно прискорюючи процес пошуку та вилучення постраждалих з води.
ТЕХНОЛОГІЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПЛАСТИКУ НА ВОДНЕВЕ ПАЛИВО БЕЗ СОРТУВАННЯ
Фото: Younghee Lee/CUBE3D Graphic.
Науковці з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) та південнокорейських установ представили інноваційний метод боротьби з пластиковими відходами, який одночасно дозволяє отримувати водень.
Під час експериментів було використано суміш трьох поширених типів пластику: поліетилентерефталату (PET), поліетилену (PE) та поліпропілену (PP), без необхідності попереднього сортування. В результаті вдалося отримати водень з 90% хімічної чистоти.
Порівняно з існуючими методами виробництва водню, нова технологія має дві суттєві переваги: процес відбувається при температурі приблизно на 300-400°C нижчій, а близько 75% вуглецю, що виділяється під час реакції, залишається у твердому стані, запобігаючи його викиду в атмосферу у вигляді вуглекислого газу.
Автори дослідження вважають, що поєднання знижених температур процесу, уловлювання вуглецю та можливості обробки змішаних пластикових відходів відкриває перспективний шлях до виробництва екологічно чистого водню з пластику.
У дослідженні застосовувався пластик, з якого виготовляють пакети, трубочки, контейнери та пляшки для напоїв – матеріали, що становлять значну частку пластикового забруднення довкілля.
РОЗУМНИЙ ПЕРСТЕНЬ ДЛЯ АНАЛІЗУ ПОТУ
Інженери з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили інтелектуальний перстень, здатний одночасно та безперервно моніторити до чотирьох різних хімічних біомаркерів у потом з пальців. Серед біомаркерів, які пристрій може визначати в потом, є глюкоза, кетони, аскорбінова кислота (вітамін С), сечова кислота, лактат та етиловий спирт.
Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Для визначення біомаркерів у потом не потрібні фізичні навантаження чи інтенсивні тренування. Піт витягується з поверхні шкіри пасивно завдяки осмотичному гідрогелю – м’якому полімеру, який безболісно виводить рідину. Зібраний піт аналізується електрохімічними сенсорами, розташованими всередині перстня, а результати передаються бездротовим шляхом на смартфон.
Перстень оснащений акумулятором, що забезпечує до 12 годин роботи без підзарядки. Електронна плата, розмір якої менший за 25-центову монету, відповідає за функціонування пристрою. Зовнішній корпус розумного перстня виготовлено з полімеру та надруковано за допомогою 3D-друку.
За словами розробників, одночасний моніторинг кількох біомаркерів має потенціал значно розширити розуміння стану здоров’я в реальному часі, що корисно в різних сферах, включно з лікуванням діабету, контролем харчування, а також моніторингом стану водіїв.
Підготувала Мар’яна Рабченюк (за матеріалами ЗМІ).
Перше зображення: shutterstock.com.