Новости науки

[Scyther]

Одноклеточный альтруизм с экономическим лицом
https://www.nkj.ru/news/33776/

Плодовые тела слизевика Dictyostelium discoideum

Одноклеточные слизевики готовы жертвовать собой в том случае, если их жертва оправдана с генетической точки зрения.

Люди далеко не единственные, кто умеет сотрудничать друг с другом. Самые разные живые существа, от одноклеточных амеб до млекопитающих, демонстрируют массу примеров сотрудничества, причем довольно часто оказывается, что кому-то из сотрудничающих приходится нести серьезные убытки и даже жертвовать собой ради общей цели. Именно так поступают амебоподобные слизевики Dictyostelium discoideum, живущие в почве и питающиеся почвенными бактериями.

Когда пищи много, слизевики живут порознь, но когда ее становится мало, сползаются вместе, становясь похожими на небольшого слизня (откуда и название). В таком виде колония начинает двигаться к теплу и свету, и, найдя подходящее место, формирует плодовое тело. При этом часть клеток превращаются в стебелек, подпорку, на вершине которого оставшиеся клетки формируют споры – ветер перенесет их туда, где условия жизни могут быть получше. То есть те, кому посчастливилось попасть в споры, выживают за счет тех, которые образовали ножку плодового тела.

Ещё в конце 90-х годов прошлого века было замечено, что некоторые линии диктиостелиума могут жульничать: они почти никогда не образуют ножку плодового тела и почти всегда образуют споры. С другой стороны, абсолютных обманщиков среди слизевиков все-таки нет (подчеркнем, что речь идет о клеточных линиях, а не об отдельных клетках). И тут возникает вопрос, как отдельная клетка решает, кем ей быть – самоотверженным альтруистом или эгоистом.

Исследователи из Университета Бата и Университетского колледжа Лондона пишут в своей статье в PNAS, что слизевики в такой ситуации ведут себя так же, как инвесторы, имеющие разную долю капитала в одном и том же проекте – только роль денег у слизевиков играют гены.

В плодовом теле диктиостелиумов есть те, у кого в генетическом смысле довольного общего, и есть те, чьи гены сильно отличаются от генов остальных членов «слизня». Эксперименты показали, что те клетки, у которых много общего с окружающими, более склонны формировать стебель – иными словами, они готовы пожертвовать собой, потому что их гены с высокой вероятностью окажутся в спорах благодаря генетически близкому товарищу.

Напротив, те, кто сильно отличается по генам от остальных клеток плодового тела, стремится в первую очередь сформировать споры, ведь им не приходится рассчитывать на то, что их гены спасет кто-то другой. Если вернуться к финансово-экономической аналогии, то все это соответствует разнице между тем, чья доля в проекте составляет 80%, и тем, чья доля составляет 20% – в случае чего, у первого больше резонов для риска, чем у второго. (Любопытно, что если в колонии слизевиков представителей разных генетических групп оказывалось поровну, то никаких спор не появлялось, и колония в буквальном смысле разваливалась под собственным весом.)

Биологи часто используют диктиостелиумов в исследованиях, посвященных тому, как на Земле появились многоклеточные и как живые существа учились сотрудничать друг с другом. Конечно, со временем формы сотрудничества стали намного сложнее, но, очевидно, похожие экономическо-генетические соображения могут иметь место и среди более высокоорганизованных организмов.

[Scyther]

Парламентские слушания в Академии наук. Прямая трансляция.
https://scientificrussia.ru/articles/parlamentskie-slushaniya-v-akademii-nauk-pryamaya-translyatsiya
18 мая в 11:00 в Российской академии наук состоятся Парламентские слушания, посвященные разработке долгосрочной стратегии развития агропромышленного комплекса Российской Федерации. Слушания проводит председатель Комитета Совета Федерации по аграрно-продовольственной политике и природопользованию Михаил Щетинин. В рамках слушаний будут представлены доклады вице-президента РАН Ирины Донник, заместителя министра сельского хозяйства Ивана Лебедева, научного руководителя Всероссийского научно-исследовательского института экономики сельского хозяйства, академика Ивана Ушачева. В слушаниях также примет участие президент РАН Александр Сергеев.

Портал "Научная Россия" ведет прямую трансляцию парламентских слушаний.

 12:26 Синеговская также отметила, что необходимо обратить серьезное внимание на развитие научных центров, и выступила против их объединения с другими научными организациями, независимо от их профиля.

12:18 Директор ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сои академик Валентина Синеговская отметила, что наиболее ценный капитал страны — достижения генетики. Приоритетным направлением для Дальнего Востока стало производство сои. Только 85% земель с соей заняты отечественными культурами.

12:15 Россия располагает высоким научным потенциалом в области физических наук — это тоже должно сыграть важную роль в развитии сельского хозяйства.

12:09 Россия занимает лидирующее место в мире по производству удобрений, но сама применяет их чрезвычайно мало. Важно оптимизировать использование водных ресурсов.

12:07 Заместитель губернатора Вологодской области Михаил Глазков сообщил, что в области также была принята региональная стратегия научно-технологического развития. Были одобрены два проекта: продуктовый кластер и проект "Настоящий вологодский продукт". Перспективные направления в — молоко, лен. 

12:02 Заместитель Министра сельского хозяйства Алтайского края Сергей Межин подчеркнул, что доля эмиссии России составляет 8% при 12% территорий.

12:00 Сейчас сформировалась биполярная аграрная политика, в которой существуют крупные хозяйства, поддерживаемые бизнесом, и хозяйства, еле сводящие концы с концами.

11:56 Директор Всероссийского института аграрных проблем Александр Петриков также отметил, что в структуре занятых в сельском хозяйстве уменьшается количество молодых и увеличивается количество пенсионеров. Технологическими новинками пользуются всего 10% хозяйств, причем закупают они их за рубежом.

11:55 В Липецкой области были созданы поддержки кооперативов, центры развития кооперативов. В области работают 900 сельскохозяйственных потребителей кооперативов, созданы кассы взаимопомощи.

11:53 Заместитель главы администрации Липецкой области Андрей Козодеров отметил, что за последние 15 лет в два раза уменьшилось количество занятых в сельском хозяйстве. Он также добавил, что дополнительно 70 000 га земли могут быть вовлечены в сельскохозяйственный оборот.

11:51 На реализацию стратегии развития агропромышленного комплекса РФ выделено бюджетных ассигнований в размере 10 миллиардов рублей.

11:47 Экспорт сельскохозяйственной техники отечественного производства составил 8 миллиардов рублей, увеличился на 47%.

11:46 Изложенные направления должны перерасти в стратегию развития АПК и обеспечить успешное функционирование аграрного сектора нашей страны.

11:42 Механизмы оказания государственной поддержки АПК должны быть предсказуемыми и гарантированными, чтобы аграрии могли планировать свое производство. Необходимо также выравнить денежные отношения между аграриями и потребителями, сократить предельный уровень наценок на сельскохозяйственную продукцию.

11:41 Определяющим фактором в земельных отношениях должно стать эффективное управление земельными ресурсами. Должны быть определены роли каждого региона нашей страны в сельском хозяйстве.

11:38 Стратегия должна достичь улучшения научно-технической и технологической политики, подгтовки кадров. В высших научных учреждениях страны должны быть созданы соответствующие кафедры и центры, которые будут готовить специалистов для работы в сельском хозяйстве и аграрной промышленности.

11:34 Научный руководитель Всероссийского научно-исследовательского института экономики и хозяйства Иван Ушачев рассказал об основных проблемах, существующих сегодня в сельском хозяйстве: это инвестиционная недостаточность нашего сельского хозяйства, а также низкие темпы технико-технологического управления. Ухудшаются сельскохозяйтсвенные земли, почти не работает инвестиционный рынок земли.

11:32 Министерство сегодня работает над технологией "от поля — до прилавка". Рекордная урожайность в ушедшем году — 35 миллионов тонн — в то же время добавила нашим аграриям проблем: транспортные условия не были готовы для такого количества урожая, аграриям пришлось потратить много дополнительных средств.

11:30 Следующий доклад представляет статс-секретарь-заместитель министра сельского хозяйства Иван Лебедев.

11:27 Самое главное, что мы должны получить в результате этой стратегии, — это технологическая независимость. В этом вопросе мы действительно проиграли западным странам, отметила Донник.

11:25 Наиболее перспективные исследования сегодня — геномные, навигационные, климато-метеорологические, создание новых препаратов защиты растений. При этом Донник отметила, что геномные технологии бессмысленны без селекционеров.

11:24 Важнейшим направлением докладчик назвала тотальную цифровизацию сельского хозяйства: по словам Донник, мы все равно придем к тому, что фермер будет сидеть на диване и дистанционно управлять абсолютно каждым процессом в своем хозяйстве. Все должно быть автоматизировано, без участия человека.

11:22 Большие надежды сегодня возлагаются на картофель, так как в случае введенных санкций производить его будет не так сложно. К сожалению, до сих пор в нашем сельском хозяйстве используется лишь небольшое количество картофеля из отечественной селекции.

11:19 Первый доклад на слушаниях представляет академик РАН Ирина Донник

11:18 Щетинин поблагодарил Александра Сергеева за сотрудничество Академии наук с Советом Федерации и выразил надежду на его продолжение. Он вручил Сергееву особую медаль Совета Федерации.

11:16 Нужно также обратить особое внимание на органические продукты питания, а также на земли, которые не используются в сельском хозяйстве. Сергеев напомнил о плачевном опыте Китая, который испортил все свои земли.

11:13 Одним из важнейших моментов, на которые сегодня нужно обратить внимание, Сергеев считает цифровизацию сельского хозяйства. Причем речь идет не только о переносе всей документации в электронный вид, но и о роботизации сельского хозяйства, применении новых технологий в аграрной промышленности.

11:09 Слово предоставляется президенту РАН академику Александру Сергееву. "То, что это [парламентские слушания] происходит в Академии наук, означает, что на нее возлагаются большие надежды в содействии в этом вопросе". Он также отметил, что Академия выстраивает дружеские отношения с Советом Федерации — в ближайшем будущем планируется провести совместное заседание.

11:06 Стратегия должна быть максимально синхронизирована со Стратегией научно-технологического развития страны на ближайшие годы.

11:03 Парламентские слушания, посвященные разработке долгосрочной стратегии развития агропромышленного комплекса Российской Федерации, открываются приветственным словом Михаила Щетинина. Обсуждаемая сегодня стратегия была подготовлена при участии Всероссийского научно-исследовательского института экономики сельского хозяйства. Стратегия направлена на социально-экономическое развитие регионов, определение перспективных направлений отечественного агропромышленного комплекса с учетом региональной специфики. Ее конечная цель — повышение уровня жизни людей, рост продолжительности жизни, создание комфортной среды, чистая экология, стабильные доходы и т.д.

[Scyther]

Как социальная изоляция трансформирует мозг
https://scientificrussia.ru/articles/kak-sotsialnaya-izolyatsiya-transformiruet-mozg

Ученые выяснили, что социальная изоляция вызывает накопление определенного химического вещества в мозге, блокирование которого устраняет негативные последствия изоляции, - пишет medicalxpress.com со ссылкой на журнал Cell.

Хроническая социальная изоляция оказывает изнурительное воздействие на психическое здоровье у млекопитающих - например, она часто связана с депрессией и посттравматическим стрессовым расстройством у людей. Новое исследование лаборатории Дэвида Андерсона в Калифорнийском технологическом институте открывает потенциальные возможности для лечения психических расстройств у людей.

Подтверждая и расширяя предыдущие наблюдения, ученые показали, что длительная социальная изоляция приводит к широкому набору поведенческих изменений у мышей. К ним относятся повышенная агрессивность к незнакомым особям, постоянный страх и гиперчувствительность к угрожающим стимулам. Так, мыши, которые были социально изолированы, еще долгое время остаются замороженными после того, как угроза прошла, тогда как социализированные мыши сразу после разрешения неприятной ситуации возвращаются в нормальное состояние. Такие особенности наблюдаются, когда мыши подвергаются как минимум двум неделям социальной изоляции – кратковременная не дает подобных проявлений. Следовательно, наблюдаемые изменения в реакциях агрессии и страха требуют хронической изоляции.

В предыдущем исследовании мухи дрозофилы лаборатория Андерсона обнаружила, что нейропептиды тахикинины играют роль в нарастании агрессии у социально изолированных мух. Тахикинин представляет собой нейропептид - короткую молекулу белка, которая высвобождается из определенных нейронов при их активации. Нейропептиды связываются с определенными рецепторами на других нейронах, изменяя их физиологические свойства и тем самым влияя на функцию нейронных цепей.

Чтобы выяснить, сохраняется ли функция тахикинина эволюционно не только у насекомых, но и у млекопитающих, команда Андерсона обратилась к лабораторным мышам. У мышей ген тахикинина Tac2 кодирует нейропептид под названием нейрокинин B (NkB). Tac2/NkB продуцируется нейронами в миндалине и гипоталамусе мыши – отделах, связанных с эмоциональным и социальным поведением.

Исследователи обнаружили, что хроническая изоляция приводит к увеличению экспрессии гена Tac2 и продуцированию NkB по всему мозгу. Введение лекарства, которое химически блокирует NkB-специфичные рецепторы, позволило мышам вести себя нормально без признаков негативного влияния социальной изоляции. И наоборот, из-за искусственного увеличения уровня Tac2 и активации соответствующих нейронов мыши, находящиеся в привычной среде, начинали вести себя как напряженные изолированные животные.

Исследователи также ингибировали функцию Tac2 и его рецепторов в нескольких специфических областях мозга. Они обнаружили, что подавление гена Tac2 в миндалине устраняет повышенную тревожность, а в гипоталамусе - чрезмерную агрессию. Таким образом, Tac2 должен увеличиваться в разных областях мозга, чтобы вызывать разные поведенческие реакции.

«Используемый здесь подход позволил нам сравнить эффекты различных манипуляций с сигналами Tac2 в одной области мозга, а также сравнить эффекты тех же манипуляций в разных областях мозга, - говорит Дэвид Андерсон – биолог, генетик, нейроученый. - Богатый набор данных, созданный этими экспериментами, показал, как этот нейропептид глобально действует на мозг, чтобы вызывать различные поведенческие реакции на стресс социальной изоляции».

Несмотря на то, что работа была выполнена на мышах, ученые предполагают, что она поможет понять, как хронический стресс влияет на людей.

«У людей есть аналогичная сигнальная система Tac2… - говорит Мориель Зеликовски – психолог из лаборатории Дэвида Андерсона. - Когда мы смотрим на лечение расстройств психического здоровья, мы традиционно фокусируемся на использовании широких нейромедиаторных систем, таких как серотонин и допамин, которые широко распространяются по всему мозгу. Манипуляция с этими системами может привести к нежелательным побочным эффектам. Таким образом, возможность точно и локально модифицировать такой нейропептид, как Tac2, является перспективным подходом к терапии психического здоровья».

[Scyther]

Китай запустил спутник для ретрансляции сигналов будущего лунохода
https://scientificrussia.ru/articles/kitaj-zapustil-sputnik-dlya-retranslyatsii-signalov-budushchego-lunohoda

21 мая в 00:25 по московскому Миссия Chang'e-4 с аппаратом стартовала с космодрома Сичан – пишет sciencenews.org.

Миссия Chang'e-4, в которую входит ровер и посадочный модуль, будет первой, кто посетит обратную сторону Луны. Цель миссии – доставить на обратную сторону Луны спутник – ретранслятор Queqiao, который будет поддерживать связь между Землей и луноходом, запуск которого запланирован на конец 2018 года.

Queqiao отправится на гало-орбиту с обратной стороны Луны, что позволит ему поддерживать связь и с Землей, и с будущим луноходом. Кроме того, спутник имеет голландский радиотелескоп, который будет включен в 2019 году для поиска длинноволновых сигналов от первых звезд вселенной.

Ровер и посадочный модуль Chang'e-4 были построены как резервные копии для миссии Chang'e-3, запущенная в 2013 году. Еще одна миссия Chang'e-5, запуск которой планируется на 2019 год, направлена ​​на возвращение первых камней с луны с Аполлона-17 в 1972 году.

Миссии Chang'e названы в честь китайской богини луны. Название спутника Queqiao происходит от другого китайского мифа о двух любовниках, разделенных серебряной рекой, также известной как Млечный Путь. Согласно мифу, стая сороки образует мост, называемый Queqiao, один раз в год, чтобы любовники могли встретиться.

Замечание Scyther-a: Вторая заявленная цель (возвращение первых камней с луны с Аполлона-17 в 1972 году) особенно любопытна и непонятно, что она означает!

[Scyther]

Генномодифицированный рис увеличил количество урожая на треть
https://naked-science.ru/article/sci/gennomodificirovannyy-ris-uvelichil

Ученые изменили гены, отвечающие за ограничение роста растения, и получили больший объем урожая.

Генетики из Китайской академии наук и Университета Пердью при помощи инструмента CRISPR/Cas-9 изменили ряд генов в рисовых растениях и увеличили не только высоту ростков, но и объем урожая.

В своей работе исследователи ориентировались на абсцизовую кислоту, которая контролирует рост побегов и отвечает за стрессовые реакции. На нее влияет так называемый гормон стресса — пирабактин, который зависит от группы генов, носящих общее название PYL. Ученые провели несколько экспериментов, в которых меняли PYL1, PYL2, PYL3, PYL4, PYL5, PYL6 и PYL12 вместе и по отдельности.

Лучше всех себя показала группа с отредактированными генами pyl1/4/6. Специалисты выращивали ее в разных условиях: в Шанхае и провинции Хайнань. В первом случае приток урожая увеличился на 25 процентов по сравнению с обычными растениями, во втором — на 31 процент.


Мутации, которые способствуют росту риса

Глава исследования Цзянь-Кан Чжу (Jian-Kang Zhu) объяснил, чем поможет их работа в будущем:

«Если наше открытие справедливо для тех сортов риса, которые сейчас используют фермеры, то это значительно увеличит их урожай. А это, в свою очередь, поможет произвести больше зерен и накормить больше людей».
 

[Scyther]

Приглашаем принять участие в Moscow Franchise Expo 2018
https://www.innoros.ru/news/18/05/priglashaem-prinyat-uchastie-v-moscow-franchise-expo-2018

С 30 мая по 01 июня 2018 года в Центре международной торговли "Экспоцентр" (Москва) пройдут Всемирный форум и выставка по франчайзингу Moscow Franchise Expo 2018. Мероприятие направлено на формирование глобальной информационно-выставочной площадки для обсуждения последних трендов во франчайзинге, обучения, заключения контрактов и демонстрации новых концепций.

Организаторы событий - Фонд "Росконгресс" и Российская ассоциация франчайзинга. Участие для делегатов и посетителей бесплатное.
 
Деловая программа включит в себя более 40 деловых мероприятий, посвященных актуальным проблемам в сфере развития франчайзинга в различных отраслях экономики.
 
Работу форума откроет пленарное заседание "Франчайзинг – двигатель мировой экономики и инструмент международной кооперации". В рамках его проведения будет организована работа следующих секций:
- "Франчайзинг в развитии регионов";
- "Франчайзинг в мире цифровой экономики";
- "Социальный франчайзинг";
- "Женское предпринимательство";
- "Наставничество и молодежное предпринимательство".
 
Механизмам государственной поддержки бизнеса будет посвящена панельная дискуссия "Поддержка малого и среднего предпринимательства на государственном и региональном уровнях", организованная при участии Российского экспортного центра.
 
Диалог между ведущими игроками отрасли продолжит панель "Развитие рынка франчайзинга в России. Франчайзинг в лицах", которая позволит гостям ознакомиться с последними достижениями, а также получить интересующую информацию от непосредственных участников процесса.
 
Для повышения эффективности работы на мероприятии организаторы предлагают воспользоваться специальным сервисом предварительного назначения встреч, который предназначен для поиска потенциальных партнеров, установления и развития деловых связей и предоставляет возможность прямого контакта с участниками и посетителями путем организации индивидуальных, целенаправленных встреч на площадке проведения.
 
В этом году помимо деловой программы гостей выставки ждет большая образовательно-информационная составляющая. Мастер-классы и тематические семинары проведут представители таких успешных брендов, как Subway, Domino’s Pizza, "Шоколадница", юридической компании "Городисский и Партнеры" и других.
 
Отметим, что форум и выставка Moscow Franchise Expo 2018 – событие мирового масштаба. Ожидается, что в мероприятиях примут участие более шести тысяч человек. Впервые территория России станет деловой и экспертной площадкой для представителей ассоциаций, крупных компаний и инвесторов из более чем 40 стран мира, включая Юго-Восточную Азию, Европу, Северную, Латинскую и Южную Америки, Африку.

[Scyther]

Полуметровые хищные черви наводнили Францию
http://www.mk.ru/science/2018/05/23/polumetrovye-khishhnye-chervi-navodnili-franciyu.html

Они угрожают сельскому хозяйству

Черви рода Bipalium, которые ранее почти не встречались в Европе, теперь обитают на территории Франции в больших количествах. Предполагается, что «вторжение» началось довольно давно, однако лишь теперь группа ученых под руководством Жан-Лу Жюстина из Национального музея естественной истории в Париже обратила на это внимание.

Хищные черви Bipalium порой достигают более чем полуметра в длину и отличаются необычной «лопатообразной» головой. Они питаются дождевыми червями, а также насекомыми, улитками и другой мелкой добычей, парализуя её с помощью токсина под названием тетродотоксин. Хотя этот яд опасен и для человека, в основном данные хищники угрожают благополучию людей не прямо, а косвенно. Они значительно влияют на состав фауны, населяющей почву, тем самым оказывая негативное влияние на сельское хозяйство — подобное ранее происходило, в том числе, в Ирландии и Шотландии, куда подобные черви попали из Новой Зеландии.

При этом для специалистов до сих пор остаётся загадкой, как черви попали во Францию. При этом Жан-Лу Жюстин особенно удивлён, что долгое время этого не замечали государственные ведомства, в обязанности которых входит следить за экологией почв. Сам французский учёный узнал о «нашествии» Bipalium после того, как снимок данного червя в ему прислал натуралист-любитель, обнаруживший животное в собственном саду. После этого Жюстин и его коллеги попросили людей со всей страны сообщить ему, видели ли и они подобных червей. Сограждане учёного откликнулись на его просьбу и прислали множество фотографий. Как оказалось, Bipalium стали распространяться по Франции ещё в 90-х годах прошлого века, и чаще всего их можно заметить в южной части страны. На вопрос, значительно ли это повлияло на сельское хозяйство к данному моменту, специалисты ответить пока не готовы.

[Scyther]

Графен раскрывает секреты
https://www.nkj.ru/news/33811/

Разгадка причин Оже-рекомбинации электронов и дырок в графене делает возможной создание лазеров на его основе.

Носителями заряда в полупроводнике служат электроны и дырки. Встретившись, они взаимно уничтожают друг друга, что физики называют рекомбинацией. Электрон при этом теряет энергию, судьба которой может быть различной.

Рекомбинация электрона и дырки с излучением света составляет принцип работы полупроводникового лазера, основного прибора современной оптоэлектроники. Но излучение – не единственный возможный исход. Часто освобождающаяся энергия идет на раскачку соседних атомов, или подхватывается пролетающим мимо электроном. Последний процесс называется Оже-рекомбинацией. Он назван в честь французского физика Пьера Оже, исследовавшего эти процессы.

Разработчики лазеров стремятся усилить излучение света при столкновении электрона и дырки и ослабить все другие процессы, в том числе и Оже-рекомбинацию, которая губительна для полупроводниковых лазеров, так как забирает себе энергию, которая могла бы стать светом.

Физики из МФТИ и университета Тохоку (Япония) объяснили парадоксальное явление Оже-рекомбинации в графене, которое в этом двумерном материале с одной стороны считалось запрещённым фундаментальными физическими законами сохранения импульса и энергии, а с другой упорно наблюдалось в экспериментах. Теоретическое обоснование этого процесса представляло до недавнего времени одну из сложнейших загадок физики твёрдого тела. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.

В 1928 году Поль Дирак теоретически предсказал, что у электрона существует двойник, не отличающийся ничем, кроме знака электрического заряда. Эту частицу, названную позитроном, вскоре открыли экспериментально. Спустя несколько лет физики осознали, что носители заряда в полупроводниках — кремнии, германии, арсениде галлия и многих других — ведут себя подобно электронам и позитронам. Электроны и дырки тоже могут взаимно уничтожаться с высвобождением избытка энергии.

Математически законы сохранения выглядят схожим образом для электрон-дырочных пар в графене и для электрон-позитронных пар в теории Дирака. Запрет рекомбинации электрона и позитрона с передачей энергии третьей частице был известен очень давно. Это означало, что Оже-рекомбинация в графене тоже должна быть запрещена законами сохранения импульса и энергии.

Однако в графене эксперименты упорно демонстрировали быстрое взаимное исчезновение частиц и античастиц, электронов и дырок. По всем внешним проявлениям это исчезновение шло по сценарию Оже. Более того, время исчезновения пар в эксперименте составляло менее пикосекунды, и это в сотни раз быстрее, чем в используемых сейчас оптоэлектронных материалах. Эксперименты предрекали огромные трудности в реализации лазера на основе графена, которую предложил один из авторов работы, выпускник МФТИ, Виктор Рыжий.

Исследователи из лаборатории оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ (руководитель Дмитрий Свинцов) и Тохоку выяснили, что запрещённое классическими законами сохранения Оже-рекомбинация электронов и дырок в графене разрешается в квантовом мире благодаря соотношению неопределённостей «время — энергия». Согласно ему, закон сохранения можно нарушить на величину, обратно пропорциональную времени свободного пробега частицы. А время свободного пробега электрона в графене очень мало, поскольку электроны представляют собой плотную «кашу».

Привычные законы сохранения разрешают Оже-рекомбинацию, только если все три частицы — участницы процесса движутся строго в одну сторону. Вероятность такого события стремится к нулю. Используя мощные методы квантовой физики, учитывающие неопределённость энергии частицы, авторы решили проблему. Вероятность процесса оказалась конечной и достаточной для экспериментального наблюдения, причем полученные результаты показали хорошее согласие с экспериментальными данными.

Важно, что исследование не только объясняет возможность «запрещенного» процесса Оже-рекомбинации, но и указывает условия, при которых он будет слабым. Это делает возможным создание лазеров на основе графена. Первые экспериментальные свидетельства лазерной генерации уже получены в университете Тохоку (Япония). Кроме того, при быстром «сгорании» электроны и дырки нагреваются до сверхвысоких температур, а в лазерах можно использовать носители с малой энергией, которые, согласно расчетам, живут дольше, а значит, лазерная генерация будет более эффективна.

Не менее важно, что развитый метод расчёта времени «сгорания» электронов и дырок не ограничен графеном. Он применим к целому семейству так называемых «дираковских материалов», в которых поведение носителей заряда подобно электронам и позитронам из теории Дирака. По предварительным расчётам, много большего времени жизни носителей можно достичь в квантовых ямах из теллурида кадмия-ртути, где законы сохранения для Оже-рекомбинации получаются даже «более строгими».

[Scyther]

В Гербарии МГУ обучат нейронную сеть и создадут Атлас флоры России
https://scientificrussia.ru/articles/v-gerbarii-mgu-obuchat-nejronnuyu-set-i-sozdadut-atlas-flory-rossii

Ведущий научный сотрудник Гербария МГУ имени М.В. Ломоносова опубликовал в журнале Taxon результаты работы по созданию «Цифрового гербария МГУ». В рамках проекта «Ноев ковчег» (при поддержке Российского научного фонда) ученые за три года создали крупнейшую в России базу данных растений со всего мира. Уже сейчас «Цифровой гербарий МГУ» доступен всем желающим, а в будущем исследователи собираются обучить нейронную сеть определять правильность идентификации растений, а также создать «Атлас флоры России» и «Чеклист флоры России».

Коллекция Гербария МГУ насчитывает свыше миллиона образцов. В 2015 году в рамках проекта «Ноев ковчег» началась масштабная работа по ее переводу в цифровой вид: ученые сканировали образцы засушенных растений и вносили данные с этикеток. За три года сотрудники университета вместе с помощниками и компанией-партнером оцифровали более 900 тысяч записей — 89% коллекции. Помимо отсканированных образцов растений цифровой гербарий включает тексты оригинальных этикеток и географические координаты мест сбора растений. При оцифровке используется как помощь волонтеров, так и автоматические системы, распознающие штрих-коды и помогающие работать с географическими координатами. Так, алгоритм может определять место сбора растения, сопоставляя имя ботаника с датой обнаружения растения или группируя растения по текстовому описанию места на этикетке. Позднее координаты для каждой из таких групп прописываются вручную.

Большинство образцов растений Гербария МГУ было собрано на территории России – 634 тысячи. Хорошо представлена флора Украины (30 тысяч), Монголии (27 тысяч), еще 99 тысяч образцов получено из стран Центральной Азии, немало растений в коллекции было собрано в Мали, Вьетнаме и Северной Корее.

Материалы «Цифрового гербария МГУ» доступны на его сайте. Изображения получают лицензию CC-BY 4.0, то есть на них не распространяются ограничения, связанные с авторскими правами, при условии прямой ссылки на первоисточник. Отсканированные растения и тексты с этикеток доступны для поисковых систем, на сайте Гербария записи можно сортировать по характеристикам растения, месту его обнаружения и другим критериям.

Параллельно с оцифровкой продолжается и активное пополнение коллекций. В 2016 году они выросли на 22 тысячи образцов, в 2017-м – на 19 тысяч. Больше всего в Гербарии появилось растений из Восточной Европы и азиатской части России, Центральной Азии и Кавказа. В 2016 году сотрудники Московского университета описали 16 новых видов растений из разных частей мира.

«В ближайшем будущем благодаря технологиям машинного обучения и нейронным сетям мы получим возможность автоматически проверять правильность идентификации коллекций сухих растений. Прошлый год стал поворотным: в 2017 году в мировой печати вышли сразу три публикации, посвященные автоматическому распознаванию растений по сканам. Технологии машинного обучения будут основаны на уже созданных и верифицированных библиотеках с изображениями сухих растений. Гербарий МГУ входит в семерку крупнейших цифровых гербариев мира, и, безусловно, его данные лягут в основу этого необычного футуриса», – рассказал автор статьи, ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ Алексей Серегин.

Собранная в рамках проекта база данных гербарных образцов поможет при создании «Атласа флоры России» и «Чеклиста флоры России». Атлас будет содержать сведения о распространении растений на территории страны, для него нужны данные и других российских гербариев, в том числе тех, которые пока не оцифрованы. «Чеклист флоры России» – стандартный перечень всех видов российской флоры, его можно составить на основе «Цифрового гербария МГУ» уже через два-три года. Оба проекта важны для документации и научного анализа разнообразия растений России и сохранения редких видов.

Справка:
Цифровой гербарий МГУ – крупнейшая в России база данных о разнообразии и распространении растений, основанная на сведениях о 827 тысячах образцов из Гербария имени Д.П. Сырейщикова. Она состоит из трех взаимосвязанных блоков – библиотеки высококачественных изображений гербарных образцов; базы данных текстовой информации, содержащейся в этикетках; геоинформационной системы с координатами мест сбора гербарных образцов.

Работы по созданию Цифрового гербария МГУ осуществляются под руководством ведущего научного сотрудника биологического факультета, доктора биологических наук Алексея Серёгина по гранту РНФ "Научные основы создания Национального банка-депозитария живых систем" (проект «Ноев Ковчег»). На сегодняшний день Цифровой гербарий МГУ занимает восьмое место в мире по числу отсканированных образцов, уступая коллекциям крупнейших научных центров, однако среди университетов занимает первое место.

Цифровой гербарий МГУ общим объемом свыше 780 тыс. образцов доступен на портале "Депозитария живых систем" по адресам: https://plant.mitotech.ru/
http://plant.depo.msu.ru/

[Scyther]

Физики разных стран мира помогут создавать Супер С-тау фабрику
http://www.sbras.info/news/fiziki-raznykh-stran-mira-pomogut-sozdavat-super-s-tau-fabriku
В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН прошло первое совещание Международного совета Супер С-тау фабрики, в котором приняли участие исследователи из России и зарубежных стран.
 
«То, что происходит сегодня, — для нас важный этап, который подтверждает: мы находимся на правильном пути развития», — прокомментировал директор ИЯФ СО РАН академик Павел Владимирович Логачев. Он отметил, что с 1968 года в ИЯФе всегда работал хотя бы один электрон-позитронный коллайдер. Именно непрерывный научно-технологический и технический опыт, научные школы, которые постоянно жили, работали, развивались и воспроизводились, экспериментальное производство, а также кооперация с коллегами и партнерами по всему миру дали институту возможность браться за очень серьезные и амбициозные проекты мирового масштаба.
 
«Сейчас идет очень значимый процесс — формирование международного комитета, который будет курировать дальнейшую работу по воплощению Супер С-тау фабрики, — сказал Павел Логачев. — Сейчас здесь собрался цвет мировой науки в области физики элементарных частиц и в области ускорительной физики, и они как раз составят основу этого международного комитета».
 
По словам директора ИЯФ СО РАН, в комитет войдут коллеги новосибирских ядерщиков, давно изъявлявшие желание принять участие в проекте. «У нас общие задачи, общая физика, и нам нужно найти выход на новую физику, на то, что сегодня еще считается совершенно непознанным и неизведанным и может открыть перед человечеством фантастические возможности», — прокомментировал Павел Логачев.
 
В числе участников комитета академик назвал ЦЕРН (Швейцария), Институт физики высоких энергий в Пекине (Китайская народная республика). «Коллайдер, который сейчас там (в Пекине, — Прим.ред.) действует, как раз по своим параметрам очень близок к будущей Супер С-тау фабрике. Мы помогаем нашим китайским коллегам, тесно работаем с ними на их машине, и они, соответственно, будут участвовать в создании нашей. То же самое можно сказать и о японских коллаборантах, с которыми мы взаимодействуем уже много десятилетий. Для них наши эксперименты и результаты принципиально важны, чтобы еще полнее раскрыть полученные ими данные. Такая же ситуация и с одним из детекторов на Большом адронном коллайдере: ученые, работающие на БАК, уже сейчас фактически вышли на тот уровень, когда без суперточных измерений Супер С-тау фабрики им дальше получить ценные результаты на своем детекторе не удастся. Аналогичная очень сильная заинтересованность в наших результатах есть и у команды комплекса FAIR в Дармштадте (Германия)», — перечислил Павел Логачев. 

Замечание Scyther-a: У А.П.Чехова есть такой рассказ - "Пересолил".

[Scyther]

В поисках Новой физики
http://www.sbras.info/articles/opinion/v-poiskakh-novoi-fiziki


В общественных выступлениях представителей научных организаций и научно-популярных статьях в СМИ всё чаще всплывает понятие «Новая физика», к которой, как нам обещают, мы вот-вот придем. Что же это такое? Выход за пределы Стандартной модели, бозон Хиггса, темная материя, гравитационные волны? Как она изменит «старую» физику и нашу жизнь? С этими вопросами мы обратились к заведующему теоретическим отделом Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН доктору физико-математических наук Александру Ильичу Мильштейну.

— Что же собой представляет Новая физика?
 
— Люди часто путают понятия «Новая физика» и «новое явление». Первое — это то, что невозможно объяснить в рамках стандартных представлений. Однако если ты в данный конкретный момент не можешь что-то объяснить, то вовсе не обязательно, что ты нашел новую физику. В последнее время в истории науки она проявлялась всего несколько раз. Создание теории относительности и квантовой механики привело к революции в научном мировоззрении. После того, как были сформулировали физические законы этих наук, нужно было научиться описывать бесконечное количество явлений вокруг нас. Было много случаев, когда люди что-то открывали и никак не могли объяснить. Могло пройти и 20, и 50 лет, и потом обнаруживалось, что всё объясняется в рамках квантовой механики или теории относительности. Так, между открытием явления сверхпроводимости и созданием теории Бардина, Купера и Шриффера, описывающей его в рамках квантовой механики, прошло более сорока лет.
 
Таких явлений, которые до конца еще не поняты, вокруг нас очень много. Например, высокотемпературная сверхпроводимость. Материалы уже умеют делать, активно используют, область применения быстро расширяется, а последовательной теории до сих пор нет. Здесь присутствуют технические трудности, но нет сомнения, что всё будет объяснено в рамках квантовой механики. На мой взгляд, надо просто заниматься исследованиями, если повезет — найдешь что-нибудь интересное и полезное, и вовсе не обязательно это должна быть Новая физика. Люди, которые изучают гидродинамику, теплофизику или физику конденсированных сред, не занимаются поиском выходов за пределы Стандартной модели, но открытые ими новые явления преобразуют жизнь вокруг нас. Быстродействующие компьютеры, жидкокристаллические экраны, сотовые телефоны, ракеты — всё это квантовая механика и атомная физика, никакой Новой физики здесь нет.
 
— Мы выяснили, что не является Новой физикой, а что же будет ею являться?
 
—Например, есть теория относительности, которая говорит, что невозможно превысить скорость света. Представьте себе: вы обнаружили сигнал, который движется с большей скоростью. Это будет Новой физикой, поскольку противоречит в принципе нашим представлениям. Или мы обнаружили, что нарушилось соотношение неопределенностей, которое в квантовой механике должно выполняться: тогда это Новая физика. Любая теория имеет область применимости. Была классическая механика, потом ее заменила релятивистская классическая механика, но это не значит, что классическая механика неправильная, она просто имеет область применимости, которая ограничена скоростями: малыми по сравнению со скоростью света. Потом возникла общая теория относительности, релятивистская квантовая механика. Существует принцип соответствия, при котором одни предсказания переходят в другие, не отменяя предыдущих законов в области их применимости.
 
Люди надеются найти что-то принципиально новое в астрофизике, в космологии. Там, к сожалению, невозможно сделать эксперимент, доступны лишь наблюдения. Мы наблюдаем звезды, видим взрывы сверхновых, к нам приходят гравитационные волны. Была ли регистрация гравитационных волн Новой физикой? Конечно, нет. Этот великолепный эксперимент, продемонстрировавший мощь человеческих возможностей, подтвердил предсказания общей теории относительности, полученные сто лет назад. С другой стороны, история науки показывает, что открытие может произойти в любом месте, и его нельзя предсказать. Если бы мы ставили перед собой задачу: «В следующем квартале откроем новую элементарную частицу» — это было бы уже производством, а не наукой.
 
— Но есть же теории, которые, как предполагают, могут привести к этой самой Новой физике? Суперсимметрия, теория объединенных взаимодействий, теории с сильной гравитацией…
 
— Идей, вокруг которых образовывались эти теории, не так много. Например, суперсимметрия. Можно построить суперсимметричную теорию в простейшем виде, а если предсказания не будут совпадать с экспериментом, то сделать обобщение, добавить еще частиц, увеличить массу. Но все эти обобщения никаких принципиально новых идей не содержат, потому что новые идеи сгенерировали люди, которые сделали первый шаг. Был такой знаменитый физик-теоретик Чжэньнин Янг, который создал теорию неабелевых калибровочных полей (поля Янга — Миллса), являющуюся сейчас одной из самых популярных теорий в физике элементарных частиц. Так вот, он говорил, что для него перейти от абелевой калибровочной теории, открытой Германом Вейлем в начале двадцатого века, к неабелевой не составляло психологических трудностей. Психологический барьер был у Эйнштейна, когда он сказал, что не может быть скорости больше скорости света, у Гейзенберга, который сказал, что есть соотношение неопределенностей, и мы не можем однозначно предсказать будущее. Когда ты преодолеваешь какой-то психологический барьер, то это и есть Новая физика. К открытию Новой физики может привести постоянное желание исследователей проникнуть в структуру материи. Сначала открыли, что атом состоит из электронов и ядра, потом – что ядро состоит из протонов и нейтронов, затем — что протоны и нейтроны состоят из кварков. Обнаружили также много других частиц, состоящих из кварков, а также их античастицы и еще нейтрино, аналоги электрона, калибровочные бозоны — всё то, что составляет сейчас основу Стандартной модели. Так возникло устойчивое ощущение, что надо копать вглубь, а для этого необходимо строить мощные ускорители элементарных частиц и ставить на них эксперименты, чем физики сейчас и занимаются.

— То есть получается, сейчас никакой Новой физики нет?
 
— Пока нет. Поэтому сегодня в английском языке появилось много слов, которые обозначают родственные вещи, но дают человеку оправдание, если его мысль не оказалась правильной. Есть слово «discovery» — открытие, а есть «evidence»– указание на открытие, но указание не обязательно приведет к самому открытию. А есть еще слово «hint» — намек. Мы ищем, смотрим, пытаемся объяснить, а к чему придем – будущее покажет.

— Что позволяет предполагать, что Новая физика вообще существует? Какие-то явления настолько выбиваются за рамки стандартной модели?
 
— Надежных указаний на это нет, но есть вещи, которые мы совсем не понимаем — барионная асимметрия Вселенной, темная материя…
 
— А как же бозон Хиггса?
 
— Открытие бозона Хиггса никакого отношения к Новой физике не имеет. Бозон был предсказан Питером Хиггсом и еще несколькими физиками. Вначале это была игра ума для преодоления трудностей в теории. Существовало несколько похожих теорий, одна оказалась правильной (теория Вайнберга — Салама), а другие нет. В настоящий момент эксперименты полностью подтверждают предсказания теории Вайнберга — Салама. Но для этого было необходимо погружаться всё глубже и глубже и в теорию, и в эксперимент. Каждый раз, когда возникало отличие теории от эксперимента, люди говорили: вот это — Новая физика. Но в результате более тщательного исследования предсказания совпадали с экспериментом. Но это не так уж и важно. Я бы сравнил поиск Новой физики с экспедицией Колумба. Он искал новый путь в Индию — открыл Америку. Если ты ставишь перед собой амбициозные задачи, проводишь сверхточные эксперименты, создаешь установки на грани возможностей сегодняшних технологий, то всегда есть шанс открыть что-то важное. В худшем случае, если не откроем Новую физику, то процитируем Мольера: «Эликсир жизни не получился, но получилась отличная мастика для полов».

Замечание Scyther-a: Evidence - доказательства. Именно доказательства искал Арнольд Шварценеггер в фильме Красная жара, когда произнес ставшую популярной фразу "Какие будут ваши доказательства!"

[Scyther]

Самые популярные мультивитамины не несут пользы
https://scientificrussia.ru/articles/samye-populyarnye-multivitaminy-ne-nesut-polzy

Исследователи из больницы Святого Михаила и Университета Торонто выяснили, что наиболее часто употребляемые витаминные и минеральные добавки не несут ни устойчивой пользы, ни вреда, - пишет medicalxpress.com.

Анализ существующих данных показал, что мультивитамины, витамин D, кальций и витамин С - самые распространенные добавки – не создают ни преимущества, ни дополнительного риска в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, сердечного приступа, инсульта или преждевременной смерти. Как правило, витаминные и минеральные добавки принимаются в качестве добавки к питательным веществам, которые содержатся в пище.

«Мы были удивлены, обнаружив так мало положительных эффектов от самых распространенных добавок, которые употребляют люди, - сказал д-р Дэвид Дженкинс, ведущий автор исследования. - В нашем обзоре было установлено, что если вы хотите использовать поливитамины, витамин D, кальций или витамин C, то это не принесет вреда, но и никакой очевидной пользы не будет».

Исследование показало, что только фолиевая кислота и В-витамины с фолиевой кислотой могут уменьшить риск сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта. Между тем, никотиновая кислота и антиоксиданты показали очень слабый эффект, который может означать повышенный риск смерти от любой причины.

Команда Дженкинса рассмотрела дополнительные данные, которые включали A, B1, B2, B3 (никотиновую кислоту), B6, B9 (фолиевую кислоту), C, D, E бета-каротин, кальций, железо, цинк, магний и селен. Термин «мультивитамин» в этом обзоре использовался для описания добавок, которые включают большое количество витаминов и минералов, а не несколько избранных.

«Из-за отсутствия значительных положительных результатов - помимо потенциального снижения риска развития инсульта и сердечно-сосудистых заболеваний с помощью фолиевой кислоты - лучше полагаться на здоровую диету, чтобы получить необходимое количество витаминов и минералов, - сказал д-р Дженкинс. - До сих пор никакие исследования источников витаминов и минералов не показали нам ничего лучшего, чем здоровые порции малообработанных растительных продуктов, включая овощи, фрукты и орехи».

[Scyther]

Создан новый биоматериал, превосходящий по прочности сталь
https://www.interfax.by/news/world/1242609

Группа шведских исследователей создала новый вид биоматериала, который является самым прочным материалом биологической природы на сегодняшний день. Прочность этому материалу обеспечивают тончайшие целлюлозные волокна, превосходящие по своим характеристикам даже паучий шелк, который до этого момента считался самым прочным биоматериалом на свете.

Целлюлозные нановолокна (cellulose nanofibres, CNF) являются основным материалом, из которого состоит практически все растительного происхождения. Исследователи сумели придать свойства целлюлозных нановолокон новому легкому материалу, который может стать более экологически чистой альтернативой пластикам, использующимся в автомобильной, мебельной, авиационной, других областях промышленности и в медицине.

Ученые взяли за основу коммерчески доступные целлюлозные нановолокна, диаметром от 2 до 5 нанометров и длиной порядка 700 нанометров. Эти нановолокна были размешаны в воде, которая вытекала через тонкий канал диаметром в один миллиметр. Выходная часть этого канала проходила сначала через полость, заполненную деионизированной водой, а затем через воду с низким значением pH-фактора. За счет некоторых технологических уловок поток воды с нановолокнами ускорялся и сжимался.

Этот процесс получил название гидродинамической фокусировки (hydrodynamic focussing), он позволил выровнять все нановолокна в потоке в одну сторону, и они связались в достаточно плотное более толстое волокно, скрепленное силами молекулярных и надмолекулярных связей.

Используя рентген, излучаемый источником PETRA III, исследователи смогли изучить все тонкости и максимально оптимизировать производственный процесс. В результате этого на свет появилась целлюлозная нить толщиной 15 микрометров и длиной в несколько метров. Проведенные испытания показали, что столь тонкая нить выдерживает усилие на разрыв в 86 ГПа, а ее предел прочности равен 1.57 ГПа.

Ученые уверены, что данные исследования открывают путь к разработке целого ряда новых материалов на основе целлюлозных нановолокон, которые могут быть использованы при изготовлении макроструктур, где будет задействована найденная высокая прочность. А модернизация нового технологического процесса, надеются они, позволит производить нити не из целлюлозы, а из углеродных нанотрубок и других наноматериалов. Такие нити будут невероятно прочны, и когда они появятся на свет, можно будет думать о практической реализации такой фантастической идеи, как космический орбитальный лифт.

[Scyther]

Ученые создали «фотосинтетический двигатель» для искусственных клеток
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-sozdali-fotosinteticheskij-dvigatel-dlya-iskusstvennyh-kletok

Международная команда исследователей из Гарвардского университета (США) и Университета Согана (Южная Корея) разработала искусственную клеточную структуру, которая использует фотосинтез для метаболических реакций, включая преобразование энергии и образование цитоскелета. Результаты исследования опубликованы в Nature Biotechnology.

Чтобы создать синтетическую клетку, обычно используют два подхода. Первый – разработать искусственный генетический код и «встроить» его в живую клетку (предварительно удалив родную ДНК), тем самым «перепрограммируя» ее. Второй – создать с нуля простую клеточную структуру, которая имитирует функции живых клеток. Одна из самых больших проблем в этом втором подходе – добиться того, чтобы в клетке de novo протекали все сложные химические и биологические реакции. Ученым из США и Южной Кореи удалось впервые активировать метаболическую активность со светом в искусственной клетке.

Чтобы построить эту синтетическую систему, исследователи разработали фотосинтезирующую органеллу (клеточную структуру, которая выполняет конкретные функции в клетке). Ученые позаимствовали два белковых «фотоконвертера» – один у растений, другой – у бактерий, которые могут преобразовывать энергию света в энергию химических связей – и «упаковали» их вместе, в одну клетку. В предыдущих исследованиях другие ученые также использовали эти белки, но отдельно друг от друга.

Эти два фотопреобразователя чувствительны к разной длине волны света: один – к красной, другой – к зеленой. Белки были встроены в простую липидную мембрану вместе с ферментами, которые продуцируют аденозинтрифосфат (АТФ), универсальный источник энергии для всех биохимических процессов в клетках. Когда мембрана освещена красным светом, происходит фотосинтетическая химическая реакция, вызывающая АТФ. Когда мембрана освещена зеленым светом, производство прекращается. Таким образом можно «включать» и «выключать» фотосинтез, что позволяет исследователям контролировать многие реакции внутри клетки, в том числе полимеризацию актина, важнейшего строительного белка цитоскелета и тканей. 

[Scyther]

Роговицы можно печатать на 3D принтере
https://scientificrussia.ru/articles/rogovitsy-mozhno-pechatat-na-3d-printere

Впервые человеческие роговицы были напечатаны на 3D-принтере учеными из Университета Ньюкасла, Великобритания, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Experimental Eye Research.

Это означает, что техника может быть использована в будущем для обеспечения неограниченного запаса роговиц.

В качестве внешнего слоя человеческого глаза роговица играет важную роль в фокусировании зрения. 10 миллионов человек во всем мире требуют хирургической операции для предотвращения слепоты роговицы в результате таких заболеваний, как трахома или инфекционное расстройство глаз. Кроме того, почти 5 миллионов человек страдают от полной слепоты из-за рубцевания роговицы, вызванного ожогами, рваными ранами, абразией или болезнью. Вместе с тем существует значительная нехватка роговиц, доступных для трансплантации.

В статье сообщается, что для создания био-чернил стволовые клетки (стромальные клетки роговицы человека) от здорового донора смешивались с альгинатом и коллагеном для создания варианта, который можно было напечатать.

Печать производилась на простом недорогом 3D-биопринтер, в котором био-чернила спрессовывались в концентрические круги, чтобы сформировать форму роговицы человека. Для печати потребовалось менее 10 минут.

Че Коннон, профессор тканевой инженерии в Университете Ньюкасла, возглавлявший эту работу, сказал: «Многие команды во всем мире пытаются создать идеальные био-чернила, чтобы сделать этот процесс осуществимым. Наш уникальный гель - комбинация альгината и коллагена – сохраняет стволовые клетки живыми, производя материал, достаточно жесткий, чтобы удерживать его форму, но достаточно мягкий, чтобы быть выжатым из сопла трехмерного принтера. Это основывается на нашей предыдущей работе, в которой мы несколько недель при комнатной температуре сохраняли живые клетки внутри аналогичного гидрогеля. Теперь у нас есть готовые к использованию био-чернила, содержащие стволовые клетки, позволяющие пользователям начать печатать ткани, не беспокоясь о выращивании клеток в отдельности».

Ученые также продемонстрировали, что они могут построить роговицу в соответствии с уникальными характеристиками пациента.

Размеры напечатанной ткани были первоначально взяты из реальной роговицы. Просканировав глаза пациента, ученые получили данные, которые использовали для быстрой печати роговицы нужной формы и размера. 

Профессор Коннон добавил: «Теперь наши 3D-печатные роговицы должны пройти дальнейшие испытания и через несколько лет мы сможем использовать их для трансплантации».


Доктор Стив Свайокло и профессор Че Коннон