Прориви та відкриття тижня у науково-технічній сфері: 24 – 31 липня
Цього тижня було представлено гель, що допомагає відновити та зміцнити зубну емаль, а також нова нитка з пластику, яка за тактильними відчуттями подібна до звичайних матеріалів для шиття та придатна для безкінечної рециркуляції. Крім того, науковці розробили перстень, здатний постійно моніторити до чотирьох показників здоров’я людини через аналіз поту з пальців.
Детальніше про ці та інші визначні новини та досягнення – у нашому огляді.
ЗАСІБ ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦІЇ ЗУБНОЇ ЕМАЛІ
Дослідники з Ноттінгемського університету (Велика Британія) створили матеріал, що імітує біологічні процеси, які відповідають за природне формування зубної емалі. Як свідчать результати дослідження, цей гель може сприяти відновленню емалі, ослабленої мінеральними втратами чи ерозією, зміцнювати здорову емаль та слугувати захистом зубів від подальших ушкоджень.
Фото: Peter Kasprzyk / Unsplash.
Представлений гель не містить фтору. Його основу складають білки, що відтворюють природний процес утворення емалі в ранньому віці. Після нанесення гелю на зуб, він формує тонку, але стійку оболонку, яка проникає в структуру зуба, заповнюючи мікротріщини, пори та інші пошкоджені ділянки. Ця оболонка слугує каркасом для мінеральної реконструкції емалі.
На наступному етапі гель активно залучає іони кальцію та фосфату зі слини, використовуючи їх для формування мінеральних кристалів. Новоутворені кристали нарощуються відповідно до вже наявної структури зуба, що дозволяє їм інтегруватися з природною тканиною, а не створювати окремий шар. Це сприяє відновленню як мікроскопічної структури, так і фізичних характеристик здорової емалі на відреставрованій поверхні.
Цей інноваційний матеріал може надати допомогу людям з оголеним дентином. Дентин – це шар, що розташований під емаллю, і він може стати видимим у разі стирання емалі. При нанесенні на оголений дентин гель утворює покриття, аналогічне емалі, що призводить до зменшення підвищеної чутливості зубів.
Дослідники провели тестування відновленої емалі в умовах реального життя. Вона продемонструвала стійкість до чищення зубів, механічних навантажень під час жування та впливу кислотних продуктів, аналогічно до здорової природної емалі.
НИТКА З ПЛАСТИКУ ДЛЯ БЕЗКІНЕЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ
Фото: Феліс Франкель.
Науковці з Массачусетського технологічного інституту розробили нитку, виготовлену з типу пластику, що зазвичай використовується для виробництва ємностей для молока та пакувальних матеріалів. Ця нова нитка, що на дотик нагадує традиційні швейні волокна, може бути використана для створення легкого та еластичного одягу. Автори дослідження зазначають, що після експлуатації одяг, виготовлений з такої нитки, може бути розплавлений і перетворений на нову нитку, з якої можна створювати новий одяг або формувати пластикові компоненти, такі як ґудзики чи пряжки для ременів.
Експериментальні дані показали, що навіть після 10 циклів переробки нитка зберігала свою початкову міцність та гнучкість, подібні до первинного матеріалу.
РОБОТ-РЯТУВАЛЬНИК НА ЧОТИРЬОХ НОГАХ ДЛЯ ДІЙ НА ВОДІ
Інженери з Китаю та США представили QuadBoat – інноваційного чотириногого робота-асистента для рятувальних операцій. Концепція цього робота була натхненна здатністю павуків-рибалок швидко пересуватися по водній поверхні.
Фото: Чжан Хуан та Цянь.
Ключовим елементом успіху павука-рибалки є його довгі кінцівки, які рівномірно розподіляють вагу тіла, зменшуючи тиск на поверхню до рівня, нижчого за поверхневий натяг, що дозволяє йому буквально ходити по воді.
Робот оснащений центральним модулем та чотирма рухомими кінцівками, роботою яких керує спеціальний алгоритм. Цей алгоритм оптимізує траєкторію кожного кроку та забезпечує стабільність пристрою під час руху.
Наразі QuadBoat пройшов випробування в умовах басейну. Спочатку було перевірено його здатність слідувати заданому маршруту, а потім – ефективність у виявленні рухомого об’єкта на воді, його наздоганянні та піднятті. Робот успішно впорався з усіма поставленими завданнями.
Наступним етапом стануть випробування в більш складних умовах, наближених до реальних рятувальних місій. У разі успіху, такі машини в майбутньому зможуть стати цінним інструментом для рятувальних служб по всьому світу, прискорюючи процес пошуку та вилучення постраждалих з води.
ТЕХНОЛОГІЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПЛАСТИКУ НА ВОДНЕВЕ ПАЛИВО БЕЗ СОРТУВАННЯ
Фото: Younghee Lee/CUBE3D Graphic.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) та Південної Кореї розробили інноваційний метод, спрямований на вирішення проблеми пластикових відходів та одночасне виробництво водню.
У ході експериментальних робіт було використано суміш трьох найпоширеніших видів пластику: поліетилентерефталату (PET), поліетилену (PE) та поліпропілену (PP). Важливою особливістю технології є відсутність необхідності попереднього сортування цих матеріалів. В результаті процесу вдалося отримати водень із 90% хімічної чистоти.
Новий підхід має дві суттєві переваги порівняно з існуючими методами отримання водню. По-перше, він вимагає температури приблизно на 300-400° C нижчої. По-друге, близько 75% вуглецю, що утворюється в ході реакції, залишається у твердому стані, запобігаючи його викиду в атмосферу у вигляді вуглекислого газу.
Розробники вважають, що комбінація знижених температур процесу, можливості уловлювання вуглецю та здатність працювати зі змішаними пластиковими відходами відкриває реалістичний шлях до виробництва екологічно чистого водню з пластикових матеріалів.
У рамках дослідження були використані пластикові матеріали, з яких виготовляють пакувальні пакети, соломинки, контейнери та пляшки для напоїв. Саме ці види пластику є одними з основних джерел забруднення довкілля.
РОЗУМНИЙ ПЕРСТЕНЬ ДЛЯ АНАЛІЗУ ПОТУ
Інженери з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили інноваційний перстень, який здатний одночасно та безперервно аналізувати до чотирьох різних хімічних біомаркерів, виявлених у поту, що виділяється з пальців. Серед біомаркерів, які може відстежувати цей пристрій у поту, є глюкоза, кетони, аскорбінова кислота (вітамін C), сечова кислота, лактат та етил (алкоголь).
Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Для функціонування перстня не вимагається фізична активність чи інші значні навантаження. Піт виводиться на поверхню шкіри пасивно. За це відповідає осмотичний гідрогель, що являє собою м’який полімер, який безболісно абсорбує рідину. Зібраний піт аналізується електрохімічними датчиками, розташованими всередині перстня, а результати аналізу передаються бездротовим шляхом на смартфон користувача.
Пристрій живиться від акумулятора, який забезпечує до 12 годин безперервної роботи між циклами зарядки. Функціонування перстня забезпечує електронна плата, розмір якої менший за діаметр 25-центової монети. Зовнішня оболонка пристрою виготовлена з полімерного матеріалу та створена за допомогою 3D-друку.
За словами розробників, одночасний моніторинг кількох біомаркерів має значний потенціал для надання розширеної картини стану здоров’я в реальному часі. Це може знайти застосування в таких сферах, як лікування діабету, контроль харчування, а також для моніторингу водіїв на дорогах.
Підготувала Мар’яна Рабченюк (на основі прес-матеріалів).
Перше зображення: shutterstock.com.