Длинные наноиглы позволят углубиться в живой мозг
Новая технология изготовления внутриклеточных электродов позволит регистрировать активность отдельных клеток в глубине живых тканей и органов, в том числе и в головном мозге. Описание концепции и первые результаты ее испытаний публикует журнал Small.
Максимальную точность и максимальное разрешение при регистрации электрической активности клеток головного мозга дают методы, основанные на введении микро- и наноразмерных электродов непосредственно в отдельные нейроны. Однако технические трудности изготовления «игл» такого диаметра не позволяют получить электроды длиннее примерно 10 мкм, поэтому такие наблюдения ограничиваются лишь поверхностным слоем и не способны показать происходящее в живом мозге или в срезе на глубине хотя бы в несколько десятков микрон. Для преодоления этих ограничений может быть использовано наноустройство, представленное группой ученых из Технологического университета в Тоёхаси, работающей под руководством профессора Такеси Кавано (Тakeshi Kawano). Разработанные ими конусовидные внутриклеточные электроды (NTE, Nanoscale-Tipped Electrodes) достаточно длинны и прочны для того, чтобы проникать сквозь клетки и ткани. Диаметр кончика иглы NTE в несколько раз шире, чем у предложенных ранее электродов на основе кремниевых нанотрубок – до 300 нм против 50-150 нм – зато длина увеличилась на порядок, с 1,5-10 мкм до 120 мкм.
Японские ученые получали иглы NTE осаждением испаренных атомов кремния на кристаллической подложке, методом молекулярно-пучковой эпитаксии. В сверхвысоком вакууме и при повышенной температуре электрод медленно наращивался, удлиняясь, как сталагмит, со скоростью 1,4 мкм/мин. Диаметр NTE контролировали, вводя в смесь кислородную плазму, так что толщина его последовательно уменьшалась со 100 мкм до 60, а затем и 30 мкм. На эту основу напыляли электропроводящий слой иридия, а затем «укрепляющий» защитный слой из парилена (поли-n-ксилилена), который оставлял открытым лишь тонкий кончик иглы.
Работоспособность электрода авторы продемонстрировали, измерив мембранные потенциалы клеток в глубине передней большеберцовой мышцы мышей. Полученные результаты указывают на возможность создания систем многоточечного внутритканевого мониторинга активности клеток в живых тканях, в том числе в работающем головном мозге подопытных животных.
Роман Фишман
Это позволяет тратить в пять раз меньше энергии, чем при полете
Стартап Revolute Robotics из Аризоны разработал гибридного робота, который способен как летать, так и ездить по поверхности. Он представляет собой квадрокоптер, закрепленный на кардановом подвесе внутри металлической клетки сферической формы. Она защищает дрон от повреждений при столкновении с препятствиями, а также выступает в роли опоры при движении по земле, так как благодаря подвесу может свободно вращаться вокруг дрона во всех направлениях. По замыслу разработчиков, робот будет использовать для дистанционного обследования технического состояния оборудования и охраны объектов, сообщает издание New Atlas. Идея о размещении дронов целиком внутри защитного каркаса не нова. Несмотря на дополнительный вес, такой подход позволяет защитить дрон со всех направлений от повреждений при столкновении с препятствиями. Особенно это актуально при полетах в тесных помещениях с большим количеством объектов, например, с целью инспекции состояния оборудования технических сооружений. Такой дрон, к примеру, сделала швейцарская компания Flybotix. Разработанный ею бикоптер имеет защиту в виде почти сферической сетки, полностью покрывающей беспилотник. Схожую конструкцию для защиты дрона использовали и японские инженеры. Однако у предложенного ими варианта была особенность — сферическая защитная клетка, состоящая из двух независимых полусфер, имела возможность свободно вращаться вокруг двух осей, благодаря чему соприкосновение с препятствием меньше влияло на траекторию полета. Дрон, разрабатываемый стартапом Revolute Robotics, также помещен внутрь металлической защитной сетки сферической формы, которая способна вращаться вокруг беспилотника. Но благодаря карданному подвесу, которым квадрокоптер изнутри соединен со сферической оболочкой, это вращение может происходить не по двум осям, а в любом направлении. Эту способность инженеры решили использовать — робот может не только летать, но и ездить по поверхности, используя собственную защитную оболочку в роли всенаправленного колеса. https://www.youtube.com/watch?v=YUcwM7pCZkk Перемещение по поверхности происходит с помощью воздушных винтов дрона, который может наклоняться внутри свободно вращающейся вокруг него сферической оболочки в нужном направлении, регулируя скорость и направление движения. Упругая конструкция клетки и колец подвеса сглаживает толчки и удары, выполняя роль амортизатора. Регулируя уровень тяги пропеллеров, робот способен взбираться по крутым склонам, а при встрече с препятствием, которое нельзя переехать, может просто облететь его по воздуху. При этом на полет тратится в пять раз больше энергии, поэтому передвижение по поверхности оказывается предпочтительнее. В качестве полезной нагрузки робот может нести камеры, лидары и другие сенсоры. Поэтому его можно будет использовать, например, для составления трехмерных карт объектов и обследования технического состояния оборудования и инженерных сооружений, в том числе для инспекции труб. Другим возможным применением робота, по мнению разработчиков может стать охрана территории. Впрочем, защитный каркас — не всегда наилучшее решение, ведь дополнительный вес защиты будет уменьшать время работы дрона. Поэтому инженеры компании Cleo Robotics, которые разработали дрон Dronut X1 специально для работы в помещениях, применили другой подход. Два соосных несущих винта дрона X1 находятся полностью внутри похожего на пончик корпуса, и поэтому надежно защищены от встречи со стенами и другими препятствиями.