Саудовские инженеры разработали два типа гибких и автономных датчиков, которые можно использовать для беспроводного сбора данных о состоянии растений, а также температуре и влажности вокруг них. Один из двух типов датчиков адаптирован для сброса с помощью дрона или другого летательного аппарата. Статья с описанием разработки опубликована в журнале npj Flexible Electronics.
Известно, что скорость роста растений напрямую зависит от состояния окружающей среды, в том числе от температуры и влажности. Существуют системы, которые отслеживают эти параметры, а некоторые из них также автоматически интерпретируют эти данные и могут, к примеру, увеличить интенсивность или частоту полива. Но, как правило, эти датчики достаточно дороги и сложны в установке или имеют другие недостатки.
Группа инженеров под руководством Мухаммеда Хусейна (Muhammad Hussain) из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы создала два разных сенсора, которые вместе позволяют отслеживать влияние факторов окружающей среды на рост растений. Один из них представляет собой электромеханический датчик растяжения, который разработчики предлагают использовать для отслеживания удлинения ствола растения. Он состоит из металлической пленки из золота и титана толщиной 190 нанометров, помещенной в прозрачный и эластичный полимер полидиметилсилоксан (PDMS), причем в процессе соединения слоев полимер растягивают. Благодаря такому методу создания датчика инженерам удалось увеличить диапазон измеряемого им удлинения, которое можно вычислить по изменению сопротивления.
Для того, чтобы каждое растение не приходилось соединять по проводам с единой системой, инженеры создали небольшой блок управления и питания с микроконтроллером, в котором есть Bluetooth-модуль для передачи данных и 256 килобайт памяти для их хранения, а также литий-ионным аккумулятором, которого хватает примерно на 150 дней работы. Блок можно разместить у основания растения, а датчик присоединяется к нему с помощью проводов.
Кроме датчика растяжения инженеры также разработали датчик влажности и температуры. Он создается в несколько стадий, включающих в себя нанесение и травление, в результате которых образуется фигура в форме бабочки, на которой располагаются металлические датчики. Этот датчик исследователи также предлагают присоединять к блоку управления и питания, причем, поскольку он не обязательно должен быть жестко зафиксирован на растении, его можно не только прикреплять к листьям или стволу, но и сбрасывать с дрона. Для этого инженеры создали простую складную конструкцию, которая печатается на 3D-принтере из одного слоя ABS-пластика, а затем складывается вручную. В сложенном состоянии она имеет шестиугольное полое основание, в которое необходимо поместить датчик и блок управления, а также шесть отходящих от него лепестков, позволяющих конструкции медленно снижаться после сброса.
Недавно группа Мухаммеда Хусейна представила другой гибкий и растягиваемый датчик, но предназначенный для наблюдения за морскими существами. Оно крепится на кожу и может на протяжении почти года автономно отслеживать глубину, температуру и соленость воды. После этого его можно снять с рыбы и считать данные наблюдений через Bluetooth.
Григорий Копиев
И еще четырех видов опухолей
Британские и датские иммунологи обнаружили на цитотоксических T-лимфоцитах рецептор, узнающий одновременно три разных опухолевых антигена. Пациент, у которого были обнаружены эти Т-клетки, смог достичь полной ремиссии меланомы четвертой клинической стадии. Такое строение T-клеточных рецепторов не дает клеткам опухоли ускользнуть от противоопухолевого иммунитета. Похожие типы Т-клеточных рецепторов есть и у здоровых людей, но их роль в противоопухолевом иммунитете пока неясна. Исследование опубликовано в виде статьи в журнале Cell. Клеточная терапия онкологических заболеваний направлена на введение в организм Т-лимфоцитов, узнающих фрагменты белков опухоли, выставляемые клетками на поверхности белков главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигенов). Она позволяет добиться ремиссии во многих случаях, при которых другие виды лечения неэффективны. Но врачи часто сталкиваются с ускользанием опухолевого клона от такого иммунитета. Иногда достаточно нескольких месяцев, чтобы опухолевые клетки перестали экспрессировать маркер, который должны были узнавать лимфоциты. Хотя большинство Т-лимфоцитов узнают один эпитоп, некоторая часть из многообразия Т-клеточных рецепторов, образующихся в процессе созревания Т-клеток, узнает не один, а сразу несколько антигенов. Такие клетки есть и у здоровых людей, и у пациентов с аутоиммунными болезнями. Рецепторы, нацеливающие иммунную систему сразу на несколько молекул-мишеней, могли бы повысить эффективность клеточной терапии. Ведь даже если с поверхности опухоли исчезнет один антиген, то иммунный ответ против второго сохранится, и лечение останется эффективным. Шаг в сторону использования этого принципа в терапии сделала группа онкологов и иммунологов из Великобритании и Дании под руководством Эндрю К. Сьюэлла (Andrew K.Sewell) из Университета Кардиффа. На протяжении последних 15 лет они занимаются клеточной терапией меланомы. В рамках клинических исследований врачи забирали у пациентов клетки крови, отбирали среди них Т-лимфоциты, тропные к меланоме, и после культивации in vitro вводили клетки обратно пациентам. В одном из исследований, проведенном в 2011-2014 годах, участвовал пациент с четвертой клинической стадией меланомы, у которого клеточная терапия позволила добиться десятилетней ремиссии болезни (обычно же медианная продолжительность жизни с момента постановки диагноза у таких пациентов не превышает года). Ученые решили детально исследовать, с какими особенностями Т-клеточного ответа это было связано. Как выяснили иммунологи, почти вся противоопухолевая активность лимфоцитов пациента была связана одним лимфоцитарным клоном (его обозначили MEL8), который реагировал in vitro не только на меланому, но и на клетки острого миелолейкоза, опухоли молочной, предстательной и поджелудочной железы от других пациентов с таким же типом HLA-антигена (гаплотип HLA A*02:01, наиболее распространенный в мире). Это было неожиданно, ведь рецепторы этих Т-клеток чувствительны к белку мелану A, специфичному для меланоцитов и происходящих от них опухолей (включая меланому). Авторы создали библиотеку из 936 миллиардов декапептидных последовательностей и оценили in silico сродство рецепторов MEL8 к олигопептидам, связанным с HLA A*02:01. Такой скрининг позволил отобрать 500 пептидов, представленных в протеоме человека. Три из них — участки белков мелана А, BST2 и IMP2 — имели сродство к Т-клеточному рецептору MEL8 in vitro и при этом экспрессировались меланомой. У всех трех декапептидных последовательностей нашлась гомология и на уровне аминокислотной последовательности, и на уровне третичной структуры, что было подтверждено рентгеноструктурным анализом. Т-клетки, у которых есть рецепторы, тропные одновременно к мелану А, IMP2 и BST2, были обнаружены у здоровых добровольцев и у одного пациента с хроническим лимфолейкозом, но их количество было невелико. Обнаруженный вид поливалентного рецептора можно использовать и для лечения других пациентов: исследователи секвенировали последовательность Т-клеточного рецептора и трансдуцировали этой последовательностью другие линии лимфоцитов в рамках своих экспериментов. Следовательно, есть предпосылки для создания эффективной клеточной терапии опухолей или противоопухолевой вакцины. Впрочем, пока невозможно говорить, насколько безопасной было бы такое лечение, ведь исследование британских и датских ученых основано лишь на единичных наблюдениях пациентов с опухолями. Кроме того, распознавание эпитопов Т-клеточным рецептором зависит от варианта HLA.антигена, имеющегося у данного конкретного человека, и распространенность полимодальных Т-клеточных рецепторов у носителей разных вариантов HLA может отличаться. Даже сильного иммунного ответа против клеток меланомы может оказаться недостаточно для победы над болезнью — на эффективность лечения могут влиять такие факторы, как уровень тестостерона.