Физики научились управлять светом при помощи света без пересечения лучей
Исследователи из Канады и Америки научились управлять лучом света при помощи другого луча без их пересечения. Они создали гель, в котором параллельные пучки взаимодействуют друг с другом, меняя характеристики окружающего вещества, и в будущем эту взаимозависимость можно будет использовать для вычислений. Работа опубликована в The Proceedings of the National Academy of Sciences.
Современные процессоры основаны на полупроводниках, при помощи которых управляют электрическим током. Если для вычислений использовать свет, а не ток, это позволит сократить энергопотребление и увеличит скорость работы. Правда, для воплощения этой идеи необходимо создание эффективного аналога полупроводников для световых лучей.
Дереку Мориму (Derek R. Morim) из университета Макмастера и его коллегам удалось получить гель, который может стать основой будущих оптических логических элементов. Обычно пучок света на своем пути рассеивается. Но молекулы нового гидрогеля обратимо полимеризуются на пути лазера. Полимеризованный гель обладает большей рефракционной способностью, чем обычный. В результате луч начинает отражаться от стенок им же создаваемого канала и двигается без рассеяния, как в нити оптоволокна. Такой луч называют самосфокусированным.
Но ключевая особенность нового гидрогеля не в этом, самофокусирование наблюдалось и ранее. Главное, что проходящий по нему свет оставляет за собой широкий след из полимеризованных молекул, и за счет этого параллельные лучи, изменяя характеристики геля вокруг себя, влияют на интенсивность друг друга на значительном расстоянии, в десять раз большем, чем ширина пучка. Это позволяет при помощи одного луча управлять другим, так же как управляющее напряжение в полупроводниковом транзисторе контролирует протекание тока.
Ранее в Австралии предложили использовать акустическую память для оптических чипов. Также умный гель позволил контролировать ввод инсулина пациенту без использования электроники.
Василий Зайцев.
Он хорошо активировал остеогенные клетки
Норвежские ученые разработали прототип костного трансплантата из аморфного фосфата кальция, который они получили из гидроксиапатита и яичной скорлупы. Он показал крайне хорошую иммуносовместимость и активацию остеогенных клеток в тканевых моделях. Исследование опубликовано в журнале Smart Materials in Medicine. В качестве трансплантата для замещения дефектов кости можно использовать кусок другой кости того же человека (аутологичный трансплантат), другого человека (аллогенный трансплантат), животного (ксеногенный трансплантат) или синтетические материалы. Несмотря на то, что аутогенные и аллогенные костные трансплантаты — золотой стандарт в таких операциях — содержат белки и клетки, которые способны формировать новую костную ткань, ограниченное количество доноров и риск переноса инфекции, равно как и техническая сложность аутогенной трансплантации, ограничивает применение этих методов. Изготовление ксеногенных полусинтетических трансплантатов сопряжено с высокими затратами на изготовление и с большими объемами медицинских отходов. Хаавард Йостейн Хауген (Håvard Jostein Haugen) из Университета Осло вместе с коллегами придумал концепцию синтетического костного трансплантата, который должен решить все эти проблемы. Они разработали метод изготовления аморфного фосфата кальция — основы искусственного синтетического костного трансплантата — с помощью синтетического гидроксиапатита и яичной скорлупы. Для этого яичную скорлупу сначала нагревали до 900 градусов Цельсия в течение часа, чтобы избавиться от органического компонента и превратить карбонат кальция (CaCO3) в оксид кальция (CaO). Полученные 5,55 грамма оксида кальция добавляли к 600 миллилитрам деионизированной воды и перемешивали со скоростью 200 оборотов в минуту. Затем к полученной суспензии добавляли 12,47 миллилитра раствора H3PO4, снова перемешивали с большей скоростью и вливали 91,5 миллилитра гидроксида натрия. Выпавший белый осадок фильтровали и промывали, а затем в пластиковых контейнерах погружали в жидкий азот. Физико-химические свойства полученного аморфного фосфата кальция оказались схожи с контрольным гидроксиапатитом, однако в экспериментальной версии ученые наблюдали большую устойчивость к рекристаллизации, которая затрудняет процесс приживления искусственной ткани к живой. Кроме того, цитотоксичность и гемолитическая активность частиц экспериментального фосфата кальция была не выше (а в некоторых тестах даже ниже), чем у контрольного материала. Также он проявлял достаточную иммуносовместимость. В двух- и трехмерных моделях мышиного зубного сосочка — эмбрионального зачатка зуба — частицы экспериментального фосфата кальция проявляли лучшую, по сравнению с контролем, активацию остеогенных клеток, которая оценивалась по экспрессии белков, ответственных за построение внеклеточного матрикса костной ткани (как органического, так и неорганического). Благодаря этому модели начинали приобретать структуру, напоминающую костную ткань. Это исследование показывает, что у яичной скорлупы как источника аморфного фосфата кальция есть потенциал использования в качестве костного полусинтетического трансплантата. При этом при его производстве практически не остается отходов. Если дефект кости небольшой, то можно воспользоваться титановыми пластинами в качестве имплантатов. Ученые придумали, как усовершенствовать их: они нанесли на них биопленку из бактерии Lactobacillus casei. Это помогло усилить регенерацию кости и защитить ее от метициллинрезистентного золотистого стафилококка.