10 Recente wetenschappelijke ontwikkelingen die de toekomst signaleren

Wetenschappelijke ontdekkingen worden elke dag gedaan die de wereld waarin we leven veranderen. Deze lijst bevat enkele gekke wetenschappelijke innovaties - en ze zijn allemaal gemaakt in juni 2013. Van natuurkunde tot medicijnen tot biologie, de volgende verhalen zullen je zeker doen geest. Technologische en medische ontwikkelingen waarvan de meeste mensen dachten dat ze nooit zouden gebeuren in hun leven, laat staan ​​op dit moment, zijn reëel en blijven zich ontwikkelen. Deze ontdekkingen brengen een groot aantal nieuwe technologie en technieken met zich mee die alleen maar zullen groeien en verbeteren met de tijd om de wereld een betere plek te maken om in te leven.

10 Telekinese

De beweging van objecten kunnen beheersen lijkt misschien wel de plot van een science fiction-roman, maar dankzij onderzoekers van het Minnesota College of Science and Engineering is het nu een realiteit. Met behulp van een niet-invasieve techniek die bekend staat als elektro-encefalografie die hersengolven gebruikt, konden vijf studenten de beweging van een helikopter besturen.

Geconfronteerd met de tegenovergestelde richting van de helikopter, konden studenten het voertuig in verschillende richtingen bewegen door zich voor te stellen dat ze hun linkerhand, rechterhand en beide handen moesten bewegen. Na enige tijd en training konden deelnemers snel de helikopter krijgen om verschillende manoeuvres uit te voeren, waaronder het passeren van ringen met een afbeelding van de vlucht die hen op een scherm werd getoond. Onderzoekers hopen deze nieuwe niet-invasieve hersengolftechnologie uit te breiden en uiteindelijk de beweging, het gehoor en het gezichtsvermogen te herstellen bij patiënten die lijden aan verlamming of neurodegeneratie.

9 Cardiale MRI

Anthracycline is een effectieve vorm van chemotherapie, maar er is aangetoond dat het de harten van veel kinderen die een behandeling ondergaan ernstig beschadigt. Tot nu toe vinden de meeste kinderen met deze hartbeschadiging dat hun hartwanden dunner worden en tegen de tijd dat ze worden gediagnosticeerd, is het meestal veel te laat om er iets aan te doen. Echo's zouden vaak het hartdefect missen tot jaren na de behandeling, nadat de onomkeerbare schade al zijn tol had geëist.

Maar een nieuwe techniek werd onthuld op 10 juni. Door uitgebreide tests is aangetoond dat de T1 MRI nauwkeuriger, efficiënter en veiliger is dan de bestaande technieken die worden gebruikt om hartaandoeningen bij kinderen te detecteren. Artsen hebben hartfalen eerder en effectiever kunnen zien dan met de echo's (die ten onrechte de harten als perfect weergeven). Dit is een geweldige medische vooruitgang voor het opsporen van hartziekten bij kinderen.

8 Efficiënte elektrolyse (splitting van zout water)

In de race om efficiënte en overvloedige alternatieve brandstoffen te vinden, hebben onderzoekers altijd een wegversperring getroffen toen ze probeerden een efficiënte methode te bedenken om zeewater te splijten om waterstofbrandstof te produceren. Op 10 juni onthulde een team in het Centre of Excellence van de Australian Research Council voor Electromaterials Science een katalysator die in staat is om oceaanwater te splitsen met heel weinig energie die nodig is.

De katalysator is gevormd tot een flexibele plastic film die opdroogt en de energie gebruikt die wordt verkregen uit licht om het zeewater te oxideren. In tegenstelling tot de huidige methoden die een grote hoeveelheid energie vereisen om het water te oxideren, zou deze methode genoeg energie produceren om de gemiddelde woning en auto een volledige dag van stroom te voorzien met slechts 5 liter (1,3 gal) zeewater. De film bevat synthetische chlorofylmoleculen om de energie van de zon te benutten op dezelfde manier als de bladeren van veel planten. Ook zijn er geen chemische nadelen aan het gebruik van deze methode, in tegenstelling tot de huidige methode voor watersplitsing die wolken giftig chloorgas afgeeft.

Deze efficiënte en effectieve methode zou de kosten van waterstofbrandstof sterk kunnen verlagen, waardoor het in de toekomst een concurrerende alternatieve brandstof voor benzine kan zijn.

7 Tiny batterij

Met de recente uitvinding van 3D-printers is de lucht de limiet voor de soorten ingewikkelde en complexe objecten die het kan maken. Op 18 juni werd bekendgemaakt dat een team van onderzoekers van Harvard en de University of Illinois in staat waren om een ​​lithium-ionbatterij te maken die kleiner was dan een zandkorrel en minder dan de breedte van een mensenhaar.

Onderzoekers waren in staat om deze verbazingwekkende prestatie te bereiken door de delicate gelaagdheid van een netwerk van geïnterlinieerde elektroden. Nadat een 3D-ontwerp op de computer is voltooid, gebruikt de printer speciaal gemaakte vloeibare inkt die elektroden bevat die zijn ontworpen om onmiddellijk uit te harden zodra ze in de lucht komen. Het apparaat kan vanwege zijn grootte voor een breed scala aan toepassingen worden gebruikt.

Voorafgaand aan deze batterij was het bestaan ​​van ongelofelijk kleine voorwerpen met batterijen weinig tot geen verschil. Dit komt omdat apparaten die ontworpen waren om ongelooflijk kleine, vereiste batterijen te zijn die net zo groot waren als ze waren om daaropvolgende energie te geven of ze kregen ongelooflijk kleine batterijen zonder substantiële kracht. De 3D-printer gebruikt de inkt en een gedetailleerd ontwerp van een computerprogramma om de microbatterijen te kunnen maken.

6 Bioengineered lichaamsdelen

Op 6 juni implanteerde een groep artsen van Duke University met succes het eerste biologisch gemanipuleerde bloedvat in een levende patiënt. Hoewel bio-engineering snel vooruitgang boekt, was deze procedure het eerste succesvolle implantaat van elk synthetisch biologisch ontwikkeld lichaamsdeel.

Geïmplanteerd in een patiënt die leed aan de eindfasen van een nierziekte, was de ader gesynthetiseerd uit gedoneerde menselijke cellen die vervolgens op een stellage werden ontwikkeld. Om te voorkomen dat antilichamen in de patiënt het vreemde bloedvat aanvallen, werden de eigenschappen verwijderd die de aanval konden veroorzaken. De ader is in tests meer succesvol gebleken dan synthetische of op dieren gebaseerde implantaten, omdat deze niet vatbaar zijn voor stolling en geen risico op infectie tijdens de operatie vormen.

Ongelooflijk, de aderen zijn gemaakt van dezelfde flexibele materialen waarmee ze zijn verbonden en nemen zelfs de eigenschappen van hun cellulaire omgeving en andere aders aan.Met het succes van deze procedure heeft dit opkomende gebied enorme implicaties voor verdere toepassingen in de medische wereld. Al snel hopen de artsen biotechnologische aders te zijn voor hartziekten en misschien zelfs door te gaan naar bioengineer hele organen of lichaamsdelen.

5 Het Four-Quark-deeltje

De zoektocht naar de verklaring van de geboorte van ons universum is opwarmen na de aankondiging van de 18 juni van de bevestiging van een deeltje dat vier quarks heeft. Hoewel dit misschien niet zo belangrijk lijkt, heeft de vondst voor fysici aanleiding gegeven tot nieuwe verklaringen en theorieën over hoe materie voor het eerst werd gecreëerd. Voorafgaand aan deze observatie was de verklaring voor het creëren van materie beperkt omdat deeltjes met slechts twee of drie quarks ooit gevonden waren.

Wetenschappers hebben dit nieuwe deeltje Zc (3900) genoemd en ze veronderstellen dat het in de eerste waanzinnig hete seconden na de oerknal is gemaakt. Na enkele jaren van ingewikkelde wiskundige vergelijkingen van de BaBar-samenwerking in het SLAC National Accelerator Laboratory (verbonden aan de Stanford University), merkten wetenschappers die werkzaam waren bij de Beijing Electron-Positron Collider (BEPCll) dit deeltje bij een aantal gelegenheden. Omdat wetenschappers niets of niet genereus zijn, werden de resultaten gedeeld met de mensen van CERN en de High Energy Accelerator Research Organization in Tsukuba, Japan. Het waren de Japanse wetenschappers die onlangs 159 van de deeltjes konden observeren en isoleren. Zoals met de meeste wetenschappelijke doorbraken, ontbrak het deeltje totdat wetenschappers van de Belle-detector in Beijing de isolatie van 307 meer deeltjes bevestigden.

Wetenschappers beweren dat het meer dan 10 biljoen biljoen subatomaire botsingen vergde in hun detector, die twee keer zo groot is als de beroemde Large Hadron Collider in Zwitserland. Sommige natuurkundigen hebben kritiek geuit op de waarneming en beweren dat het deeltje niets meer is dan twee mesonen (twee deeltjes met een quark) die aan elkaar zijn gebonden. Hoe dan ook, de kennis van het bestaan ​​van het deeltje is enorm voor de wereld van de fysica en geeft aanleiding tot een enorme hoeveelheid manieren waarop de eerste stukjes materie zich hadden kunnen vormen.

4 Alternatieve brandstof-microben

Stelt u zich eens een wereld voor waarin hoogrendabele, goedkope alternatieve brandstoffen even gemakkelijk te verkrijgen zijn als de zuurstof in de lucht om ons heen. Welnu, dankzij de samenwerking van het Amerikaanse ministerie van energie en een team van onderzoekers aan de Duke University, hebben we misschien een micro-organisme dat deze droom kan realiseren. De afgelopen jaren zijn grote vorderingen gemaakt op het gebied van alternatieve brandstoffen (zoals ethanol uit maïs en suikerriet). Helaas zijn deze methoden inefficiënt gebleken en hebben ze tot veel kritiek geleid, zoals het snijden in de voedsel- en grondvoorraad. Onlangs zijn wetenschappers in staat geweest om te komen met elektrofuels die zijn ontworpen om zonne-energie te gebruiken zonder te snijden in de voedsel-, water- of landvoorraden zoals de meeste van de bestaande alternatieve brandstoffen doen.

Naast de lage energiebehoefte kunnen kleine microben deze elektrofuels efficiënt en effectief in een laboratorium synthetiseren. Deze elektrolytische microben zijn geïsoleerd en bleken te leven in niet-fotosynthetische bacteriën. Door de elektronen in de grond te gebruiken als voedsel, eten de microben de energie op om butanol te produceren wanneer ze worden blootgesteld aan elektriciteit en koolstofdioxide. Met behulp van deze kennis extraheren wetenschappers de genen om dit fotosynthese-substituut te voltooien en injecteren ze in in het laboratorium gekweekte bacteriën, waardoor ze in grote hoeveelheden butanol kunnen produceren. Butanol wordt nu gezien als het betere alternatief voor zowel ethanol als benzine om verschillende redenen. Als een veel groter molecuul heeft butanol een grotere energiedragende capaciteit dan ethanol en neemt het geen water op. Het kan dus rechtstreeks in de gastanks van een auto worden geplaatst en via de bestaande benzineleidingen worden getransporteerd. Deze butanolmicroben zijn veelbelovend voor de toekomst van alternatieve brandstoffen.

3 Medische voordelen van zilver

Een onderzoek werd op 19 juni gepubliceerd door een team van onderzoekers van de Universiteit van Boston over de voordelen van het gebruik van zilver in antibiotica. Hoewel het al lang bekend is dat zilver sterke antimicrobiële eigenschappen bevat, hebben wetenschappers pas onlangs ontdekt dat het in staat is om normale antibiotica om te zetten in antibiotica op steroïden.

Het is nu bekend dat zilver veel chemische processen gebruikt om te voorkomen dat bacteriën bindingen vormen, hun metabolische snelheid vertragen en homeostase verstoren. Deze processen veroorzaken dat de bacteriën zwak worden en meer vatbaar voor de kracht van antibiotica. Door meerdere studies is het mengsel van zilver en antibiotica tot 1000 keer effectiever in het doden van bacteriën dan antibiotica alleen. Sommige critici waarschuwen dat het gebruik van zilver mogelijk toxische bijwerkingen kan hebben voor gebruikers, maar wetenschappers zijn het daar niet mee eens, omdat kleine niet-toxische hoeveelheden de effectiviteit van het antibioticum vergroten. Dit is een zeer opwindende ontdekking voor de medische wereld, met de mogelijke toepassingen en toepassingen voor dit edelmetaal dat blijft groeien.

2 Sight For The Blind

Het eerste bionische oogprototype werd begin juni geïntroduceerd door een team van Australische ontwerpers. Het bionische oog werkt doordat een chip in de schedel van de gebruiker wordt geïmplanteerd en vervolgens wordt verbonden met een digitale camera in de bril. Hoewel de bril de gebruiker momenteel alleen de contouren laat zien, heeft het prototype veel belofte om in de toekomst te worden verbeterd. Zodra de camera een afbeelding vangt, wordt het signaal veranderd en draadloos naar de microchip verzonden. Van daaruit activeert het signaal vlekken op de microchip geïmplanteerd in de visuele cortex van de hersenen. Het team van onderzoekers hoopt de mogelijkheden van de bril te vergroten en ze licht, verstelbaar en comfortabel te houden voor de drager. Het zou bruikbaar moeten zijn voor 85 procent van de mensen die legaal blind zijn.

1 Immuniteit voor kanker

De universiteit van Rochester heeft op 19 juni een onderzoek gepubliceerd waarin het mechanisme wordt voorgesteld dat naakte molratten immuun kan zijn voor kanker. Deze griezelige onderaardse knaagdieren krijgen veel warmte voor hun uiterlijk, maar ze lijken de laatste lach te hebben als het gaat om hun immuniteit tegen kanker.

Een slijmachtige suiker bekend als hyaluronan (HA) is gevonden in de ruimtes tussen de cellen van naakte molratten, die lijken te voorkomen dat ze dicht bij elkaar groeien en tumoren vormen. De substantie, die optreedt als een ouderbegeleider op een middelbare schooldans, veroorzaakt vroege contactremming, wat een proces is dat voorkomt dat cellen zich vermenigvuldigen zodra ze een bepaalde dichtheid bereiken. Een dubbele mutatie in de twee enzymen die de groei van HA bevorderen en de afbraak ervan verminderen, wordt verondersteld de reden te zijn voor de verhoogde hoeveelheid van de stof. Wetenschappers testten de theorie door huidcellen te infecteren die zowel hoge als lage hoeveelheden HA met kanker bevatten.

Er werd gevonden dat in de cel met lage HA-niveaus de kanker snel vermenigvuldigde, maar in cellen met hoog HA konden tumoren zich niet vormen. Wetenschappers hopen laboratoriumratten te kunnen modificeren om hoge hoeveelheden HA te produceren in een poging om muizen immuun te maken voor kanker.