Десять инноваций недели, которые вы могли пропустить

Крошечный детектор поможет лечить рак

Ученые из Монреальского университета изобрели наноустройство, оптическая система которого меньше чем за минуту определяет оптимальную дозу токсичного противоопухолевого лекарства - метотрексата для эффективного лечения с минимальными побочными эффектами. По точности прибор не уступает оборудованию, которое уже используется в больницах, но стоит при этом в 10 раз дешевле.

Метотрексат используется для лечения некоторых видов рака и других заболеваний. В то же время он является высокотоксичным препаратом, который может повреждать здоровые клетки. Поэтому важно в точности соблюдать рекомендованную дозировку. До сих пор замеры проводили с помощью флуоресцентного биоанализа. Однако этот метод является достаточно дорогостоящим и требует участия опытного медицинского персонала.

Новая разработка значительно упростит процедуру. Чтобы предоставить точные результаты, прибору требуется меньше минуты, тогда как существующему оборудованию - пол часа. Кроме того, даже неопытный медицинский персонал может провести все нужные замеры. Результаты отображаются в реальном времени, а количество манипуляций с образцами минимальное. Причем если традиционное оборудование стоит около $100 тыс., то новый мобильный прибор обойдется всего в $10 тыс.

Создана самая быстрая сеть в мире

Международная группа исследователей из нидерландского Университета технологии Эйндховена и Университета Центральной Флориды США побила мировой рекорд для оптоволоконной сети, сумев передать 255 терабит данных в секунду по единственному волокну. Это эквивалентно передаче всего содержимого терабайтного винчестера за 31 миллисекунду.

Самое быстрое на сегодня коммерческое соединение по единичному волокну способно передать 100 гигабит в секунду - это в 2.550 раз медленнее. Скорость 255 Тб/с намного превышает суммарную емкость всех кабелей (сотни оптических волокон), которые проложены по дну Атлантического океана. Фактически, 255 терабит в секунду превосходит весь суммарный трафик, проходящий через интернет в моменты пиковых нагрузок.

Сверхскорости удалось достичь благодаря многоядерному волокну, которое позволяет проводить мультимодовые передачи. Команда исследователей использовала волокно с семью ядрами, выстроенными в форме гексагона. Они применили пространственное мультиплексирование, чтобы добиться скорости в 5.1 терабит на один носитель, а затем - мультиплексирование со спектральным разделением, чтобы уместить 50 несущих сигналов в семь ядер и получили в итоге 255 терабит в секунду. Эксперты считают, что вскоре мультимодовое волокно заменит применяемое сейчас одномодовое.

Квантовые явления - результат контакта параллельных миров

Как известно, явления в физике не могут быть объяснены единой теорией. В отношении массивных объектов применяется классическая механика и Теория относительности Эйнштейна, а элементарные частицы подчиняются законам квантовой механики. Уже много лет физики пытаются найти универсальную теорию. Свою версию представили ученые из австралийского университета Гриффита в Брисбене. Они считают, что множественные параллельные миры, каждый из которых работает по законам обычной механики, периодически соприкасаются, порождая квантовые явления.

Теория предполагает, что существующие классические миры находятся в контакте друг с другом и постоянно взаимодействуют, причем каждый из них подчиняется законам классической ньютоновской физики. Между тем, взаимодействия миров порождают явления, которые обычно происходят в квантовом измерении. Когда два классических мира приближаются к энергетическому барьеру с разных сторон, один из них наращивает скорость, а другой отскакивает назад. Таким образом движущийся мир проходит через, казалось бы, непреодолимый барьер, и со стороны это выглядит как квантовое туннелирование частицы. В ближайшее время специалисты выяснят, какие условия и силы требуются для осуществления контакта множественных миров.

Сверхточный прицел

Для войск специального назначения США Национальная лаборатория Sandia Labs разработала новый снайперский прицел, который может менять фокус по нажатию кнопки. Система получила название Rapid Adaptive Zoom for Assault Rifles (RAZAR).

Адаптивные линзы устройства работают не благодаря изменению расстояния между двумя линзами, как это делается в традиционных прицелах, а благодаря изменению кривизны самих линз. Этот процесс в точности копирует механику работы человеческого глаза. Мускулы в наших глазах заставляют хрусталик уплощаться, чтобы разглядеть далекие объекты, и утолщаться, чтобы рассмотреть предмет вблизи. Хотя технология RAZAR разработана для сил специального назначения, она может применяться и во всех цивильных оптических устройствах.

Китайцы вернулись с Луны

Китайский космический аппарат, побывавший на орбите Луны, совершил успешную посадку на территории автономного района Внутренняя Монголия на севере Китая. КНР стала третьей после СССР и США страной, запустившей возвращаемый аппарат к Луне. Запуск был произведен в рамках подготовки к третьему, заключительному этапу китайской программы изучения Луны. Эта миссия возлагается на модули Chang'e-5 и Chang'e-6, главной задачей которых будет доставка на Землю образцов лунных пород.

Китайская программа по изучению естественного спутника Земли разделена на три этапа. В ходе первого были запущены лунные орбитальные зонды Chang'e-1 (2007) и Chang'e-2 (2010 год). Они составили трехмерную карту поверхности Луны с высоким разрешением, сфотографировали и определили районы, где предполагалось осуществить посадку следующих аппаратов. На втором этапе запустили Chang'e-3, доставивший на поверхность Луны самоходный аппарат "Юйту" ("Нефритовый заяц").

Желудок из стволовых клеток

Команда биоинженеров из американского Медицинского центра при больнице Цинциннати вырастила в лабораторных условиях из стволовых клеток ткань человеческого желудка, полностью идентичную природному прототипу. В теории среда созданного из нее мини-органа способна поддерживать жизнедеятельность бактерий ЖКТ, без которых не может существовать человеческий организм.

Тщательно изучив последовательность и тонкости нормального формирования желудка во время эмбрионального развития, ученые биохимически заставили стволовые клетки сформировать ткань желудка. По аналогичной технологии ученые планировать выращивать и более сложные органоиды - миниатюрные легкие и поджелудочную железу.

Разработка имеет очень важное практическое применение. Выращивание искусственных аналогов природных органов позволяет построить своеобразную модель для исследования заболеваний: врачи смогут без риска для пациентов изучать протекание различных недугов, включая диабет, язвенную болезнь или рак. Кроме того, на искусственно выращенном желудке можно будет испытывать лекарственные препараты, получая намного более точные результаты тестирования, чем при проведении экспериментов на модельных организмах.

ДНК для компьютеров

Международная группа исследователей во главе с нанотехнологами из Еврейского университета в Иерусалиме сконструировала длинные нити из молекул ДНК и продемонстрировала, что они способны проводить электрический ток. В эксперименте принимали участие специалисты из Дании, Кипра, Италии, Испании и США.

Молекулы ДНК всегда считались перспективной основой для создания молекулярных цепей, поскольку они обладают уникальной способностью к самосборке в самых разных конфигурациях. Но камнем преткновения было то, что никто не мог точно количественно измерить прохождение тока через молекулу. В новом исследовании команда ученых провела точные измерения количества электрического заряда, проходящего через молекулу ДНК.

Это открытие специалисты считают настоящим прорывом в нанотехнологиях, которое вскоре приведет к созданию электронных схем на основе ДНК для молекулярной электроники. Это будет новое поколение компьютерных схем - гораздо более производительных и при этом гораздо более дешевых в производстве и простых в конструкции.

Пассажиры самолетов будут наслаждаться небом

Британские исследователи из Центра инноваций в производстве (CPI) создали новую концепцию для самолетов будущего, в основе которой - технология органических светодиодов OLED. Тонкие, гибкие, легкие дисплеи могут покрывать фюзеляж и все внутренние поверхности, включая  сидения. Использование этой концепции поможет оптимизировать пространство и даже снизить общий вес летательного аппарата. Сокращение веса всего на 1% дает экономию топлива в 0,75%, что уменьшает эксплуатационные расходы, а также выброс в атмосферу углекислого газа.

То касается пассажиров, то даже те, которым не досталось мест у окна, смогут наблюдать за окружающей действительностью со спинки впереди стоящего сиденья - на них будут транслироваться кадры съемок внешних камер наблюдения. Также можно использовать чужой подголовник как дисплей для работы в интернет. Сами экраны будут тонкие, легкие и достаточно гибкие, чтобы их можно было интегрировать в фюзеляж или сиденья. Камеры снаружи фюзеляжа, позволят наблюдать за окружающими самолет небесами. Многофункциональные экраны могут быть использованы не только как дисплеи, но и как осветительные приборы, в зависимости от ситуации и дизайна кабины. Специалисты CPI утверждают, что экраны изготовят по цене, не превышающей стоимость современных дисплеев.

 Хрящ из бедра

Биоинженеры из университета Саутгемптона разработали новую методику выращивания хрящевой ткани при помощи человеческих клеток и ловушки из звуковых волн. Обычно при повреждении хрящевой ткани, к примеру, носовой перегородки, врачи используют каркас, на который наносятся клетки, взятые у самого пациента. Каркас остается в теле человека, поддерживая структуру ткани, но со временем он разлагается. Соответственно, качество ткани ухудшается и требуется повторная  операция.

Ученые из университета Саутгемптона создали хрящевые ткани, которым не нужен физический каркас. В процессе эксперимента специалисты использовали звуковые волны в качестве источника давления, необходимого для контроля сборки донорских клеток. Волны направили так, чтобы они отскакивали назад и вперед внутри крошечного, наполненного жидкостью биореактора, содержащего клетки, взятые из человеческой бедренной кости. Ультразвуковые волны при столкновении с препятствиями образовывали петли, где и накапливались растущие клетки. Вскоре эти клетки выстроились в слои и связывались в единую тканевую структуру. Спустя 21 день после начала эксперимента отдельные клетки образовали листы хрящевой ткани, прочность которых можно сравнить с прочностью природной структуры.

Мебель в борьбе с ленью

Современный человек большую часть дня проводит за компьютером. Но, как известно, сидячий образ жизни негативно влияет на здоровье. Компания IKEA придумала оригинальный способ решения проблемы - они создали стол Bekant Ergonomi, за которым можно работать как сидя, так и стоя.

Для этого в конструкцию интегрировали специальный моторизированный подъемный механизм. С помощью всего двух кнопок человек может в любой момент отрегулировать высоту стола и продолжить работать стоя. Bekant Ergonomi уже поступил в продажу в нескольких вариантах дизайна. Цена самой дешевой модели - порядка $500.