В новом выпуске "Дайджеста" новостей аватар-технологий от Общественного движения "Россия 2045" речь пойдет о таблетке-микрофоне для контроля сердечных сокращений и дыхания изнутри желудочно-кишечного тракта; наносубмарине из 244 атомов, способной передвигаться в жидкости под воздействием ультрафиолетового света и развивать скорость в 2,5 сантиметра в секунду; светодиодных имплантатах, созданных с использованием оптогенетики и способных снимать боль; выращенных в лаборатории голосовых связках, способных к воспроизведению звуков; рабочем прототипе гаптического интерфейса для слепых и слабовидящих людей.
1. Таблетка-микрофон для сердца
Исследователи из MIT создали новую технологию для контроля сердечных сокращений и дыхания изнутри желудочно-кишечного тракта с использованием неуправляемых датчиков. По сути, устройство является чрезвычайно крошечным микрофоном замурованным в силиконовую капсулу, для того чтобы пациент мог с легкостью проглотить эту таблетку.
Через характеристику акустической волны, записанной от различных частей желудочно-кишечного тракта, ученые могут измерять сердечный ритм и частоту дыхания с высокой точностью. Силиконовая "Таблетка" сама обрабатывает звуки, изолируя отчетливые звуковые волны сердца и дыхания друг от друга и от других фоновых шумов организма. После обработки таблетка посылает радиосигналы на внешний приемник, который должен находиться в радиусе трех метров (10 футов) от пациента. Устройство может находиться в теле пациента до двух дней.
Исследователи MIT планируют использовать такие датчики для контроля состояния солдат в полевых условиях или для улучшения спортивной подготовки. В дальнейшем планируется проектирование подобных датчиков не только для диагностики болезней сердца, но и для их лечения.
2. Первая в мире наносубмарина
Ученые из Университета Райса на днях объявили о создании наносубмарины – конструкции из 244 атомов, способной передвигаться в жидкости. Движущую силу обеспечивает особый атомный "винт", приводимый в движение ультрафиолетовым светом. Субмарина способна развивать головокружительную (для наномира) скорость – порядка 2,5 см/с, что в 109 (миллиард) раз больше ее размера.
Это самая быстрая молекула из всех, чье движение наблюдалось в растворе. "Моторы" на ультрафиолете достаточно мощны для того, чтобы двигать субмарину среди других молекул, сравнимых с ней по размерам. Мотор, или пропеллер, используемый в наносубмарине, похож на жгутик, при помощи которого двигаются бактерии. При возбуждении ультрафиолетом двойная связь, соединяющая ротор с телом субмарины, становится одинарной, и ротор проворачивается на четверть оборота.
Стремясь вернуться в состояние с наименьшей энергией, он "перепрыгивает" на соседние атомы, тем самым делая еще четверть оборота. Процесс повторяется многократно, пока наноустройство получает энергию от света. Однако управлять направлением движения пока невозможно. Теоретически, в будущем развитие подобных технологий приведет к созданию лекарств и других вспомогательных веществ, которые можно выборочно доставлять в конкретную точку и даже к конкретным клеткам организма.
3. Способные снимать боль импланты
Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и университета Иллинойса в Урбана-Шампейн (США) разработали светодиодные имплантаты, способные снимать боль. Устройство создано с использованием оптогенетики.
Речь идет о тончайших пластинках, и что важно – беспроводных – лампочках-светодиодах, которые можно имплантировать практически в любую ткань организма. ДНК клеток этой ткани при этом изменено так, чтобы они "включались" и "выключались", реагируя на свет. Таким образом, вспышки светодиода могут "размыкать" нервные цепочки, передающие болевые сигналы. При этом имплантаты могут находиться в ткани в течение долгого времени, не нанося ей никакого вреда.
Методика была успешно опробована на мышах. Ученые говорят, что их разработка не только открывает дорогу к разработке новых способов борьбы с болями, в том числе хроническими. Она также позволяет продвинуться в решении "некоторых очень давних вопросов" о том, как распространяется боль от одного нейрона к другому.
4. Выращенные голосовые связки
Японские и американские ученые вырастили в лаборатории голосовые связки, способные к воспроизведению звуков. В качестве исходного материала были использованы клетки соединительной ткани и клетки слизистой, взятые с голосовых связок пациентов после их удаления по различным медицинским показаниям.
Клеткам потребовалось две недели в специальных условиях лаборатории, чтобы начать формироваться в слои, из которых состоят здоровые голосовые связки. Чтобы испытать работу искусственных связок, ученые прикрепили их к гортани умершей собаки и присоединили к ним искусственное дыхательное горло для поступления воздуха. В результате удалось извлечь из этого искусственного устройства звуки, аналогичные издаваемым голосовыми связками собаки в природе. Высокоскоростная цифровая обработка полученных изображений показала, что вибрировали связки так же, как в естественных условиях.
Исследователи уверены, что в перспективе технология позволит выращивать голосовые связки для людей, повредивших их вследствие травмы или болезни. Причем в будущем ученые планируют использовать стволовые клетки, что значительно упростит процесс.
5. Гаптического интерфейса для слепых
Компания Chaotic Moon представила рабочий прототип гаптического интерфейса для слепых и слабовидящих людей. Устройство под названием Sentiri представляет собой носимый на голове пластиковый обод, по периметру которого установлены восемь вибромоторов и восемь инфракрасных дальномеров. Обод может работать двух режимах: в режиме автопилота при приближении к препятствию устройство начинает вибрировать с той стороны, с которой возникает угроза столкновения. Чем ближе препятствие – тем сильнее вибрация.
В режиме "ручного управления" устройство работает, как навигатор в связке мобильным устройством при помощи вибрации указывает направление движения. Таким образом, слепой или слабовидящий человек может при помощи Sentiri самостоятельно проделать весь путь, проложенный в приложении-навигаторе. Ни о каких планах серийного производства устройства или возможной цене Sentiri не сообщается.
