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Materiale con autodistruzione programmabile

11.08.2017

La maggior parte dei materiali artificiali sono molto resistenti, il che è un grande vantaggio quando li si utilizza, ma un grande svantaggio quando si tratta di riciclarli. Ora i ricercatori dell'Università tecnica di Monaco stanno sviluppando materiali che si decompongono quando esauriscono l'energia. Tali materiali possono essere utilizzati per la somministrazione mirata di farmaci in tutto il corpo e, in futuro, per creare imballaggi autodistruttivi per le merci.

Se un animale o una pianta non riceve energia attraverso il cibo o la luce solare, muore e si decompone. Ma una sostanza artificiale non esegue questo tipo di scambio di energia con l'ambiente, che le consente di mantenere la sua forma a lungo. E per lo smaltimento di tali sostanze è spesso necessario spendere una notevole quantità di energia.

"La maggior parte delle sostanze artificiali sono chimicamente molto stabili e ci vuole molta energia per scomporle nei loro componenti. La natura non produce discariche. Invece, le cellule biologiche sintetizzano costantemente nuove molecole da materiali riciclati. Alcune di queste molecole possono assemblarsi in strutture più grandi, i cosiddetti aggregati supramolecolari che formano i componenti strutturali delle cellule. Questo insieme dinamico ci ha ispirato a sviluppare materiali che si riciclano automaticamente quando non sono più necessari", afferma Job Boekhoven, autore principale dello studio.

Per imitare questi sistemi naturali, gli scienziati hanno creato composti di molecole che si assemblano in un idrogel quando viene aggiunto "carburante". Questo carburante è sotto forma di molecole ad alta energia chiamate carbodiimmidi. La reazione chimica mantiene il materiale stabile fintanto che c'è una scorta di energia. Quando alla fine finisce, il materiale si scompone semplicemente nelle sue molecole costituenti, che possono essere riassemblate semplicemente aggiungendo "carburante".

Nei test di laboratorio, gli scienziati sono stati in grado di creare materiali con una durata prevista da pochi minuti a diverse ore, e poi sono decaduti.

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Energia dallo spazio per Starship 08.05.2024

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

Con lo sviluppo della tecnologia e l’uso crescente dell’elettronica, la questione della creazione di fonti energetiche efficienti e sicure sta diventando sempre più urgente. I ricercatori dell’Università del Queensland hanno svelato un nuovo approccio alla creazione di batterie a base di zinco ad alta potenza che potrebbero cambiare il panorama del settore energetico. Uno dei problemi principali delle tradizionali batterie ricaricabili a base d’acqua era il loro basso voltaggio, che ne limitava l’utilizzo nei dispositivi moderni. Ma grazie ad un nuovo metodo sviluppato dagli scienziati, questo inconveniente è stato superato con successo. Nell'ambito della loro ricerca, gli scienziati si sono rivolti a uno speciale composto organico: il catecolo. Si è rivelato un componente importante in grado di migliorare la stabilità della batteria e aumentarne l'efficienza. Questo approccio ha portato ad un aumento significativo della tensione delle batterie agli ioni di zinco, rendendole più competitive. Secondo gli scienziati, tali batterie presentano numerosi vantaggi. Hanno b ... >>

Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

La birra, essendo una delle bevande alcoliche più comuni, ha un gusto unico, che può cambiare a seconda della temperatura di consumo. Un nuovo studio condotto da un team internazionale di scienziati ha scoperto che la temperatura della birra ha un impatto significativo sulla percezione del gusto alcolico. Lo studio, condotto dallo scienziato dei materiali Lei Jiang, ha scoperto che a diverse temperature, le molecole di etanolo e acqua formano diversi tipi di cluster, che influenzano la percezione del gusto alcolico. A basse temperature si formano più grappoli piramidali, che riducono l'asprezza del gusto dell'"etanolo" e rendono la bevanda meno alcolica. Al contrario, con l'aumentare della temperatura, i grappoli diventano più a catena, determinando un gusto alcolico più pronunciato. Questo spiega perché il gusto di alcune bevande alcoliche, come il baijiu, può cambiare a seconda della temperatura. I dati ottenuti aprono nuove prospettive per i produttori di bevande, ... >>

Principale fattore di rischio per la dipendenza dal gioco d'azzardo 07.05.2024

I giochi per computer stanno diventando una forma di intrattenimento sempre più popolare tra gli adolescenti, ma il rischio associato di dipendenza dal gioco rimane un problema significativo. Gli scienziati americani hanno condotto uno studio per determinare i principali fattori che contribuiscono a questa dipendenza e offrire raccomandazioni per prevenirla. Nel corso di sei anni, 385 adolescenti sono stati seguiti per scoprire quali fattori potessero predisporli alla dipendenza dal gioco d'azzardo. I risultati hanno mostrato che il 90% dei partecipanti allo studio non era a rischio di dipendenza, mentre il 10% è diventato dipendente dal gioco d'azzardo. Si è scoperto che il fattore chiave nell’insorgenza della dipendenza dal gioco d’azzardo è un basso livello di comportamento prosociale. Gli adolescenti con un basso livello di comportamento prosociale non mostrano interesse per l’aiuto e il sostegno degli altri, il che può portare ad una perdita di contatto con il mondo reale e ad una dipendenza sempre più profonda dalla realtà virtuale offerta dai giochi per computer. Sulla base di questi risultati, gli scienziati ... >>

Il rumore del traffico ritarda la crescita dei pulcini 06.05.2024

I suoni che ci circondano nelle città moderne stanno diventando sempre più penetranti. Tuttavia, poche persone pensano a come questo rumore influisce sul mondo animale, in particolare su creature così delicate come i pulcini che non si sono ancora schiusi dalle uova. Recenti ricerche stanno facendo luce su questo problema, indicando gravi conseguenze per il loro sviluppo e la loro sopravvivenza. Gli scienziati hanno scoperto che l'esposizione dei pulcini di zebra Diamondback al rumore del traffico può causare gravi interruzioni al loro sviluppo. Gli esperimenti hanno dimostrato che l’inquinamento acustico può ritardare significativamente la schiusa e che i pulcini che emergono devono affrontare una serie di problemi che promuovono la salute. I ricercatori hanno anche scoperto che gli effetti negativi dell’inquinamento acustico si estendono anche agli uccelli adulti. Le ridotte possibilità di riproduzione e la diminuzione della fertilità indicano gli effetti a lungo termine che il rumore del traffico ha sulla fauna selvatica. I risultati dello studio ne evidenziano la necessità ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

La fame ringiovanisce le cellule staminali 12.05.2018

Le cellule staminali, come sapete, possono dividersi per molto tempo, mentre alcune di esse rimangono, come prima, cellule staminali, e alcune si trasformano in cellule specializzate che svolgono determinate funzioni. Sono le cellule staminali che rinnovano i nostri tessuti, sostituendo le cellule vecchie e morte con quelle nuove. Ma nel tempo, le cellule staminali perdono la capacità di dividersi all'infinito - come il resto del corpo, anche loro invecchiano e il loro apporto diminuisce gradualmente, il che non può che influenzare lo stato degli organi che non possono più essere rinnovati.

Le cellule staminali possono essere ringiovanite se vengono lasciate morire di fame. I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno sperimentato cellule staminali intestinali di topo, il cui compito è rinnovare il rivestimento epiteliale della parete intestinale. (Questo epitelio si consuma abbastanza rapidamente - in cinque giorni, le cellule staminali lo cambiano completamente.)

Dopo che i vecchi topi sono stati lasciati morire di fame per un giorno, le cellule staminali sono state prelevate dal loro intestino e costrette a formare un "mini-intestino" - un minuscolo organello che imita un pezzo di un vero intestino. Diversi tipi di cellule dovrebbero essere comparsi nel "mini-intestino", formando le cripte Lieberkün, o intestinali - recessi tubolari dell'epitelio, sede di cellule in grado di secernere muco, ormoni, in grado di assorbire i nutrienti, ecc.

Ovviamente, per realizzare un tale mini-organo, le cellule staminali hanno dovuto lavorare molto duramente. E con l'aiuto del "mini-intestino" è stato possibile stabilire che la fame raddoppia le capacità rigenerative delle cellule staminali, che, dopo la fame, si sono divise più attivamente e più attivamente si sono trasformate in altre cellule. Si può dire che la fame ha ringiovanito le vecchie cellule staminali; tuttavia, anche le cellule prelevate da animali giovani iniziarono a funzionare meglio per fame.

I ricercatori sono riusciti a scoprire come cambia il metabolismo nelle cellule affamate: smettono di usare i carboidrati come fonte di energia, iniziando a scomporre gli acidi grassi in modo intensivo (allo stesso tempo, in esse vengono attivati i geni responsabili del metabolismo dei grassi). È la scomposizione attiva degli acidi grassi che aiuta a ripristinare le capacità "staminali" delle cellule: se è loro proibito artificialmente estrarre energia in questo modo, nessuna fame le aiuterà. Allo stesso tempo, se alle cellule viene somministrata una sostanza in grado di attivare i geni per il metabolismo dei grassi, le cellule ringiovaniscono senza morire di fame. Cioè, il punto è attivare le reazioni energetiche necessarie e non importa quanto esattamente le accendiamo.

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