Время прочтения - 6 мин.
Свитер из нового типа синтетических волокон оказался теплее аналогичных изделий из пуха и шерсти. С суперинфекциями, вырабатывающими привыкание к антибиотикам, будут бороться антибактериальные молекулы, разработанные в Техасском университете. Японские ученые модернизировали прототип летающего робота Dragon Firefighter, предназначенного для тушения пожаров в высотных зданиях.
Из космоса на Землю
Аэрогели, в которых вместо жидкости находится воздух, были изобретены в 30-х гг прошлого века и использовались в различных целях, в том числе, как медицинские материалы, а также теплоизоляторы в космических аппаратах NASA.
Ученые предполагали, что аэрогель можно использовать для производства одежды, но им не удавалось получить волокна необходимого качества. Эту задачу успешно решили инженеры-химики и материаловеды Чжэцзянского университета (КНР).
Работа исследователей началась с попытки имитировать тепловые свойства меха белого медведя. Они отмечают, что причина, по которой медведи могут сохранять тепло при низких температурах, заключается в том, что волоски, составляющие их меховую шубу, имеют как пористую сердцевину, так и плотную оболочку.
Чтобы воссоздать такие свойства, группа изобрела то, что они описывают как инкапсулированное волокно аэрогеля. Сначала материал подвергали вращению в замороженном виде, превратив его в золь-гель, а затем подвергали сублимационной сушке и покрывали полутвердой оболочкой.
В результате получилось тонкое круглое волокно, которое можно было растянуть до необходимой длины.
Исследователи отмечают, что для производства текстиля из таких волокон не требовалась никакая постобработка, что предполагает снижение стоимости производства, по сравнению с существующими типами подобных материалов.
Затем исследовательская группа произвела партию волокон в виде длинных прядей, из которых связали свитер.
В статье, опубликованной в журнале Science, указано, что при температуре до -20°C свитер из аэрогеля продемонстрировал лучшую тепловую защиту, чем аналогичные изделия из пуха, шерсти или хлопка.
Ученые также растянули свитер в 10 000 раз и обнаружили, что он практически не пострадал. Полученное синтетическое волокно можно растягивать, сгибать и красить.
Спасительные полимеры
Устойчивые к антибиотикам бактерии, являющиеся причиной суперинфекций, — одна из наиболее серьезных проблем современного здравоохранения. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, ежегодно на их долю приходится более 2,8 млн случаев инфекционных заболеваний.
Чтобы победить бактерии, ученые разрабатывают все новые и новые антибиотики, а те к ним постепенно приспосабливаются. В результате, без новых антибиотиков даже обычные травмы и инфекции могут стать смертельными.
В Техасском университете A&M приблизились к решению проблемы суперинфекций, разработав новое семейство полимеров, способных убивать бактерии, разрушая мембраны микроорганизмов и не вызывая при этом устойчивости к антибиотикам.
Работая на стыке органической химии и науки о полимерах, лаборатория доцента кафедры химии Квентина Мишоделя, спроектировала положительно заряженную молекулу, которую можно сшить много раз, чтобы сформировать большую молекулу, состоящую из одного и того же повторяющегося заряженного агента, использующего катализатор особого типа.
Эти полимеры уже были протестированы в лабораторных условиях против двух основных типов бактерий, устойчивых к антибиотикам: E. coli и Staphylococcus aureus (MRSA). В экспериментах также изучалась токсичность полимеров в отношении эритроцитов человека.
«Общая проблема с антибактериальными полимерами — отсутствие селективности между бактериями и клетками человека при воздействии на клеточную мембрану… Главное — найти правильный баланс между эффективным подавлением роста бактерий и неизбирательным уничтожением нескольких типов клеток», — пояснил задачу Квентин Мишодель.
По словам ученого, их открытие было бы невозможно без поддержки и участия Массачусетского университета и Университета Вирджинии.
В настоящее время исследователи занимаются улучшением активности своих полимеров и повышением селективного воздействия в отношении бактериальных клеток по сравнению с клетками человека. После этого они перейдут к анализам in vivo.
Вместо огня — вода
Исследователи из Университета Осаки работают над роботизированным летающим драконом, который может использоваться для тушения пожаров в помещениях высотных зданий.
Идея сконструировать механизм, поднимающийся вверх под воздействием струй воды под высоким давлением и направляющим их на очаги высотных пожаров, появилась еще в 2016 году.
С тех пор Dragon Firefighter был усовершенствован, а чертежи последней версии опубликованы недавно в журнале Frontiers in Robotics and AI в разделе «открытая наука», что предполагает свободное использование разработки для создания собственных пожарных-драконов.
Последняя версия Dragon Firefighter поднимается в воздух за счет 8 управляемых струй воды, бьющих из его центра и головы устройства. Пожарный шланг, управляемый блоком управления на колесной тележке, может менять форму и ориентироваться на пламя. А сама тележка соединена подводящей трубой с пожарной машиной и резервуаром для воды объемом 14 000 литров.
Такая конструкция дает возможность тушить пожары водяной смесью со скоростью 6,6 л/с под давлением — до 10 атмосфер.
Ученые признают, что их конструкция пока не совершенна. Подготовка к полету занимает слишком много времени, а тепло от пожара в некоторых случаях может вызвать деформацию материала, из которого изготовлен дракон, повредив водяной шланг и электрические кабели.
«Потребуется еще около 10 лет, прежде чем робот-дракон будет использоваться в реальных сценариях пожаротушения», — считает соавтор изобретения доктор Юичи Амбе.
По его словам, основной задачей разработчиков будет расширение радиуса действий робота до 10 метров, а также разработка эффективной тактики пожаротушения с учетом уникальных возможностей Dragon Firefighter.
Источники: Phys.org, TechXplore
Подпишись на наш телеграм канал
только самое важное и интересное
