Роботы-спасатели, новая эра лекарств и технологии от природы

Передовая стратегия жесткости для роботов-змей позволит эффективнее оказывать помощь во время поисково-спасательных операций для мониторинга труднодоступных мест. Оральные пептиды: прорыв в разработке лекарств против рака и заболеваний сердца. Технологии, вдохновленные животным миром: разработаны точные компасы, имитирующие глаза насекомых

Роботы-змеи смогут спасать людей и делать ремонт

Исследователи из Университета Ланкастера, Пекинского технологического института и Северо-Китайского технологического университета разработали новую стратегию управления жесткостью конструкции змееобразных роботов, которые способны перемещаться по сложным средам. Именно из-за трудностей с их маневренностью столь перспективная техника до сих пор не применялась повсеместно.

Исследователи предложили вместо использования жесткой структуры внедрить гибкость в различные сегменты робота, чтобы он мог легче перемещаться в сложных средах. Экспериментальный образец продемонстрировал более высокую маневренность и мобильность в сравнении с традиционными жесткими роботами. Это позволило ученым говорить о дальнейших перспективах использования такой техники.

Данный подход может быть применен в различных областях, таких как медицина, спасательные операции, а также в промышленности и технике. В медицине, к примеру, «гибкие» змееобразные роботы могут использоваться для выполнения минимально инвазивных вмешательств. В области спасательных операций они смогут проникать в труднодоступные места, например в развалины зданий или под завалы, для поиска и спасения людей. В промышленности и технике такие устройства можно будет использовать для осуществления инспекций и обслуживания сложных систем и оборудования, таких как трубопроводы или машинные установки. Благодаря гибкости и маневренности, они станут полезнее — смогут легко проникать в узкие пространства и обеспечивать эффективное выполнение задач.

«Внутреннее трение, изменение жесткости кабеля в зависимости от натяжения и их влияние на жесткость конструкции змеиной руки в различных конфигурациях были включены в модель для повышения точности моделирования», — написали в журнале Bioinspiration & Biomimetics ученые Нан Ма, Хацин Чжоу и их коллеги относительно эксперимента со змеиной роботизированной рукой с 20 степенями свободы (DoF). 

Согласно выводам исследователей, перспективы применения змееобразных роботов с изменяемой жесткостью выглядят обнадеживающими. Дальнейшие исследования и разработки в этой области могут привести к созданию новых инновационных решений и улучшению существующих технологий. Это открывает новые горизонты для робототехники и ее потенциала в решении различных сложных задач.

Оральные пептиды смогут лечить эффективнее 

Группа ученых из лаборатории профессора Кристиана Хайниса из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) провела исследование, которое открывает новую эру в области таких лекарственных препаратов, как оральные пептиды. Свои выводы они изложили в профильном ресурсе Nature Chemical Biology. Исследователи разработали новую технологию, которая позволяет защитить пептиды от разрушения в желудочной среде и обеспечить их эффективную доставку в кишечник, где они могут быть усвоены организмом. Оральные пептиды могут быть применены для лечения широкого спектра заболеваний, включая диабет, рак, болезни сердца и даже некоторые психические расстройства.

Пептиды — это короткие цепочки аминокислот, которые играют важную роль в биологических процессах организма. Однако до сих пор их использование в лечении было ограничено из-за их низкой стабильности при пероральном приеме. 

Этот новый подход имеет несколько преимуществ. Во-первых, оральное введение таких лекарств удобно для пациентов и улучшает соблюдение назначенных процедур лечения. Во-вторых, пептиды обладают высокой специфичностью действия и могут быть настроены для точного воздействия на целевые клетки. В-третьих, они менее токсичны по сравнению с другими лекарственными препаратами.

Однако, несмотря на эти преимущества, разработка таких медпрепаратов все еще затруднена. Одной из основных проблем является их низкая стабильность в кишечном тракте и недостаточная проницаемость через кишечную стенку. Ученые активно работали над решением этих проблем и улучшением технологий доставки оральных пептидов и достигли положительных результатов. Исследование было сосредоточено на регулировании фермента тромбина (участвует в свертывании крови). Ученые разработали двухэтапную стратегию комбинаторного синтеза для формирования обширной области циклических пептидов с тиоэфирными связями, которые повышают их метаболическую стабильность при пероральном приеме.

«Сейчас нам удалось генерировать циклические пептиды, которые связываются с источником заболевания по нашей наводке, а также могут вводиться перорально. Наш метод основан на том, что тысячи небольших циклических пептидов со случайными последовательностями химически синтезируются в наномасштабе и исследуются в высокопропускном процессе», — утверждает профессор Хайнис. 

Исследование показало, что использование оральных пептидов в лечении находится на перекрестке новых возможностей. Тестирование на крысах показало пероральную биодоступность на уровне в 18%, то есть именно настолько успешнее циклические пептиды попадают в кровоток и оказывают терапевтический эффект.

Дальнейшие исследования и разработки в этой области могут привести к появлению новых, более эффективных лекарственных препаратов, обладающих улучшенной биодоступностью и меньшими побочными эффектами.

Глаза насекомых «создали» новый компас

В условиях, когда глобальное изменение климата, вызванное деятельностью человека, представляет угрозу окружающей среде, природа по-прежнему вдохновляет на инновации в технологической сфере. Среди примеров природно-ориентированных технологий, разработанных в этом году, ученые отмечают компасы, моделирующие глаза насекомых. 

Некоторые насекомые, такие как муравьи и пчелы, ориентируются в пространстве визуально, опираясь на интенсивность и поляризацию солнечного света, что позволяет учитывать позицию солнца. На основе этого исследователи успешно воспроизвели структуру глаз насекомых для создания компаса, способного точно определять положение солнца на небосводе даже в условиях облачной погоды.

«Традиционные компасы, основанные на слабом магнитном поле Земли, подвержены влиянию помех от электроники. Прототип светоопределяющего компаса уже демонстрирует отличную работу», — заявил исследователь из Университета Эдинбурга Эврипидис Гканьяс, опубликовавший данную разработку в журнале Communications Engineering.

С надлежащим финансированием данное устройство легко может быть преобразовано в компактный и легкий продукт, доступный широкому кругу потребителей, подчеркнул Гканьяс. Кроме того, благодаря незначительным доработкам, компас, основанный на принципе работы глаз насекомых, может быть использован в любом месте даже при минимальной видимости солнца.

Источники: Space.com, TechXplore