Využití ligninu

27.2.2015
přeměna kyselinu mukonové na adipovou

Zajímavou metodu přípravy kyseliny adipové z ligninu vyvinul Derek R. Vardon se svými kolegy z National Renewable Energy Laboratory a University of Illinois v Urbana-Champaign. Lignin je trojrozměrná polyfenolická látka, která je důležitou součástí dřeva. Ačkoliv obdobně jako celulóza se podílí na stavbě buněčných stěn, větší využití pro něj nemáme. Nedokážeme ho zpracovat. Velká množství ligninu, která zbývají po odstranění celulózy v papírnách, se zpravidla spalují. Změnu by mohla znamenat zmíněná nově vyvinutá metoda přípravy kyseliny adipová (viz obr.). Jde o důležitou průmyslovou chemikálii, které se ročně na světě vyrobí asi 2,5 milionu tun. Slouží k přípravě nylonu. Prvním krokem při její výrobě z ligninu je výroba kyseliny mukonové (viz obr.) pomocí geneticky modifikovaných bakterií Pseudomonas putida KT2440. Ta se poté pomocí katalyzátoru přemění za normální teploty a vysokém tlaku v etanolovém roztoku na kyselinu adipovou.

 

Hojení nervů

26.2.2015

Nervová spojení přerušená úrazem velmi špatně srůstají. Pokud vůbec, tak jen na velmi krátkou vzdálenost. Vědci z University of Sheffield pod vedením prof. Fiony Boissonade připravili pomocí 3D tisku speciální nervový vodič z polyethylenglykolu. Jde o tenkou plastovou trubičku, kterou nervové vlákno využije jako oporu pro svůj růst. Vytvořili ji technikou laserového tištění. Polyethylenglykol je biologicky odbouratelný polymer schválený pro léčebné aplikace. Umístíme-li trubičku chirurgicky na správné místo, můžeme nerv dovést až do těsného kontaktu druhého konce přerušeného vlákna, kde dojde ke srůstu. Během 21 dní překoná 3 mm, což je na nervové vlákno docela slušný výkon. Obdobná technika se testuje již delší dobu, využití 3D tisku může urychlit její nástup do praxe.

 

Záhadné jasné skvrny

25.2.2015
trpasliční planetka Ceres na snímku družice Dawn, obr.NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS/DLR/IDA

na povrchu trpasličí planetky Ceres odhalila družice Dawn. Prohlédnout si je můžeme na obrázku NASA. Ceres je největším tělesem, které obíhá mezi drahami Marsu a Jupitera. Odhad jeho průměru činí 952 km. Kolem Slunce oběhne jednou za 4,6 roku. Složení skvrn snad objasnění další snímky, které družice pořídí při větším přiblížení dne 6.března t.r. Odborníci se domnívají, že by mohlo jít o čerstvě zmrzlý povrch.

 

Nejstarší trávu

24.2.2015
obr. Oregon State University

zalitou v jantaru popsali experti z Oregon State University a USDA Agricultural Research Service. Pochází z kusu jantaru (viz obr.) starého 97 - 110 milionů let z barmského jantarového dolu. Jako trávy označujeme rostliny, které patří do čeledi lipnicovitých (Poaceae). Jejich význam je nesmírný, protože mezi ně patří všechny obilniny, kukuřice, cukrová třtina i bambus. Jako potravu je začali naši předci konzumovat před 3,5 miliony let. Zajímavé je, že nejstarší známá fosilie trávy se dochovala spolu s parazitickou houbou, která na ní hodovala. Je velmi podobná současnému parazitu lipnicovitých, paličkovici nachové. Jde o jedovatou vřeckovýtrusnou houbu z čeledi paličkovicovitých. Její podhoubí prorůstá semeníkem lipnicovitých a přeměňuje ho v temně fialový tvrdý útvar zvaný námel. Na obrázku ho vidíme úplně nahoře. Soužití těchto organismů je zjevně velmi starého data.

 

Robobus

23.2.2015

V britském Greenwichi proběhly úspěšné testy elektrického minibusu bez řidiče pro osm cestujících. Meridian, jak se nový dopravní prostředek nazývá, sleduje celé své okolí pomocí čtyř lidarů do vzdálenosti 200 m s frekvencí 25 skenů za sekundu. Svou rychlost a směr jízdy přizpůsobí překážkám v okolí. Lidar je metoda bezdotykového měření vzdálenosti na základě odraženého světelného paprsku. Jde o jakousi analogii radaru, která místo radiových vln využívá infračervené, obvykle o vlnových délkách 1.064 - 1.540 nm. Cíl své cesty navolí pasažér na displeji a pak se jen pohodlně usadí. Řízení je zcela automatické. Vývoj financoval francouzský soukromý fond Robolution Capital. Původní jméno robobusu bylo Navya. Vzhledem k tomu, že pohybuje pouze rychlostí do 20 km/hod, k jejímu nasazení v běžném provozu zatím nedojde. Své uplatnění najde při dopravě cestujících v rozlehlých průmyslových, logistických, lázeňských nebo zábavných areálech, na letištích, v nemocnicích, parcích a pěších zónách, atp.

Video z provozu minibusu Navya najdeme zde.

 

Pětadvacetimílové boty

22.2.2015
obr.Bionic Boots

Keahi Seymour sestrojil speciální obuv, s jejíž pomocí může poskakovat rychlostí až 40,2 km/hod, což odpovídá 25 mílím za hodinu. Jeho běh vidíme na videu. Otázkou je, jak by si poradil v obtížnějším terénu. Boty nepotřebují žádný motor, žádanou sílu dodají pružiny v zadní části, které fungují jako mnohem silnější Achillovy šlachy. Napínají se při prudkém došlapu. Ke komercializaci svého vynálezu založil společnost Bionic Boots. K překonání současného nejrychlejšího muže planety, Usaina Bolta, mu nechybí mnoho. Rekord rychlého Jamaičana je 27,44 mil za hodinu (44,16 km/hod). Botky hnané spalovacím motorem, sestrojené dříve na University of California v Berkeley, pomohou spíš při nesení nákladu.

 

Medová inovace

21.2.2015
FlowTM při práci

Chov včel v hliněných nádobách je z oblasti Blízkého východu doložen již z doby před 7.000 lety. Přesto je stále co zlepšovat. Stuart Anderson se svým synem Cedarem vynalezli zařízení pro kontinuální sběr medu, který včely minimálně ruší. Nazývají ho FlowTM. Základem jsou částečně hotové plástve, které včely dodělají, naplní medem a uzavřou. Jejich potoočením zvnějšku se jednotlivé komůrky rozestoupí a vznikne mezi nimi kanálek, kterým med volně vytéká do přistavené nádoby (viz obr.). Protože med je velmi viskózní, necháme-li ho volně vytékat, stočíme ho méně než při použití specializované odstředivky zvané medomet. Pro jeho užití je nutné plástve úplně vyjmout z úlu. Medomet vynalezl Rakušan Franz von Hruschka roku 1865. Předtím se med z plástů nechával vykapat, lisoval se nebo vyžvýkával.

 

Ultrazvukové mimikry

20.2.2015
Atias luna, obr.Florida Museum of Natural History/University of Florida.

Dlouhé výrůstky na zadním páru křídel některých nočních motýlů (můr) slouží jako ochrana před echolokací netopýrů. Pomocí rychlé kamery a ultrazvukového mikrofonu zjistil tým entomologů z University of Florida a Boise State University v Idahu pod vedením Akita Kawahary, že martináč (čeleď Saturniinae) Actias luna má větší šanci přežít útok netopýra s výrůstky než bez nich. Svým pohybem při mávání křídly zřejmě vytvářejí klamný terč, takže netopýr nechňapne po těle můry, ale až za něj. Prohlédnout si ho můžeme na obrázku. Nicméně více než polovině ze 140 tisíc druhů nočních motýlů poskytují dobrou ochranu jejich uši, které vnímají ultrazvuk vysílaný netopýry. Podobné výrůstky najdeme i u otakárků, např. otakárka ovocného. Jako denní motýl však ochranu před netopýry nepotřebuje.

 

Záhadné oblaky

17.2.2015
marsovké oblaky nejasného původu, foto W. Jaeschke

na Marsu ve výšce 200 až 250 km pozorovali v březnu a dubnu 2012 dvakrát amatérští astronomové. Jejich existence v takové výšce je zcela v rozporu s naší představou o procesech v marsovké atmosféře. Každý z obou pozorovaných oblaků po dobu deseti dnů pokrýval zhruba plochu o rozměrech zhruba 500 x 1.000 km nad oblastí zvanou Terra Cimmeria. Fotometrická měření ukázala, že je tvoří částečky ledu nebo tuhého oxidu uhličitého menší než 0,1 mikrometru. Prohlédnout si je můžeme na snímku jednoho z jejich objevitelů W. Jaeschkeho. Na snímcích Hubbleova vesmírného teleskopu z roku 1997 se podařilo dohledat podobné útvary, avšak v jiné lokalitě.

 

Vedlejší účinky viagry:

16.2.2015
chemická struktura sildenafilu

Sildenafil, aktivní látka viagry, inhibuje enzym fosfodiesterázu 5, jež rozkládá cyklický guanosinmonofosfát. Ten následně stimuluje účinek oxidu dusnatého NO, který vyvolá erekci. Lékařské studie potvrdily, že existuje i řada vedlejších účinků. Projevují se nepravidelně pouze u některých osob. Kromě enzymu fosfodiesterázy 5 inhibuje sildenafil i velmi podobnou fosfodiesterázu 6. V důsledku toho se stávají čípky pro modrou barvu v sítnici oka citlivější. Vše, co vidíme, je proto zabarveno do modra. Kromě toho může způsobovat i zhoršení sluchu a snížení kvality spermií. Strukturu sildenafilu, chemicky 1-[4-ethoxy-3-(6,7-dihydro-1-methyl-7-oxo-3-propyl-1H-pyrazolo[4,3-d]pyrimidin-5-yl)fenylsulfonyl]-4-methylpiperazinu, si můžeme prohlédnout na obrázku.

 

Povodeň vytvořila kaňon:

15.2.2015
letecký pohled na vodopád Dettifoss, foto Hansueli Krapf, Wikimedia Commons,  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Známý islandský kaňon Jökulsárgljúfur nevznikl postupnou erozí, nýbrž během tří katastrofických záplav před 9.000, 5.000 a 2.000 roky. Pomocí datování odkrytí povrchu to zjistili geologové z University of Edinburgh pod vedením Marka Naylora. Čas, kdy libovolný pevný povrch na Zemi vznikl, lze určit na základě množství izotopu 3He, který pochází z kosmického záření. Zachytává se v povrchových vrstvách hornin a neproniká hluboko. Čím více jich v nich je, tím je ten který povrch starší. Izotop helia 3He má v jádře dva protony a jeden neutron. Jde o stabilní, na Zemi velmi vzácný izotop. Jádro běžnějšího 4He tvoří dva protony spolu se dvěma neutrony. Kaňon je 28 km dlouhý a místy 100 m hluboký. Protéká jím 206 km dlouhá řeka Jökulsá á Fjöllum, druhá nejdelší islandská řeka. V kaňonu na ní leží nejmohutnější evropský vodopád Dettifoss. Role krátkých katastrofických událostí na utváření zemského povrchu není dosud dostatečně objasněna a je zřejmě větší, než jsme se doposud domnívali.

 

Biologická válka hmyzu:

13.2.2015

Parazité zhusta ovlivňují ve svůj prospěch chování svého hostitele, i když přesný mechanismus zůstává v řadě případů zatím neznámý. Lumčík Dinocampus coccinellae k tomu používá speciálního viru. Normálně žije v buňkách vejcovodů jeho samičky. Po nakladení jediného vajíčka do hostitele, kterým je slunéčko Coleomegilla maculata, se začne množit ve vyvíjející se larvě. Posléze napadne i buňky svého hostitele. Zjistil to francouzsko-kanadský tým biologů, který vedl Guillaume Mitta z Université de Perpignan. Sérii fotografií vyvíjející se parazitické larvy si můžeme prohlédnout zde. Slunéčko Coleomegilla maculata z čeledi slunéčkovitých (Coccinellidae) je severoamerický příbuzný našeho slunéčka sedmitečného (Coccinella septempunctata).

 

Konec očních kapek?

11.2.2015
Zvětšená oční folie na špičce prstu, Xiaoyong Yuan et al., Ocular Drug Delivery Nanowafer with Enhanced Therapeutic Efficacy, ACS Nano, Article ASAP, January 13, 2015, DOI: 10.1021/nn506599f.

Podávání léků pomocí očních kapek je velmi jednoduché, avšak málo spolehlivé. Oko se neustále oplachuje, takže účinné látky brzy odplaví. Proto je třeba oční kapky aplikovat často, abychom dosáhli požadovaného výsledku. Řešením by mohla být speciální průhledná folie vyvinutá Ghanashyamem Acharyaou a Stephenem C. Pflugfelderem spolu s kolegy z Baylor College of Medicine v texaském Houstonu. Odlévá se z polyvinylalkoholu nebo polyvinylpyrrolidonu nebo(hydroxypropyl)methylcelulózy nebo karboxymethylcelulózy na křemíkové podložce vytvořené pomocí litografických technik. Z podložky vyčuhují miniaturní sloupečky, které se do vrstvy polymeru otisknou jako malé dutinky. Po vyplnění aktivní látkou lze několik milimetrů velkou kruhovou folii aplikovat do oka. Polymer se pomalu rozpouští, až zmizí úplně. Mezitím postupně uvolňuje aktivní látku, takže působí nepřetržitě. Fotografii zvětšené oční folie na špičce prstu vidíme na obrázku (Xiaoyong Yuan et al., Ocular Drug Delivery Nanowafer with Enhanced Therapeutic Efficacy, ACS Nano, Article ASAP, January 13, 2015, DOI: 10.1021/nn506599f).

 

Periodicita podmořské vulkanické aktivity

10.2.2015
Polštářová láva, která vzniká vytéká-li láva pod vodou, Caldere de Taburiente, La Palma, Kanárské ostrovy

Četnost podmořských sopečných výbuchů a výlevů lávy ovlivňují fáze Měsíce a vzdálenost Země od Slunce. Zjistila to Doc.Maya Tolstoy z newyorské Columbia University. Identifikovala několik překrývajících se periodicit, který kolísají od týdnů po 100.000 let. Dochází k nim zejména v první polovině roku, a to v období po první a třetí čtvrti měsíce. Znamená to, že jsou citlivé na excentricitu zemské dráhy kolem Slunce a na drobné změny slapových sil. Periodická podmořská vulkanická aktivita je taktéž nevelkým, ale setrvalým zdrojem oxidu uhličitého. Může tak ovlivňovat vývoj klimatu. Zdá se, že existuje její souvislost s Milankovičovými cykly, což jsou periodické změny klimatu v závislosti na změnách excentricity oběžné dráhy a sklonu a precesi zemské osy.

 

Genová samomodifikace

8.2.2015
pasoucí se Elysia chlorotica, University of Maryland

Plž Elysia chlorotica z čeledi zadožábřích zvládá fotosyntézu. Jak vidíme na obrázku, i svým vzhledem trochu připomíná list. Julie A. Schwartz a prof. Sidney K. Pierce z University of South Florida v Tampě spolu s Nicholasem E. Curtisem z floridské Ave Maria University nalezli v jeho genomu rozsáhlé úseky DNA, které pocházejí z jeho potravy, zelené vícebuněčné řasy Vaucheria litorea. Netřeba zdůrazňovat, že jsou to právě ty geny, které odpovídají za syntézu chloroplastových bílkovin a chlorofylu, takže pomáhají plži získávat energii ze slunečního záření. Bez další potravy přežívá celé tři měsíce. Velmi zajímavé je, že fotosyntetickou výbavu získává až pojídáním řasy ve stadiu larvy. Není tedy součástí jeho dědičného genomu. V mokřinách podél východního severoamerického pobřeží od Kanady po Texas provádí přesně to, proti čemu bojují odpůrci geneticky modifikovaných organismů. Jde o první případ přenosu funkčních genů mezi vícebuněčnou rostlinou a živočichem. Na videu vidíme plže E.chlorotica jak si pochutnává na řase V.litorea, z níž získává i celé chloroplasty.

 

Make-tank pro 3D tisk

5.2.2015
zíďka z cihel CoolBrick, obr.Emerging Objects

O 3D tisku ve stavebnictví jsme na stránkách akademonu již psali. S inovativní myšlenkou nyní přicházejí členové kalifornského spolku Emerging Objects, kteří se označují jako make-tank. Zabývají se vytvářením nových objektů a testováním nových konceptů v 3D tisku. Na rozdíl od známějších think-tanků vytvářejí reálné věci, od čehož odvozují své pojmenování. Jejich poslední výtvor zvaný CoolBrick vidíme na obrázku. Jde o zeď z vysoce porézních cihel připravených pomocí 3D tisku. Objekty z takových cihel mohou v horkém a suchém klimatu fungovat po namočení jako jednoduchá klimatizace. Odpařující se voda ochlazuje okolní vzduch. Čím větší povrch, tím lepší odpařování. Klasické technologie přípravu tak porézní struktury nezvládnou.

Vytiskněte si dům 24.1.2013

Vytiskněte si cihlu 6.7.2014

Webová stránka make-tanku Emerging Objects

 

Pohyb v davu

4.2.2015

Při vybírání své trajektorie v davu lidí se řídíme nikoliv podle vzdáleností od ostatních, nýbrž podle naším mozkem odhadované času do srážky. Na základě četných pozorování chování lidí v davu to ze statistickým výpočtů usuzují Ioannis Karamouzas a Stephen J. Guy z University of Minnesota v Minneapolis a Brian Skinner z Argonne National Laboratory v illinoiském Argonne.

 

Stopy po tekuté vodě

2.2.2015
Detail rýhy a usazenin z kráteru Cornelia na snímku družice Dawn, foto NASA.

nalezla na planetce Vesta při studiu snímků jejího povrchu Jennifer Scully z University of California v Los Angeles se svými kolegy. Přestože Vesta je druhou nejtěžší planetkou (zhruba 2,75 x 1020 kg) a třetí největší (578 × 560 × 458 km), její přítomnost tu nikdo nečekal. Typické rýhy způsobenou vodou, jejichž zakončení obklopoval oválný val z usazenin, nalezli na osmi místech. Tu z kráteru Cornelia si můžeme prohlédnout na snímku NASA. Nešlo o proud vody, ale spíše o tok úlomků s ní promísených. Snímky pořídila družice Dawn během svých obletů Vesty v období od července 2011 do září 2012.

 

Sáhněte si

1.2.2015
Umělá ruku pokrytá  folií citlivou na teplotu a tlak (Dae-Hyeong Kim et al, Stretchable silicon nanoribbon electronics for skin prosthesis, Nature Communications 5, Article number:5747 doi:10.1038/ncomms674).

Funkčnost protéz neustále roste. Dají se napojit na nervová vlákna, takže s nimi lze provádět i volní pohyby. Největšího překážkou jejich dalšího rozvoje je absence zpětné vazby. Jejich pokrytí nemá vlastnosti kůže, takže nelze vnímat nejen sílu stisku, ale ani dotek, což je pro správné uchopení předmětu velmi důležité. Řešení by mohla přinést práce korejsko-amerického mezioborového týmu prof. Dae-Hyeong Kima z Soulské národní univerzity. Připravili elastickou folií se zabudovanými nanočásticemi křemíku. Její impedance závisí na teplotě a pnutí. Tyto informace převádí rovněž zabudovaná nezbytná elektronika do signálů pro nervová zakončení. Umělou ruku pokrytou novou folií vidíme na obrázku (Dae-Hyeong Kim et al, Stretchable silicon nanoribbon electronics for skin prosthesis, Nature Communications 5, Article number:5747 doi:10.1038/ncomms674).

 

Poslední příspěvky