Автор Тема: Биотехнологии.  (Прочитано 6759 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
Биотехнологии.
« : 12 Ноябрь, 2009, 06:10:01 am »
Электрические аккумуляторы из искусственных клеток

Живая клетка представляет собой исключительно сложную систему. Понять, как она работает, поочередно выясняя функции каждой молекулы — очень трудная, возможно, невыполнимая задача. Однако, создав синтетические клетки с протеканием лишь нескольких химических процессов, ученые могут намного упростить изучение клеточной механики. В статье исследователей из Йельского университета и Национального института стандартов (NIST) (США), вышедшей в журнале Advanced Materials, описана чрезвычайно упрощенная модель клетки. Она не просто поможет пролить свет на то, каким образом некоторые клетки создают электрические импульсы; эта модель работает, как маленькая батарея. Такие искусственные клетки могут стать альтернативой традиционным твердотельным источникам энергии.

Синтетические клетки, созданные сотрудником NIST Дэвидом Лавэном (David LaVan) и его коллегами, представляют собой окруженные липидной оболочкой капли водно-солевого раствора, содержащего ионы калия и хлора. Молекулы липидов примечательны тем, что один конец молекулы притягивается к молекулам воды, другой конец их отталкивает. Когда две такие клетки соприкасаются друг с другом, гидрофобные концы липидов на внешней стороне клетки реагируют друг на друга, образуя стабильную двуслойную перегородку, разделяющую содержимое клеток — точно так же, как это делают настоящие клеточные мембраны.

Однако этим работа исследователей отнюдь не исчерпывается. Они внесли в двуслойную перегородку модифицированный белок — альфа-гемолизин, производимый бактерией Staphylococcus aureus. Эти добавленные белки создают в перегородке поры, способные пропускать ионы туда и обратно — точно так же, как поры в биологической клетке.

Если растворы в двух клетках изначально обладают разными концентрациями, то, введя в клетки металлические электроды, мы получим настоящий гальванический элемент. Компенсируя ток ионов через каналы, в соединяющем электроды проводнике возникнет электрический ток. Постепенно концентрации ионов в клетках уравняются — система разрядится.

По мнению Лавэна, создание искусственных копий сложных клеток — например, клеток электрического угря, позволяющих ему оглушать добычу электрическим импульсом — пока что слишком сложная задача. Пока что ученые заняты исследованием построенной ими простейшей системы, работу которой удобно изучать именно в силу минимального набора элементарных свойств — таких, как размер капель, концентрации водных растворов и количества ионных каналов в перегородке между клетками.

Миниатюрная батарея из двух искусственных клеток, содержащая всего 200 нанолитров раствора, способна поддерживать электрический ток в течение почти 10 минут. Большая по размерам система, содержащая порядка 11 микролитров, продержалась более четырех часов. По соотношению производимой энергии и данного объема биологические батареи в двадцать раз менее эффективны, чем традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы. Но в отношении денежной стоимости превращения химической энергии в электрическую искусственные клетки уже вполне сравнимы с твердотельными устройствами, превращающими тепло, свет или механическое напряжение в электричество — таким образом, рано или поздно синтетические клетки могут занять их место в инструментарии нанотехнологий.

(с) http://www.nanonewsnet.ru/news/2009/ele ... ykh-kletok
« Последнее редактирование: 18 Декабрь, 2009, 06:52:30 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
(Нет темы)
« Ответ #1 : 18 Декабрь, 2009, 06:52:10 am »
Японцы создали "органическую флеш-память"

Прототип запоминающего устройства нового типа - так называемую органическую флеш-память, создали ученые из Токийского университета (Япония).

Новая разработка выполнена с применением органических материалов, однако имеет ту же базовую структуру, что и традиционная флеш-память. Рабочее напряжение в процессе записи и чтения информации составляет 6 и 1 вольт соответственно. Кроме того, прототип выдерживает до тысячи циклов перезаписи.

Новинка пока не может сравниться с традиционной флеш-памятью по плотности и продолжительности хранения данных, поскольку созданный образец запоминающего устройства может удерживать информацию не более суток. Это является одной из основных проблем.

Зато "органическая флеш-память" намного дешевле в производстве и обладает определенной механической гибкостью. В перспективе новинка может найти применение в устройствах на основе электронной бумаги, различных датчиках и других продуктах, в которых требуются недорогие запоминающие устройства.

О сроках коммерциализации новой технологии исследователи пока не говорят.

(с) http://podrobnosti.ua/technologies/2009 ... 52200.html
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 00:00:00 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
(Нет темы)
« Ответ #2 : 19 Февраль, 2010, 07:12:52 am »
В Британии создан первый полностью органический робот.

Исследователи из Университета Западной Англии разработали первого в мире робота, состоящего из биологических форм. Новый аппарат, получивший название Plasmabot, был разработан в рамках гранта на создание свободных от кремния биологических роботов. Состоит новинка из гибкого материала на основе микроорганизмов Physarum polycephalum. Данные бактерии часто обитают в лесах или влажных тенистых местах, сообщает издание CyberSecurity.

Финансирование проекта разработки робота велось в рамках проекта Leverhulme Trust, задача которого заключается в создании полностью биологических роботов, не имеющих в своей основе кремниевых компонентов и способных работать в параллельном режиме. Профессор Энди Адамацки, руководитель проекта, рассказывает, что ранее его группе уже приходилось создавать вычислительные системы на базе органических оснований.

"Задача таких роботов заключается в выполнении тех или иных необычных заданий. Созданный нами плазмодиевый робот представляет собой искусственный интеллект на базе органической субстанции, он способен заниматься поиском источников питания, обрабатывать их за счет собственной протоплазмы и передавать данные о найденном источнике. Помимо этого, робот может решать вычислительные задачи, такие как поиск кратчайшего пути из одной точки в другую", - говорит Адамацки.

Однако наиболее выдающейся способностью робота является его возможность расти. Рост идет за счет появления новых микроорганизмов, размножающихся под влиянием света, тепла и питательных веществ. За счет того, что ученые могут манипулировать этими показателями, они также могут и управлять процессом роста биоробота.

"Пока мы находимся на ранней стадии понимая всего потенциала биологических роботов, однако со временем мы, вероятно, сможем создавать более сложные механизмы, способные самоорганизовываться, работать в производственных и научных целях", - говорит он.

(с) http://podrobnosti.ua/technologies/2010 ... 66751.html
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 00:00:00 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
(Нет темы)
« Ответ #3 : 04 Май, 2010, 04:49:34 am »
Умное распределение химических связей, их влияние на проводимость образца в разных точках и переключение состояний отдельных атомов вполне можно использовать как основу вычислительной системы.


Такой тезис экспериментально подтвердили учёные из Мичиганского технологического университета (Michigan Technological University), а также японских национальных институтов материаловедения (NIMS) и информационных и коммуникационных технологий (NICT). Они построили работоспособный прототип молекулярного компьютера с массовым параллелизмом.


Новая система способна одновременно менять и считывать состояние около 300 бит. По своему принципу, объясняют авторы новинки, такой процессор больше сходен не с суперкомпьютерами, содержащими множество чипов, а с мозгом, в котором гигантское число связей между миллиардами нейронов обеспечивают параллелизм, какой кремниевым монстрам и не снился.

В основе этого вычислительного устройства — молекула 2,3-дихлоро-5,6-дициано-1,4-бензохинона (DDQ) — её схема показана на рисунке под заголовком. Энное число DDQ учёные выложили в два мономолекулярных слоя на золотой подложке. Связанные между собой строго определённым образом, эти молекулы образовали логические переключатели, состоянием которых можно управлять.


Авторы убедились на опыте, что молекулярный слой может выполнять цифровые логические операции и что с его помощью можно вычислять диаграммы Вороного, моделировать диффузию тепла и рост раковой опухоли. (Детали — в статье в Nature Physics.) Кроме того, исследователи продемонстрировали, что слой DDQ умеет самозалечиваться после возникновения дефекта. На такой фокус ни один традиционный компьютер не способен, зато опять прослеживается аналогия с живым мозгом.

(с) http://www.membrana.ru/lenta/?10364
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 00:00:00 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
(Нет темы)
« Ответ #4 : 20 Июль, 2010, 08:51:24 am »
Человечество полным ходом движется к созданию андроидов: британские учёные представили модель Ecobot III, которая снабжена самым настоящим кишечником.

Идея создания робота, который мог бы в течение длительного времени самостоятельно находить источники энергии, давно витала в воздухе. Такие модели уже есть. Обычно они питаются за счёт так называемых микробных топливных клеток (microbial fuel cells, MFCs) — биоэлектрохимических устройств, которые основаны на бактериальных культурах, разлагающих биомассу для получения энергии. До сих пор, однако, никому не удавалось решить вопрос о том, как эвакуировать отходы производства.

На создание «Экобота-3» у Криса Мелуиша, Иоанниса Иеропулоса и их коллег из Bristol Robotics Lab ушло три года. Без посторонней помощи он может выполнять простые операции (например, движение на свет) в течение семи дней. Опорожнение происходит раз в сутки.

Ключевой компонент искусственного кишечника — шланговый насос, действующий благодаря банальной гравитации точно так же, как наша толстая кишка.



Процесс пищеварения начинается с того, что робот двигается к диспенсеру, накачивающему в его «рот» специально подготовленную биомассу (смесь минералов, солей, дрожжевых экстрактов и прочих питательных веществ). Внутри «Экобота» она разделяется на 48 MFCs, в анодных камерах которых проходят реакции окисления-восстановления. В ходе бактериального обмена веществ освобождаются атомы водорода. При контакте с электродом они генерируют ток, в то время как ионы водорода проходят через протон-обменную мембрану и поступают в катодную камеру с водой, где захватываются атомами кислорода и пополняют запасы воды. Вода, впрочем, регулярно испаряется, и роботу приходится дополнительно ещё и пить.

Клетки разделены на два отсека по 24 MFCs в каждом, чтобы под действием силы тяжести вся неусвоенная масса накапливалась в центральном жёлобе. Оттуда она несколько раз возвращается в «рот», чтобы извлечь максимум энергии, и только потом извергается прочь. Тем самым топливные клетки избегают засорения, а бактерии — гибели от кислотных отходов.

Пока MFCs способны извлечь из биомассы всего 1% химической энергии. Возможно, увеличение поверхности анодов позволило бы улучшить показатели. Но Роберт Финкельштейн, работающий над проектом Energetically Autonomous Tactile Robot (EATR) в Управлении перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA), считает, что технология микробных топливных клеток в принципе ошибочна. Его EATR будет получать энергию благодаря сжиганию биомассы, а не перевариванию. Для этого компания Cyclone Power Technology разработала новую версию двигателя внутреннего сгорания. Робот, презентация которого состоится вот-вот, будет способен проходить 160 км на 60 кг биомассы.

Одно из преимуществ MFCs, однако, заключается в том, что они могут усвоить практически всё, включая сточные воды, которые не очень-то сожжёшь. В топливных клетках «Экобота-3» задействованы сотни видов бактерий, готовые сожрать что угодно. Кстати, эксперименты Bristol Robotics Lab могут привести к созданию технологии очистки сточных вод.

Ecobot III выйдет в свет на конференции Artificial Life, которая состоится в Оденсе (Дания) в августе. Следующим шагом станет разработка модели, которая сможет усваивать мясо. Бояться не стоит: на такой диете робот проходит всего 21 см в сутки, так что вас он не поймает, а вот мошкара пусть побережётся!

Видео в исходной новости:
(с) http://science.compulenta.ru/548359/?r1=yandex&r2=news
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 00:00:00 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
Re: Биотехнологии.
« Ответ #5 : 06 Декабрь, 2010, 06:19:20 am »
Новый биологический принцип хранения информации был разработан командой CUHK iGEM 2010, состоящей из преподавателей и студентов Китайского университета в Гонконге. Работа была выполнена для участия команды в конкурсе iGEM этого года. В этом году ученые собираются использовать бактерии не только для хранения информации, но и объединить вместе с этим стойкую систему биологического шифрования данных. Естественно, что все технологии манипулирования ДНК и анализа генома, использованные в данной работе, чрезвычайно дороги, что пока не позволяет рассматривать данную технологию с точки зрения практического применения.

Использование бактерий в качестве устройств хранения информации – идея не новая, она была предложена группой Бэнкрофта в 2001 году, а группа ученых Ячи занималась хранением информации в геноме бактерий с 2007 года. Ученые выяснили, что для того, что бы обеспечить надежное хранение данных необходимоы правильно подойти к используемому виду бактерий. Использование Bacillus subtilis обеспечит сверхнадежное хранение благодаря тому, что бактерии размножатся и сделают дополнительные копии данных, микроорганизмы Deinococcus radiodurans могут выдержать радиацию ядерного взрыва и сохранить при этом записанные данные.

Кодирование информации в ДНК называется рекомбинацией ДНК и производится сложными методами генной инженерии. Для преобразования в генный вид информация подвергается перекодированию. Каждый байт информации, содержащий 8 бит, кодируется двумя четырехбитными последовательностями, соответствующими различным основам ДНК. Значение 0 соответствует аденозину, 1 – тимину, 2 – цитозин и 3 – гуанину. С математической точки зрения такие преобразования достаточно просты и понятны. После перекодирования информация подвергается сжатию с использованием алгоритмов Хоффмана и LZ77, что позволяет сократить объем информации и избавиться от повторяющихся блоков.

Используя современные технологии кодирования ДНК невозможно вместить достаточно объемную информацию в одну последовательность. Таким образом информация должна фрагментироваться, каждый фрагмент обрамляется специальными метками начала и контрольной суммой, позволяющей контролировать и корректировать ошибки (мутации). После этого начинается непосредственно сборка ДНК и ее внедрение в геном бактерий.

Чтение информации, записанной биологическим образом, тоже является достаточно сложной операцией. Но, с появлением новых современных устройств и технологий это в будущем будет делаться гораздо проще.

Ну, и наконец можно привести несколько фактов. В одной бактерии вида E. Coli, а именно этот вид использовался командой iGEM, можно сохранить всего один килобайт информации. А в одном грамме живого веса содержится такое количество особей этого вида, что общее количество информации составит 931322 ГБ.

(с) http://www.nanonewsnet.ru/news/2010/1-g ... nformatsii
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 00:00:00 am от Guest »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Администратор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 617
  • Репутация: +40/-55
Re: Биотехнологии.
« Ответ #6 : 24 Декабрь, 2010, 09:29:59 am »
Генетически изменённые клетки можно заставить общаться друг с другом так, словно они выступают компонентами электронных схем. Именно этого на примере дрожжей пытается достичь группа исследователей из Гётеборгского университета (Швеция).

В будущем на основе этой разработки могут быть созданы сложные системы, в рамках которых клетки организма смогут сами заботиться о нашем здоровье.

«Даже если модифицированные клетки пока не в состоянии заменить компьютер, наше исследование открывает путь к созданию сложных конструкций из этих клеток, — говорит соавтор работы Кентаро Фурукава. — Когда-нибудь аналогичные системы межклеточной коммуникации будут использоваться в организме человека для выявления изменений в состоянии здоровья, что позволит бороться с болезнью на самой ранней стадии. Или в качестве биосенсоров для обнаружения загрязняющих веществ: здесь пригодится наша способность разрушать токсины, попадающиеся нам на пути».

Синтетическая биология (построение биологических систем, не встречающихся в природе) — относительно новая область исследований, но определённые успехи уже достигнуты. Например, учёным удалось создать на основе генетически модифицированных клеток выключатели, генераторы и датчики.

Главная сегодняшняя проблема — то, что искусственные системы в клетках редко работают так, как ожидалось.

Шведские исследователи корпят над построением синтетических схем с помощью изменения генов, регулирующих связи между клетками. Дрожжевые клетки были модифицированы таким образом, чтобы воспринимать своё окружение на основе множества критериев, а затем посылать сигналы другим клеткам с помощью секреции определённых молекул. Клетки объединяются подобно элементам конструктора в более сложные системы. Чем больше клеток с разными модификациями, тем на более серьёзные функции может замахнуться система.

(с) http://science.compulenta.ru/582957/?r1=yandex&r2=news
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 00:00:00 am от Guest »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Kochegar

  • с потонувшего парохода
  • Почётный Афтар
  • *******
  • Сообщений: 7 278
  • Репутация: +384/-487
  • верующий в русалок
Re: Биотехнологии.
« Ответ #7 : 14 Декабрь, 2018, 12:21:34 pm »
https://charter97.org/ru/news/2018/12/14/316443/
Цитировать
14.12.2018Жителей Финляндии накормят продуктами из воздуха
Первый завод по производству «воздушной пищи» появится в 2021 году.
          За амбициозным проектом стоят команда исследователей из ЛТУ-Университета в Финляндии (бывший Лаппеенрантский технологический университет) и созданный ими стартап Solar Foods. Однако ученые скромно отмечают, что придумали только технологию, сама же идея родилась еще в 1960-е годы, на заре космической эры, пишет BBC.
Советские и американские ученые думали, как обеспечить пропитанием людей, находящихся на орбите или совершающих долгие космические перелеты — то есть полностью оторванных от привычных нам способов добычи продовольствия.
Производство еды из воздуха рассматривалось в качестве одного из вариантов. Впрочем, на тот момент этот вариант был не слишком эффективным и крайне дорогостоящим, так что от него быстро отказались, и замысел остался нереализованным.
Только теперь, спустя более полувека, идея нашла свое практическое применение, только уже не в космосе, а на земле. И «воздушная еда» стала реальностью. Но как это вообще возможно?
Атомный конструктор
Воздух, которым мы дышим, — это смесь газов: преимущественно азота (N)
, кислорода (O) и углекислого газа (CO2), а также растворенного в них водяного пара (H2O). Но ровно из этих же элементов — углерод, водород, кислород и азот (в различных конфигурациях) — состоит и любой белок.
Так что необходимое сырье для производства в воздухе есть — задача фактически сводится к тому, чтобы правильно сгруппировать атомы. Все, что для этого нужно — электричество, чтобы разбить молекулы воды на составные части, и несколько бактерий, которые начинают размножаться, питаясь продуктами этой реакции.
«Этот процесс немного похож на выращивание дрожжей, — объясняет один из авторов технологии, профессор Юха-Пекка Питканен, — только вместо сахара тут — электричество и углекислый газ. При помощи электричества разбиваются молекулы водяного пара — и образуется водород, который является источником энергии для микроорганизмов. А CO2 — источник углерода. Из этих деталей бактерии производят белки, жиры, углеводы и даже витамины».
Понятно, что стоимость такого производства зависит в первую очередь от цены на электроэнергию. В Финляндии, где собираются построить первый завод, электричество недорогое. А углекислый газ можно даже не брать из воздуха, где его не так много, а использовать отходы производства биотоплива — заодно попутно снижая вредные выбросы.
Расчетная мощность завода — 1 млн тонн в год; этого хватит, чтобы обеспечить белком примерно 5 млн человек, то есть почти все население страны.
В будущем предложенная технология может помочь решить проблему голода в развивающихся странах (почти 800 млн человек в мире недоедает), поскольку не зависит от климата или типа почвы и позволяет производить еду в любых условиях — даже в пустыне или на Крайнем Севере.
Проект Solar Foods уже отобран для бизнес-инкубатора Европейского космического агентства — там тестируют возможность обеспечивать «воздушной едой» космические миссии на Марс.
Причем как в полете туда-обратно, так и на самой Красной планете: солнечного света там предостаточно, а атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа. Впрочем, основная проблема состоит в отсутствии подтвержденных запасов воды.
Это вкусно?
По вкусу и по внешнему виду полученная еда напоминает обычную пшеничную муку. Это очень питательное вещество: примерно наполовину оно состоит из белков, еще на четверть — из углеводов, остальное — жиры и нуклеиновые кислоты.
Но остается главный вопрос: насколько это вкусно? По словам разработчиков, ответ на него не так важен, поскольку есть «воздушную еду» в сыром виде никто и не предлагает.
«Это ингредиент — такой же, как мука, соевый протеин или белок молочной сыворотки, — поясняет профессор Питканен. — Он не предназначен для употребления в сыром виде. Из него можно и нужно делать готовые продукты. Хоть хлеб, хоть сосиски. Своего ярко выраженного вкуса у этой еды нет, он довольно нейтральный».
Эта разработка опирается на советские исследования - именно в СССР был разработан пригодный для практики биотехнологический метод получения белка из водорода:
http://booksshare.net/index.php?id1=4&category=chem&author=volova-tg&book=1981&page=1
Почему на церквях и на церковных облачениях кресты? Только потому что Христа распяли а не повесили

Оффлайн FatCat

  • Афтар, пиши исчё!
  • *****
  • Сообщений: 3 759
  • Репутация: +156/-1418
Re: Биотехнологии.
« Ответ #8 : 14 Декабрь, 2018, 12:59:35 pm »
Бедные финны... у них пахотных земель практически нет... приходится всякую синтетику жрать! ::D
И тут пришел Кот...

Оффлайн Дзинг Пэ

  • Обрусевший китаец
  • Модератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 3 509
  • Репутация: +345/-122
  • Линейный атеист форума
Re: Биотехнологии.
« Ответ #9 : 14 Декабрь, 2018, 13:06:31 pm »
Производство еды из воздуха

У нас уже давно делают деньги из воздуха.
 :thank_you
Я ненавижу преступность...