Открыт молекулярный механизм, улучшающий работу мозга при недоедании

Низкокалорийная диета — залог нормальной работы мозга.

Низкокалорийная диета запускает молекулярный механизм, замедляющий деградацию нервных клеток и старение мозга. «Омолаживающий» эффект фиксируется при снижении уровня потребляемых калорий на треть от суточного, установили итальянские биологи.

Ключевым звеном молекулярного сценария, замедляющего деградацию нейронов, является белок CREB1 из класса белковых факторов транскрипции, то есть белков, контролирующих перенос (транскрипцию) информации с ДНК на матричную РНК — промежуточный рабочий «чертеж», по которому осуществляется синтез белков на рибосомах.

Белки CREB, включающие и выключающие синтез нейропептидов (важных энзимов, регулирующих синаптические связи между нейронами, — эндорфина, вазопрессина и др.) и нейротрофина (фактора роста нейронов), уже давно, с момента открытия в конце 80-х, интересуют биологов, изучающих молекулярные механизмы базовых нейрофункций — памяти, закрепления эмоций, способности к обучению, то есть функций, обеспечивающих пластичность мозга, его способность адаптироваться, реагируя на сигналы, поступающие из внешней среды.

Так, накоплено много экспериментальных данных, показывающих, что при дефи ... Читать дальше »

О наночастицах из полимера, флуоресценцией которого можно управлять

Исследователи из Университетского Колледжа Дублина продемонстрировали в действии наночастицы полимера, флуоресценцией которого можно управлять.

Эти частицы, содержащие функциональные группы, флуоресценция которых «включается» при захвате такой частицы клеткой в выгодную сторону отличаются от существующих частиц, флуорофоры которых проявляют активность как внутри, так и вне клетки.

Руководитель исследования, Донал О’Ши (Donal O’Shea) говорит, что разработка флуоресцирующих наночастиц, уникальная их способность к «включению» и «выключению» флуоресценции впервые позволяет использовать разработанные наночастицы для непрерывной визуализации усвоения их клетками в режиме реального времени.

Визуализация с помощью флуоресценции в диапазоне ближнего ИК является довольно популярным методом для изучения биологических процессов, как, например, усвоение клеткой различных молекул, включая лекарственные препараты. Распространенной проблемой при таких исследованиях является фоновая флуоресценция, причиной которой являются флуорофоры, находящиеся вне клетки. Такая эмиссия извне клетки может помешать исследователям наблюдать за протекающими в клетке процессами, поэтому для более эффективного исследования желательно избавиться от фоновой флуоресценции.

... Читать дальше »

Новые подробности об уникальном методе обучения в стиле «Матрицы»

До впитывания навыков пилотирования вертолёта за пять секунд ещё очень далеко, но учёные сделали крохотный шажок к будущему, показанному в известном фильме. Они испытали оригинальную технологию неосознанного обучения мозга (кратко об этом мы уже рассказывали).

Группа исследователей из Бостонского университета (BU) и лаборатории вычислительной неврологии в Киото (ATR CNL) решила выяснить, может ли быстро перестраиваться зрительная кора в мозге взрослого человека, чтобы участвовать в так называемом обучении восприятию (perceptual learning).

Рис. 1. Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) позволяет отслеживать рисунок активности нейронов в разных районах мозга благодаря измерению кровотока через эти участки. На снимке — аппарат, фиксирующий эту картину (кадр Boston University).

Последнее понятие относится и к зрению, и слуху, вкусу и обонянию, осязанию… Человек после ряда тренировок быстрее и точнее распознаёт заданный стимул в потоке других. Это может быть (в самом примитивном случае) вертикальная черта на фоне горизонтальных, или красный круг в череде синих. Или японская речь на фоне английской. Аналогично работает обуче ... Читать дальше »

Квантовая эффективность солнечной батареи впервые превысила 100%

Разрез ячейки (слои перечислены в тексте) и вольт-амперные характеристики ряда опытных образцов.

Опытный образец преобразователя поставил рекорд по одному из важнейших параметров фотоэлектрических ячеек. По мнению разработчиков, эксперимент показывает путь создания солнечных батарей следующего поколения.

Исследователи из американской Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) построили выдающуюся солнечную батарею (СБ) на базе квантовых точек – полупроводниковых кристаллов размером в несколько нанометров.

Опытное устройство было составлено из стекла с просветляющим покрытием, тонкого слоя прозрачного проводника, наноструктурированных слоёв оксида цинка и слоя квантовых точек из селенида свинца, дополненного толикой этандитиола и гидразина. Завершало бутерброд тонкое золотое покрытие в качестве верхнего электрода.

Внешняя и внутренняя квантовая эффективность (QE) протестированной СБ составили 114% и 130% соответственно!

Поясним, QE измеряется для определённой частоты падающего света. Внешняя квантовая эффективность определяется как отношение числа генерируемых пар электрон-дырка (практически – фототока на внешних выводах) к числу падающих на СБ фотонов. ... Читать дальше »

Квантовый удар по энергетике

Правило «много света — мало электронов» теперь осталось в прошлом

С помощью квантовых точек эффективность солнечных панелей может быть повышена на 35%

Прорыв в фотогальванике может повысить эффективность солнечных электростанций на 35%, причем стоимость солнечных панелей не возрастет. Эффективно конкурировать с традиционными электростанциями позволят полупроводники с квантовым точками.

Ведущий американский разработчик полупроводниковых солнечных фотоэлементов Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), финансируемая министерством энергетики США, совершила прорыв в фотогальванике, создав фотоэлектрическую ячейку с показателем квантовой эффективности, превышающим 100%: число электронов, протекающих через выходной контур такой ячейки, заметно превышает число входных фотонов определенной частоты, соответствующей высокоэнергетическому участку спектра солнечного света.

Показатель квантовой эффективности – ключевая характеристика фотоэлемента. В конечном итоге именно от него зависит КПД полупроводниковых устройств, преобразующих энергию солнечных фотонов в электрическую.

До настоящего момента никому не удавалось создать фотоячейку, квантовая эффективность которой в спектре солнечного ... Читать дальше »

Гофрированный графен позволит хранить водород

Простое механическое воздействие способно стимулировать десорбцию водорода, сорбированного на графене.

Квантово-химические расчеты, проделанные итальянскими исследователями, позволяют утверждать, что гофрированный графен может применяться в качестве дешевого и эффективного метода хранения водорода.

Результаты компьютерных симуляций позволяют предположить, что определенные участки деформированного графена могут связывать водород, высвобождая его при возврате этих деформированных участков в нормальную форму.

Разработка методов хранения водорода в настоящее время является одним из наиболее актуальных направлений исследования, поскольку водород рассматривается как главный кандидат для обеспечения энергией топливных ячеек будущего. Хотя в качестве методов решения проблемы хранения водорода уже предложен ряд достаточно элегантных решений, зачастую ахиллесовой пятой систем хранения водорода являются условия, позволяющие высвободить водород из «аккумулятора» – обычно для десорбции H₂ необходимо создание разрежение или/и повышение температуры – и то и другое существенно понижает энергетическую эффективность топливных баков с водородом.

... Читать дальше »

Ученые узнали еще 4 правила грамматики ДНК

На протяжении 60 лет биологи знали только два правила «грамматики» ДНК. Теперь к ним прибавилось еще четыре.

Два основных правила, которым подчиняются «буквы» генетических молекул (это аденин, тимин, гуанин и цитозин), открыл австрийский биохимик Эрвин Чаргафф в середине прошлого века.

До него предполагалось, что количество разных букв в генетическом тексте примерно одинаково. Но Чаргафф все тщательно измерил и обнаружил, что, на самом деле выполняются следующие правила:

Первое правило Чаргаффа значительно помогло Уотсону и Крику додуматься до модели двойной спирали. Объясняется оно очень просто: напротив каждого тимина расположен аденин, а напротив каждого цитозина – гуанин.

Объяснить второе правило оказалось делом куда более сложным. Окончательное решение этой задачи до сих пор не найдено.

Работающие в ... Читать дальше »

Компьютерные вирусы добрались до людей

Вредоносные программы, от которых сегодня страдают владельцы компьютеров и мобильных устройств, в недалеком будущем станут настоящим биологическим оружием. Такого мнения придерживаются эксперты в области синтетической биологии – новейшего направления современной генетики.

Заговорить о новых формах жизни и новейших формах ее уничтожения ученых заставило открытие генетика Крейга Вентера, в прошлом году представившего миру простейший биосинтетический организм, способный к размножению.

Первый в мире искусственный организм получил имя Синтия.

Узнав о том, что Вентер вышел на конкурентную дистанцию с Богом, специалист по этике, профессор Оксфордского университета Джулиан Савулеску сказал пророческие слова:

На последней технологической конференции ТХМ одни участники придерживались мнения, что прорыв Вентера позволит нашему виду сделать гигантский эволюционный скачок; другие предупреждали, ... Читать дальше »

Ученые могут сделать производство нанолистов массовым

Существует свыше 150 видов различных искусственных многослойных материалов, включая нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама. Если расслоить такие материалы на тончайшие пластины, эти пластины будут обладать уникальными электропроводными и накопительными свойствами. Ученые не первое десятилетие бьются над поиском эффективного метода создания таких нанолистов, однако основными проблемами являются высокая вероятность повреждения листов при их отделении, а также большая технологическая сложность такого отделения.

Об очередном успехе в этой области нанотехнологических изысканий заявили недавно ученые из научного исследовательского совета инженерных и физических наук Великобритании. По их словам, найден новый простой, быстрый и недорогой способ производства таких нанолистов. Для этого многослойный материал помещают в жидкий растворитель, а затем подвергают воздействию ультразвука. В результате возникающей вибрации и воздействия материал расслаивается на отдельные нанолисты.

По словам одного из участников проекта, профессора Дэвида МаКкомба,

«Нанолисты найдут применение в самых различных сферах техники, это и микродатчики, и батареи, и производство сверхпрочных материалов. Их можно сочетать с обычными материалами, например, с кремнием и создавать уникальные металлические композиты».

... Читать дальше »

Создана ткань, способная самоочищаться под воздействием солнечного света

Представьте себе джинсы или носки, которые, повисев на веревке под лучами солнца, вновь становятся чистыми и приятно пахнущими. Ученые сообщили о разработке новой хлопковой ткани, которая и впрямь чистит себя от загрязнителей и бактерий под воздействием обычных солнечных лучей. Результаты исследования опубликованы в издании ACS Applied Materials & Interfaces.

Мингс Лон и Дейонь Ву сообщили, что их ткань содержит покрытие, сделанное из диоксида титана — белого вещества, используемого во многих продуктах, от белой краски до солнцезащитного крема.

Диоксид титана расщепляет грязь и уничтожает микробов под воздействием некоторых типов освещения. Он уже используется в самоочищающихся окнах, кухонной плитке и плитке для ванной комнаты, в носках без запаха и других изделиях.

Самоочищающиеся хлопковые ткани уже были изготовлены в прошлом, однако, как отмечают авторы, очистка активировалась только под воздействием ультрафиолета. Таким образом,

ученые намерены разработать новую ткань, которая чистится под воздействием обычного солнечного света.

Отчет исследователей описывает хлопковую ткань, покрытую наночастицами диоксида титана и азота. Новинка уже продемонстрировала эффективность в удалении оранжевых красителей. Примечательно, что покрытие сохраняется после стирки и высыхания. ... Читать дальше »