Το Nano-Suit προστατεύει τα σφάλματα από κενά που μοιάζουν με το διάστημα

Βάλτε μια προνύμφη μύγας φρούτων σε ένα κενό που μοιάζει με το διάστημα και τα αποτελέσματα δεν είναι όμορφα. Μέσα σε λίγα λεπτά, το ζώο θα καταρρεύσει σε ένα τσαλακωμένο, άψυχο φλοιό. Τώρα, οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο για να προστατεύσουν τα σφάλματα:Βομβαρδίστε τα με ηλεκτρόνια, τα οποία σχηματίζουν μια «νανο-στολή» γύρω από το σώμα τους. Η πρόοδος θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να τραβήξουν φωτογραφίες υψηλής ανάλυσης μικροσκοπικών ζωντανών οργανισμών. Προτείνει επίσης έναν νέο τρόπο με τον οποίο τα πλάσματα θα μπορούσαν να επιβιώσουν στις σκληρές συνθήκες του διαστήματος και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε νέα τεχνολογία διαστημικών ταξιδιών για τους ανθρώπους.

Γυμνός και ετοιμοθάνατος. Μια προνύμφη κουνουπιού του βόρειου σπιτιού χωρίς νανοστολή αφυδατώνεται μέχρι θανάτου σε ένα κενό ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης. Πίστωση:Yasuharu Takaku et al. Περισσότερα βίντεο επιστημών ειδήσεων

Η λήψη μιας φωτογραφίας με ανάλυση σε επίπεδο νανομέτρων της προβοσκίδας ή των μυϊκών κυττάρων μιας μύγας φρούτων δεν είναι εύκολη – στην πραγματικότητα, είναι θανατηφόρα. Οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιήσουν ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, το οποίο πρέπει να κοιτάζει αντικείμενα σε κενό, επειδή τα μόρια του αέρα απορροφούν τα ηλεκτρόνια από τα οποία εξαρτάται το μικροσκόπιο για τη λήψη της φωτογραφίας. Μόνο ένας μικρός αριθμός πλασμάτων, όπως το περίφημο ανθεκτικό όψιμο, μπορεί να επιβιώσει στη διαδικασία. Τα περισσότερα άλλα ζωύφια πεθαίνουν γρήγορα από αφυδάτωση καθώς το κενό απορροφά το νερό από το σώμα τους.

Μια προνύμφη μύγας φρούτων είναι ένα τέτοιο θύμα. Αλλά όταν ο Takahiko Hariyama της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Hamamatsu στην Ιαπωνία και οι συνάδελφοί του τοποθέτησαν την προνύμφη μεγέθους χιλιοστού σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και εκτόξευσαν ηλεκτρόνια σε αυτό, διαπίστωσαν ότι η νεαρή μύγα κουνήθηκε στη θέση της για μια ώρα σαν να ήταν όλα καλά. . Όταν έβαλαν μια άλλη προνύμφη στο ίδιο κενό και την άφησαν να καθίσει εκεί για μια ώρα πριν τη βομβαρδίσουν με τα ηλεκτρόνια του μικροσκοπίου, αναμενόμενα αφυδατώθηκε μέχρι θανάτου. Κατά κάποιο τρόπο, το ρεύμα ηλεκτρονίων κρατούσε την προνύμφη ζωντανή και τόσο άθικτη που αργότερα μεγάλωσε για να γίνει μια υγιής μύγα φρούτων.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το μικροσκόπιο για να κοιτάξουν προσεκτικά την άκρη του δέρματος των εντόμων. Διαπίστωσαν ότι η ενέργεια από τα ηλεκτρόνια άλλαξε το λεπτό φιλμ στο δέρμα των προνυμφών, προκαλώντας τη σύνδεση των μορίων της μεταξύ τους - μια διαδικασία που ονομάζεται πολυμερισμός. Το αποτέλεσμα ήταν ένα στρώμα - πάχους μόνο 50 έως 100 δισεκατομμυρίων του μέτρου - που ήταν αρκετά εύκαμπτο για να επιτρέψει στην προνύμφη να κινηθεί, αλλά αρκετά στερεό για να εμποδίσει τη διαφυγή των αερίων και των υγρών της. «Ακόμα κι αν αγγίξαμε την επιφάνεια [του στρώματος]», λέει ο Χαριγιάμα, «η επιφάνεια δεν έσπασε από το μηχανικό μας άγγιγμα». Ήταν σχεδόν σαν μια μινιατούρα διαστημική στολή.

Η ομάδα ονόμασε τα στρώματα "nano-suits". Ωστόσο, τα περισσότερα έντομα δεν έχουν φυσικά στρώματα στις επιφάνειές τους που γίνονται νανοστολές όταν εκτίθενται σε ρεύμα ηλεκτρονίων. Έτσι, ο Hariyama και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να δημιουργήσουν τεχνητές νανοστολές. Βύθισαν τις προνύμφες κουνουπιών σε μια λίμνη νερού αναμεμειγμένου με μια χημική ουσία που ονομάζεται Tween 20, η οποία είναι χρήσιμη επειδή δεν είναι τοξική και βρίσκεται συνήθως σε απορρυπαντικά, καλλυντικά και σκληρές καραμέλες. Στη συνέχεια, οι ερευνητές έκαναν ντους σε κάθε προνύμφη σε πλάσμα, έτσι ώστε το Tween 20 να πολυμεριστεί και να γίνει μια νανο-στολή, και μετέφεραν τις προνύμφες με νανο-suited στο κενό του μικροσκοπίου για να παρακολουθήσουν τι συνέβη.

Οι προνύμφες κουνουπιών που φορούσαν την τεχνητή νανο-στολή θα μπορούσαν να διαχειριστούν το κενό για περίπου 30 λεπτά, αναφέρει η ομάδα σήμερα στο διαδίκτυο στο Πρακτικά της Φυσικής Ακαδημίας Επιστημών . Οι προνύμφες κουνουπιών χωρίς τις νανοστολές πέθαναν γρήγορα και φρικτά, όπως αναμενόταν. «Μέσα σε λίγα λεπτά, αφυδατώθηκαν», λέει ο Χαριγιάμα. «Είναι πολύ θλιβερά πειράματα». Οι ερευνητές επανέλαβαν το πείραμα με άλλα έντομα, συμπεριλαμβανομένων των επίπεδων σκουληκιών, των μυρμηγκιών και της χοάνης άμμου, και η τεχνητή νανο-στολή τα προστάτεψε όλα.

Το εύρημα είναι «συναρπαστικό», λέει η αστροβιολόγος Lynn Rothschild του Ερευνητικού Κέντρου Ames της NASA στο Moffett Field της Καλιφόρνια, η οποία δεν συμμετείχε στην εργασία, επειδή υποδεικνύει ότι πλάσματα με νανοστοιχεία μπορεί να επιζήσουν από το ταξίδι με μετεωρίτη ή κομήτη σε ακραία περιβάλλοντα. του χώρου. Σημειώνει ότι θα μπορούσε να έχει εφαρμογές και για διαστημικά ταξίδια. «Φανταστείτε μια εύκαμπτη διαστημική ασπίδα, περίπου με τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας που θα μπορούσε να προστατεύσει από την αφυδάτωση και την ακτινοβολία».

Κατάλληλο. Μια υγιής προνύμφη κουνουπιού του βόρειου σπιτιού με νανο-κατάλληλη κουνουπιέρα κινείται σε ένα κενό ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης. Πίστωση:Yasuharu Takaku et al. Περισσότερα βίντεο επιστημών ειδήσεων

Ο Χαριγιάμα ελπίζει ότι οι νανοστολές θα οδηγήσουν στη δυνατότητα δημιουργίας βίντεο με τα πιο μικροσκοπικά όργανα εντόμων ενώ βρίσκονται σε κίνηση. Επειδή το περιβάλλον μέσα στο μικροσκόπιο είναι τόσο θανατηφόρο, οι επιστήμονες δεν μπορούν κανονικά να δημιουργήσουν κοντινά βίντεο με ζωντανά έντομα. Αλλά το κενό δεν είναι το μόνο πρόβλημα:Καθώς η ανάλυση του μικροσκοπίου ανεβαίνει, αυξάνεται και η ακτινοβολία ηλεκτρονίων, και αυτή η ακτινοβολία μπορεί επίσης να βλάψει και να σκοτώσει τα έντομα. Η ομάδα προσπαθεί τώρα να δημιουργήσει μια νέα στολή νανο χρησιμοποιώντας χημικές ουσίες άλλες από το Tween 20 για την προστασία των εντόμων τόσο από το κενό όσο και από την ακτινοβολία.

Ο πειραματικός φυσικός Athene Donald του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ στο Ηνωμένο Βασίλειο, που δεν συμμετείχε στην έρευνα, λέει ότι αν και το πείραμα είναι έξυπνο, απέχει ακόμα πολύ από το να παρέχει κοντινά βίντεο με όργανα ζωντανών εντόμων σε δράση. «Δουλεύουν σε πολύ χαμηλές μεγεθύνσεις, ώστε να μπορούν να δουν ολόκληρο τον οργανισμό», λέει, «αν θέλουν να δουν κάποιο συγκεκριμένο κομμάτι, θα έχουν πραγματικό πρόβλημα».

«Είναι ένα πολύ έξυπνο σύνολο συνθηκών που έχουν καταλήξει», λέει ο μικροσκόπος Jeremy Skepper, επίσης από το Cambridge και δεν ασχολείται με το έργο. Ο Skepper λέει ότι είναι «καταπληκτικό» το ότι τα έντομα μπόρεσαν να αντέξουν τη διαδικασία νανο-συνδυασμού αρκετά καλά για να αναπτυχθούν από το στάδιο της προνύμφης στη συνέχεια, αν και συμφώνησε ότι η ακτινοβολία από το ρεύμα ηλεκτρονίων εξακολουθεί να είναι ένα σημαντικό ζήτημα. «Είναι το αντίστοιχο του να λιαζόμαστε γυμνός ή εγώ στην κορυφή του Έβερεστ κάτω από μια τρύπα στο όζον».

$(document).ready(function(){ $("#inner-ad").remove(); });