Kofein katalyzuje

19.4.2018
Zdroj:
Angela M.DiCiccio et al., Caffeine-catalyzed gels, Biomaterials, Volume 170, July 2018, Pages 127-135
Zdroj
Chemická struktura kofeinu.

Kofein (angl.caffeine), jehož chemickou strukturu vidíme na obrázku, má vynikající schopnost nás nakopnout. Jde o nejrozšířenější stimulans na světě. Nejvíce ho pochází z kávových bobů a listů čajovníků. Chemici z MIT zjistili, že kromě naší centrální nervové soustavy dokáže nakopnout také chemickou reakci. Funguje jako katalyzátor polymerace kyseliny citronové s poly(ethylenglykol) diglycidyletherem nebo poly(propylenglykol) diglycidyletherem. Vznikne biokompatibilní měkký gel, který může sloužit pro podávání léčiv.

Polymerace kyseliny citronové s poly(ethylenglykol) diglycidyletherem nebo poly(propylenglykol) diglycidyletheremProbíhá-li polymerace za přítomnosti aktivní látky, zůstane zachycena ve vzniklém polymeru. Po vpravení do organismu se gel pomalu rozkládá a léčivo uvolňuje. Význam kofeinu jako katalyzátoru objasňuje Robert Lander z MIT: „Většina syntéz zesíťovaných (cross-linking) gelů využívá katalyzátory nebo probíhá za podmínek, které mohou poškodit molekuly biologicky aktivních látek. Oproti tomu my využíváme zelenou chemii a běžnou součást potravy.“ Průběh polymerace vidíme na obrázku. Kofein jako slabá báze reakci zahajuje otevření glycidylových cyklů. Stačí ohřívat na 70 až 90 oC po dobu 24 hodin a je uvařeno.

Atom a atom

18.4.2018
Zdroj:
L.R,Liu, Building one molecule from a reservoir of two atoms, Science 12 Apr 2018: eaar7797, DOI: 10.1126/science.aar7797
Zdroj
Popisek k animaci  průběh miniaturní chemické reakce atomů sodíku a cesia.

Pomocí laserových svazků manipulovali pouhými dvěma atomy vědci z Harvard University. Uchopili jeden atom sodíku a jeden atom cesia a přiblížili je k sobě natolik, až vznikla molekula NaCs. Technika manipulace pomocí laserových svazků (angl. optical tweezers nebo učeně single-beam gradient force trap) je založena na silně zaostřeném laserovém paprsku, který působí přitažlivými a odpudivými silami na dielektrické objekty mikrometrových a menších rozměrů, které se v něm nacházejí. Můžeme s nimi pohybovat, jako bychom je uchopili do pinzety (angl.tweezer).

Na animaci uvidíme schematický průběh miniaturní chemické reakce dvou atomů. Atom sodíku je žlutý, cesia modrofialový. Zelené jsou laserové paprsky, kde zúžení představuje místo fokusace (zaostření). Po vypnutí laseru molekula NaCs volně pohybuje.

Laser zažehl nanofúzi

17.4.2018
Zdroj:
A.Curtis et al., Micro-scale fusion in dense relativistic nanowire array plasmas, Nature Communications, volume 9, Article number: 1077 (2018) doi:10.1038/s41467-018-03445-z
Zdroj
Nanoválečky z deuterovaného polyethylenu pro laserovou jadernou fúzi o průměru 200 nm a výšce 5 mikrometrů na snímku rastrovací elektronového mikroskopu (A.Curtis et al., Micro-scale fusion in dense relativistic nanowire array plasmas, Nature Communications, volume 9, Article number: 1077 (2018) doi:10.1038/s41467-018-03445-z).

Dostatečně silný laserový puls dodá dostatek energie k tomu, aby vyvolal fúzi lehkých atomových jader. Přes veškeré pokusy, které probíhají v americké National Ignition Facility, se zatím tímto způsobem vyvolat samoudržitelnou fúzní reakci, který by dodávala více energie než spotřebuje, nepodařilo. Americko-německý tým fyziků spustil fúzi v malém, na poli z nepatrných válečků z plně deuterovaného polyethylenu (CD2)n o průměru 200 nebo 400 nm a výšce 5 mikrometrů. Na obrázku je vidíme na snímku rastrovací elektronového mikroskopu (A.Curtis et al., Micro-scale fusion in dense relativistic nanowire array plasmas, Nature Communications, volume 9, Article number: 1077 (2018) doi:10.1038/s41467-018-03445-z).

Sloučení dvou jader těžkého vodíku (deuteria) na jádro izotopu helia 3 za uvolnění neutronu. Neutrony jsou modré, protony červené.Slučování dvou jader těžkého vodíku na helium 3 (viz obr.) v malém úspěšně zažehli laserovými pulsy o délce 60 femtosekund při vlnové délce 400 nm (fialová barva)a intenzitě 8 × 1019Wcm-2. K získávání energie nás tento experiment nepřiblížil. Nicméně může přispět ke konstrukci malého, kompaktního zdroje neutronů. Dosavadní zařízení jsou těžká a rozměrná, takže něco menšího by uplatnění určitě našlo, např. při neutronovém zobrazování.

Reaktor pro laserovou fúzní reakci (foto Advanced Beam Laboratory/Colorado State University).Nanostrukturovaný deuterovaný polyethylen vyprodukuje na jeden Joule absorbovaného záření 2 miliony neutronů, což je 500 krát více, než lze dosáhnout na hladkém povrchu. Jorge J. Rocca z Colorado State University ve Fort Collins komentuje výzkum svého týmu: „Umíme zažehnout fúzi v mikroměřítku a vyrobit s velkou účinností mnoho neutronů.“ Na obrázku vidíme, jak vypadá reaktor pro laserovou fúzní reakci (foto Advanced Beam Laboratory/Colorado State University).

Cinknutou hrací kostku

16.4.2018
Zdroj:
https://niku.no/en/2018/03/uvanlig-terning-middelalderen-funnet-bergen/
Zdroj
Dřevěná středověká hrací kostka pro falešnou hru, foto Angela Weigand, Universität von Bergen.

nalezli archeologové při vykopávkách středověkého Bergenu v Norsku. V lokalitě, kde se v 15.století rozkládá rušná čtvrť s několika hostinci, nalezli přes 30 hracích kostek. U jediné z nich chybí jednička a dvojka, zato má čtyřky a pětky na dvou plochách (viz obr., foto Angela Weigand, Universität von Bergen). Nelze vyloučit, že šlo o speciální kostku určenou pro nám neznámou hru. Mnohem pravděpodobnější je, že tehdejší podvodník chtěl pomoci svému štěstí. Na první pohled se zdá, že šlo o velmi průhledný trik, na který snad nikdo nemohl skočit. Nicméně musíme vzít v úvahu, že středověké místnosti byly mnohem tmavší než dnešní. Cinknutá dřevěná hrací kostka o rozměrech 2,1 x 2,1 x 2,2 cm váží 16,7 g.

Kolibřík podvádí

15.4.2018
Zdroj:
Christopher J. Clark, Emily A. Mistick, Strategic Acoustic Control of a Hummingbird Courtship Dive, Current Biology, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.03.021
Zdroj
Kalypta kalifornská dorůstá nanejvýš 9 cm délky, foto San Diego Zoo (PD Photo.org), Public domain, via Wikimedia Commons.

Samečci kolibříka lákají samičky rychlostí letových manévrů. Doprovázejí se při tom hrou na svá roztažená ocasní pera, jež rozechvívá proudící vzduch. Samečci kolibříka kalypty kalifornské (Calypte costae, angl. Costa’s hummingbird) dovedně pohybem vůči samičce a nastavováním ocasních per maskují Změna frekvence vlnění způsobená pohybem zdroje.Dopplerův jev?, který obsahuje přesnou informaci o rychlosti letu. Nemusí s vypětím sil létat rychleji, protože samičky to nepoznají. „Když jsem si uvědomil, že pro nás vědce je z akustického signálu nemožné určit rychlost letu, došlo mi, že ani pro samičky to nebude snadné,“ uvádí spoluautor výzkumu Cristopher J.Clark z University of California v Riverside.

Frekvence hvízdání ocasních per samečka kalypty stoupá nejdříve ze 7 na 9 kHz, aby vzápětí poklesla na 6,5. Kalyptu kalifornskou z čeledi kolibříkovitých (Trochilidae) vidíme na obrázku, foto San Diego Zoo (PD Photo.org), Public domain, via Wikimedia Commons.

Mikrobiologie vstupuje do soukromí

13.4.2018
Zdroj:
C.A.Kapono et al., Creating a 3D microbial and chemical snapshot of a human habitat, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3669 (2018) doi:10.1038/s41598-018-21541-4
Zdroj
Výsledky experimentu, při kterém vědci sledovali působení čtyř pokusných osob (V1 - V4) v místnosti a analyzovali, kde zanechaly jaké stopy. Písmeno (a) označuje avobenzon ze slunečních krémů, (b) diethyltoluamid z hmyzích repelentů, (c) laurethsulfát sodný z přípravků pro osobní hygienu, (d) sfingosin, součást buněčných membrán, (e) amlodipin, součást léků proti vysokému tlaku, (f) nobiletin z citrusové kůry, (g) teofylin z čaje nebo léků proti atsmatu, (h) fungicid azoxystrobin, (i) bakterie čeledi Nocardiaceae, (j) bakterie Acinetobacter guillouiae, (k) bakterie řádu Rhizobiales, (l) sinice rodu Synechococcus, (m) bakterie řádu Actinomycetales, (n) bakterie rodu stafylokok (Staphylococcus), (o) bakterie Veillonella parvula, (p) bakterie čeledi Chitinophagacae. (C.A.Kapono et al., Creating a 3D microbial and chemical snapshot of a human habitat, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3669 (2018) doi:10.1038/s41598-018-21541-4).

Do soukromí vstupuje nyní nejen elektronika, ale i analytická chemie a mikrobiologie. Rozsáhlý vědecký tým z University of California at San Diego studuje stopy chemikálií a mikroorganismů z pokožky, jaké zanecháváme ve svém okolí. Náš životní styl určuje, co na své kůži najdeme a můžeme přenést na předměty, se kterými přicházíme do styku. Bakterie lze přesně určit standardními postupy na základě jejich DNA, pro samotné sloučeniny poslouží chromatografie.

Na obrázku vidíme výsledky experimentu, při kterém vědci sledovali působení čtyř pokusných osob (V1 - V4) v jedné místnosti a analyzovali, kde zanechaly jaké stopy. Písmeno (a) označuje avobenzon ze slunečních krémů, (b) diethyltoluamid z hmyzích repelentů, (c) laurethsulfát sodný, povrchově aktivní látkatenzid? z přípravků pro osobní hygienu, (d) sfingosin, součást buněčných membrán, (e) amlodipin, součást léků proti vysokému tlaku, (f) nobiletin z citrusové kůry, (g) teofylin z čaje nebo léků proti atsmatu, (h) fungicid azoxystrobin, (i) bakterie čeledi Nocardiaceae, (j) bakterie Acinetobacter guillouiae, (k) bakterie řádu Rhizobiales, (l) sinice rodu Synechococcus, (m) bakterie řádu Actinomycetales, (n) bakterie rodu stafylokok (Staphylococcus), (o) bakterie Veillonella parvula, (p) bakterie čeledi Chitinophagacae (C.A.Kapono et al., Creating a 3D microbial and chemical snapshot of a human habitat, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3669 (2018) doi:10.1038/s41598-018-21541-4).

„Existuje řada způsobů, jak vyšetřovatelé hledají odpověď na otázku: Kdo tu byl? Patří mezi ně analýza DNA, snímání otisků prst a výslech svědků. Kombinací mikrobiologických a chemických stop jsme vytvořili další metodu...“ říká člen výzkumného týmu C.A.Kapono. Z forenzního hlediska půjde o značný přínos, na druhou stranu vzniká další technologie pro špehování. Sotva můžeme očekávat, že použití nové metody zůstane trvale pouze v rukách policie. Doposud tomu nikdy tak nebylo.

Stanovení vlhkosti z uhlovodíků

12.4.2018
Zdroj:
Yvette L. Eley, Michael T. Hren, Reconstructing vapor pressure deficit from leaf wax lipid molecular distributions, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3967 (2018) doi:10.1038/s41598-018-21959-w
Zdroj
Chemická struktura esteru cetylpalmitátu.

Ze stop uhlovodíků v usazeninách můžeme zrekonstruovat, jaká vlhkost panovala v příslušné lokalitě v geologické minulosti. Alkany pocházejí z voskového pokryvu povrchu rostlin, jež slouží k ochraně chrání před vysycháním i průnikem patogenů. Vosky jsou estery vyšších mastných kyselin a vyšších alkoholů s jednou -OH skupinou. Strukturu cetylpalmitátu z cetylalkoholu CH3(CH2)15OH (1-hexadekanol) a palmitové kyseliny C15H31COOH (hexadekanová kyselina), který je typickým voskem, vidíme na obrázku. Čím sušší je prostředí, ve kterém rostlina roste, tím delší jsou uhlovodíkové řetězce povrchového vosku. Vzhledem ke své chemické stabilitě uhlovodíky z vosků po odumření rostliny přetrvávají i stovky milionů let a jejich stopy můžeme najít v usazených horninách.

Stanovení vlhkosti v minulosti Země hraje klíčovou roli při pochopení fungování klimatu. Michael T.Hren, jeden z autorů výzkumů, objasňuje význam svého výzkumu: „Neznalost kvantitativních záznamů vlhkosti představoval zásadní mezeru v našich vědomostech.“ Provedení analýzy není až tak složité. Horniny je třeba důkladně vyextrahovat směsí dichlormethanu a methanolu. Po odpaření části rozpouštědel probubláváním dusíkem lze délku uhlovodíků stanovit chromatograficky.

Harpuna loví smetí

11.4.2018
Zdroj:
https://www.surrey.ac.uk/news/could-net-and-harpoon-be-answer-space-junk-problem-removedebris-launched-april-2
Zdroj
Rozložení úlomků starých družic a raket v okolí Země (NASA image, NASA Orbital Debris Program Office, photo gallery, Public domain, via Wikimedia Commons).

Již několik dní nad našimi hlavami přelétává kosmická harpuna určená k lovu trosek družic. Na oběžnou dráhu ji 2.dubna jako součást družice RemoveDEBRIS vynesla raketa Falcon 9 soukromé společnosti Space Exploration Technologies Corporation známé jako SpaceX. Po napojení na Mezinárodní kosmickou stanici ISS dojde v rámci programu RemoveDEBRIS ke třem testům. Jeden z nich je vypálení harpuny na cvičný cíl a jeho přitažení lanem, druhý spočívá v chycení cvičného cíle do sítě a třetí otestuje navigaci k zaměření kosmického smetí pomocí kamer a LIDARu (laserového dálkoměru).

Na oběžné dráze kolem Země obíhá značkou rychlostí neuvěřitelné množství úlomků starých družic a použitých stupňů raket, které vznikly rozpadem, srážkami nebo erozí původních zařízení. Najdeme mezi nimi i pár omylem upuštěných nástrojů. Anglicky se toto smetí označuje jako space debris, space junk, space waste, space trash, space litter nebo space garbage. Podle údajů z roku 2013 kolem nás obíhá 170 milionů úlomků menších než 1 cm, 670.000 o rozměrech 1 - 10 cm a 29.000 větších. Jejich rozložení vidíme na obrázku. Nejvíce jich je na tzv. nízké oběžné dráze (180 - 2.000 km nad povrchem) a na geostacionární dráze (NASA image, NASA Orbital Debris Program Office, photo gallery, Public domain, via Wikimedia Commons).

Prof. Guglielmo Aglietti, ředitel Surrey Space Centre na University of Surrey, která projekt koordinuje, zdůrazňuje, že „je důležité si uvědomit, že k několik větším srážkám již došlo. Z důvodu zachování bezpečnosti i do budoucna je třeba se zabývat otázkou kontroly a snižování množství kosmického odpadu.“ Katastrofa způsobená srážkou s kosmickým smetím byla námětem scifi filmu Gravitace se Sandrou Bullock a Georgem Clooneym.

Akumulátor funguje na vzduch

10.4.2018
Zdroj:
M.Asadi et al., A lithium–oxygen battery with a long cycle life in an air-like atmosphere, Nature, volume 555, pages 502–506 (22 March 2018), doi:10.1038/nature25984
Zdroj
Schéma vylepšeného elektrochemického článku lithium - kyslík při vybíjení vidíme nahoře na obrázku. Při nabíjení prostě všechny šipky otočíme.  Skutečný vzhled je v dolní části (foto Amin Salehi-Khojin, University of Illinois at Chicago).

Výrazně lehčí akumulátory by bylo možné zkonstruovat na základě elektrochemické reakce, které by se účastnil kyslík z atmosféry. Přes veškeré pokusy se takové zdroje proudu zatím příliš nerozšířily. Využití jinak v oblasti elektrochemických zdrojů proudu velmi rozšířeného lithia brání jeho reaktivita. Kromě kyslíku reaguje s vodní parou, oxidem uhličitým i dusíkem, jež v atmosféře rovněž nacházíme v nezanedbatelném množství. Dosavadní pokusy o sestrojení článku lithium - kyslík fungovaly dobře pouze v čistém kyslíku, nikoliv běžné atmosféře.

Zajímavé řešení problému představuje izolace lithiové anody vrstvou uhličitanu lithného Li2CO3, která dovoluje procházet jen lithným kationtům Li+. Na katodě ze sulfidu molybdeničitého MoS2 reagují se vzdušným kyslíkem na peroxid lithný Li2O2. Schéma vylepšeného elektrochemického článku lithium - kyslík při vybíjení vidíme nahoře na obrázku. Jako elektrolyt slouží roztok iontových kapalin v dimethylsulfoxidu.(CH3)2SO. Skutečný vzhled je v dolní části obrázku (foto Amin Salehi-Khojin, University of Illinois at Chicago).

“Úplná změna konstrukce spojená s redesignováním každé součásti umožnila, aby probíhaly žádoucí reakce a potlačila nechtěné, které nakonec akumulátor zničí,“ vysvětluje Amin Salehi-Khojin z University of Illinois at Chicago, šéf výzkumného týmu.

Franta Flinta 18.4.2018: Na obrázku je zřetelně vidět, že akumulátor nepracuje na vzduch, ale přivádějí mu plyn hadičkou z bomby.

19.4.2018: Na obrázku vidíme pokusný akumulátor. I když chceme, aby pracoval na vzduchu, musíme při jeho vývoji studovat, jak se chová při přesně definovaném složení plynné směsi, se kterou pracuje, a to včetně vlhkosti. To při práci se vzduchem zaručit nemůžeme. Navíc je šikovné podívat se, jak funguje při trochu jiném složení plynné směs než má vzduch.

Chytré okno

9.4.2018
Zdroj:
Daniel Wolfe a K. W. Goossen, Evaluation of 3D printed optofluidic smart glass prototypes, Optics Express, Vol. 26, Issue 2,, pp. A85-A98 (2018), https://doi.org/10.1364/OE.26.000A85
Zdroj
Průřez novým oknem vidíme vlevo nahoře. Dole průhled skrz testovací okénko při prázdné nádrži (vlevo), naplněné vodou (uprostřed) a vpravo naplněné methylsalicylátem (Daniel Wolfe a K. W. Goossen, Evaluation of 3D printed optofluidic smart glass prototypes, Optics Express, Vol. 26, Issue 2,, pp. A85-A98 (2018), https://doi.org/10.1364/OE.26.000A85). Chemickou struktur methylsalicylátu najdeme vpravo nahoře.

Novou technologii nastavení propustnosti oken pro sluneční záření vyvinuli na University of Delaware. Okno tvoří tenká nádrž, jejíž vnější povrch tvoří plastové odražeče s vysokým indexem lomu. Skrz ně dovnitř pronikne málo světla, velká část se ho odrazí a rozptýlí. Načerpáme-li do nádrže sloučeninu methylsalicylát, jejíž index lomu je srovnatelný s materiálem odražeče, okno zprůhlední. Nastavitelná průhlednost oken může přinést značné úspory při klimatizaci budovy. Průřez novým typem okna vidíme na obrázku vlevo nahoře. Dole na obrázku vidíme průhled skrz testovací okénko při prázdné nádrži (vlevo), naplněné vodou (uprostřed) a vpravo naplněné methylsalicylátem (Daniel Wolfe a K. W. Goossen, Evaluation of 3D printed optofluidic smart glass prototypes, Optics Express, Vol. 26, Issue 2,, pp. A85-A98 (2018), https://doi.org/10.1364/OE.26.000A85).

Květ libavky shallon (Gaultheria shallon), foto Wing-Chi Poon, CC BY-SA 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5, via Wikimedia Commons.Chemickou strukturu methylsalicylátu vidíme na horním obrázku vpravo nahoře. Nacházíme ho v řadě rostlinných druhů, zejména v libavce (rod Gaultheria, angl. wintergreen). Díky své nasládlé chuti slouží jako příchuť do žvýkaček. Tlumí bolesti svalů a kloubů, takže ho najdeme v různých léčivých mastech. Své uplatnění při konstrukci okna nalezl proto, že jeho index lomu jeho je výrazně vyšší než vody a srovnatelný s použitým plastem. Květ libavky shallon (Gaultheria shallon) vidíme na obrázku u tohoto odstavce (foto Wing-Chi Poon, CC BY-SA 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5, via Wikimedia Commons).

Dosavadní postupy změn transparentnosti oken fungují na základě změna barvy vlivem vloženého napětíelektrochromního jevu?, uspořádání nabitých částic v elektrickém poli nebo kapalných krystalů. Všechny tyto metody jsou složitější, protože celé okno pracuje jako elektrolyzér nebo kondenzátor se dvěma rovnoběžnými průhlednými elektrodami.

Pepakos 12.4.2018: A když udeří mrazy, nezamrzne okno?

13.4.2018: Methylsalicylát tuhne při - 9 oC, takže za velkých mrazů by se to mohlo stát. Možná by stačilo udržovat kapalinu v pohybu anebo lehce přitopit...

Ptáci vidí magnetické pole

8.4.2018
Zdroj:
Atticus Pinzon-Rodriguez, Staffan Bensch, Rachel Muheim, Expression patterns of cryptochrome genes in avian retina suggest involvement of Cry4 in light-dependent magnetoreception, March 2018, Volume 15, issue 140, DOI: 10.1098/rsif.2018.0058
Zdroj
Chemická struktura riboflavinu.

Ptáci zřejmě magnetické pole vnímají očima, pomocí speciálních molekul v sítnici. Biologové doposud předpokládali, že klíčové pro vnímání magnetického pole jsou nervové buňky s krystalky magnetitu. Experimenty s červenkou obecnou (Erithacus rubecula, angl. European robin) a zebřičkou pestrou (Taeniopygia guttata, angl. zebra finch) ukazují, že jako klíčový pro vnímání magnetického pole se jeví flavoprotein kryptochrom Cry4 v buňkách sítnice. Excitací modrým světlem vytváří reaktivní molekula se dvěma nepárovými elektronybiradikál?, na který působí magnetické pole. Flavoprotein je molekula bílkoviny spojená s nukleovou kyselinou navázanou na riboflavin (vitamin B2, chemická struktura viz obr.).

Nahoře červenka obecná, dole zebřička pestrá, foto po řadě Marek Szczepanek, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, Peripitus, CC BY-SA 2.5-2.0-1.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0, oboje via  Wikimedia Commons.Červenka obecná je malý evropský pták z čeledi lejskovitých řádu pěvců. Na obrázku ji vidíme nahoře (foto Marek Szczepanek, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons). Zebřička pestrá (obr.dole) neboli pásovník šedý žije v Austrálii. Patří do čeledi astrildovitých řádů pěvců (foto Peripitus, CC BY-SA 2.5-2.0-1.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0, via Wikimedia Commons). Popsaný způsob vnímání magnetického pole je vývojové velmi starý. Nacházíme ho již u mušky octomilky. Zdali ptáci skutečně vidí magnetické siločáry, nevíme. Signály do mozku přicházejí z oka, ale způsob jejich dalšího zpracování neznáme. Kromě tyčinek a čípků i my máme v oku třetí typ fotoreceptorů, které slouží k synchronizaci čtyřiadvaceti hodinového (cirkadiánního) rytmu, aniž by vyvolávaly jakýkoli zrakový vjem.

Jak mutují viry

6.4.2018
Zdroj:
Lounková A, Kosla J, Přikryl D, Štafl K, Kučerová D, Svoboda J.: Retroviral host range extension is coupled with Env-activating mutations resulting in receptor-independent entry. Proc Natl Acad Sci U S A. 114(26):E5148-E5157, 2017.
Zdroj
Kresba retroviru, mezi které virus Rousova sarkomu náleží. Průměr činí zhruba 100 nm. Z povrchu vyčnívají molekuly glykoproteinů.

Badatelé z Ústavu molekulární genetiky AV ČR studovali přechod viru Rousova sarkomu, který napadá kuřata a některé příbuzné ptactvo, na savčí hostitele. Zaznamenaná infekce hlodavců, konkrétně krys a křečků, je zcela ojedinělá. Průnik viru Rousova sarkomu do buňky započne vazbou obalového bílkovina s navázaným sacharidemglykoproteinu? viru na bílkovinu na povrchu kuřecí buňky. Výsledkem této vazby je změna struktury virových glykoproteinů, které vystřelí podobně jako harpuna a prorazí membránu cílové buňky.

Glykoproteiny viru napadajícího křečky jsou pozměněny mutací jediné aminokyseliny, která způsobuje mírnou destabilizaci, takže vystřelují samovolně. Mohou napadnout jakoukoli buňku, avšak vystavují se riziku, že vypálí naslepo v okamžiku, kdy žádná buňka není k dispozici. Vzhledem k tomu, že infekce Rousovým sarkomem jsou mimo ptačí říši naprosto ojedinělé, slepá palba zřejmě k přizpůsobení na jiné hostitele a většímu rozšíření moc nepomůže.

Francis Peyton Rous (1879 –1970). Francis Peyton Rous (1879 –1970) byl americký virolog. V roce 1966 obdržel Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství za objev, že některé viry mohou přenášet rakovinu. Svůj výzkum provedl v roce 1911. Do udělení Nobelovy cenu uplynulo rekordních 55 let.

Úplný text tiskové zprávy AV ČR.

Z čínské chemické kuchyně

4.4.2018
Zdroj:
J.Lu et al., Highly efficient electrochemical reforming of CH4/CO2 in a solid oxide electrolyser, Science Advances 30 Mar 2018: Vol. 4, no. 3, eaar5100, DOI: 10.1126/sciadv.aar5100
Zdroj
Schéma elektrochemické přípravy syntézního plynu.

Syntézní plyn (angl. syngas), směs oxidu uhelnatého CO a vodíku H2, představuje v chemické průmyslu zásadní surovinu. Slouží k výrobě vodíku, amoniaku, methanolu a uhlovodíkových palivových směsí Katalyzovaná chemická reakce, při které za teploty 200-350 stupňů Celsia a pod velkým tlakem vznikají různé kapalné uhlovodíky.Fischerovou–Tropschovou syntézou?. Od zrodu chemického průmyslu se syntézní plyn připravuje stejně, reakcí horké páry s materiálem obsahujícím uhlík, např. uhlím nebo biomasou. Skupina chemiků zejména z Fujianského ústavu pro výzkumu struktury hmoty usoudila, že uzrál čas na promyšlenější způsob.

Jako výchozí látky použili methan CH4 a oxid uhličitý CO2, který elektrochemicky redukují na katodě elektrolyzéru na oxid uhelnatý. Na anodě oxidují methan rovněž na oxid uhelnatý za využití kyslíkového aniontu, který také vzniká na katodě při redukci CO2. Schéma celého procesu vidíme na obrázku.

Obě elektrody tvoří stejný materiál, který funguje jako katalyzátor pro katodový i anodový děj. Základem je směsný oxid lanthnito-strontnato-chromito-manganatý s nepatrně sníženým obsahem kyslíku, s krystalickou strukturou minerálu perovskitu. Kvůli porézní struktuře a chemické rozmanitosti jde v současné době mezi chemiky o velmi populární a studovanou skupinu sloučenin. Jako vlastní katalyzátor fungují nepatrné částečky slitiny niklu a mědi připravené přímo ve struktuře směsného oxidu. Elektrody od sebe odděluje běžný iontový vodič s vysokou vodivostí pro kyslíkové anionty O2-.

Protéza komunikuje s mozkem

2.4.2018
Zdroj:
P.D.Marasco et al., Illusory movement perception improves motor control for prosthetic hands, Science Translational Medicine 14 Mar 2018: Vol. 10, Issue 432, eaao6990, DOI: 10.1126/scitranslmed.aao6990
Zdroj
Schéma informačního toku při pohybu rukou.

V Laboratoři bionické integrace (Laboratory for Bionic Integration), součásti Cleveland Clinic, učí lidské mozky vnímat polohu umělé paže. Normálně z mozku pomocí nervů do svalů proudí signály, které spustí jejich pohyb. Zároveň opačným směrem tečou informace o aktuální poloze končetiny (viz obr.). Pro provádění přesných pohybů je uzavření zpětné vazby velmi důležité. Zrak k tomu slouží jen okrajově nebo v případě velmi přesných pohybů. I se zavřenými očima víme dost přesně, jakou polohu zaujímají naše nohy, paže, ruce i prsty.

Moderní protézy ruky lze ovládat signály z mozku stejně jako vlastní končetiny. Slouží k tomu speciální převodník napojený na nervová vlákna, která signály z mozku přetvoří do podoby srozumitelné řídící elektronice protézy. Co zatím chybí, je ona zpětná vazba. K jejímu vytvoření slouží miniaturní zařízení, která ve správný okamžik zatřesou vybranými svaly, což mozek pochopí jako signály polohy protézy. Na videu vidíme, jak to funguje. Dr.James W. Gnadt z National Institutes of Health shrnuje význam nové metody: „Tento přístup posouvá protetiku na novou úroveň, která, jak doufáme, zlepší život mnoha lidí.“

Diskuse/Aktualizace