Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 1/52
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM THÔNG TIN – THƯ VIỆN
BẢN TIN SỐ 05
ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Cây robot: Một phát minh có thể cứu
sống sinh mạng hàng triệu người?
Các nhà khoa học phát triển viên
thuốc điện tử có thể điều khiển không
dây.
Trung Quốc phát triển UAV chạy
bằng pin năng lượng mới.
In sợi điện tử lên vải bằng máy in
3D.
Laser được sử dụng để tìm hiểu hai
nguồn hình thành các hạt nano.
Trung Quốc phát triển hệ thống phát
hiện chu trình nước để dự báo thời tiết
chính xác.
Pin mới đầu tiên sử dụng công nghệ
tách nước tại lõi.
Máy phát điện chạy bằng năng lượng
tuyết.
Các nhà nghiên cứu sử dụng máy in
3D để in thủy tinh.
CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY
Quy trình mới cho phép các nhà
khoa học đúc kim loại ở quy mô nano.
Thiết bị kiểm tra nước mới.
Nga tạo ra thiết bị laser mạnh nhất
thế giới.
Giới khoa học Nga sáng chế loại tủ
lạnh từ tính hiệu suất cao.
VẬT LIỆU – HÓA CHẤT
Các nhà khoa học Trung Quốc phát
triển vật liệu mới cho siêu pin.
Các nhà khoa học ngăn nước siêu
lạnh không bị đóng băng.
Sợi mới phát hiện khí có thể được
khâu vào quần áo.
Phát hiện vật liệu làm lạnh thân thiện
với môi trường.
CAO SU – NHỰA
Các nhà khoa học phát triển nhựa
sinh học không độc hại.
Sản xuất băng dính polyvinyl-clorua
có khả năng chịu nhiệt cao.
Quy trình tái chế nhựa phế liệu thành
sản phẩm hóa dầu có giá trị cao.
SINH HỌC
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 2/52
Các nhà khoa học Trung Quốc biến
chất thải nông nghiệp thành nhiên liệu
hàng không.
Phát hiện nhanh chóng mức độ bệnh
tật bằng biochip tăng cường công nghệ
nano.
Protein mới cho việc chỉnh sửa gen
có thể cải thiện điều trị bệnh, sản xuất
bền vững.
Áp dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen
CRISPR Cas-9 trên loài bò sát.
Nghiên cứu ADN ung thư giúp khám
phá nguyên nhân hóa học cụ thể của
khối u.
Anh phát triển công nghệ tái sinh mô
giúp vết thương mau lành.
Các nhà khoa học vừa tạo ra một vật
liệu sinh học hoàn toàn mới.
Chế tạo máy tính tế bào lõi kép sinh
tổng hợp.
Y DƯỢC
In được các mô thay thế xương, dây
chằng và sụn.
Các nhà khoa học Trung Quốc phát
triển bầy kiến robot để sử dụng trong y
tế.
Các nhà khoa học Trung Quốc phát
hiện ra khả năng mới để điều trị
bệnh tự kỷ.
Mô hình mới để thử nghiệm phương
pháp điều trị dự phòng cho bệnh
tâm thần phân liệt.
Quả tim đầu tiên được in 3D từ mô
và mạch máu người.
Nga thử nghiệm cấy ghép xương
bằng kỹ thuật tế bào thế hệ mới.
Nga phát triển được sụn nhân tạo.
Polyme có chứa chất chống oxy hóa
thông minh có khả năng đáp ứng với các
thành phần hóa học của cơ thể và môi
trường.
Xét nghiệm máu giúp phát hiện bệnh
Alzheimer từ những giai đoạn đầu.
Xét nghiệm máu giúp phát hiện bệnh
Alzheimer từ những giai đoạn đầu.
Hy vọng mới để điều trị ung thư não
ở trẻ em.
NÔNG NGHIỆP
Bước đột phá trong bảo vệ cây trồng.
Anh triển khai công nghệ khí canh
để trồng rau xanh.
Trung Quốc phát triển giống lúa mới
với năng suất cao, kháng bệnh.
Các nhà nghiên cứu nỗ lực quản lý
tuyến trùng ký sinh nhằm giảm thiệt hại
cho ngành trồng trọt.
Phát hiện một gen mới cần để tạo ra
tai ngô.
Giải quyết tình trạng lãng phí phân
bón ở vùng trồng trọt Trung Tây Hoa
Kỳ.
MÔI TRƯỜNG
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 3/52
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc
phát triển nanocompozit mới để phát
hiện ô nhiễm chì trong nước.
Quy trình lọc mới loại bỏ vết dầu
trong nước thải.
Nga phát triển phương pháp dùng
bùn đỏ hấp thụ asen, làm sạch nước.
Quy trình và thiết bị giám sát chất
lượng nước trực tuyến.
Phát minh ra hình thức dập lửa kiểu
mới bằng cách hút lửa vào trong
bình chữa cháy.
ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Cây robot: Một phát minh có thể cứu sống sinh mạng hàng triệu người?
Ô nhiễm không khí đạt đến mức cao
khiến Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cảnh báo
rằng, trên thế giới trung bình 10 người lại có
chín người đang hít thở không khí chứa hàm
lượng chất gây ô nhiễm cao.
Các chuyên gia WHO cho rằng, ô
nhiễm không khí là mối nguy cơ nghiêm
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 4/52
trọng nhất đe dọa sức khỏe. Ước tính, mỗi
năm lại có bảy triệu người chết do ô nhiễm
không khí trong nhà và ngoài trời.
Mexico là một quốc gia Mỹ Latinh với
những chỉ số tồi tệ nhất về chất lượng không
khí. Theo Trung tâm Bảo vệ và Quyền môi
trường Mexico (Cemda), tại quốc gia này mỗi
năm ghi nhận khoảng 9.300 trường hợp tử
vong do ô nghiễm không khí.
Và chính ở đây các chuyên gia đã phát
minh ra một thiết bị có thể giúp giải quyết
vấn đề này. Đó là Biourban - cây robot có khả
năng thực hiện công việc của 368 cây thông
thường.
“Hệ thống được tạo ra để giải quyết
vấn đề ô nhiễm môi trường trên thế giới.
Chính sách của chính phủ trong lĩnh vực này
chưa mang lại kết quả, họ chỉ đo mức độ ô
nhiễm thay vì giảm bớt mức độ này”, - ông
Jaime Ferrer, người đồng sáng lập công ty
BiomiTech chuyên sản xuất cây robot, nhận
xét trong cuộc phỏng vấn với Sputnik.
“Chúng tôi đang cố gắng thay đổi tình trạng
này”, - ông nói.
Cây robot Biourban
Sau ba năm nghiên cứu, công ty
Mexico đã phát triển cây cơ học giúp xử lý ô
nhiễm không khí có thể gây ra cái chết của
1,7 triệu trẻ em dưới 5 tuổi trên toàn thế giới.
Thiết bị cao 4 mét có năm xi lanh, mỗi
xi lanh chứa 100 lít. Bên trong có những loài
tảo sống tham gia vào quá trình quang hợp
suốt ngày đêm quanh năm.
“Không khí bị ô nhiễm vào các xi lanh,
và tảo hấp thụ nó, xử lý nó và trả lại dưới
dạng không khí được lọc. Để thực hiện quá
trình này ngay cả vào ban đêm, tảo được
chiếu sáng bằng cách sử dụng năng lượng từ
các tấm pin mặt trời, nhờ đó hệ thống có thể
hoạt động độc lập”, - ông Ferrer giải thích.
Để mỗi Biourban hoạt động hiệu quả,
cần phải tiến hành các công việc bảo trì một
lần trong 3-4 tháng, tùy thuộc vào mức độ ô
nhiễm môi trường. Các tấm pin phải được
làm sạch và tảo dư thừa phải được loại bỏ, vì
tảo là sinh vật sống phát triển nhanh bên
trong các xi lanh. Cỏ biển dư thừa có thể
được sử dụng làm phân bón.
Tuổi thọ cây robot trị giá 50.000 USD
đạt tới hơn 20 năm
Ô nhiễm không khí ở các thành phố và
khu vực nông thôn trên khắp thế giới gây ra
4,2 triệu ca tử vong sớm mỗi năm. 91% trong
số này là ở các nước với thu nhập thấp và thu
nhập trung bình.
Ở châu Mỹ, Tổ chức Y tế Pan
American (PAHO) cung cấp dữ liệu cụ thể
hơn. Ở Bắc và Nam Mỹ, ô nhiễm không khí
gây ra 93.000 ca tử vong mỗi năm ở các nước
với thu nhập thấp và trung bình, và 44.000 ca
tử vong ở các nước với thu nhập cao.
“Dân số thế giới đang chết dần vì các
vi hạt bị ô nhiễm lắng xuống phổi. Chỉ riêng
ở Mexico, hàng ngàn người chết mỗi năm do
vấn đề ô nhiễm không khí, và hiện tượng này
được gọi là cái chết chậm”, ông Ferrer nói.
Chính bởi vậy phát minh của Mexico
đã thu hút sự chú ý của cả thế giới và đã được
tặng các giải thưởng ở Anh và Thụy Sĩ.
Puebla là thành phố Mexico duy nhất có cây
robot làm việc. Một số cây robot cũng được
đặt ở Thổ Nhĩ Kỳ, Panama và Colombia.
Những quốc gia khác, ví dụ, Anh,
Pháp và Ấn Độ, bắt đầu đàm phán về việc cài
đặt trên đường phố thiết bị độc đáo có thể làm
giảm ô nhiễm không khí.
M.P, theo Sputnik
Nguồn: dantri.com.vn, 01/4/2019 Trở về đầu trang
Dịch vụ Cung cấp Thông tin Trọn gói Tháng 12 5/52
**************
Các nhà khoa học phát triển viên thuốc điện tử có thể điều khiển không dây
Ảnh: Cảm biến đưa vào dạ dày qua đường
ăn uống trong vài tuần và kết nối không dây
với một thiết bị bên ngoài
Các nhà nghiên cứu tại MIT, Draper,
và Brigham và Bệnh viện Phụ nữ đã thiết kế
một viên nang đưa qua đường ăn uống có thể
điều khiển bằng công nghệ không dây
Bluetooth. Viên nang có thể được tùy chỉnh
để mang thuốc, đo đạc điều kiện môi trường
hoặc cả hai, có thể nằm trong dạ dày ít nhất
một tháng, truyền thông tin và phản hồi
hướng dẫn từ điện thoại thông minh của
người dùng.
Những viên nang này được sản xuất
bằng công nghệ in 3-D, có thể dùng để mang
những liều thuốc điều trị nhiều loại bệnh, đặc
biệt trong trường hợp phải dùng thuốc trong
một thời gian dài. Chúng cũng có thể được
thiết kế để phát hiện nhiễm trùng, phản ứng dị
ứng hoặc các loại bệnh khác và sau đó giải
phóng một loại thuốc để đáp ứng.
“Hệ thống của chúng tôi có thể cung
cấp việc theo dõi và điều trị theo chu trình
kín, theo đó tín hiệu có thể giúp định hình
việc cấp thuốc hoặc điều chỉnh liều lượng
thuốc”, theo ông Jac Traverso, nhà khoa học
tại Khoa Cơ khí của MIT.
Những thiết bị này cũng có thể được
sử dụng để liên lạc với các thiết bị y tế đeo và
cấy ghép khác, có thể lưu trữ thông tin để
truyền đến điện thoại thông minh của bệnh
nhân.
Robert Langer, Giáo sư Viện David H.
Koch và là thành viên của Viện Tích hợp
MIT của MIT cho biết, chúng tôi rất vui
mừng về công nghệ in 3-D này và làm thế
nào các công nghệ đưa thiết bị vào dạ dày có
thể giúp mọi người.
Kết nối không dây
Trong nhiều năm qua, Langer,
Traverso (tác giả cao cấp) và các đồng nghiệp
của họ đã nghiên cứu nhiều loại cảm biến ăn
vào và viên nang phân phối thuốc mà họ tin
rằng sẽ hữu ích cho việc cung cấp thuốc dài
hạn hiện phải tiêm. Họ cũng có thể giúp bệnh
nhân duy trì chế độ dùng thuốc nghiêm ngặt
cần thiết cho bệnh nhân nhiễm HIV hoặc sốt
rét.
Trong nghiên cứu mới nhất của họ, các
nhà nghiên cứu đã bắt đầu kết hợp nhiều tính
năng mà họ đã phát triển trước đó. Năm 2016,
các nhà nghiên cứu đã thiết kế một viên nang
hình ngôi sao với sáu cánh tay gập lại trước
khi được bọc trong một viên nang mịn. Sau
khi người dùng nuốt vào, viên nang tan ra và
cánh tay mở rộng, cho phép thiết bị nằm gọn
trong dạ dày. Tương tự, thiết bị mới mở ra
thành hình chữ Y sau khi nuốt. Điều này cho
phép thiết bị giữ được dạ dày trong khoảng
một tháng, trước khi nó vỡ thành những mảnh
nhỏ hơn và đi qua đường tiêu hóa.
Một trong những cánh tay này bao
gồm bốn ngăn nhỏ có thể chứa nhiều loại
thuốc. Những loại thuốc này có thể được
đóng gói trong các polyme cho phép chúng
được cấp dần dần trong vài ngày. Các nhà
nghiên cứu cũng dự đoán rằng họ có thể thiết
kế các ngăn được mở từ xa thông qua giao
tiếp Bluetooth không dây.
Thiết bị cũng có thể mang các cảm
biến theo dõi môi trường dạ dày và thông tin
chuyển tiếp thông qua tín hiệu không dây.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 6/52
Trong nghiên cứu trước đây, các nhà
nghiên cứu đã thiết kế các cảm biến có thể
phát hiện các dấu hiệu quan trọng như nhịp
tim và nhịp thở. Trong nghiên cứu này, họ đã
chứng minh rằng viên nang có thể được sử
dụng để theo dõi nhiệt độ và chuyển thông tin
đó trực tiếp đến điện thoại thông minh trong
chiều dài cánh tay.
Phạm vi kết nối giới hạn là một cải
tiến bảo mật mong muốn, theo Kong. Việc tự
cách ly cường độ tín hiệu không dây trong
không gian vật lý của người dùng có thể bảo
vệ thiết bị khỏi các kết nối không mong
muốn, mang lại sự cách ly vật lý để bảo vệ
quyền riêng tư và bảo mật bổ sung.
Để cho phép sản xuất tất cả các yếu tố
phức tạp này, các nhà nghiên cứu đã quyết
định in 3-D các viên nang. Cách tiếp cận này
cho phép họ dễ dàng kết hợp tất cả các thành
phần khác nhau được mang theo trong viên
nang và chế tạo viên nang từ các lớp polyme
cứng và dẻo xen kẽ, giúp nó chịu được môi
trường axit của dạ dày.
In đa vật liệu của In ấn 3D là một công
nghệ sản xuất rất linh hoạt, có thể tạo ra các
kiến trúc đa năng độc đáo và các thiết bị chức
năng, không thể chế tạo bằng các kỹ thuật sản
xuất thông thường, theo Kong. Chúng tôi có
thể tạo ra các thiết bị điện tử ăn vào tùy chỉnh
trong đó thời gian cư trú của dạ dày có thể
được điều chỉnh dựa trên một ứng dụng y tế
cụ thể, điều này có thể dẫn đến chẩn đoán và
điều trị cá nhân có thể truy cập rộng rãi.
Phản ứng sớm
Các nhà nghiên cứu hình dung rằng
loại cảm biến này có thể được sử dụng để
chẩn đoán các dấu hiệu sớm của bệnh và sau
đó đáp ứng với thuốc thích hợp. Ví dụ, nó có
thể được sử dụng để theo dõi một số người có
nguy cơ nhiễm trùng cao, chẳng hạn như
bệnh nhân đang dùng hóa trị liệu hoặc thuốc
ức chế miễn dịch. Nếu nhiễm trùng được phát
hiện, viên nang có thể bắt đầu giải phóng
kháng sinh. Hoặc, thiết bị có thể được thiết kế
để giải phóng thuốc kháng histamine khi phát
hiện phản ứng dị ứng.
“Chúng tôi thực sự rất phấn khích về
tiềm năng cho các thiết bị điện tử nội trú dạ
dày đóng vai trò là nền tảng cho sức khỏe di
động để giúp đỡ bệnh nhân từ xa”, tác giả
nói.
Phiên bản hiện tại của thiết bị được
cung cấp bởi một pin oxit bạc nhỏ. Tuy nhiên,
các nhà nghiên cứu đang khám phá khả năng
thay thế pin bằng các nguồn năng lượng thay
thế, chẳng hạn như ăng ten ngoài hoặc axit dạ
dày.
Các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên
cứu phát triển các loại cảm biến khác có thể
được tích hợp vào viên nang. Trong bài báo
này, họ đã thử nghiệm cảm biến nhiệt độ ở
những con lợn và họ ước tính trong vòng
khoảng hai năm, họ có thể bắt đầu thử
nghiệm cảm biến ăn vào ở bệnh nhân người.
Họ đã ra mắt một công ty đang nghiên cứu
phát triển công nghệ cho con người.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ Bill
và Melinda Gates và Viện sức khỏe quốc gia
thông qua Draper.
P.T.T, theo scitechdaily.com
Nguồn: vista.gov.vn, 2/4/2019
Trở về đầu trang
**************
Trung Quốc phát triển UAV chạy bằng pin năng lượng mới
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 7/52
Tập đoàn máy bay thương mại Trung
Quốc (COMAC) vừa công bố loại máy bay
không người lái (UAV) sử dụng pin năng
lượng mới do Trung Quốc phát triển, được gọi
là LQ-H, đã thực hiện một chuyến bay đầu
tiên thành công.
LQ-H đã thực hiện chuyến bay tại một
sân bay ở Trịnh Châu, trung tâm tỉnh Hà Nam
của Trung Quốc. COMAC cũng là nhà phát
triển máy bay chở khách cỡ lớn C919 của
Trung Quốc.
Được cung cấp bởi pin nhiên liệu
hydro, LQ-H đã có một chuyến bay suôn sẻ
với tất cả các hệ thống trong tình trạng tốt. Và
hệ thống năng lượng pin của nó đã được xác
nhận đầy đủ, COMAC cho biết.
COMAC cho biết đây là tiến bộ đáng
kể đối với họ trong việc khám phá máy bay
năng lượng mới.
Với sải cánh dài 6 mét, LQ-H sử dụng
pin nhiên liệu hydro cho năng lượng chính và
pin lithium làm năng lượng bổ sung.
Mô hình UAV LQ-H trình diễn sử dụng nhiều
công nghệ mới, chẳng hạn như in 3D và vật
liệu hỗn hợp, để giảm trọng lượng của nó và
mở đường cho ứng dụng công nghệ mới trong
sản xuất tiếp theo.
Theo Xinhua.com
Nguồn: vista.gov.vn, 04/4/2019 Trở về đầu trang
**************
In sợi điện tử lên vải bằng máy in 3D
In sợi điện tử lên vải bằng máy in 3D
Để chế tạo thiết bị điện tử đeo trên người,
một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã
phát triển máy in 3D để in sợi điện tử lên vải.
Hầu hết các phương pháp hiện nay để
sản xuất quần áo thông minh hoặc thiết bị
điện tử mang theo người, đều liên quan đến
việc may thủ công các thành phần điện vào
vải. Quy trình nhiều bước này mất rất nhiều
thời gian và công sức, làm tăng giá thành sản
phẩm nên khó mở rộng quy mô. Các nhà
nghiên cứu tại trường Đại học Thanh Hoa ở
Bắc Kinh đã tiết kiệm được thời gian và tiền
bạc bằng cách in sợi điện tử lên vải, thay vì
kết hợp các linh kiện điện tử vào quần áo.
"Chúng tôi đã sử dụng máy in 3D
được trang bị vòi phun đồng trục tự chế để in
trực tiếp sợi điện tử lên vải và chứng minh nó
có thể được sử dụng cho các mục đích quản
lý năng lượng", Yingying Zhang, giáo sư hóa
học và là đồng tác giả nghiên cứu nói.
"Chúng tôi đã đề xuất phương pháp sử dụng
vòi phun đồng trục vì các vòi phun đơn trục
chỉ cho phép in một loại mực tại một thời
điểm nhất định, nên hạn chế nhiều sự đa dạng
về thành phần và thiết kế chức năng của cấu
trúc in".
Vòi phun kép cho phép các nhà nghiên
cứu in sợi đa lớp, bao gồm lõi dẫn điện và lớp
tơ cách điện bên ngoài. Các nhà khoa học đã
gắn các ống tiêm chứa đầy hai loại mực vào
vòi đồng trục và lắp vào máy in 3D.
Đối với các thử nghiệm chứng minh khái
niệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công
nghệ in 3D để in các thiết kế trên các ô vuông
của vải. Phương pháp này hoạt động với tốc
độ nhanh và chi phí rẻ hơn. Nhưng độ chính
xác của công nghệ và tính phức tạp của các
thiết kế bị hạn chế bởi độ chính xác trong các
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 8/52
chuyển động cơ học của máy in, cũng như
kích thước của vòi phun.
"Chúng tôi hy vọng nghiên cứu này sẽ
truyền cảm hứng cho các nhà khoa học khác
chế tạo các loại đầu phun khác cho máy in
3D để tạo nên các thiết kế với sự đa dạng về
cấu trúc và thành phần và thậm chí tích hợp
nhiều vòi phun đồng trục để có thể sản xuất
vải điện tử đa chức năng chỉ trong một
bước", GS. Zhang nói. "Mục tiêu dài hạn của
chúng tôi là thiết kế các vật liệu và thiết bị
điện tử kết hợp linh hoạt, mang theo người
với các tính chất chưa từng có, đồng thời,
phát triển các kỹ thuật mới để sản xuất những
hệ thống thông minh đeo trên người trong
thực tế với nhiều chức năng tích hợp như cảm
biến, khởi động, liên lạc…".
Năm ngoái, các nhà khoa học tại
trường Đại học California đã sử dụng máy in
3D để sản xuất các thiết bị điện tử co giãn, có
thể tích hợp vào quần áo thông minh.
N.T.T, theo.upi.com
Nguồn: vista.gov.vn, 9/4/2019
Trở về đầu trang
**************
Laser được sử dụng để tìm hiểu hai nguồn hình thành các hạt nano
Ảnh: quá trình cắt laser tạo ra các hạt nano
Mặc dù các nghiên cứu trước đây cho
thấy các hạt nano kim loại có các tính chất hữu
ích cho các ứng dụng y sinh khác nhau, nhiều
bí ẩn về cách thức các vật liệu nhỏ bé này hình
thành, trong đó có quá trình tạo ra các biến thể
kích thước nhưng để khám phá trường hợp
này, một nhóm các nhà khoa học đã dùng cách
nghiên cứu dựa trên các phép tính.
Nhóm nghiên cứu do Leonid Zhigilei,
Trường đại học Virginia (UVA), đã sử dụng
siêu máy tính Titan 27 petaflop để mô hình
hóa sự tương tác giữa các xung laser ngắn và
các mục tiêu kim loại ở quy mô nguyên tử.
Được gọi là cắt đốt bằng laser, quá trình này
bao gồm chiếu xạ kim loại bằng chùm tia laser
để loại bỏ có chọn lọc các lớp vật liệu, làm
thay đổi cấu trúc bề mặt, hoặc hình thái và tạo
ra các hạt nano của mục tiêu.
Lần theo các đầu mối
Để phân biệt giữa các nguồn hạt nano
được phân loại là nhỏ (dưới 10 nanomet) và
lớn (10 nanomet trở lên), nhóm nghiên cứu đã
thực hiện một loạt mô phỏng động lực phân tử
trên siêu máy tính Titan, mô hình hóa các mục
tiêu là kim loại bạc và vàng trong nước được
chiếu xạ bằng tia laser. Những kim loại này ổn
định, trơ và không phản ứng tích cực với môi
trường xung quanh, ngoài ra bạc còn có đặc
tính kháng khuẩn hữu ích
Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng các hạt
nano nhỏ có nhiều khả năng hình thành từ sự
ngưng tụ hơi kim loại được làm lạnh nhanh
chóng thông qua tương tác của nó với hơi
nước, trong khi đó các hạt lớn có thể xuất hiện
khi mất ổn định thủy động lực, là dòng chảy
không ổn định của chất lỏng này qua một chất
lỏng khác có mật độ khác , làm cho kim loại
tan rã.
Trong quá trình cắt, tia laser phát ra
một phần quá nhiệt trên bề mặt mục tiêu kim
loại, dẫn đến sự phân hủy bùng nổ của vùng
đó, tạo thành hỗn hợp hơi và các giọt chất lỏng
nhỏ. Hỗn hợp nóng này sau đó được đẩy ra
khỏi mục tiêu được chiếu xạ, tạo thành vết cắt
bỏ. Đây được biết đến như là vụ nổ pha hoặc
"sôi bùng nổ", hiện tượng này đã được nghiên
cứu rộng rãi trong việc cắt đốt bằng laser trong
chân không.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 9/52
Tuy nhiên, khi quá trình cắt diễn ra
trong môi trường lỏng, sự tương tác của quá
trình cắt với nước xung quanh làm phức tạp
quá trình bằng cách làm chậm quá trình cắt,
dẫn đến sự hình thành lớp kim loại nóng đẩy
vào nước.
Sự tương tác này có thể kích hoạt sự
thành công nhanh chóng của sự mất ổn định
thủy động lực trong lớp kim loại nóng chảy,
khiến nó tan rã một phần hoặc hoàn toàn và
tạo ra các hạt nano lớn.
Khi bật đèn dung nham, chất lỏng nặng
nằm trên chất lỏng nhẹ, nhưng sau đó nó bắt
đầu chảy dưới tác dụng của gia tốc trọng
trường và tạo ra một số mô hình dòng chảy và
hình thành hạt, điều tương tự xảy ra với sự cắt
bằng laser, lớp kim loại nóng nặng bị giảm tốc
nhanh chóng bởi nước, tạo ra sự mất ổn định
thủy động lực ở giao diện nước kim loại tạo ra
các hạt nano lớn.
Nhóm nghiên cứu cũng đã quan sát sự
chuyển động của các nguyên tử riêng lẻ để
ngoại suy thông tin hữu ích liên quan đến cả
hai cách tạo ra hạt nano. Họ đã xoay vòng từ
các nguyên tử ở quy mô nhỏ hơn một nanomet
đến hàng trăm nanomet, điều này đòi hỏi phải
giải phương trình cho hàng trăm triệu nguyên
tử trong các mô phỏng, công việc này chỉ có
thể có trên các siêu máy tính lớn như Titan.
Cả hai quá trình dẫn đến việc tạo ra hạt
nano đều diễn ra trong một "buồng phản ứng"
được gọi là bong bóng tạo bọt, kết quả từ sự
tương tác giữa quá trình cắt đốt nóng và môi
trường chất lỏng. Bằng cách nghiên cứu thời
gian tồn tại của bong bóng từ đầu đến cuối,
các nhà khoa học có thể xác định loại hạt nano
nào xuất hiện ở các giai đoạn nhất định.
Chiếu xạ một mục tiêu kim loại trong
nước bằng các xung laser tạo ra môi trường
nóng dẫn đến sự hình thành, giãn nở và vỡ của
một bong bóng lớn tương tự như các vật thể
được tạo ra bởi sự sôi thông thường. Bất kỳ
quá trình tạo hạt nano nào cũng xảy ra hoặc
trong bong bóng hoặc trong giao diện giữa vết
cắt bỏ và bề mặt của bong bóng.
Các thí nghiệm hình ảnh bổ sung được
thực hiện tại Trung tâm Nanointegration
Duisburg-Essen (CENIDE) đã xác nhận kết
quả tính toán của nhóm nghiên cứu bằng cách
chứng minh sự tồn tại của các hạt siêu nhỏ
chứa hạt nano hình thành xung quanh bong
bóng tạo bọt chính.
Các nhà nghiên cứu của CENIDE cũng
đã thực hiện các video chứng minh việc tạo ra
các hạt nano vàng và hiển thị mục tiêu vàng
được ngâm trong buồng cắt chất lỏng.
Kế hoạch cải tiến chi tiết
Theo truyền thống, các nhà khoa học đã
dựa vào các kỹ thuật tổng hợp để tạo ra các hạt
nano một cách hiệu quả thông qua một chuỗi
các phản ứng hóa học. Mặc dù quá trình này
cho phép kiểm soát chính xác kích thước hạt
nano, ô nhiễm hóa học có thể ngăn các vật liệu
kết quả hoạt động đúng. Cắt bằng laser tránh
được các nhược điểm này bằng cách tạo ra các
hạt nano cao cấp, sạch trong khi có thể đúc
kim loại thành các cấu hình phù hợp hơn.
Cắt bằng laser tạo ra một dung dịch hạt
nano hoàn toàn sạch mà không sử dụng bất kỳ
hóa chất nào khác, và những vật liệu nguyên
sơ này là lý tưởng cho các ứng dụng y sinh.
Kết quả tính toán của các nhà nghiên cứu có
thể giúp mở rộng quy trình này và cải thiện
năng suất để quá trình cắt cuối cùng có thể
cạnh tranh với quá trình tổng hợp hóa học về
số lượng hạt nano được sản xuất.
Việc tìm ra nguồn gốc của sự khác biệt
về kích thước sẽ mở đường cho một tương lai
nơi các nhà nghiên cứu có thể tối ưu hóa quá
trình cắt đốt bằng laser để kiểm soát kích
thước của các hạt nano sạch, khiến chúng rẻ
hơn và sẵn sàng hơn cho các mục đích y sinh
tiềm năng như tiêu diệt tế bào ung thư.
Thành tựu này cũng cho thấy những lợi
ích của công nghệ laser trong khi thực hiện các
bước để khám phá các yếu tố cơ bản ảnh
hưởng đến kết quả của sự tương tác giữa xung
laser và kim loại. Kiến thức này có thể dẫn đến
những bước tiến lớn trong nghiên cứu hạt nano
của nhóm nghiên cứu, cũng như những tiến bộ
trong cắt laser và các kỹ thuật liên quan, từ đó
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 10/52
sẽ cho phép giải thích chính xác hơn các dữ
liệu hiện có.
P.T.T, theo phys.org
Nguồn: vista.gov.vn, 10/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Trung Quốc phát triển hệ thống phát hiện chu trình nước để dự báo thời tiết chính xác
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát
triển một hệ thống phát hiện chu trình nước
toàn diện và đáng tin cậy, tạo điều kiện thuận
lợi cho việc quan sát và dự báo thời tiết khắc
nghiệt.
Một nhóm nghiên cứu của Viện Quang
học và Cơ học An Huy đã phát triển hệ thống
bao gồm các radar laser, máy dò quan sát và
kết tủa mây để thu thập dữ liệu về hồ sơ hơi
nước trong khí quyển, đám mây và lượng
mưa.
Trước đây, không có thiết bị nào ở
Trung Quốc để theo dõi hệ thống chu trình
nước toàn diện giữa đất liền, biển và không
khí, đóng vai trò quan trọng trong điều tiết
khí hậu và trao đổi năng lượng.
Liu Dong, trưởng nhóm nghiên cứu tại Hợp
Phì, thủ phủ phía đông tỉnh An Huy của
Trung Quốc, cho biết hệ thống này được thiết
kế với khả năng quan sát độ phân giải cao để
phát hiện xung quanh, có thể truyền dữ liệu
thời gian thực chính xác đến các trạm thời
tiết.
Hệ thống được áp dụng cho dịch vụ dự
báo thời tiết năm nay cho các cuộc họp chính
trị tại Bắc Kinh vào tháng 3.
Nhóm nghiên cứu có kế hoạch mở
rộng nghiên cứu để bao quát nhiều khu vực
liên quan đến thời tiết hơn, như dự báo lượng
mưa chính xác, theo dõi thời tiết chính xác và
cảnh báo thời tiết để cất cánh và hạ cánh tại
sân bay.
N.T.T, theo Xinhua.com
Theo vista.gov.vn, 12/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Pin mới đầu tiên sử dụng công nghệ tách nước tại lõi
Bên trong điện thoại di động hiện đại
là hàng tỷ công tắc nano làm chức năng bật
và tắt, cho phép điện thoại hoạt động. Các
công tắc này được gọi là bóng bán dẫn, được
điều khiển bởi tín hiệu điện truyền qua một
pin duy nhất. Cấu hình này của pin cung cấp
điện năng cho nhiều linh kiện phù hợp cho
các công nghệ hiện nay, nhưng vẫn cần được
cải tiến. Mỗi lần tín hiệu được dẫn từ pin đến
một linh kiện nào đó, thì phần nào năng lượng
sẽ bị mất đi trên hành trình di chuyển. Kết
hợp mỗi linh kiện với một pin riêng sẽ là thiết
lập tốt hơn nhiều để giảm thiểu tổn thất năng
lượng và tăng tối đa tuổi thọ pin. Tuy nhiên,
trong thế giới công nghệ hiện nay, pin có kích
thước không đủ nhỏ để có thể làm được điều
này.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Viện
Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đi đầu
trong việc chế tạo pin hydro nano sử dụng
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 11/52
công nghệ tách nước. Với loại pin này, các
nhà khoa học đặt mục tiêu cung cấp một lần
sạc nhanh, kéo dài tuổi thọ và gây lãng phí ít
năng lượng. Ngoài ra, pin tương đối dễ chế
tạo ở nhiệt độ phòng và thích ứng vật lý với
các nhu cầu về cấu trúc độc đáo.
"Pin là một trong những vấn đề lớn
nhất mà chúng tôi gặp phải tại Phòng thí
nghiệm", Raoul Ouedraogo, trưởng dự án
nghiên cứu nói. "Mọi người đều quan tâm đến
việc thu nhỏ cảm biến còn kích thước của sợi
tóc người. Chúng tôi có thể chế tạo những
loại cảm biến đó, nhưng may mắn đã tìm thấy
một pin nhỏ. Pin hiện tại có thể tròn như pin
cúc áo, có hình dạng ống hoặc mỏng nhưng
cỡ centimet. Nếu chúng ta có thể đặt pin
riêng vào bất cứ hình dạng nào với chi phí
thấp, nó sẽ mở ra nhiều ứng dụng".
Pin tăng điện tích bằng cách tương tác
với các phân tử nước có trong không khí xung
quanh. Khi một phân tử nước tiếp xúc với
phần kim loại phản ứng bên ngoài pin, nó bị
phân tách thành các bộ phận cấu thành, bao
gồm một phân tử oxy và hai phân tử hydro.
Các phân tử hydro bị mắc kẹt bên trong pin,
có thể được lưu trữ cho đến khi sẵn sàng được
sử dụng. Ở trạng thái này, pin được "sạc". Để
giải phóng điện tích, phản ứng được đảo
ngược. Các phân tử hydro di chuyển trở lại
qua phần kim loại phản ứng của pin và kết
hợp với oxy trong không khí xung quanh.
Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã
chế tạo được pin dày 50 nanomet mỏng hơn
sợi tóc người. Nhóm nghiên cứu cũng đã
chứng minh diện tích của pin có thể được thu
nhỏ từ vài centimet đến cỡ nanomet. Khả
năng mở rộng kích thước này cho phép pin có
thể dễ dàng được tích hợp gần các bóng bán
dẫn ở cấp độ nano và vi mô hoặc gần các
thành phần và cảm biến ở cấp độ milimet và
centimet.
"Một tính năng hữu ích của công nghệ
này là các lớp oxit và kim loại có thể được
mô phỏng rất dễ dàng thành các dạng hình
học tùy chỉnh ở quy mô nanomet, tạo thuận
lợi cho việc chế tạo các mẫu pin phức tạp cho
nhiều ứng dụng cụ thể hoặc lắng đọng chúng
trên các chất nền dẻo", Annie Weathers, đồng
tác giả nghiên cứu nói.
Pin cũng đã được chứng minh mật độ
năng lượng lớn hơn hai bậc so với hầu hết các
loại pin hiện nay. Mật độ năng lượng cao có
nghĩa là sản lượng điện cao hơn trên mỗi thể
tích của pin.
Hiện nay, các kỹ thuật tách nước được
sử dụng để sản xuất hydro đáp ứng nhu cầu
của ngành công nghiệp trên quy mô lớn. Đây
là dự án đầu tiên áp dụng kỹ thuật tách nước
để chế tạo pin ở quy mô nhỏ hơn nhiều.
N.P.D, theo techxplore.com
Nguồn: vista.gov.vn, 18/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Máy phát điện chạy bằng năng lượng tuyết
Ở những khu vực có khí hậu tuyết rơi
nhiều, việc lắp đặt hệ thống hấp thụ năng
lượng mặt trời không phải là lựa chọn lý
tưởng. Các tấm pin năng lượng mặt trời cũng
không thể hoạt động hiệu quả nếu như chúng
bị chôn vùi dưới lớp tuyết dày. Xuất phát từ
nhu cầu trên, mới đây, một nhóm các nhà
nghiên cứu đến từ trường Đại học California
Los Angeles (UCLA), Hoa Kỳ đã phát triển
một thiết bị mới có khả năng tự sản xuất năng
lượng điện từ tuyết.
Nhóm nghiên cứu đặt tên cho thiết bị
mới là Snow TENG - máy phát điện ma sát
nano dựa trên năng lượng tuyết. Giống như tên
gọi của nó, thiết bị hoạt động dựa trên hiệu
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 12/52
ứng điện áp cao, có nghĩa là nó có thể tạo ra
điện tích từ lực tĩnh điện bằng cách trao đổi
các hạt điện tích. Những thiết bị này trước đó
đã từng được sử dụng để chế tạo máy phát
điện chuyển đổi năng lượng từ chuyển động
cơ thể, màn hình cảm ứng và thậm chí là bước
chân trên sàn nhà.
Tuyết là những tinh thể đá nhỏ tích điện
dương, do đó, việc cọ xát nó với vật liệu khác
có điện tích trái dấu sẽ cho phép tạo ra năng
lượng điện. Sau một loạt thử nghiệm, nhóm
nghiên cứu đã xác định và lựa chọn silicone là
vật liệu hiệu quả nhất.
Snow TENG cho phép thực hiện kỹ
thuật in 3D và được làm bằng một lớp silicon
gắn vào điện cực. Các nhà nghiên cứu cho biết
thiết bị có thể được tích hợp vào các tấm pin
năng lượng mặt trời, cho phép pin tiếp tục thực
hiện quá trình tạo ra điện ngay cả khi bị tuyết
bao phủ. Điều này gợi nhắc đến công nghệ pin
mặt trời lai được phát triển trước đó với khả
năng hấp thu năng lượng từ chuyển động của
những hạt mưa trên bề mặt của nó.
Các nhà nghiên cứu cho biết, một trong
những trở ngại chính là lượng điện sản xuất
bằng công nghệ mới trong mẫu thiết kế hiện
tại khá nhỏ, nó chỉ tạo ra một mật độ sản xuất
điện khoảng 0,2 watt cho mỗi mét vuông. Điều
đó có nghĩa là việc gắn thiết bị lên lưới giống
pin mặt trời là không khả thi, tuy nhiên, nó có
thể được áp dụng trong công nghệ cảm biến
thời tiết tự cấp nguồn nhỏ.
"Thiết bị có thể hoạt động hiệu quả
thậm chí ở những khu vực thuộc vùng sâu
vùng xa vì nó có khả năng tự khai thác, cung
cấp năng lượng điện và không yêu cầu sử
dụng pin", Richard Kaner, tác giả chính của
nghiên cứu cho biết. "Đây là một thiết bị rất
thông minh và chúng ta có thể coi nó là một
trạm thời tiết có khả năng nhận định lượng
tuyết rơi, hướng tuyết rơi, hướng và tốc độ của
gió".
Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng
đưa ra các ví dụ khác như thiết bị cảm biến
được thiết kế để có thể gắn vào đế giày hay
ván trượt để thu thập dữ liệu cho các môn thể
thao mùa Đông.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí
Nano Energy.
P.K.L , theo newatlas.com
Nguồn: vista.gov.vn, 22/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Các nhà nghiên cứu sử dụng máy in 3D để in thủy tinh
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã áp
dụng thành công kỹ thuật in 3D trên thủy tinh
chalcogen - loại vật liệu độc đáo thường được
sử dụng để chế tạo các thành phần quang học
hoạt động ở bước sóng của vùng hồng ngoại
giữa. Khả năng in 3D trên chất liệu này mang
lại hy vọng trong sản xuất các thành phần
thủy tinh và sợi quang học phức tạp để chế
tạo các thiết bị cảm biến giá rẻ, linh kiện viễn
thông và thiết bị y sinh mới.
Trong báo cáo được đăng tải trên tạp
chí Optics Express của Hiệp hội Quang học
Mỹ (OSA), các nhà nghiên cứu đến từ Trung
tâm d'Phtique, Photonique et Laser (COPL)
tại trường Đại học Laval ở Canada, Patrick
Larochelle và các đồng nghiệp đã mô tả cách
thức tinh chỉnh máy in 3D đùn thủy tinh đang
được bán trên thị trường. Phương pháp mới
dựa trên kỹ thuật mô hình hợp nhất lắng đọng
thường được sử dụng, trong đó, vật liệu sợi
nhựa dẻo khi nung nóng chảy bị ép đùn từng
lớp ra khỏi đầu phun của đầu in và được lắng
đọng trên phôi gia công, để tạo ra các vật thể
3D chi tiết. Yannick Ledemi, thành viên của
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 13/52
nhóm nghiên cứu cho biết: "Công nghệ in 3D
vật liệu quang học sẽ mở đường cho một kỷ
nguyên mới về khả năng thiết kế và kết hợp
các loại vật liệu để tạo ra các thành phần và
sợi quang học của tương lai. Phương pháp
mới là một bước đột phá, dẫn đến sản xuất
hiệu quả các thành phần quang học hồng
ngoại với chi phí thấp".
In thủy tinh
So với các loại thủy tinh khác, thủy
tinh Chalcogen chuyển sang trạng thái mềm ở
nhiệt độ tương đối thấp. Do đó, nhóm nghiên
cứu đã tăng nhiệt độ tối đa quá trình ép đùn
của máy in 3D thương mại từ khoảng 260 độ
C lên 330 độ C nhằm ép đùn sợi thủy tinh
chalcogen. Các sợi thủy tinh chalcogen được
sản xuất bằng máy in 3D có kích thước tương
tự như các sợi nhựa đang có mặt trên thị
trường. Cuối cùng, máy in được lập trình để
tạo ra hai mẫu với hình dạng và kích thước
phức tạp. "Giải pháp mới của chúng tôi rất
phù hợp với chất liệu thủy tinh chalcogen
mềm. Tuy nhiên, bên cạnh đó, chúng tôi cũng
đang nghiên cứu các phương pháp in thay thế
các loại thủy tinh khác", Ledemi cho biết.
“Công nghệ mới còn cho phép chế tạo các
thành phần làm từ nhiều loại vật liệu. Thủy
tinh cũng có thể được kết hợp với vật liệu
polyme có tính chất dẫn điện hoặc quang học
thích ứng để chế tạo ra các thiết bị in 3D đa
chức năng".
Công nghệ in 3D đặc biệt hữu ích
trong việc tạo ra các khuôn, phôi mẫu của sợi,
đó là những mảnh thủy tinh được kéo thành
sợi với đặc điểm hình học phức tạp hoặc
nhiều dạng vật liệu, hoặc kết hợp cả hai đặc
điểm trên. Sau khi tinh chỉnh kỹ thuật thiết kế
và chế tạo, nhóm nhà nghiên cứu khẳng định
kỹ thuật in 3D có thể được áp dụng để sản
xuất khối lượng lớn các thành phần thủy tinh
hồng ngoại hoặc phôi sợi mẫu với chi phí
thấp.
Các thành phần dựa trên thủy tinh
chalcogen được in 3D được đánh giá là hữu
ích trong kỹ thuật chụp ảnh nhiệt hồng ngoại
đối với những ứng dụng về quốc phòng và an
ninh", Ledemi tiếp tục chia sẻ. "Các thành
phần này hỗ trợ kích hoạt các thiết bị cảm
biến sử dụng nhằm mục đích giám sát tình
trạng ô nhiễm môi trường, trong lĩnh vực y
sinh và các ứng dụng khác, trong đó chữ ký
hóa học hồng ngoại của các phân tử được sử
dụng để làm công cụ phát hiện và chẩn
đoán".
Các nhà khoa học hiện đang tiếp tục
nghiên cứu nhằm cải thiện thiết kế của máy in
để tăng hiệu suất của nó cũng như cho phép
sản xuất bồi đắp các bộ phận hoặc thành phần
phức tạp cấu tạo từ thủy tinh chalcogen. Họ
cũng hy vọng trong tương lai sẽ chế tạo thành
công thiết bị máy đùn mới cho phép in với
chất liệu polyme để phát triển các thành phần
đa vật liệu.
P.K.L, theo techxplore.com
Nguồn: vista.gov.vn, 25/4/2019 Trở về đầu trang
**************
CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY
Quy trình mới cho phép các nhà khoa học đúc kim loại ở quy mô nano
Nhiều kim loại và hợp kim có thể được
sử dụng cho các ứng dụng nano cụ thể - từ
năng lượng mặt trời đến vi điện tử - nhưng
việc đúc chính xác các kim loại thành các hình
dạng rất nhỏ như vậy vẫn còn là thách thức.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát
triển một quy trình cho phép các nhà sản xuất
về cơ bản định hình bất kỳ kim loại và hợp
kim nào và sao chép ngay cả những chi tiết
nhỏ nhất. Các phòng thí nghiệm của Jan
Schroers, giáo sư khoa học cơ khí & vật liệu
tại Yale, và giáo sư Ze Liu của Đại học Vũ
Hán ở Trung Quốc đã phát triển một phương
pháp mà họ gọi là nanomold cơ nhiệt cho phép
họ đúc các kim loại tinh thể thành những hình
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 14/52
dạng có đường kính nhỏ đến vài nanomet. Sự
đột phá này theo các nhà nghiên cứu có thể
dẫn đến các công nghệ mới trong các lĩnh vực
như cảm biến, pin, xúc tác, vật liệu sinh học và
vật liệu lượng tử.
Các nanorod bạc được chế tạo bằng khuôn
nhiệt cơ, có kích thước từ (trái sang phải)
0,57 mm, 10 micromet, 375 nanomet và 36 nanomet
Ngày nay, công nghệ sản xuất nano dựa
trên một vài vật liệu có thể được chế tạo rất
đặc biệt cho một loại vật liệu cụ thể. Nhưng
khám phá này đưa ra một kỹ thuật cho tất cả
các kim loại và hợp kim: Nó cho phép chế tạo
về cơ bản mọi kim loại và sự kết hợp của nó
trong bảng tuần hoàn theo cách có thể dự đoán
và chính xác đối với các tính năng có kích
thước nano.
Các nhà nghiên cứu cho biết việc đúc
các kim loại tinh thể, bao gồm hầu hết các kim
loại ở trạng thái rắn, nói chung đã đặt ra một
thách thức cho các nhà sản xuất. Làm thế nào
một vật liệu có thể đúc được thường phụ thuộc
vào khả năng lưu chuyển của nó - đó là cách
nó dễ dàng chảy trong các điều kiện nhất định.
Khả năng chảy có nhiều trong nhựa nhiệt dẻo,
gel và kính, nhưng hầu hết các kim loại đều
quá cứng khi ở trạng thái rắn và quá lỏng ở
trạng thái lỏng để tạo khuôn bằng các kỹ thuật
thông thường ở cấp độ nano.
Nhưng bằng cách áp dụng khuếch tán
nguyên tử, trong đó sự thay đổi áp lực vận
chuyển các nguyên tử, nhóm nghiên cứu nhận
thấy rằng họ không chỉ có thể tạo ra các kim
loại tinh thể một cách hiệu quả mà việc giảm
kích thước của khuôn thực sự giúp quá trình
trở nên dễ dàng hơn. Kết quả là, họ đã có thể
tạo ra các tính năng rất dài với đường kính
khoảng 10 nanomet - nhỏ hơn 8.000 lần so với
tóc người - điều mà trước đây không thể thực
hiện được.
Bởi vì cơ chế khuếch tán có mặt trong
tất cả các kim loại và hợp kim, quá trình này
về mặt lý thuyết có thể được sử dụng trên
bảng, các nhà nghiên cứu cho biết. Để kiểm tra
phạm vi ứng dụng rộng rãi, các nhà nghiên
cứu đã thử đúc vàng, niken, vanadi, sắt và
nhiều hợp kim. Trong mỗi trường hợp, họ có
thể dễ dàng chế tạo các thanh nano rất nhỏ.
P.T.T, theo scitechdaily.com
Nguồn: vista.vn, 02/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Thiết bị kiểm tra nước mới
Thông thường, khi cần kiểm tra kim
loại độc hại trong nước, mẫu nước cần phải
gửi đến phòng thí nghiệm. Và trong khi
phương pháp kiểm tra di động, cũng có một số
hạn chế. Các nhà khoa học đến từ Singapore
vừa giới thiệu một thiết bị mới được cho là
hoạt động tốt hơn - bằng cách sao chép quá
trình diễn ra trong cơ thể con người. Khi một
người bị nhiễm độc bởi kim loại nặng như
thủy ngân, asen hoặc chì, thông thường bác sĩ
sẽ tiêm chất chelating vào máu. Hóa chất này
liên kết với các ion kim loại, khiến chúng trơ
ra và đánh dấu chúng để bài tiết ra khỏi cơ thể.
Nghiên cứu mới này được thực hiện bởi
Giáo sư Yong Ken-Tye và Giáo sư Tjin Swee
Chuan đến từ Đại học Công nghệ Nanyang
của Singapo, đã áp dụng nguyên tắc tương tự
cho thiết bị nguyên mẫu này. Họ đã kết hợp
với một cảm biến sợi quang, có phủ chất
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 15/52
chelating. Khi một mẫu nước được đưa vào,
những ion kim loại nặng có trong nước đó sẽ
liên kết với tác nhân, làm dịch chuyển quang
phổ của tia laze chiếu qua sợi quang. Một bộ
vi xử lý tích hợp phân tích sự thay đổi về phổ,
xác định loại và nồng độ kim loại gây ra nó.
Khi kiểm tra mẫu nước chỉ mất khoảng
5 phút và cần một vài giọt nước. Thiết bị có
khả năng phát hiện tổng cộng tới 24 loại kim
loại - nhiều gấp đôi so với các cảm biến cầm
tay khác. Các nhà khoa học cũng lưu ý rằng
một số thiết bị cầm tay khác yêu cầu trộn dung
dịch đệm với nước trước khi thử nghiệm hoặc
chúng kết hợp các dải thử nghiệm thay đổi
màu sắc có thể diễn giải theo từng người dùng.
Hiện nay sản phẩm đang được thương
mại hóa. Cùng với việc sử dụng nó trong thiết
bị cầm tay, hệ thống cảm biến cũng có thể
được tích hợp vào các nhà máy xử lý nước đô
thị hoặc thậm chí hệ thống lọc nước gia đình.
Đ.T.V, theo newatlas.com
Nguồn: vista.gov.vn, 23/4/2019
Trở về đầu trang
**************
Nga tạo ra thiết bị laser mạnh nhất thế giới
Cơ quan báo chí của Trung tâm hạt
nhân Liên bang Nga vừa công bố hoàn thành
việc lắp ráp bộ phận trung tâm của thiết bị
laser mới nhất.
Được biết, thiết bị này được tạo ra bởi
các nhà thiết kế trong nước và không có một
phiên bản tương tự nào trên thế giới. Công
suất hoạt động của nó mạnh gấp 1,5 lần các
thiết bị hiện có.
Đáng chú ý là các thiết bị do Nga chế
tạo, ngoài công suất mạnh còn có một lợi thế
quan trọng khác mà các dự án nước ngoài
không có. Theo ông S. Garanin- Viện sĩ Viện
hàn lâm Khoa học Nga, giám đốc nghiên cứu
vật lí laser tại Trung tâm Hạt nhân Liên bang
Nga, thiết bị laser được các nhà khoa học Nga
tạo ra có khả năng sử dụng trong các thí
nghiệm nhiệt hạch.
Khác với sản phẩm tương tự NIF của
Mỹ - thiết bị không thể cung cấp mức độ
đồng nhất cần thiết của chiếu xạ viền nang
trung tâm, buồng tương tác của Nga, nhờ tính
đối xứng hình cầu của nó, có thể trở thành
thiết bị dẫn đầu trong lĩnh vực laser.
Dự kiến thiết bị laser này sẽ được ra mắt vào
cuối năm nay và đến năm 2022
Bên ngoài, thiết bị laser mới nhất của
Nga trông giống như một quả cầu khổng lồ
với đường kính 10m và trọng lượng 120 tấn.
Hiện tại, các nhà nghiên cứu đã tiến
hành thử nghiệm các hệ thống mô-đun đầu
tiên của thiết bị. Dự kiến thiết bị laser này sẽ
được ra mắt vào cuối năm nay và đến năm
2022, nó sẽ được cài đặt để đưa vào hoạt
động.
Phương Võ, theo Topcor.ru
Nguồn: giaoducthoidai.vn, 23/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Giới khoa học Nga sáng chế loại tủ lạnh từ tính hiệu suất cao
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 16/52
Theo bộ phận thông tin của trường Đại
học Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NUST
MISI) đưa tin với RIA Novosti, các kỹ sư
người Nga đã thiết kế ra một chiếc tủ lạnh thế
hệ tiếp theo làm lạnh bằng kim loại từ tính
thay vì làm bốc hơi chất lỏng. Thiết bị này
giúp cải thiện hiệu suất năng lượng tới 30-
40%.
Các nhà nghiên cứu tới từ Đại học
Khoa học và Công nghệ Quốc gia MISIS
(NUST MISI) và Đại học Bang Tver đã sáng
chế loại tủ lạnh mới dựa trên hệ thống từ tính
bán dẫn cải thiện hiệu suất năng lượng lên 30-
40% so với máy nén khí ga được sử dụng
trong tủ lạnh thông thường. Thiết kế mới này
được dựa trên hiệu ứng từ nhiệt, trong đó một
từ trường làm thay đổi nhiệt độ của vật liệu từ
tính.
Loại tủ lạnh mới dựa trên hệ thống từ tính bán
dẫn cải thiện hiệu suất năng lượng lên 30-40%
Nhà nghiên cứu cấp cao tại NUST
MISIS, Dmitry Karpenkov, nói với RIA
Novosti rằng các nhà phát triển xem đó là
thành tựu chính của tác động nối tiếp trong đó
cácthanh kim loại gadolinium được đặt trên
một bánh xe đặc biệt đưa chúng vào một từ
trường bằng cách quay với vận tốc cao.
Theo Karpenkov, đây là một công
nghệ tương đối non trẻ, chỉ mới khoảng 20
năm tuổi. Dù vậy, các nhà nghiên cứu Nga là
những người đầu tiên thực hiện nguyên lý nối
tiếp. Những công cụ đã có không được thiết
kế để làm nhiệt độ giảm mạnh và chỉ có thể
duy trì một nhiệt độ nhất định.
Các nhà nghiên cứu cũng đã bàn bạc
các kế hoạch cho tương lai. Các nhà phát triển
có ý định tiếp tục nghiên cứu nguyên lý nối
tiếp để mở rộng phạm vi nhiệt độ mà tủ lạnh
này có thể đạt tới. Cho đến giờ, nhiệt độ của
nó biển đổi khoảng 10 độ, nhưng phạm vi này
có thể mở rộng tới 12 hoặc 15 độ.
Karpenkov lưu ý rằng các cạnh của bộ
phận kiểm tra không vượt quá 15cm. Thiết bị
nhỏ bé này được cho là sẽ được dùng chủ yếu
trong máy điều hòa xe hơi và hệ thống làm
mát bộ vi xử lý.
Lê Hy
Nguồn: khoahocthoidai.vn, 26/4/2019 Trở về đầu trang
**************
VẬT LIỆU – HÓA CHẤT
Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển vật liệu mới cho siêu pin
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Thiên
Tân cho biết rằng họ đã phát triển vật liệu
carbon flo hóa năng lượng cực cao, công
nghệ chính để thực hiện lưu trữ năng lượng
cực cao.
Carbon fluoride là một vật liệu catốt
trạng thái rắn với mật độ năng lượng lý thuyết
cao nhất trên thế giới. Nó có triển vọng ứng
dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thiết bị điện
tử, y sinh và cung cấp năng lượng cho thiết
bị.
Nhà nghiên cứu Feng Wei cho biết
nhóm của ông, bằng cách thay đổi cấu trúc
fluorocarbon cộng hóa trị, đã phát triển vật
liệu carbon fluoride mới có mật độ năng
lượng cao, thời gian sử dụng pin dài và xả
năng lượng lớn, một tính chất mà vật liệu
carbon fluoride hiện có còn thiếu.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 17/52
Kết quả nghiên cứu cho thấy mật độ
năng lượng của vật liệu mới là 2.738 Wh/kg,
cao hơn 30% so với các sản phẩm tương tự và
có thể hoạt động ổn định.
"Sử dụng vật liệu mới, độ bền cực cao
cho máy bay không người lái, máy tạo nhịp
tim có dùng cả đời và cá robot bionic di
chuyển hàng chục ngàn km trong đại dương
có thể trở thành hiện thực trong tương lai",
Feng nói.
Feng cho biết nhóm của ông đã tìm ra
cách sản xuất ổn định vật liệu mới và đã
nghiên cứu sâu vào các cơ chế flo hóa, điều
tiết cấu trúc và động học điện hóa.
P.A.T, theo Xinhua.com
Nguồn: vista.gov.vn, 03/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Các nhà khoa học ngăn nước siêu lạnh không bị đóng băng
Các kỹ sư tại trường Đại học Tufts đã
tạo ra loại sợi đổi màu khi phát hiện ra các loại
khí cụ thể. Sợi có thể được khâu vào quần áo
để cho ra đời công nghệ phát hiện khí mang
theo người.
Các nhà khoa học tại trường Đại học
Zurich đã phát hiện ra một cách để giữ cho
nước không bị đóng băng, ngay cả ở nhiệt độ
cực lạnh.
Khi nước đóng băng, các phân tử nước
sắp xếp thành một mô hình mạng tinh thể để
tạo thành các tinh thể băng. Các phân tử nước
lỏng không được sắp xếp một cách có tổ chức,
trôi nổi tự do, cho phép nước chảy.
Trong phòng thí nghiệm, các nhà
nghiên cứu đã duy trì nước siêu lạnh ở dạng
lỏng bằng cách giữ nó bên trong một loại lipit
tổng hợp mới. Lipit là phân tử chất béo. Trong
nghiên cứu, các nhà khoa học đã tạo ra một
phân tử chất béo tổng hợp được gọi là
mesophase lipit. Các lipit này tự lắp ráp tạo
thành các màng tương tự như các phân tử chất
béo tự nhiên về hình dạng và hoạt động. Khi
các màng kết lại, chúng tạo thành các rãnh liên
kết có kích thước chưa đến 1 nanomet. Hình
dạng của tập hợp màng phụ thuộc vào nhiệt độ
và hàm lượng nước.
Trong thí nghiệm, các nhà khoa học
xác định nước bị mắc kẹt bên trong các rãnh
nhỏ của màng không thể đóng băng, ngay cả ở
mức dưới 0 độ. Trong một thử nghiệm, nhóm
nghiên cứu đã sử dụng heli lỏng để làm mát
mesophase lipit được biến đổi bằng
monoacylglycerol xuống mức -263 độ C -
cách 10 độ so với độ không tuyệt đối. Ở nhiệt
độ dưới 0 độ C, nước chuyển sang dạng "thủy
tinh" nhưng không đóng băng. Hình dạng và
kích thước của các rãnh được hình thành bởi
các lipit tự lắp ráp, phụ thuộc vào hàm lượng
nước, nên rất khó kiểm soát.
"Yếu tố gây khó khăn cho việc phát
triển các lipit này là khả năng tổng hợp và tinh
chế chúng", Ehud Landau, giáo sư hóa học tại
Đại học Zurich và là đồng tác giả nghiên cứu
nói.
Các phân tử chất béo có một thành
phần kỵ nước và một thành phần hút nước. Để
tạo ra lớp lipit mới cho các thí nghiệm, các nhà
nghiên cứu đã mô hình hóa các phân tử chất
béo tổng hợp sau khi các màng vi khuẩn có thể
tồn tại ở nhiệt độ cực lạnh.
"Điểm mới của loại lipit do chúng tôi
tạo ra là việc đưa ba vòng có độ biến dạng
cao vào các vị trí cụ thể trong các phần kỵ
nước của các phân tử", GS. Landau nói.
"Những yếu tố này cho phép làm cong ở mức
cần thiết các rãnh dẫn nước nhỏ và ngăn chặn
các lipit kết tinh".
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 18/52
Các tác giả hy vọng kết quả nghiên cứu
mới sẽ được các nhà khoa học khác sử dụng.
Các lipit có thể được sử dụng để phân lập, bảo
quản và nghiên cứu các phân tử sinh học cỡ
lớn như protein trong môi trường giống như
màng.
GS. Raffaele Mezzenga, đồng tác giả
nghiên cứu cho rằng: "Nghiên cứu của chúng
tôi sẽ mở đường cho các dự án xác định cách
protein được bảo quản ở dạng ban đầu và
tương tác với màng lipit ở nhiệt độ rất thấp".
N.P.D, theo upi.com
Nguồn: vista.gov.vn, 18/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Sợi mới phát hiện khí có thể được khâu vào quần áo
Các kỹ sư tại trường Đại học Tufts đã
tạo ra loại sợi đổi màu khi phát hiện ra các
loại khí cụ thể. Sợi có thể được khâu vào quần
áo để cho ra đời công nghệ phát hiện khí mang
theo người.
"Các phương pháp hiện nay để theo dõi
ô nhiễm hoặc khí độc cần có cảm biến và thiết
bị chuyên dụng", Sameer Sonkusale, giáo sư
kỹ thuật điện và máy tính, đồng tác giả nghiên
cứu nói. "Trong suy nghĩ của tôi, sức mạnh
của cách tiếp cận mới là nền tảng cảm biến có
thể được tích hợp vào thứ bạn sẽ mặc như áo
khoác trong phòng thí nghiệm hoặc thậm chí
là áo phông".
Đối với nghiên cứu chứng minh khái
niệm, các nhà khoa học đã ngâm các sợi trong
thuốc nhuộm phát hiện khí, bao gồm thuốc
nhuộm từ mangan, MnTPP, đỏ methyl và xanh
bromothymol. Thuốc nhuộm màu xanh
MnTPP và bromothymol phản ứng với
amoniac, trong khi metyl đỏ phát hiện hydro
clorua.
Sau khi nhuộm sợi, các nhà khoa học
đã xử lý chúng bằng axit axetic, khiến sợi
phồng lên, mở rộng diện tích bề mặt nhuộm,
làm tăng tỷ lệ sợi phản ứng với các phân tử khí
mục tiêu. Cuối cùng, sợi đã được xử lý bằng
polydimethylsiloxane mà khí có thể thấm qua,
nhưng đẩy nước và ngăn chặn sự rò rỉ của
thuốc nhuộm trong quá trình giặt.
Các nhà khoa học đã sử dụng thuốc
nhuộm đổi màu khi chúng phản ứng với các
phân tử khí có tính chất hóa học cụ thể. Sự
thay đổi màu sắc phản ánh sức mạnh của nồng
độ khí mục tiêu. Ngoài hỗ trợ các quan sát
khoa học, công nghệ mới còn giúp bảo vệ sự
an toàn của mọi người trước ảnh hưởng của
các loại khí nguy hiểm.
Các thuốc nhuộm được thử nghiệm rất
nhạy với nhiều loại khí gây ô nhiễm không
khí, bao gồm oxit nitơ, sunfua dioxit và
acetylaldehyd. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ
tích hợp sợi phát hiện khí với các công nghệ
khác để sản xuất quần áo thông minh. Trong
tương lai, các nhà khoa học dự kiến nhằm vào
nhiều loại khí và thử nghiệm công nghệ trong
nhiều môi trường.
N.P.D, nguồn: upi.com
Theo vista.gov.vn, 19/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 19/52
Phát hiện vật liệu làm lạnh thân thiện với môi trường
Các nhà nghiên cứu ở Anh và Tây Ban
Nha đã tìm ra một chất rắn thân thiện với môi
trường có thể thay thế các loại khí không hiệu
quả và gây ô nhiễm được dùng trong hầu hết
các loại tủ lạnh và máy điều hòa không khí.
Trong điều kiện áp lực, các tinh thể
neopentylglycol dẻo mang lại hiệu quả làm
mát rất lớn, đủ để cạnh tranh với các chất tải
lạnh thông thường. Ngoài ra, vật liệu này có
giá thành rẻ, sẵn có để sử dụng rộng rãi và
hoạt động gần như ở nhiệt độ phòng. Nghiên
cứu đã được công bố trên tạp chí Nature
Communications.
Các loại khí hiện đang được sử dụng
trong đa số các tủ lạnh và máy điều hòa không
khí có tên là hydrofluorocarbon và
hydrocarbon (HFC và HC). Các khí này khi rò
rỉ vào không khí, cũng góp phần gây nóng lên
toàn cầu. "Tủ lạnh và điều hòa không khí dựa
vào HFC và HC hoạt động tương đối kém hiệu
quả", tiến sĩ Xavier Moya tại Đại học
Cambridge và là trưởng nhóm nghiên cứu nói.
"Đây là vấn đề quan trọng vì hoạt động làm
lạnh và điều hòa không khí hiện đang tiêu thụ
1/5 mức năng lượng được sản xuất trên toàn
thế giới và nhu cầu làm lạnh đang gia tăng".
Để khắc phục những hạn chế này, các nhà
khoa học vật liệu trên thế giới đã tìm kiếm
chất làm lạnh thay thế dạng rắn. TS. Moya là
một trong những người đi đầu trong lĩnh vực
này. Trong nghiên cứu mới được công bố, TS.
Moya và các cộng tác viên từ trường Đại học
Bách khoa Catalunya và Đại học Barcelona đã
mô tả những thay đổi nhiệt lớn dưới tác động
của áp lực có được nhờ các tinh thể dẻo. Các
công nghệ làm lạnh thông thường dựa vào
những thay đổi nhiệt xuất hiện khi chất lỏng bị
nén nở ra. Hầu hết các thiết bị làm lạnh hoạt
động bằng cách nén và làm nở chất lỏng như
HFC và HC. Khi chất lỏng nở ra, nó giảm
nhiệt độ và làm mát môi trường xung quanh.
Với chất rắn, quy trình làm lạnh đạt
được bằng cách thay đổi cấu trúc hiển vi của
vật liệu. Sự thay đổi này có được là nhờ sử
dụng từ trường, điện trường hoặc nhờ lực cơ
học. Trong nhiều thập kỷ qua, các hiệu ứng
calo này đã giảm sau khi có những thay đổi
nhiệt trong chất lỏng, nhưng việc phát hiện ra
các hiệu ứng barocaloric rất lớn trong tinh thể
neopentylglycol (NPG) dẻo và các hợp chất
hữu cơ liên quan khác đã giải quyết được vấn
đề. Nhờ có các liên kết hóa học, vật liệu hữu
cơ dễ nén hơn và NPG có giá thành rẻ được sử
dụng rộng rãi trong quá trình tổng hợp sơn,
polyester, chất làm dẻo và dầu nhờn. Các phân
tử của NPG, bao gồm cacbon, hydro và oxy
gần như có hình cầu và chỉ tương tác với nhau
một cách yếu ớt. Những liên kết lỏng lẻo trong
vi cấu trúc cho phép các phân tử xoay tương
đối tự do. Nén NPG gây ra những thay đổi
nhiệt lớn chưa từng có do khả năng tái cấu
hình phân tử. Mức độ thay đổi nhiệt độ này
tương đương với những thay đổi do HFC và
HC tạo ra. Việc phát hiện ra hiệu ứng
barocaloric rất lớn trong tinh thể dẻo sẽ đưa
vật liệu barocaloric trở thành ưu tiên hàng đầu
trong nghiên cứu và phát triển để đạt được khả
năng làm mát an toàn thân thiện với môi
trường mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
TS. Moya hiện đang phối hợp với Cambridge
Enterprise, công ty thương mại thuộc trường
Đại học Cambridge để đưa công nghệ mới ra
thị trường.
N.P.D, theo phys.org
Nguồn: vista.gov.vn, 23/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 20/52
CAO SU – NHỰA
Các nhà khoa học phát triển nhựa sinh học không độc hại
Một nhóm các nhà khoa học từ các
viện nghiên cứu Siberia và Đại học Mahatma
Gandhi của Ấn Độ đã tạo ra loại polymer
phân hủy sinh học với các đặc tính công nghệ
cải tiến, các sản phẩm bằng nhựa polymer này
là không độc hại và có thể duy trì độ dẻo
trong sáu tháng.
Theo các nhà khoa học nghiên cứu
công nghệ sinh học, các sản phẩm bằng
polymer thường bị hỏng do lão hóa - trên bề
mặt xuất hiện những vết nứt làm thay đổi màu
sắc và hình dạng của sản phẩm bằng nhựa.
Vấn đề này đặc biệt quan trọng đối với các
loại sản phẩm bằng nhựa phân hủy sinh học.
Một mặt, nhựa phân hủy sinh học phải thực
hiện chức năng của nó trong một thời gian
nhất định, mặt khác, sau đó sản phẩm phải
phân hủy thành các thành phần an toàn cho
môi trường.
"Các nhà khoa học đã tạo ra một loại
polymer phân hủy sinh học mới thuộc nhóm
polyhydroxyalkanoate (PGA). Nó có thể duy
trì các đặc tính cơ bản (bao gồm cả độ dẻo)
trong 180 ngày và nhiều hơn nữa, đồng thời
sở hữu những ưu điểm chính của vật liệu sinh
học: không độc hại và không gây dị ứng. Độ
bền của polymer sinh học mới sánh được với
các polyme tổng hợp. Nhờ các đặc tính này,
nhựa sinh học với độ bền cao có thể được sử
dụng trong sản xuất bao bì và các thiết bị y
tế", - đại diện của Đại học Siberia cho biết.
Tham gia dự án phát triển loại nhựa
mới có các chuyên gia công nghệ sinh học từ
Đại học liên bang Siberia, Viện Vật lý
Kirensky, Viện Vật lý sinh học, Viện Hóa học
và Công nghệ hóa học (Chi nhánh Siberian
của Viện Hàn lâm Khoa học Nga) và Đại học
Mahatma Gandhi (Ấn Độ).
Để tạo ra polymer PGA, các nhà khoa
học đã sử dụng nhà sản xuất tự nhiên của nó –
vi khuẩn Cupriavidus eutrophus B-10646.
Đặc tính quan trọng nhất của polymer thu
được với sự trợ giúp của vi khuẩn này là cấu
trúc đặc biệt cho phép xử lý polymer theo
nhiều cách khác nhau cho các mục đích công
nghiệp và y tế.
Theo các nhà khoa học, sau nửa năm,
trong điều kiện môi trường, vật liệu này dễ
dàng phân hủy với sự trợ giúp của các vi sinh
vật thành carbon dioxide và nước.
M.P, nguồn: Sputnik
Theo motthegioi.vn, 02/3/2019 Trở về đầu trang
**************
Sản xuất băng dính polyvinyl-clorua có khả năng chịu nhiệt cao
Một nhóm các nhà khoa học từ các
viện nghiên cứu Siberia và Đại học Mahatma
Gandhi của Ấn Độ đã tạo ra
Băng dính polyvinyl clorua (PVC)
được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô,
máy móc, dụng cụ và thiết bị gia dụng vì tính
chất cơ học tuyệt vời, chống cháy, đặc tính
cách điện, chống biến dạng nhiệt và khả năng
xử lý vượt trội. Tuy nhiên, các chất hóa dẻo
cho màng polyvinyl clorua có trọng lượng
phân tử thấp như dioctyl phthalate (DOP),
dibutyl phthalate (DBP) và tri-n-butyl
phosphate (TBP), v.v. và có khả năng chịu
nhiệt độ kém. Hơn nữa, các chất hóa dẻo
trọng lượng phân tử thấp này có thể di chuyển
vào lớp dính và làm giảm độ bám dính của
băng dính, do đó không đáp ứng các yêu cầu
trong ứng dụng công nghiệp. Polyvinyl clorua
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 21/52
polymer thông thường cải thiện khả năng chịu
nhiệt độ cao, nhưng không thể chịu được
nhiệt độ trên 120°C.
Ngoài ra, hiện nay, các sản phẩm băng
keo polyvinyl clorua mềm trong công nghiệp
được sản xuất bằng cách phủ trực tiếp một
chất dính loại dung môi nhạy áp suất lên
màng polyvinyl clorua mềm. Chất kết dính
loại dung môi nhạy áp suất này chứa một
lượng lớn dung môi hữu cơ, thường là
toluene. Trong quá trình phủ, dung môi hữu
cơ có thể bị bay hơi một phần vào khí quyển,
gây ô nhiễm môi trường, do đó băng dính
polyvinyl clorua thu được cũng chứa dư
lượng dung môi trên sẽ gây ô nhiễm môi
trường sử dụng. Hơn nữa, quá trình phủ của
chất dính loại dung môi nhạy áp suất có
nhược điểm là tiêu thụ năng lượng cao, diện
tích sàn lớn, do đó chi phí sản xuất cao.
Để giải quyết các vấn đề nêu trên, 1
nhóm tác giả người Trung Quốc gồm: Wang
Feng; Qi Shuqin; Jin Chunming; Li Shuang;
Yang Yukun đã nghiên cứu cải tiến băng dính
polyvinyl clorua có khả năng chịu nhiệt cao
hơn khoảng từ 130-1500C và đã đăng ký sáng
chế US2019040288, được công bố vào ngày
7/2/2019.
Theo sáng chế, một phương pháp sản
xuất băng keo polyvinyl clorua có khả năng
chịu nhiệt độ cao, gồm: lớp phủ, chất kết dính
và màng polyvinyl clorua.
- Lớp phủ, chất kết dính (chất keo):
Là loại chất kết dính nhạy cảm với áp
suất - nóng chảy - liên kết UV ngang lên
màng polyvinyl clorua, trong đó liên kết
ngang được hình thành bằng cách chiếu tia
UV với một bộ đèn UV. Chất kết dính này
gồm một chất đồng trùng hợp của một hay
nhiều chất quang hóa polyme với một
monome acryat, hoặc hỗn hợp của một
oligome có chứa một hoặc nhiều chất quang
hóa polyme với polyme acryit – là các loại
este acryit, như: n-butyl acryit (BA), metyl
metacryit (MMA),... Chất kết dính này còn
chứa chất ổn định nhiệt, chất ổn định quang,
nhựa và chất làm dẻo, ngoài ra, để ngăn ngừa
sự lão hóa của chất kết dính có thể thêm vào
một lượng chất chống oxy hóa thích hợp. Độ
nhớt nóng chảy của chất kết dính nhạy cảm
với áp suất nóng chảy là một thông số rất
quan trọng và cường độ của độ nhớt nóng
chảy có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phủ.
Trong quá trình phủ trực tiếp, để tăng tốc độ
phủ, cần phải tăng nhiệt độ của chất dính lên
150°C hoặc cao hơn để giảm độ nhớt. Tuy
vậy, sự gia tăng nhiệt độ của chất kết dính
trong quá trình phủ sẽ có nhiều tác động tiêu
cực, chẳng hạn như phá hủy các chất nền
không chịu được nhiệt độ cao, gây biến dạng,
và làm tăng tính không ổn định của chất dính.
Chất kết dính được sử dụng trong sáng chế
này có oligome chứa chất quang hóa trùng
hợp có thể làm giảm độ nhớt của chất kết
dính nóng chảy, do đó làm giảm nhiệt độ lớp
phủ để bảo vệ tốt hơn cho chất nền polyvinyl
clorua. Việc sử dụng chất quang hóa có trọng
lượng phân tử cao trong thành phần của chất
kết dính này có thể làm giảm thêm độ bay hơi
của lớp dính, giúp băng dính có thể đáp ứng
tốt yêu cầu bảo vệ môi trường. Lượng phủ
chất kết dính này lên màng PVC là khoảng 10
- 35 g/cm2. Đèn UV là đèn thủy ngân hoặc
đèn LED, có năng lượng chiếu xạ UV ít nhất
10 mJ/cm2. Hơn nữa, lớp phủ được thực hiện
bằng phương pháp phủ khe, phủ thanh hoặc
cán ép. Ta biết rằng chất kết dính nhạy cảm
với áp suất - nóng chảy - UV liên kết ngang
không chứa dung môi, do đó có lợi thế bảo vệ
môi trường và tiết kiệm năng lượng.
- Màng polyvinyl clorua:
Ngoài thành phần chính là nhựa
polyvinyl clorua, màng polyvinyl clorua chịu
nhiệt độ cao còn chứa các chất nền như: chất
hóa dẻo polymer lỏng, chất hóa dẻo polymer
rắn và chất ổn định nhiệt. Chất hóa dẻo
polymer lỏng được sử dụng trong sáng chế là
polyetylen glycol lỏng và polypropylen
glycol lỏng. Chất hóa dẻo polyme rắn được
sử dụng là các chất đồng trùng hợp: ethylene-
vinyl acetate (EVA), ethylene-methyl acrylate
(EMA), ethylene-ethyl acrylate (EEA),
ethylene-butyl acrylate (EBA), bột cao su
nitrile butadiene (NBR) và polyetylen clo hóa
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 22/52
(CPE), v.v ... Chất ổn định nhiệt được sử
dụng là chất lỏng không chì hoặc các chất ổn
định: bari / kẽm rắn, cadmium / barium / kẽm,
canxi / kẽm hoặc chất ổn định organotin.
Ngoài ra, một số chất màu và chất độn
được sử dụng thêm khi cần thiết. Việc sử
dụng chất nền cho màng polyvinyl clorua có
thể làm tăng nhiệt độ lớp phủ nóng chảy cho
băng dính lên 150°C, giúp tăng tốc độ phủ và
tăng hiệu quả sản xuất. Ngoài ra, một chất
làm dẻo polymer được thêm vào màng
polyvinyl clorua để giảm sự di chuyển của
chất hóa dẻo trong màng sang lớp dính. Điều
đó có nghĩa là trong quá trình bảo quản và sử
dụng băng dính, một lượng nhỏ chất hóa dẻo
di chuyển từ chất nền sang lớp dính có thể
xảy ra, nhưng hiệu suất của băng dính vẫn có
thể được giữ lại để đáp ứng các yêu cầu cho
ứng dụng trong ngành giúp cho băng dính
polyvinyl clorua được sản xuất theo sáng chế
thân thiện với môi trường và có khả năng chịu
nhiệt độ cao. Để ngăn chất nền màng
polyvinyl clorua không bị hư hại trong quá
trình chiếu xạ UV, màng polyvinyl clorua cần
được bảo vệ bằng cách làm mát, có thể là làm
mát bằng nước, làm mát không khí hoặc sử
dụng cả hai cách làm mát cùng một lúc.
Theo phương pháp trên, chất kết dính
nhạy cảm với áp suất - nóng chảy - UV liên
kết ngang được phủ dưới dạng nóng chảy vào
màng polyvinyl clorua có độ dày 0,15 mm và
lớp dính có độ dày 20 μm được sản xuất đáp
ứng các thông số kỹ thuật trong ứng dụng
công nghiệp. Ngoài ra, băng dính còn có khả
năng chịu nhiệt độ cao thích hợp cho việc
quấn và bó các bó cáp, đặc biệt là các loại cáp
dùng trong ô tô.
Minh Thư dịch
Nguồn: cesti.gov.vn, 22/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Quy trình tái chế nhựa phế liệu thành sản phẩm hóa dầu có giá trị cao
Một nhóm các nhà khoa học từ các
viện nghiên cứu Siberia và Đại học Mahatma
Gandhi của Ấn Độ đã tạo ra loại polymer
phân hủy sinh học với các đặc tính công nghệ
cải tiến, các sản phẩm bằng nhựa polymer này
Theo báo cáo của Tổ chức Bảo tồn
Thiên nhiên Thế giới - WWF, lượng rác thải
nhựa (nhựa phế liệu) hiện đang tàn phá hệ
sinh thái và các loài hoang dã. Hơn 270 loài
được ghi nhận bị tổn thương do vướng phải
rác thải nhựa và hơn 240 loài được ghi nhận
là ăn phải đồ nhựa. Hàng năm, cả con người
và các loài động vật phải tiếp nhận nhựa vào
cơ thể thông qua thực phẩm và nguồn nước
uống. Đồng thời báo cáo còn nêu ra số liệu
cảnh báo, tới năm 2030 sẽ có thêm 104 triệu
tấn nhựa phế liệu có khả năng gây ô nhiễm
các hệ sinh thái của trái đất, nếu như không
quyết liệt thay đổi tình trạng hiện thời. Việt
Nam hiện được coi là một trong những quốc
gia thải ra biển lượng rác thải nhựa lớn nhất
thế giới (Theo moitruong.com.vn, Báo cáo về
rác thải nhựa toàn cầu, 5/3/2019)
Hiện nay, rác thải nhựa hầu hết được
chuyển đến các bãi chôn lấp, đốt hoặc một
phần nhỏ được tái chế. Thống kê năm 2009
của Hiệp hội Nhựa Châu Âu chỉ ra rằng
khoảng 24,4 triệu tấn chất thải nhựa được tạo
ra ở châu Âu, trong đó, 53,9% rác thải nhựa
được tái chế và 46,1% còn lại được đem chôn
lấp. Vì vậy, việc chôn lấp rác thải nhựa ngày
càng khó khăn.
Sáng chế US10233395 được đăng ký
tại Mỹ vào ngày 19/3/2019 của nhóm tác giả
thuộc nhiều quốc gia gồm Ward Andrew
Mark [Anh]; Oprins Armo Johannes Maria
[Hà Lan]; Narayanaswamy Ravichander [Ấn
Độ] đã nghiên cứu thành công Quy trình tái
chế nhựa phế liệu (MWP) thành sản phẩm
hóa dầu có giá trị cao.
Nhựa phế liệu gồm: polyolefin,
polyethylen, polypropylen, polystyren,
polyetylen terephthalate (PET), polyvinyl
clorua (PVC), polyamide, polycarbonate,
polyurethane, polyester, cao su tự nhiên và
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 23/52
tổng hợp, lốp xe, vật liệu nhựa tổng hợp, hợp
kim nhựa, nhựa hòa tan trong dung môi, sinh
khối, dầu sinh học và dầu mỏ.
Sáng chế đề cập các bước thực hiện
trong quy trình, gồm:
- Nhiệt phân hỗn hợp MPW cung cấp
sản lượng khí và lỏng. Sản phẩm khí rất giàu
thành phần olefinic – là chất hóa dầu có giá
trị cao, và các sản phẩm lỏng rất giàu chất
thơm. Tùy thuộc vào mức độ hoạt động trong
lò phản ứng nhiệt phân, năng suất của olefin
và chất thơm có thể tăng lên. Sản phẩm nhiệt
phân lỏng có tất cả các loại hợp chất thơm với
các tỷ lệ khác nhau, ví dụ như parafin, iso-
parafin, naphten, olefin và các chất thơm
khác.
- Tách sản phẩm lỏng từ lò nhiệt nhân
thành dòng chất lỏng có hàm lượng chất thơm
cao và dòng chất lỏng có hàm lượng chất
thơm thấp. Sau đó kết hợp dòng chất lỏng có
hàm lượng chất thơm thấp với các nguồn
nguyên liệu hydrocracker qua lò phản ứng
hydrocracking tiếp tục tạo thành 2 dòng sản
phẩm khí và lỏng. Dòng sản phẩm khí này
tiếp tục xử lý thành sản phẩm hóa dầu có giá
trị cao.
- Kết hợp 2 dòng khí từ lò nhiệt phân
và từ lò phản ứng hydrocraking, sau đó chia
thành nhiều phần, một phần chiếu sáng, một
phần C2, một phần C3 và một phần C4 trước
khi xử lý tiếp. Phân đoạn C2 đem xử lý
cracking hơi nước, phân đoạn C3 xử lý khử
hydro propan và phân đoạn C4 xử lý khử
hydro butan, hỗn hợp bao gồm cả phân đoạn
C3 và C4 được xử lý khử hydro propan /
butan kết hợp
Các nhà phát minh sáng chế đã nghiên
cứu được rằng, bằng cách kết hợp dòng chất
lỏng từ lò nhiệt phân với các nguồn nguyên
liệu hydrocracker khi đưa vào cột chưng cất
khí quyển hoặc chưng cất chân không sẽ tạo
ra asphalten ở trạng thái hòa tan (thông
thường các asphalten ở trạng thái kết tủa) và
do đó sẽ làm giảm sự tắc nghẽn của các chất
xúc tác thủy hóa, kết quả là nguồn nguyên
liệu cho phản ứng hydrocracking có đường
cong sôi tương tự như dầu thô.
Cũng bằng cách kết hợp trên, theo
sáng chế, có thể giảm được hàm lượng kim
loại, hàm lượng lưu huỳnh, độ nhớt trong
nguyên liệu cho phản ứng hydrocraking
Các điều kiện vận hành cho lò phản
ứng nhiệt phân gồm: nhiệt độ: 550-730 độ C,
Chất xúc tác gồm: chất xúc tác cracking
(FCC) và chất xúc tác zeolit ZSM-5, trong đó
chất xúc tác zeolit ZSM-5 chiếm ít nhất 10%
khối lượng thành phần xúc tác. Nên thực hiện
phản ứng nhiệt phân sao cho 90% dòng sản
phẩm chất lỏng sôi dưới 350°C.
Các điều kiện xử lý lò phản ứng
hydrocracking gồm: Nhiệt độ từ 330-500 độ
C, áp suất từ 70-200 bar, lò phản ứng cố định,
sôi hoặc bùn. Chất xúc tác cho quá trình
hydrocracking: Co—Mo/Ni—Mo trên
alumina hoặc những chất khác được sử dụng
trên thị trường.
Theo nghiên cứu của nhóm tác giả
phát minh sáng chế trên có thể xử lý lượng
lớn các loại nhựa phế liệu giúp giải quyết vấn
đề ô nhiễm môi trường đồng thời đem lại
nguồn nhiên liệu tái tạo có giá trị cao phục vụ
cho nhu cầu của con người.
Minh Thư dịch
Nguồn: cesti.gov.vn, 26/4/2019 Trở về đầu trang
**************
SINH HỌC
Các nhà khoa học Trung Quốc biến chất thải nông nghiệp thành nhiên liệu hàng không
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 24/52
Các nhà khoa học Trung Quốc đã thiết
kế một phương pháp để biến chất thải nông
nghiệp thành nhiên liệu hàng không mật độ
cao, có thể làm giảm lượng khí thải carbon
dioxide từ ngành hàng không.
Các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý hóa
học Đại Liên thuộc Viện Khoa học Trung
Quốc sử dụng cellulose, thành phần chính của
chất thải nông nghiệp và lâm nghiệp, làm
nguyên liệu để sản xuất một loại hợp chất
polycyoalkane.
Hợp chất này có điểm đóng băng thấp
hơn và mật độ cao hơn so với nhiên liệu máy
bay thông thường. Nó có thể được sử dụng
thay thế cho nhiên liệu hàng không mật độ cao
hiện có hoặc làm phụ gia để cải thiện hiệu quả
của các loại nhiên liệu hàng không khác.
Nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ
sinh khối và có mật độ cao hơn giúp máy bay
có thể bay xa hơn và mang nhiều hơn so với
những máy bay sử dụng nhiên liệu máy bay
thông thường. Điều này sẽ giúp giảm số lượng
chuyến bay, do đó giảm thiểu lượng khí thải
carbon dioxide, theo nhóm nghiên cứu.
Nghiên cứu cung cấp một chiến lược
mới để sản xuất nhiên liệu hàng không tiên
tiến với cellulose. Các nhà nghiên cứu vẫn
đang thực hiện các cải tiến, và dự kiến sẽ được
thương mại hóa trong từ 3 đến 5 năm tới.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Joule.
P.A.T, theo xinhuanet.com
Nguồn: vista.gov.vn, 01/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Phát hiện nhanh chóng mức độ bệnh tật bằng biochip tăng cường công nghệ nano
Tiến sỹ Bharath Babu Nunna đã nghiên cứu phát
triển thành công một biochip tăng cường công nghệ
nano có thể phát hiện sớm ung thư, sốt rét và các
bệnh do virus như viêm phổi trong quá trình tiến
triển bằng xét nghiệm máu pinprick
(kim chích máu). Nguồn: NJIT
Sự khó khăn trong việc phát hiện
nhanh một lượng đáng kể bệnh lưu chuyển
trong máu đã cho thấy trở ngại lớn trong việc
phát hiện và điều trị các bệnh ung thư tiến
triển lén lút chỉ với một vài triệu chứng. Tuy
nhiên, với một thiết bị sinh học điện hóa mới,
có khả năng xác định được các dấu hiệu nhỏ
nhất mà các dấu ấn sinh học này phát ra đã
giúp các nhà phát minh Viện Công nghệ New
Jersey (NJIT) có hy vọng trong việc thu hẹp
khoảng cách này.
Nghiên cứu của họ trong việc phát
hiện bệnh là một minh họa về sức mạnh của
cảm biến điện và vai trò ngày càng tăng của
các kỹ sư trong nghiên cứu y học. Tiến sỹ
Bharath Babu Nunna, NJIT, cho biết: “Lý
tưởng nhất là sẽ tạo có một xét nghiệm đơn
giản, rẻ tiền - dùng để khám cho bệnh nhân đi
khám thường xuyên trong trường hợp không
có triệu chứng cụ thể - để sàng lọc một số
bệnh ung thư thầm lặng, nguy hiểm hơn”.
Tiến sỹ Bharath Babu Nunna đã phối
hợp với Eon Soo Lee, trợ lý giáo sư về kỹ
thuật cơ khí nhằm phát triển thành công một
biochip tăng cường công nghệ nano có thể
phát hiện sớm ung thư, sốt rét và các bệnh do
virus như viêm phổi trong quá trình tiến triển
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 25/52
bằng xét nghiệm máu pinprick (kim chích
máu). Thiết bị này của họ bao gồm một kênh
microfluidic qua đó một lượng máu nhỏ chảy
qua một nền tảng công nghệ cảm biến được
bọc phủ bằng các tác nhân sinh học liên kết
với các dấu ấn sinh học của bệnh trong chất
lỏng cơ thể như máu, nước mắt và nước tiểu,
từ đó kích hoạt một ống nano điện báo hiệu
sự hiện diện của chúng. Trong nghiên cứu
được công bố gần đây trên tạp chí Nano
Covergence, Nunna và các đồng tác giả đã
chứng minh việc sử dụng hạt nano vàng để
tăng cường phản ứng tín hiệu cảm biến của
thiết bị trong phát hiện ung thư và trong số
những phát hiện khác.
Một trong những cải tiến cốt lõi của
thiết bị là khả năng tách huyết tương khỏi
máu toàn phần trong các kênh vi lỏng của nó.
Huyết tương mang các dấu ấn sinh học của
bệnh và do đó cần phải tách nó ra để tăng
cường “tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu” để kết quả
xét nghiệm có độ chính xác cao. Thiết bị độc
lập này có thể phân tích mẫu máu trong vòng
hai phút mà không cần thiết bị bên ngoài.
Cũng trong một bài báo gần đây trên tạp chí
BioNanoScience, Nunna, Lee và các đồng tác
giả của họ đã trình bày chi tiết những phát
hiện của họ về sự thay đổi độ nhạy dựa trên
dòng chảy vi lỏng. Nunna hiện là nghiên cứu
sinh bậc sau tiến sĩ tại Trường Y Harvard.
Ông đang cùng với Su Ryon Shin, giảng viên
khoa y học phát triển các cơ quan in 3-D-
biopids tiến hành nghiên cứu mở rộng chuyên
môn về các nền tảng vi lỏng, sử dụng chúng
trong các nghiên cứu tạo ra các cơ quan - các
cơ quan nhân tạo trên vi mạch bao gồm các tế
bào nuôi cấy trong hydrogel để thử nghiệm y
tế.
Bằng cách đo nồng độ bioarker được
tiết ra từ các cơ quan in sinh học 3-D đã được
chích thuốc, nhóm nghiên cứu có thể nghiên
cứu tác dụng của thuốc trên một số cơ quan
mà không gây hại cho bệnh nhân còn sống.
Tạo ra các cơ quan nhân tạo cho phép họ thử
nghiệm tự do. Theo ông, công việc nghiên
cứu này tại Harvard có thể được áp dụng
trong y học tái sinh. Mục tiêu là phát triển các
cơ quan 3-D-bioprinted đầy đủ chức năng và
các mô 3-D có liên quan về mặt lâm sàng để
giải quyết vấn đề thiếu hụt của người hiến
trong ghép tạng. Nunna nói rằng nghiên cứu
của ông tại Trường Y Harvard sẽ mở rộng
kiến thức về vi lỏng lập trình và kỹ thuật cảm
biến điện hóa chính xác, từ đó sẽ giúp ông
phát triển công nghệ biochip của mình. Mục
tiêu là có được một xét nghiệm đơn giản, tiêu
chuẩn để chẩn đoán ung thư nhằm tránh các
bước chẩn đoán phức tạp, thông thường. Theo
thiết kế hiện tại, thiết bị sẽ cung cấp cả kết
quả định tính và định lượng của kháng
nguyên ung thư trong các mẫu máu, cung cấp
thông tin về sự hiện diện và mức độ nghiêm
trọng của ung thư. Bước tiếp theo của họ sẽ là
mở rộng nền tảng để phát hiện nhiều căn bệnh
bằng cách sử dụng một mẫu máu duy nhất thu
được bằng một mũi chích.
“Mặc dù công nghệ chăm sóc sức khỏe
được coi là một công nghệ phát triển nhanh,
nhưng vẫn còn nhiều nhu cầu chưa được đáp
ứng cần được giải quyết. Chẩn đoán các bệnh
mà có thể gây tử vong ở giai đoạn đầu sẽ là
chìa khóa để cứu sống và cải thiện kết quả
điều trị bệnh nhân. Hiện nay nhu cầu về công
nghệ chăm sóc sức khỏe, bao gồm một nền
tảng chẩn đoán phổ quát có thể cung cấp kết
quả tức thì tại phòng khám của bác sĩ và các
cơ sở chăm sóc khác là rất lớn”, ông nhấn
mạnh.
Các thiết bị chẩn đoán hiện tại cần tối
thiểu bốn giờ chuẩn bị mẫu thông qua các
trung tâm chẩn đoán tập trung thay vì tại cơ
sở phòng khám của bác sỹ.
P.T.T, theo phys.org
Nguồn: vista.gov.vn, 05/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 26/52
Protein mới cho việc chỉnh sửa gen có thể cải thiện điều trị bệnh, sản xuất bền vững
Các nhà nghiên cứu của Đại học Purdue đã phát
triển thành công công nghệ mới có thể thay đổi cách
tiếp cận chỉnh sửa gen. NgAgo được lập trình với
ADN dẫn hướng (màu đỏ) để cắt AND (màu tím) tại
các vùng cụ thể, cho phép chỉnh sửa gen chính xác.
Nguồn: Kevin Solomon / Đại học Purdue
Phương pháp chỉnh sửa gen là công
nghệ thu hút sự quan tâm lớn và cũng là công
nghệ gây nhiều tranh cãi. Tháng trước, một bộ
phận của Tổ chức Y tế Thế giới đã kêu gọi
một cơ quan đăng ký quốc tế theo dõi toàn bộ
các nghiên cứu về chỉnh sửa bộ gen của con
người.
Mới đây, các nhà nghiên cứu của Đại
học Purdue đã phát triển thành công một công
nghệ mới có thể thay đổi cách tiếp cận chỉnh
sửa gen trong tương lai. Nhóm nghiên cứu
trình bày nghiên cứu này tại Hội nghị Quốc
gia của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, Orlando.
Một trong những phương pháp đang được sử
dụng rộng rãi nhất để chỉnh sửa gen là công
nghệ CRISPR-Cas9. Phương pháp này yêu cầu
cần có một trình tự hoặc mô-đun nhất định cho
chức năng để hạn chế các sửa đổi.
“CRISPR có thể dễ dàng lập trình để cắt và
chỉnh sửa bất kỳ trình tự ADN nào ở các loài
khác nhau. Tuy nhiên, nó đòi hỏi một trình tự
nhất định để chức năng hạn chế sửa đổi đối
với các khu vực nhất định”, Kevin Solomon,
giáo sư trợ lý kỹ thuật nông nghiệp và sinh
học, người đứng đầu Purdue, nói. Bước quan
trọng đầu tiên trong việc chỉnh sửa bộ gen của
một sinh vật là lựa chọn trình tự gen mục tiêu.
Trong hệ thống CRISPR/Cas9 bao gồm hai đại
phân tử chính bao gồm một protein Cas9- một
protein có hoạt tính như một enzyme cắt tại vị
trí chuyên biệt (endonuclease) và một RNA
dẫn đường (guide RNA), tương tác nhau để
tạo thành một phức hợp có thể xác định trình
tự mục tiêu với độ chọn lọc cao. Các protein
Cas9 chịu trách nhiệm cho việc định vị và cắt
ADN mục tiêu, cả trong tự nhiên và trong các
hệ thống CRISPR/Cas9 nhân tạo. Một protein
Cas9 có cấu tạo gồm 6 tiểu phần: REC I, REC
II, cầu nối Helix, PAM Interacting, HNH và
RuvC.
Có nhiều căn bệnh ở người, bao gồm
một số loại ung thư, là do đột biến tại các vị trí
cụ thể trong bộ gen. Nhóm Purdue đã tạo ra
một phương pháp sử dụng protein Argonaute
từ Natronobacterium gregoryi (NgAgo) và
cung cấp ADN như một “thiết bị dẫn hướng”
để cho phép sửa đổi bất cứ nơi nào trên bộ
gen, cung cấp các tùy chọn mới để có khả
năng cải thiện sản xuất, điều trị bệnh, khám
phá ra thuốc mới và sản xuất cây trồng.
“Mặc dù vẫn còn nhiều việc phải làm, chúng
tôi đã chỉ ra rằng những chiếc kéo phân tử này
có thể chỉnh sửa các vùng ADN trước đây
không thể tiếp cận được bằng các công nghệ
hiện tại", Ths.Michael Mechikoff, thành viên
của nghiên cứu cho biết.
“Một trong những người bạn thân nhất
của tôi đã chết vì căn bệnh ung thư do biến thể
di truyền cách đây vài năm vì thế tôi luôn mơ
về một kịch bản khác cho người bạn của mình
được sống trong thời đại mà kỹ thuật di truyền
là một lựa chọn thường xuyên và an toàn để
điều chỉnh các rối loạn di truyền. Với tiềm
năng của công nghệ của chúng tôi, tôi dự
đoán một tương lai căn bệnh di truyền chỉ còn
là lịch sử đối với con người”, Kok Zhi Lee,
nghiên cứu sinh bậc tiến sĩ bày tỏ.
Hiện nhóm nghiên cứu đã làm việc với
Văn phòng Thương mại Công nghệ Purdue để
xin bằng sáng chế tiện ích về công nghệ. Họ
cũng đang tìm kiếm đối tác và những người
khác quan tâm đến việc phát triển và cấp phép
cho nó.
P.T.T, theo phys.org/news
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 27/52
Nguồn: vista.gov.vn, 05/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Áp dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR Cas-9 trên loài bò sát
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại
trường Đại học Georgia (Hoa Kỳ) đã áp dụng
thành công kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-
Cas9 trên các loài bò sát. Trong báo cáo kết
quả nghiên cứu của mình, nhóm đã mô tả chi
tiết kỹ thuật mới và hiệu quả của nó trong
những thử nghiệm được thực hiện trên thằn
lằn.
Trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa
học đã sử dụng kỹ thuật CRISPR Cas-9 trong
rất nhiều thí nghiệm nhằm mục đích tìm hiểu
thêm về quy trình, cách thức hoạt động cũng
như ứng dụng có thể sử dụng. Nhưng ngay từ
đầu, các nhà nghiên cứu cho rằng không thể
áp dụng CRISPR trên cơ thể loài bò sát do hệ
thống sinh sản của chúng khá độc đáo, ví dụ,
ở loài thằn lằn nhỏ Anole, con cái thường lưu
trữ tinh trùng trong vòi trứng trong thời gian
rất lâu để sử dụng khi thuận tiện nhất, chính
điều này gây khó khăn cho việc sử dụng
CRISPR Cas-9 ở chúng. Ngoài ra, việc thực
hiện thao tác tiêm protein CRISPR mà không
làm hỏng lớp vỏ trứng cũng như không gây
ảnh hưởng đến sự phát triển của phôi cũng
được coi là một thách thức. Tuy nhiên, khó
khăn không có nghĩa là không thể, nhóm
nghiên cứu ở Georgia đã phát triển phương
pháp chỉnh sửa thành công các tế bào ở một
số loài thằn lằn bằng cách áp dụng công cụ
CRISPR Cas-9.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học
đã tiến hành thử nghiệm trên một số con
anole cái. Họ sử dụng công cụ CRISPR-Cas9
để tiêm trực tiếp các protein CRISPR vào tế
bào trứng (hay còn gọi là noãn) vốn vẫn còn
nằm bên trong buồng trứng của thằn lằn mẹ
trước khi quá trình thụ tinh diễn ra. Sau đó,
trứng được thụ tinh tự nhiên. Tổng cộng,
nhóm nghiên cứu đã tiêm công cụ chỉnh sửa
vào 146 quả trứng của 21 cá thể thằn lằn.
Trong các thí nghiệm, CRISPR Cas-9 đã
được lập trình để chỉnh sửa gen tyrosinase -
chịu trách nhiệm quy định màu sắc của thằn
lằn con. Khi gen này bị vô hiệu hóa, thằn lằn
con khi sinh ra sẽ mắc bệnh bạch tạng. Nhóm
báo cáo rằng kỹ thuật chỉnh sửa đã được áp
dụng thành công khi vài tuần sau đó, bốn cá
thể thằn lằn con bạch tạng ra đời. Các nhà
nghiên cứu cho biết có thể áp dụng kỹ thuật
này đối với các loài thằn lằn khác.
Sau quá trình quan sát và phân tích,
nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng tất cả gen
tyrosinase được sửa đổi ở những cá thể thằn
lằn con bị đột biến (mắc bệnh bạch tạng) đều
được thừa hưởng gen đột biến từ cả bố lẫn
mẹ. Theo các nhà khoa học, điều này có
nghĩa rằng kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR
hoạt động rất hiệu quả trên cơ thể thằn lằn mẹ
và thời gian kéo dài hơn so với dự kiến, gây
ra đột biến gen của thằn lằn bố mẹ sau khi
quá trình thụ tinh diễn ra.
P.K.L, theo phys.org
Nguồn: vista.gov.vn, 19/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Nghiên cứu ADN ung thư giúp khám phá nguyên nhân hóa học cụ thể của khối u
Trong vòng hơn một thế kỷ qua, chúng
ta đều nhận thức được rằng việc tiếp xúc với
một số tác nhân môi trường nhất định có thể
dẫn đến sai hỏng ADN, tạo nên các đột biến ở
các gen và cuối cùng gây ra bệnh ung thư. Tuy
nhiên, việc xác định cụ thể mối tương quan
giữa từng loại ung thư với các tác nhân gây
ung thư, chẳng hạn như tia UV hoặc khói
thuốc lá không phải là một việc đơn giản. Mới
đây, một nhóm các nhà khoa học đến từ
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 28/52
Vương quốc Anh đã lần đầu tiên phát triển
một phương pháp xác định các mẫu đột biến
cụ thể trong các khối u liên kết với một số chất
gây ung thư.
Nhà nghiên cứu Serena Nik-Zainal đến
từ trường Đại học Cambridge cho biết: "Mẫu
đột biến là dấu tay mà các chất sinh ung thư
để lại trên ADN, và giống như dấu tay, mỗi
mẫu đột biến là duy nhất. Nếu coi khối u là
hiện trường vụ án và chúng tôi trong vai trò
các nhà khoa học pháp y, thì cần dựa vào
những mẫu đột biên này để xác định thủ phạm
và đồng phạm chịu trách nhiệm về khối u".
Để tạo ra danh mục các mẫu đột biến,
đầu tiên, nhóm nghiên cứu cho các tế bào gốc
đa tiềm năng cảm ứng (ipsCells) với một loạt
các chất môi trường gây ung thư. Bằng việc sử
dụng công nghệ giải trình tự toàn bộ hệ gen,
nhóm nghiên cứu có thể xác định dấu tay đột
biến cụ thể từ 41 tác nhân gây ung thư, như
các loại hóa chất độc hại có trong khói thuốc
lá, khói từ động cơ diesel hoặc trong một số
loại thực phẩm.
Cũng trong nghiên cứu, các nhà khoa
học đo lường mức độ gây tổn hại trên thực tế
của từng chất gây ung thư cụ thể, đồng thời,
xác định một số mối liên kết giữa các nhân tố
nguy cơ và loại ung thư cụ thể, ví dụ như: giữa
tác nhân là tia UV với bệnh ung thư hắc tố,
hay khói thuốc với bệnh ung thư phổi. Bên
cạnh đó, các tác nhân gây ung thư khác được
phân tích thể hiện kích thước hiệu ứng nhỏ
hơn. Vì vậy, các nhà nghiên cứu lưu ý cần
thận trọng trong việc sử dụng nghiên cứu này
để khẳng định mối quan hệ nhân quả giữa một
số bệnh ung thư và những hình thức phơi
nhiễm môi trường cụ thể.
Thực tế, nghiên cứu không nhắm đến
việc tìm ra nguyên nhân cuối cùng duy nhất
cho tất cả các bệnh ung thư. Nhiều tác nhân
sinh ung thư được kiểm tra biểu hiện các mẫu
gây đột biến yếu đến mức khó có thể kết luận
rằng tác nhân là nguyên nhân duy nhất gây
loại ung thư nhất định. Nhóm nghiên cứu cho
biết trong thời gian tới, họ sẽ lập danh mục các
mẫu gây đột biến được tìm thấy trong các khối
u, vì ý nghĩa pháp lý của nghiên cứu này có
thể đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với
những người làm việc trong các ngành công
nghiệp nơi họ thường xuyên phải tiếp xúc với
các loại hóa chất độc hại hay chính là các tác
nhân gây ung thư phổ biến.
Không thể phủ nhận nghiên cứu là một
bước đột phá ấn tượng trong việc giúp các nhà
khoa học hiểu rõ hơn về nguồn gốc cụ thể của
từng loại ung thư. Việc tìm hiểu chính xác
nhân tố nguy cơ gây ung thư cụ thể sẽ giúp các
nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe đưa
ra lời khuyên hiệu quả hơn, giúp tránh tiếp xúc
với các tác nhân gây ung thư trong tương lai.
"Nghiên cứu của chúng tôi sẽ cho phép các
bác sĩ trong tương lai khả năng xác định
những thủ phạm gây ra ung thư", Nik-Zainal
chia sẻ. "Thông tin vô giá này cũng giúp cung
cấp các biện pháp nhằm hạn chế sự tiếp xúc
với các chất gây ung thư nguy hiểm tiềm
tàng".
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí
Cell.
P.K.L, theo newatlas.com
Nguồn: vista.gov.vn, 19/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Anh phát triển công nghệ tái sinh mô giúp vết thương mau lành
Công nghệ mới do các nhà khoa học
Anh phát triển sẽ tạo ra một thế hệ keo phẫu
thuật thông minh và băng vết thương mới, đặc
biệt là đối với các vết thương mạn tính, có tác
dụng tái sinh mô.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 29/52
Công nghệ hoàn toàn mới cho phép các tế bào
phát triển ma trận ngoại bào nhân tạo của
riêng chúng, giúp các tế bào tự bảo vệ và
phát triển sau khi cấy ghép - Ảnh : Pixabay
Theo tạp chí Nature Communications ,
các nhà khoa học Anh ở Đại học Bristol đã đề
xuất một công nghệ mới sẽ tạo ra một thế hệ
keo phẫu thuật thông minh và băng vết thương
mới, đặc biệt là đối với các vết thương mạn
tính. Các nhà khoa học đã thay đổi màng của
tế bào gốc trung mô ở người (the membrane of
human mesenchymal stem cells - hMSCs)
bằng cách sử dụng thrombin, một enzyme giúp
chữa lành vết thương.
Khi các tế bào được biến đổi được đặt
trong dung dịch có protein máu fibrinogen,
chúng sẽ tự động hợp nhất với nhau thông qua
sự phát triển của hydrogel tự nhiên nằm trên
bề mặt các tế bào. Trong quá trình này, các
chấn thương khác nhau có thể được tái tạo một
cách hiệu quả, nhờ có rất nhiều fibrinogen
trong máu (Fibrinogen là một yếu tố đông máu
(yếu tố I), một protein rất cần thiết cho sự hình
thành cục máu đông).
Ngoài ra, cấu trúc tế bào ba chiều thu
được còn có thể sử dụng để phát triển các mô
và các cơ quan nhân tạo. Tiến sĩ Adam
Perriman từ Đại học Bristol khẳng định các
đồng nghiệp của ông đã phát triển một công
nghệ hoàn toàn mới cho phép các tế bào phát
triển ma trận ngoại bào nhân tạo (artificial
extracellular matrix) của riêng chúng, giúp các
tế bào tự bảo vệ và phát triển sau khi cấy ghép.
Vũ Trung Hương
Nguồn: motthegioi.vn, 25/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Các nhà khoa học vừa tạo ra một vật liệu sinh học hoàn toàn mới
Một vật liệu sinh học mới được tạo ra
trong phòng thí nghiệm sinh học của Đại học
Cornell (Mỹ) vừa được công bố có những
tính năng vô cùng đặc biệt và gây tranh cãi.
Cụ thể, loại vật liệu sinh học này đã sử
dụng DNA tổng hợp để liên tục và tự động tổ
chức, lắp ráp, tái cấu trúc chính nó trong một
quá trình tương tự như cách các tế bào sinh
học và mô phát triển. Các nhà nghiên cứu gọi
là quá trình "chuyển hóa nhân tạo".
Một loại vật liệu sinh học hoàn toàn mới
đang khiến giới khoa học xôn xao
Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Mỹ
chưa sẵn sàng thừa nhận rằng họ đã tạo ra
một loại máy móc giống như vật thể sống
thật.
Có thể hiểu đây là một loại “cỗ máy
hữu cơ” do con người chế tạo và có khả năng
vận động, tiêu tốn tài nguyên cho năng lượng,
phát triển, phân rã và phát triển, cuối cùng
là… chết.
Dan Luo, giáo sư kỹ thuật sinh học và
môi trường tại Đại học Nông nghiệp và Khoa
học Đời sống tại Cornell, cho biết: "Chúng tôi
đang giới thiệu một khái niệm vật liệu hoàn
toàn mới. Chúng tôi không tạo ra thứ gì đó
còn sống, nhưng chúng tôi đang tạo ra các vật
liệu giống như thật hơn bao giờ hết”.
Theo nghiên cứu được công bố, vật
liệu sinh học đặc biệt của các nhà khoa học
Mỹ có thể coi ngang hàng với các sinh vật
phức tạp về mặt sinh học như nấm mốc.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 30/52
Nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học
Cornell tiết lộ đã phát triển một loại robot của
riêng họ bằng vật liệu sinh học dựa trên
DNA. Công việc này hiện vẫn còn ở giai
đoạn sơ khai, nhưng ý nghĩa của các loại máy
móc tự sinh sản là rất khó tin.
Chính vì vậy, một cuộc tranh luận về
việc liệu robot có thể "sống" này đang được
giới nghiên cứu rất quan tâm.
Trang Phạm, theo Science Times
Nguồn: dantri.com.vn, 22/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Chế tạo máy tính tế bào lõi kép sinh tổng hợp
Kiểm soát biểu hiện gen bằng các công
tắc gen thông qua một mô hình từ thế giới số
từ lâu đã là một trong những mục tiêu chính
của sinh học tổng hợp. Kỹ thuật số sử dụng
cổng logic để xử lý tín hiệu đầu vào, tạo ra các
mạch bên trong, ví dụ, tín hiệu đầu ra C chỉ
được tạo ra khi tín hiệu đầu vào A và B xuất
hiện đồng thời.
Đến nay, các chuyên gia công nghệ
sinh học đã cố gắng xây dựng các mạch số này
với sự hỗ trợ của các công tắc gen protein
trong các tế bào. Tuy nhiên, một số nhược
điểm lớn nảy sinh: chúng không linh hoạt, chỉ
có thể chấp nhận thao tác lập trình đơn giản và
có khả năng xử lý chỉ một đầu vào tại thời
điểm nhất định như một phân tử trao đổi chất
cụ thể. Do đó, các quy trình tính toán phức tạp
hơn trong các tế bào chỉ có thể được thực hiện
trong một số điều kiện nhất định, lại không
đáng tin cậy và thường xuyên thất bại. Ngay
cả trong thế giới số, các mạch phụ thuộc vào
một đầu vào duy nhất dưới dạng các điện tử.
Tuy nhiên, các mạch này được bù đắp về tốc
độ với khả năng thực hiện 1 tỷ lệnh mỗi giây.
Các tế bào có tốc độ chậm hơn, nhưng có thể
xử lý đến 100.000 phân tử trao đổi chất khác
nhau mỗi giây với vai trò làm đầu vào. Tuy
nhiên, các máy tính tế bào trước đây thậm chí
còn không thể khai thác hết khả năng tính toán
bằng phân tử trao đổi chất khổng lồ của một tế
bào ở người.
CPU từ các thành phần sinh học
Một nhóm các nhà nghiên cứu do
Martin Fussalanger, Giáo sư Công nghệ sinh
học và Kỹ thuật sinh học tại Khoa Khoa học
và Kỹ thuật sinh học thuộc trường Đại học
ETH Zurich ở Basel, hiện đã tìm ra cách sử
dụng các thành phần sinh học để chế tạo bộ xử
lý lõi hoặc bộ xử lý trung tâm (CPU), chấp
nhận các phương thức lập trình khác nhau. Bộ
xử lý mới được phát triển dựa vào hệ thống
CRISPR-Cas9 đã được điều chỉnh và về cơ
bản có thể hoạt động với nhiều đầu vào như
mong đợi dưới dạng phân tử ARN (được gọi là
ARN hướng dẫn). Một biến thể đặc biệt của
protein Cas9 tạo thành lõi của bộ xử lý. Để
đáp ứng với đầu vào được phân phối bởi các
chuỗi ARN hướng dẫn, CPU điều chỉnh biểu
hiện của một gen, từ đó tạo ra protein cụ thể.
Với phương pháp này, các nhà nghiên cứu có
thể lập trình các mạch với khả năng mở rộng
trong các tế bào ở người như các mạch cộng
nửa kỹ thuật số bao gồm hai đầu vào và hai
đầu ra và có thể thêm hai số nhị phân một
bảng.
Xử lý mạnh dữ liệu đa lõi
Các nhà nghiên cứu đã tiến thêm một
bước để tạo ra bộ xử lý sinh học lõi kép, tương
tự như trong thế giới số, bằng cách tích hợp
hai lõi vào một tế bào. Để làm điều đó, các nhà
khoa học đã sử dụng thành phần CRISPR-
Cas9 từ hai loại vi khuẩn khác nhau. Kết quả
đã chế tạo được máy tính tế bào đầu tiên có
hơn một bộ xử lý lõi. Máy tính sinh học này
không chỉ có kích thước cực nhỏ, mà trên lý
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 31/52
thuyết có thể được thu nhỏ mọi kích thước.
"Hãy tưởng tượng một vi mô với hàng tỷ tế
bào, mỗi tế được trang bị bộ xử lý lõi kép của
riêng nó. Các cơ quan tính toán này về mặt lý
thuyết có thể đạt sức mạnh vượt trội hơn so
với siêu máy tính số và chỉ sử dụng một phần
năng lượng", GS. Fussenegger nói.
Ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị
Máy tính tế bào có thể được sử dụng để
phát hiện các tín hiệu sinh học trong cơ thể
như một số sản phẩm trao đổi chất hoặc thông
tin hóa học, xử lý và phản ứng với chúng. Với
CPU được lập trình đúng cách, các tế bào biểu
hiện hai chỉ dấu sinh học khác nhau dưới dạng
các tín hiệu đầu vào. Nếu chỉ có chỉ dấu sinh
học A, thì máy tính sinh học phản ứng bằng
cách tạo nên một phân tử chẩn đoán hoặc dược
chất. Nếu máy tính sinh học chỉ đăng ký chỉ
dấu sinh học B, thì nó kích hoạt sản sinh một
chất khác. Nếu cả hai chỉ dấu sinh học đều có
mặt, sẽ gây ra phản ứng thứ ba. Hệ thống này
có thể được ứng dụng trong y học như trong
điều trị ung thư. "Chúng tôi cũng có thể tích
hợp thông tin phản hồi", GS. Fussalanger nói.
Ví dụ, nếu chỉ dấu sinh học B với nồng độ
nhất định tồn tại trong cơ thể trong một thời
gian dài, điều này có thể cho thấy ung thư
đang di căn. Máy tính sinh học sau đó sẽ tạo ra
một hóa chất mục tiêu phục vụ cho việc điều
trị.
Bộ xử lý đa lõi có thể
"Máy tính tế bào xem ra là một ý tưởng
rất đột phá, nhưng thực tế không phải vậy",
GS. Fussalanger nhấn mạnh. "Cơ thể con
người là một máy tính lớn. Quá trình trao đổi
chất của cơ thể được thực hiện dựa vào sức
mạnh tính toán của hàng nghìn tỷ tế bào kể từ
thời xa xưa". Các tế bào này liên tục tiếp nhận
thông tin từ thế giới bên ngoài hoặc từ các tế
bào khác, xử lý tín hiệu và phản hồi tương ứng
dù bằng cách phát ra các thông tin hóa học
hoặc kích hoạt các quá trình trao đổi chất. “Và
trái ngược với một siêu máy tính kỹ thuật,
chiếc máy tính lớn này chỉ cần một lát bánh mì
để lấy năng lượng", GS. Fussalanger cho biết.
Mục tiêu tiếp theo của nhóm nghiên cứu là
tích hợp cấu trúc máy tính đa lõi vào một tế
bào. Điều này sẽ mang lại khả năng tính toán
thậm chí nhiều hơn so với cấu trúc lõi kép hiện
nay.
N.P.D, theo sciencedaily.com
Nguồn: vista.gov.vn, 23/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Y DƯỢC
In được các mô thay thế xương, dây chằng và sụn
In 3D được mô xương và mô sụn có thể
mở ra các giải pháp y học tái tạo mới
Ảnh: Đại học Rice
Các nhà khoa học Mỹ đã thành công
trong việc phát triển các cấu trúc tái tạo các
đặc điểm của mô xương giúp chữa lành
xương và sụn khi bị các chấn thương ở đầu
gối, mắt cá chân và khuỷu tay hay xảy ra
trong thể thao.
Theo Eurek Alert, các kỹ sư công nghệ
sinh học quả quyết rằng công nghệ in 3D các
mô thay thế xương, dây chằng, sụn có thể tạo
ra một cuộc cách mạng trong việc điều trị cho
các vận động viên thể thao, giúp chữa lành
xương và sụn thường bị tổn thương trong các
chấn thương ở đầu gối, mắt cá chân và khuỷu
tay liên quan đến thể thao.
Các nhà khoa học ở Đại học Rice và
Đại học Maryland (Mỹ) gần đây đã thông báo
về thành công đầu tiên của họ trong việc tạo
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 32/52
ra các cấu trúc tái tạo các đặc điểm của mô
xương.
Theo các nhà khoa học, các vận động
viên thường trải qua quá trình thoái hóa mô.
Mô này rất khó để có được trong phòng thí
nghiệm, đặc biệt, do cấu trúc xốp. Nhưng
nhiệm vụ khó khăn này đã được thực hiện
bằng cách in 3D một bộ khung có sử dụng
hỗn hợp polymer (mô phỏng mô sụn) và gốm
(mô phỏng mô xương) với các thành phần
xốp có các lỗ chân lông cho phép các tế bào
và mạch máu của bệnh nhân xâm nhập vào
mô cấy, cuối cùng cho phép nó trở thành một
phần của tự nhiên xương và sụn, tức là miếng
cấy ghép nhân tạo sẽ trở thành một phần hữu
cơ của cơ thể bệnh nhân. Trong tương lai, các
nhà khoa học đặt ra mục tiêu phát triển miếng
cấy ghép lý tưởng dựa trên đặc điểm cá nhân
của từng người.
Vũ Trung Hương
Nguồn: motthegioi.vn, 01/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển bầy kiến robot để sử dụng trong y tế
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát
triển hệ thống robot lấy cảm hứng từ một đàn
kiến có thể cùng nhau đạt được các nhiệm vụ
phức tạp như thu thập con mồi lớn.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí
Science Robotics đã mô tả đội tàu nanorobots
đã chứng minh tiềm năng chẩn đoán và điều
trị trong cơ thể ở cấp độ tế bào hoặc thậm chí
là phân tử.
Xie Hui, giáo sư của Viện Công nghệ
Cáp Nhĩ Tân, người đứng đầu nghiên cứu, nói
rằng một robot duy nhất có đường kính hai
micromet, nhỏ hơn 40 lần so với tóc, do đó có
khả năng chạy qua mao mạch máu. Theo
nghiên cứu, microrobots hình hạt đậu có thể
được cung cấp năng lượng bằng từ trường
xen kẽ, mang lại tính linh hoạt cao để thực
hiện chung nhiều nhiệm vụ trong môi trường
nhỏ hẹp.
Bằng cách điều chỉnh tần số của từ
trường quay và sự phân cực của nó trong
không gian ba chiều, các nhà nghiên cứu đã
thu được một loạt các biến đổi được kiểm
soát tốt, nhanh và có thể đảo ngược, Xie nói.
Xie cho biết bầy robot có thể được sử
dụng để xác định và tấn công các tế bào bệnh
lý hoặc thậm chí ở lại bên trong cơ thể để
theo dõi sức khỏe trong tương lai, cung cấp
một công cụ mới để phát hiện và điều trị ở
giai đoạn đầu.
NASATI, theo Xinhua
Nguồn: vista.gov.vn, 04/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện ra khả năng mới để điều trị bệnh tự kỷ
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát
hiện ra rằng sự vắng mặt của một loại protein
nhất định trong Drosophila melanogaster, hay
giấm ruồi, gây ra sự mất cân bằng hệ vi khuẩn
đường ruột và khiến chúng có các triệu chứng
tương tự như tự kỷ ở người.
Dẫn đầu bởi Liu Xingyin, giáo sư của
Đại học Y khoa Nam Kinh ở phía Đông tỉnh
Giang Tô của Trung Quốc, nhóm nghiên cứu
cho biết khám phá này có thể dẫn đến con
đường lý thuyết mới về điều trị bệnh tự kỷ
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 33/52
dựa trên tiêu hóa và các hoạt động miễn dịch.
Liu cho biết ruồi giấm thiếu KDM5 giữ
khoảng cách với nhau, phản ứng chậm và
giảm tiếp xúc trực tiếp với những con ruồi
khác. "Tất cả những hiện tượng này đều
giống với các rối loạn giao tiếp của những
người mắc chứng tự kỷ", Liu nói trước.
Nghiên cứu cho thấy rằng không có
chức năng của KDM5, hàng rào niêm mạc
ruột của ruồi bị tổn thương và hệ vi khuẩn
đường ruột của chúng bị mất cân bằng.
"Nhiều người mắc chứng tự kỷ cũng mắc
bệnh đường ruột nghiêm trọng như tiêu chảy
và hội chứng ruột kích thích. Nó phù hợp với
những phát hiện của chúng tôi", Liu nói.
Nghiên cứu sâu hơn cũng phát hiện ra
rằng sử dụng kháng sinh hoặc cho
Lactobacillus Plantarum ăn có thể cải thiện
các hành vi xã hội và tuổi thọ của một số ruồi
thiếu KDM5.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố
trên tạp chí Cell Host & Microbe, một tạp chí
quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực vi sinh.
NASATI, theo Xinhua
Nguồn: vista.gov.vn, 4/4/2019
Trở về đầu trang
**************
Mô hình mới để thử nghiệm phương pháp điều trị dự phòng cho bệnh tâm thần phân liệt
Các nhà thần kinh học tại Đại học
Queensland đã phát triển mô hình động vật
mới để tìm hiểu về bệnh tâm thần phân liệt
nhằm giúp các nhà nghiên cứu trên khắp thế
giới hiểu rõ hơn về căn bệnh này và phát triển
phương pháp điều trị mới. Tâm thần phân liệt,
ảnh hưởng đến khoảng 7 người trong 1000, là
rối loạn tâm thần kém hiểu biết, phá vỡ nhận
thức và hành vi. Dấu hiệu phổ biến bao gồm
ảo tưởng, ảo giác và khó nhận thức thực tế.
Nguyên nhân thần kinh chính xác của
tâm thần phân liệt vẫn chưa được biết và sự
phát triển của các phương pháp điều trị tốt hơn
là rất cần thiết. Nghiên cứu này sẽ cung cấp
mô hình để bắt đầu giải quyết một số cơ chế
cơ bản tiềm ẩn có liên quan. Tâm thần phân
liệt có liên quan đến sự thay đổi rõ rệt trong
cách não sử dụng dopamine, chất dẫn truyền
thần kinh thường được gọi là “phân tử hỗ trợ”
của não. Giáo sư Darryl Eyles tại Viện não
Queensland của UQ giải thích: "Ở những bệnh
nhân tâm thần phân liệt, tín hiệu dopamine
tăng đáng kể ở vùng não gọi là vân”. Người ta
cho rằng một số triệu chứng liên quan đến việc
sản xuất và giải phóng dopamine tăng cao.
“Nghiên cứu mới cũng chỉ ra rằng những thay
đổi này được thể hiện rõ nhất ở phần lưng
hoặc phần trên của vân, chứ không phải vùng
vân bụng của chúng tôi đã tập trung trong
nhiều năm”.
Tuy nhiên, vẫn chưa rõ lý do tại sao
việc giải phóng dopamine quá mức ở phần vân
đó dẫn đến các triệu chứng tâm thần phân liệt,
hoặc điều gì xảy ra với các vùng khác của não
khi dopamine tăng cao ở khu vực này.
Để giải quyết điều này, Giáo sư Eyles và các
đồng nghiệp của họ đã phát triển một mô hình
động vật mới của bệnh tâm thần phân liệt,
trong đó dopamine được đặc biệt cao ở vùng
vân lưng. Cảm hứng cho mô hình này đến từ
các nghiên cứu gần đây về mô hình động vật
của bệnh Parkinsons nơi thiếu dopamine.
Nhóm nghiên cứu chuyển các cấu trúc di
truyền (tạo ra dopamine) vào não của chuột.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 34/52
Điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng
một loại vi-rút để nhắm mục tiêu phân phối chỉ
đến các tế bào thần kinh dopamine chiếu vào
vùng vân lưng. Những động vật này cho thấy
những thay đổi về hành vi, chẳng hạn như tăng
sự vận động trong những trường hợp nhất định
và suy yếu trong việc theo dõi thông tin cảm
giác bắt chước một số triệu chứng của bệnh
tâm thần phân liệt.
Giáo sư Eyles Petty giải thích: "Đây là
mô hình đầu tiên tái tạo chặt chẽ sự bất
thường của dopamine chính và mạnh nhất
trong bệnh tâm thần phân liệt bằng cách nâng
cao mức độ dopamine đặc biệt ở vùng vân
lưng”. Và có thể sử dụng mô hình để kiểm tra
các phương pháp trị liệu tiềm năng. Chúng tôi
dự định sử dụng mô hình này để xác định các
hợp chất ngăn chặn sự giải phóng dopamine
không mong muốn ở vùng lưng. Điều này có
thể dẫn đến các phương pháp điều trị có thể
làm giảm mức độ nghiêm trọng của triệu
chứng hoặc thậm chí ngăn ngừa tâm thần phân
liệt.
Điều quan trọng, chúng ta cũng có thể
khám phá những thay đổi cơ bản xảy ra trong
mạch não bị thay đổi khi nồng độ dopamine
tăng cao được tạo ra ở vùng vân lưng. Điều
này có thể giúp chúng ta hiểu được cơ sở của
bệnh tâm thần phân liệt. Chúng tôi cũng có thể
xem xét căn bệnh có thể tiến triển theo thời
gian như thế nào và khởi phát bệnh lần đầu
tiên như thế nào.
Đ.T.V, theo medicalxpress.com
Nguồn: vista.gov.vn, 10/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Quả tim đầu tiên được in 3D từ mô và mạch máu người
Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học
Tel Aviv, Israel đã sử dụng mô và mạch máu
người để tạo ra bản in 3D đầu tiên về quả tim
có kích thước bằng tim thỏ. Đây là "bước đột
phá lớn trong y học" thúc đẩy hoạt động cấy
ghép tim. Các nhà khoa học hy vọng trong
tương lai sẽ cho ra đời quả tim đầu tiên phù
hợp để cấy ghép trên người cũng như làm
miếng vá để tái tạo những quả tim bị khiếm
khuyết.
Tal Dvir, trưởng dự án nghiên cứu cho
rằng đây là nghiên cứu đầu tiên biến đổi và in
thành công toàn bộ quả tim có đầy đủ các tế
bào, mạch máu, tâm thất và các ngăn tim.
Trước đây, các nhà nghiên cứu khác đã
từng cố gắng in 3D cấu trúc của một trái tim
nhưng không phải từ các tế bào hoặc mạch
máu.
Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm cách
điều khiển để tim in 3D hoạt động như tim
thật. Các tế bào tim nhân tạo hiện có thể co lại,
nhưng chưa có khả năng bơm. Các nhà khoa
học dự kiến sẽ cấy tim vào mô hình động vật
trong 1 năm tới.
Sản xuất “mực in”
Theo Tổ chức y tế thế giới, bệnh tim
mạch là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu
thế giới và cấy ghép hiện là lựa chọn duy nhất
có sẵn cho bệnh nhân trong những trường hợp
xấu. Nhưng số lượng tim hiến tặng còn hạn
chế và nhiều người chết trong khi chờ đợi
ghép tim. Kể cả khi được ghép, một số bệnh
nhân vẫn tử vong do cơ thể đào thải mô cấy -
vấn đề mà các nhà nghiên cứu đang tìm cách
khắc phục.
Các nhà khoa học tại trường Đại học
Tel Aviv gọi tim in 3D là “bước đột phá lớn
trong y học”.
Nó liên quan đến việc sinh thiết mô mỡ
của các bệnh nhân để phát triển "mực" cho bản
in 3D. Đầu tiên, các miếng vá tim dành riêng
cho bệnh nhân được tạo ra sau một quả tim
hoàn chỉnh.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 35/52
Theo Dvir, sử dụng mô của chính bệnh
nhân vấn đề rất quan trọng để loại bỏ nguy cơ
mô cấy gây ra phản ứng miễn dịch và bị từ
chối. Khả năng tương thích sinh học của các
vật liệu biến đổi là rất cần thiết để loại bỏ nguy
cơ đào thải mô cấy, cản trở thành công của các
phương pháp điều trị này. Những thách thức
còn lại bao gồm làm thế nào để mở rộng các tế
bào để có đủ mô tái tạo một trái tim có kích
thước bằng tim người.
Máy in 3D hiện tại cũng bị giới hạn bởi
kích thước độ phân giải của chúng và một
thách thức khác sẽ là tìm cách in tất cả các
mạch máu nhỏ. Dù bản in tim 3D hiện nay chỉ
bằng tim thỏ, nhưng tim người có kích thước
lớn hơn vẫn cần có công nghệ tương tự.
N.P.D, theo medicalxpress.com
Nguồn: vista.gov.vn, 18/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Nga thử nghiệm cấy ghép xương bằng kỹ thuật tế bào thế hệ mới
Ngày 18/4, các nhà khoa học thuộc Đại
học Công nghệ nghiên cứu quốc gia MISiS và
Viện Nghiên cứu dịch tễ học và vi trùng học
mang tên N.F Gamaley đã tiến hành thử
nghiệm cấy ghép xương trên chuột bằng kỹ
thuật cấy ghép tế bào thế hệ mới. Đặc tính
xương của loài chuột tương ứng với xương
người.
Theo thông báo của Bộ Khoa học và
Giáo dục đại học LB Nga, việc cấy ghép có
thể được thực hiện để thay thế mô xương trong
trường hợp bị chấn thương hoặc ung thư. Hiện
mỗi năm ở Nga có hơn 2.000 ca chấn thương
sọ não cần được cấy ghép và có tới 20% trong
số đó yêu cầu tái phẫu thuật do khả năng thích
ứng thấp hoặc sắp xếp mô cấy không đúng vị
trí.
Để giải quyết các vấn đề trong phẫu
thuật tái tạo, các nhà khoa học đã đề xuất
phương pháp cấy ghép xương hoạt tính sinh
học có chứa protein kích thích phát triển
xương và protein erythropoietin (tổng hợp
hormone trong thận). Các nhà khoa học hy
vọng cấu trúc và tính chất cơ học của các mô
cấy này sẽ tương ứng với cấu trúc và tính đàn
hồi của các loại xương khác nhau.
Các mô cấy được tạo ra từ polyethylen
và hydroxylapatite (dạng canxi phosphate tự
nhiên có tính tương thích sinh học cao với tế
bào và mô) có trọng lượng phân tử cực cao
(thành phần khoáng chất của mô xương). Một
thành phần kháng khuẩn được đưa vào các lớp
trên của mô cấy giúp bảo vệ cơ thể khỏi bị
nhiễm trùng tại vị trí cấy ghép và tránh viêm.
Phần xốp hoặc phần dưới của mô cấy là các tế
bào lấy từ tủy xương của bệnh nhân và các
protein kích thích phát triển xương trong khu
vực cấy ghép.
Giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu dịch
tễ học và vi trùng học Anna Karyagina cho
biết kỹ thuật cấy ghép đang được phát triển và
có thể được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh
vực khác nhau của phẫu thuật tái tạo: phẫu
thuật hàm mặt, phẫu thuật cột sống, chỉnh hình
và những phẫu thuật điều chỉnh khiếm khuyết
xương, gồm cả phẫu thuật liên quan đến
xương dẹt chịu tải trọng yếu hoặc trung bình
như xương chậu, xương sọ hoặc xương ống
của tứ chi chịu tải nặng. Công nghệ này đã bắt
đầu được sử dụng trong thú y.
Hoàng Yến
Nguồn: vietnamplus.vn, 19/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Nga phát triển được sụn nhân tạo
Các nhà khoa học Nga đã phát triển
được loại sụn nhân tạo dùng để tái tạo các sụn
khớp và các khu vực bị tổn thương của đĩa
đệm. Thậm chí, sụn nhân tạo còn có thể dùng
trong thẩm mỹ.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 36/52
Nhờ dựa trên polyacrylamide hydrogel và
cellulose, nên chất liệu mới có thuộc tính
tương tự như mô sụn - Ảnh: Pixabay
Theo Rossijskaya Gazeta, trên cơ sở
của các loại vật liệu polymer, các kỹ sư sinh
học Nga đã phát triển thành công sụn nhân tạo.
Loại sụn nhân tạo này phù hợp để tái tạo các
sụn khớp và các khu vực bị tổn thương của đĩa
đệm. Thậm chí, sụn nhân tạo còn có thể dùng
trong thẩm mỹ.
Ông Sergej Lyulin, Viện trưởng Viện
hợp chất cao phân tử thuộc Viện hàn lâm khoa
học Nga, nhận xét rằng các nhà khoa học ở
Petersburg đã tổng hợp thành công loại vật
liệu đặc biệt dựa trên polyacrylamide hydrogel
và cellulose, qua đó có thể thu được chất liệu
có thuộc tính tương tự như mô sụn.Theo ông,
polymer acrylamide được tổng hợp trong các
sợi cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose),
được vi khuẩn sản sinh ra ở nhiệt độ và độ ẩm
thích hợp. Do nguồn gốc tự nhiên nên những
sợi này vô hại với con người.
Sụn nhân tạo đã được cấy thử nghiệm
vào khớp của thỏ và các nghiên cứu tiền lâm
sàng là rất đáng khích lệ.
Các nhà khoa học Nga khẳng định nhờ
cơ sở để phát triển polymer acrylamide là
cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose) nên
thành tựu của họ rất có triển vọng để sử dụng
trong y học. Ví dụ, cellulose vi khuẩn có thể
được sử dụng làm vật liệu chữa lành vết
thương để điều trị bỏng và các tổn thương
khác trên da khi bề mặt vết thương lớn. Các
nhà khoa học cho rằng có thể tăng cường hiệu
quả với sự trợ giúp của các chế phẩm dựa trên
bạc cấu trúc nano, có đặc tính diệt khuẩn
mạnh.
Vũ Trung Hương
Nguồn: motthegioi.vn, 19/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Polyme có chứa chất chống oxy hóa thông minh có khả năng đáp ứng với các thành phần hóa học của cơ thể và môi trường
Chất oxy hóa được tìm thấy trong cơ
thể các sinh vật sống là sản phẩm phụ của quá
trình trao đổi chất và nó đóng vai trò quan
trọng trong việc chữa lành vết thương cũng
như tăng cường khả năng miễn dịch. Tuy
nhiên, nồng độ chất oxy hóa cao cũng chính là
nguyên nhân gây ra tình trạng viêm nhiễm và
tổn thương mô. Các kỹ sư của trường Đại học
Illinois (Hoa Kỳ) đã phát triển và thử nghiệm
một hệ thống phân phối thuốc mới có khả
năng nhận biết, phát hiện mức độ oxy hóa cao
và phản ứng bằng cách điều chỉnh lượng chất
chống oxy hóa lý tưởng để khôi phục sự cân
nhạy. Bài báo về kết quả nghiên cứu được
đăng tải trên tạp chí Small.
Các nhà nghiên cứu cho biết nhiều loại
dược phẩm có chứa polyme và các phân tử
thích ứng có khả năng kiểm soát thời gian tác
động hoặc nồng độ của thuốc được phân phối
trong cơ thể sau khi sử dụng. Tuy nhiên, các
chất phụ gia này có thể gây cản trở quá trình
kết tinh trong giai đoạn sản xuất một số loại
thuốc như chất chống oxy hóa, khiến chúng
phân rã, hòa tan trong cơ thể một cách không
thể kiểm soát.
"Chúng tôi nhận thấy đây là cơ hội để
phát triển hệ thống phân phối thuốc cho phép
phát hiện chất oxy hóa trong hệ thống và phản
ứng bằng cách giải phóng liều lượng cần thiết
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 37/52
chất chống oxy hóa", giáo sư kỹ thuật phân tử
và hóa học sinh học Hyunjoon Kong cho biết.
Kong và nhóm của ông đã tìm phương
pháp lắp ráp các tinh thể catechin, vốn được
biết đến như một loại chất chống oxy hóa màu
xanh lá cây sáng có hàm lượng nhiều nhất
trong lá trà xanh, bằng cách sử dụng polyme
có khả năng phát hiện khi nồng độ chất oxy
hóa ở mức cao. Bên cạnh đó, nhóm nghiên
cứu cũng kiểm tra khả năng phản ứng của
polyme có chứa tinh thể catechin trong cơ thể
bọ chét nước Daphnia magna - loài động vật
phù du được tìm thấy sống trôi nổi trong vùng
nước ngọt.
"Ở bọ chét nước, nhịp tim là một dấu
hiệu mà qua đó có thể đánh giá khả năng, mức
độ ảnh hưởng của các loại hóa chất độc hại
đến chức năng sinh lý của loài này", Kong cho
biết. "Trên thực tế, các nhà khoa học thường
sử dụng Daphnids trong thử nghiệm nhằm
theo dõi tác động của môi trường đối với các
hệ sinh thái. Cũng vì đặc điểm cấu tạo trái tim
tương đồng với động vật có xương sống, nên
loài này thường được lựa chọn thử nghiệm
trong nghiên cứu đánh giá hiệu quả của thuốc
điều trị bệnh tim mạch".
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã
tiến hành theo dõi nhịp tim của các cá thể
daphnids trong quá trình chúng tiếp xúc với
nguồn nước bị nhiễm nồng độ hydro peroxide
tự nhiên (thường gọi là nước oxy già). Họ phát
hiện ra rằng nhịp tim trung bình của daphnids
giảm từ 348 xuống còn 290 và 277 nhịp mỗi
phút, tùy thuộc vào nồng độ hydro peroxide
được sử dụng.
Trong thử nghiệm bổ sung tinh thể
catechin mới được gắn polyme, các nhà
nghiên cứu đã phục hồi thành công nhịp tim
của bọ chét nước ở mức gần như bình thường.
Ngoài ứng dụng polyme mới trong
ngành công nghiệp dược phẩm tiềm năng,
nhóm của Kong còn xem xét việc sử dụng nó
để hạn chế tác động của các loại hóa chất oxy
hóa cao trong môi trường đường thủy tự nhiên.
"Hydrogen peroxide thường được sử
dụng để diệt tảo hay làm sạch nguồn nước có
mật độ tảo lớn. Điều này làm gia tăng mối lo
ngại về ảnh hưởng của các chất oxy hóa đến
sự phát triển và tốc độ tăng trưởng của các
sinh vật sống trong nước", ông nhấn mạnh.
"Chúng tôi tin rằng hệ thống phân phối chất
chống oxy hóa mới này có thể giúp kiểm soát
nguồn nước tự nhiên bị oxy hóa quá mức".
Các nhà khoa học cho biết họ đang có
kế hoạch đẩy mạnh phát triển ứng dụng
polyme trong công nghiệp dược phẩm và môi
trường. Kong khẳng định: "Nghiên cứu của
chúng tôi là bằng chứng về khái niệm. Chúng
tôi có đôi chút lo ngại về mức độ an toàn của
polyme polyethylenimine diselenide đang thử
nghiệm, nhưng trong thời gian tới, chúng tôi
đang và sẽ nỗ lực tìm kiếm một giải pháp thay
thế khả thi".
P.K.L, theo phys.org
Nguồn: vista.gov.vn, 22/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Xét nghiệm máu giúp phát hiện bệnh Alzheimer từ những giai đoạn đầu
Một nhóm nghiên cứu đã hợp tác với
các chuyên gia đến từ các tổ chức trên khắp
Hàn Quốc đã phát triển hành công một phương
pháp xét nghiệm máu được đánh giá là công
cụ giúp phát hiện và chẩn đoán bệnh
Alzheimer ngay từ những giai đoạn đầu, khi
bệnh nhân chưa có biểu hiện dấu hiệu bệnh lý
lâm sàng. Trong bài báo của họ được công bố
trên tạp chí Science Advances, nhóm đã mô tả
nghiên cứu và kỹ thuật mới được phát triển
cũng như mục đích hướng tới là nhằm phát
hiện các rối loạn.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 38/52
Bệnh Alzheimer là một bệnh rối loạn
thoái hóa thần kinh tiến triển, liên quan đến sự
suy giảm của các tế bào thần kinh trong não,
dẫn đến một loạt các triệu chứng, trong đó,
đáng chú ý nhất là chứng mất trí nhớ dần dần.
Hiện nay, chưa có thuốc đặc hiệu chữa khỏi
hoàn toàn bệnh Alzheimer, thậm chí nguy cơ
tử vong tương đối cao, do đó, việc chẩn đoán
sớm giúp có thể giúp giảm gánh nặng bệnh tật.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu về
bệnh Alzheimer trong nhiều năm và nhận thức
được rằng nguyên nhân cơ bản của bệnh là sự
tích tụ mảng peptide amyloid-beta (Aβ). Trong
khi các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu về
các phương pháp điều trị, rất nhiều nỗ lực
nhằm thực hiện một thử nghiệm nghiên cứu về
rối loạn trước khi các triệu chứng lâm sàng của
bệnh xuất hiện. Một nghiên cứu trước đây đã
chỉ ra rằng các mảng Aβ có khả năng di
chuyển tự do từ não bộ vào các mạch máu, vì
vậy, xét nghiệm máu được xem như một
phương pháp kiểm tra, giúp phát hiện các rối
loạn. Tuy nhiên, phương pháp này chưa thực
sự hiệu quả vì hiện nay, chưa có cách thức xác
định nồng độ Aβ trong máu, từ đó, khó có thể
phát hiện và chẩn đoán nguy cơ mắc bệnh.
Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia
khẳng định họ đã tìm ra cách thay đổi nồng độ
Aβ được tìm thấy trong các mẫu máu, từ đó,
tiết lộ sự hiện diện của chúng trong máu.
Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã
tiến hành bổ sung một phân tử nhỏ có tên gọi
là EPPS vào dung dịch chứa nồng độ Aβ. Họ
nhận thấy phân tử nhỏ này có khả năng chia
tách các mảng Aβ, buộc các đơn phân tử Aβ
tách rời. Từ đó, họ nảy sinh ý tưởng thử
nghiệm các mẫu máu bất thường từ các bệnh
nhân được chẩn đoán mắc chứng rối loạn khi
so sánh với các nhóm bệnh nhân được kiểm
soát để tìm ra sự khác biệt.
Các nhà khoa học báo cáo rằng kỹ thuật
của họ rất đáng tin cậy, cho phép khả năng xác
định bệnh nhân được chẩn đoán và những
người thuộc nhóm được kiểm soát. Họ cũng
khẳng định rằng phương pháp mới hoàn toàn
có thể được sử dụng như một công cụ hỗ trợ
theo dõi mức độ tiến triển của rối loạn. Bên
cạnh đó, nhóm cũng cho biết đã lên kế hoạch
đưa kỹ thuật mới vào sử dụng trong thực hành
lâm sàng.
P.K.L, theo medicalxpress.com
Nguồn: vista.gov.vn, 25/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Xét nghiệm máu giúp phát hiện bệnh Alzheimer từ những giai đoạn đầu
Một nhóm nghiên cứu đã hợp tác với
các chuyên gia đến từ các tổ chức trên khắp
Hàn Quốc đã phát triển hành công một
phương pháp xét nghiệm máu được đánh giá
là công cụ giúp phát hiện và chẩn đoán bệnh
Alzheimer ngay từ những giai đoạn đầu, khi
bệnh nhân chưa có biểu hiện dấu hiệu bệnh lý
lâm sàng. Trong bài báo của họ được công bố
trên tạp chí Science Advances, nhóm đã mô
tả nghiên cứu và kỹ thuật mới được phát triển
cũng như mục đích hướng tới là nhằm phát
hiện các rối loạn.
Bệnh Alzheimer là một bệnh rối loạn
thoái hóa thần kinh tiến triển, liên quan đến
sự suy giảm của các tế bào thần kinh trong
não, dẫn đến một loạt các triệu chứng, trong
đó, đáng chú ý nhất là chứng mất trí nhớ dần
dần. Hiện nay, chưa có thuốc đặc hiệu chữa
khỏi hoàn toàn bệnh Alzheimer, thậm chí
nguy cơ tử vong tương đối cao, do đó, việc
chẩn đoán sớm giúp có thể giúp giảm gánh
nặng bệnh tật.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu về
bệnh Alzheimer trong nhiều năm và nhận
thức được rằng nguyên nhân cơ bản của bệnh
là sự tích tụ mảng peptide amyloid-beta (Aβ).
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 39/52
Trong khi các nhà khoa học vẫn đang nghiên
cứu về các phương pháp điều trị, rất nhiều nỗ
lực nhằm thực hiện một thử nghiệm nghiên
cứu về rối loạn trước khi các triệu chứng lâm
sàng của bệnh xuất hiện. Một nghiên cứu
trước đây đã chỉ ra rằng các mảng Aβ có khả
năng di chuyển tự do từ não bộ vào các mạch
máu, vì vậy, xét nghiệm máu được xem như
một phương pháp kiểm tra, giúp phát hiện các
rối loạn. Tuy nhiên, phương pháp này chưa
thực sự hiệu quả vì hiện nay, chưa có cách
thức xác định nồng độ Aβ trong máu, từ đó,
khó có thể phát hiện và chẩn đoán nguy cơ
mắc bệnh. Trong nghiên cứu mới, nhóm
chuyên gia khẳng định họ đã tìm ra cách thay
đổi nồng độ Aβ được tìm thấy trong các mẫu
máu, từ đó, tiết lộ sự hiện diện của chúng
trong máu.
Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu
đã tiến hành bổ sung một phân tử nhỏ có tên
gọi là EPPS vào dung dịch chứa nồng độ Aβ.
Họ nhận thấy phân tử nhỏ này có khả năng
chia tách các mảng Aβ, buộc các đơn phân tử
Aβ tách rời. Từ đó, họ nảy sinh ý tưởng thử
nghiệm các mẫu máu bất thường từ các bệnh
nhân được chẩn đoán mắc chứng rối loạn khi
so sánh với các nhóm bệnh nhân được kiểm
soát để tìm ra sự khác biệt.
Các nhà khoa học báo cáo rằng kỹ
thuật của họ rất đáng tin cậy, cho phép khả
năng xác định bệnh nhân được chẩn đoán và
những người thuộc nhóm được kiểm soát. Họ
cũng khẳng định rằng phương pháp mới hoàn
toàn có thể được sử dụng như một công cụ hỗ
trợ theo dõi mức độ tiến triển của rối loạn.
Bên cạnh đó, nhóm cũng cho biết đã lên kế
hoạch đưa kỹ thuật mới vào sử dụng trong
thực hành lâm sàng.
P.K.L, theo medicalxpress.com
Nguồn: vista.gov.vn, 25/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Hy vọng mới để điều trị ung thư não ở trẻ em
Các tế bào DIPG (trong ảnh) thường có khả năng
phục hồi và nhân rộng nhanh chóng. Tuy nhiên,
với liều MI-2, các tế bào đột ngột chết.
Nguồn: Phòng thí nghiệm sinh học và biểu
sinh học Chromatin tại Trường Đại học Rockefeller
Có thể sắp có các phương pháp điều trị
mới cho bệnh u thần kinh đệm cầu não lan
tỏa, (DIPG), một dạng ung thư não tàn khốc
gây ảnh hưởng đến trẻ nhỏ và hiện không thể
chữa được. Các thí nghiệm gần đây trên các
mô hình động vật bệnh đã xác định được một
loại thuốc thử nghiệm có khả năng phá hủy
hiệu quả các tế bào DIPG. Nhóm các nhà
khoa học Trường đại học Rockefeller vừa
mới tìm ra cách thức hoạt động của hợp chất
đầy hứa hẹn này.
Công trình nghiên cứu, được mô tả
trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học
Quốc gia, cho thấy loại thuốc này tác động
lên các con đường chuyển hóa cholesterol
trong tế bào và cho thấy những con đường
chuyển hóa này có thể sẽ là mục tiêu hiệu quả
để điều trị nhiều loại bệnh ung thư não.
Nhắm mục tiêu khối u
Các khối u DIPG nằm trong các pons,
một cấu trúc có độ nhạy cao để kết nối não
với tủy sống. Phẫu thuật cắt bỏ khối u thực sự
là không thể vì nó có nguy cơ gây tổn thương
não nghiêm trọng. Và mặc dù bức xạ có thể
được sử dụng để tạm thời giảm các triệu
chứng, nhưng ung thư chắc chắn vẫn phát
triển với tỷ lệ sống trung bình dưới một năm.
Điều đó cho thấy một nhu cầu cấp thiết tìm ra
những cách điều trị mới cho trẻ em mắc căn
bệnh này.
Với sự hợp tác giữa các phòng thí
nghiệm của C. David Allis, Giáo sư Joy và
Jack Fishman, và Viviane Tabar, Chủ tịch
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 40/52
Khoa Phẫu thuật Thần kinh tại Trung tâm
Ung thư Memorial Sloan Kettering (MSKCC)
tư năm 2014, nhóm nghiên cứu nhận thấy một
hợp chất có tên gọi là MI-2 đã ngăn chặn sự
phát triển khối u trong mô hình chuột mắc
DIPG. Loại thuốc này đã được các nhà khoa
học dùng để điều trị bệnh bạch cầu và nó
được biết là có tác dụng với các tế bào ung
thư bạch cầu bằng cách tương tác với menin,
một loại protein điều chỉnh biểu hiện gen.
Chính vì thế, khi nhóm của Allis bắt đầu
nghiên cứu tác dụng của MI-2 trên các tế bào
DIPG, ban đầu họ nghi ngờ rằng nó sẽ hoạt
động theo cách tương tự.
“Giả thuyết đầu tiên của chúng tôi là
thuốc đã “ngắt” các gen bằng cách tương tác
với menin. Nhưng khi chúng tôi thăm dò thêm
một chút nữa, nhiều điều mà chúng tôi nghĩ
đã không xảy ra”, Richard Phillips - bác sĩ
chuyên khoa thần kinh tại MSKCC và một
thành viên trong phòng thí nghiệm Allis dẫn
đầu nỗ lực này nói.
Ví dụ, khi các nhà nghiên cứu loại bỏ
di truyền menin khỏi các tế bào u thần kinh
đệm, những tế bào đó vẫn nhạy cảm với MI-
2, do đó cho thấy hợp chất này đã phát huy
tác dụng của nó thông qua con đường khác
biệt so với quan sát thấy trong bệnh bạch cầu.
Sau đó, các nhà khoa học phát hiện ra rằng
khi các tế bào DIPG tiếp xúc với MI-2, nó
không thể duy trì mức cholesterol khỏe mạnh
và nhanh chóng chết. Nhưng các tế bào này
có thể được “giải cứu” bằng một liều
cholesterol bổ sung. Điều này gợi ra rằng
trong trường hợp u thần kinh đệm, MI-2 hoạt
động bằng cách làm cạn kiệt chất dinh dưỡng.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra
rằng MI-2 ức chế trực tiếp lanosterol
synthase, một loại enzyme liên quan đến sản
xuất cholesterol.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra
rằng, trong khi MI-2 phá hủy các tế bào u
thần kinh đệm, loại thuốc này không làm
hỏng các tế bào não bình thường. Phát hiện
này phù hợp với nghiên cứu khác cho thấy
một số tế bào ung thư đặc biệt dễ bị tổn
thương do rối loạn cholesterol.
Nghiên cứu này chỉ ra việc can thiệp
cholesterol là một cách mới đầy hứa hẹn để
điều trị ung thư. Phillips và các đồng nghiệp
hy vọng sẽ phát triển các hợp chất được tối
ưu hóa để nhắm mục tiêu ung thư não. Họ
đang bắt đầu nghiên cứu một số hợp chất
giảm cholesterol đã có trên thị trường.
“Một số loại thuốc hiện có, lúc đầu
được sản xuất cho những người có
cholesterol cao, được thiết kế để nhắm mục
tiêu đến lanosterol synthase, nhưng chúng
chưa không bao giờ thực sự được coi là thuốc
điều trị ung thư. Do một trong số thuốc này
thậm chí còn mạnh hơn MI-2 do đó chúng tôi
hiện đang làm việc với một nhóm các nhà
sinh học hóa học để xem liệu chúng tôi có thể
sửa đổi thuốc để “đưa nó” đến não hay
không?”, ông nói.
Ngoài ra, nghiên cứu này cũng nhấn
mạnh tầm quan trọng của việc không chỉ biết
một loại thuốc hoạt động, mà còn biết nó hoạt
động như thế nào. Trong trường hợp này, việc
phát hiện MI-2 tác dụng với lanosterol
synthase cho thấy các khối u DIPG rất nhạy
cảm với sự can thiệp của cholesterol. Một
phát hiện mở ra con đường sản xuất các hợp
chất hiệu quả hơn nữa.
P.T.T, theo medicalxpress.com
Nguồn: vista.gov.vn, 10/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Phát triển phân tử mồi nhử giúp hạn chế di căn ung thư não, vú
Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học
Hebrew ở Jerusalem ngày 15/4 thông báo đã
phát triển một công nghệ mới tạo ra một số
phân tử mồi nhử có khả năng cản trở protein
liên kết với phân tử RNA, giúp ngăn chặn di
căn ung thư não và vú.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 41/52
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng
các protein liên kết với RNA đóng vai trò chủ
yếu trong sự phát triển ung thư. Những protein
này hoạt động trong tất cả tế bào, đặc biệt
trong các tế bào ung thư, gắn chặt vào các
phân tử RNA và đẩy nhanh sự phát triển của
các tế bào ung thư.
Các phân tử mồi nhử mới đánh lừa các
protein liên kết với chúng thay vì liên kết với
các phân tử RNA trong tế bào ung thư.
Nhóm nhà khoa học Israel đã tiến hành
thí nghiệm trên chuột bằng cách tiêm các phân
tử mồi nhử vào những con chuột khỏe mạnh.
Kết quả cho thấy tế bào ung thư đã không phát
triển và các khối u não đã biến mất.
Công nghệ mới cho phép điều chỉnh
các phân tử mồi nhử thích hợp cho các bệnh
ung thư khác, giúp nâng cao khả năng điều trị
cho bệnh nhân ung thư.
Hoàng Yến
Nguồn: vietnamplus.vn, 16/4/2019 Trở về đầu trang
**************
NÔNG NGHIỆP
Bước đột phá trong bảo vệ cây trồng
Một nhóm nghiên cứu quốc tế, với các
nhà khoa học từ Đại học La Trobe đã xác định
được các vị trí cụ thể trong nhiễm sắc thể của
thực vật có khả năng truyền miễn dịch cho các
thế hệ sau của chúng
Những phát hiện này có thể tạo ra
những biện pháp mới để ngăn ngừa bệnh trên
cây trồng, mang lại lợi ích to lớn cho người
nông dân. Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã
xác định được các vị trí cụ thể (loci) trong
nhiễm sắc thể của cây, giúp di truyền khả năng
kháng bệnh cho thế hệ sau, bằng cách biến đổi
sinh hóa có thể đảo ngược (gọi là methyl hóa
DNA) để tấn công mầm bệnh.
Được công bố trên tạp chí eLife, nghiên
cứu xác định bốn locus DNA kiểm soát khả
năng kháng lại một loại bệnh thực vật phổ biến
là bệnh sương mai. Điều quan trọng là, khả
năng đề kháng này không có bất kỳ tác động
tiêu cực nào đối với sự tăng trưởng hoặc sức
đề kháng chống lại các căng thẳng môi trường
khác.
Nghiên cứu viên của Đại học La Trobe,
tiến sĩ Ritushree Jain nói rằng, khi thực vật bị
tấn công lặp đi lặp lại bởi mầm bệnh, chúng sẽ
phát triển một 'bộ nhớ' (được gọi là mồi), cho
phép chúng chiến đấu hiệu quả khi bị tấn công
trở lại.
"Một trong những cơ chế để chuyển 'bộ
nhớ' này sang thế hệ tiếp theo của chúng
thông qua hạt giống, là quá trình methyl hóa
DNA. Đó là một hiện tượng biểu sinh - có
nghĩa là không có thay đổi trong trình tự
DNA." tiến sĩ Jain giải thích về lợi ích tiềm
năng của những phát hiện này. "Phát hiện
quan trọng này không chỉ dẫn đến những
phương thức ngăn ngừa bệnh phát sinh trong
các loại cây trồng quan trọng, mà còn có thể
giúp giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào
thuốc trừ sâu", tiến sĩ Jain nói.
Trưởng nhóm nghiên cứu, giáo sư
Jurriaan Ton từ Trung tâm Sản xuất và Bảo vệ
thực vật của Đại học Sheffield cho biết, những
phát hiện này mở ra hướng nghiên cứu sâu
hơn về cách thức biểu sinh có thể giúp cải
thiện khả năng kháng bệnh trên cây lương
thực. "Chúng tôi muốn sử dụng nghiên cứu
này để nghiên cứu sâu hơn nhằm hiểu rõ
những locus biểu sinh này kiểm soát các gen
phòng vệ khác nhau bằng cách nào", giáo sư
Ton nói.
T.K
Nguồn: cesti.gov.vn, 01/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 42/52
Anh triển khai công nghệ khí canh để trồng rau xanh
Việc cung cấp nước và chất dinh
dưỡng cho cây trồng là một quá trình liên tục
từ khi trồng đến khi thu hoạch. Thông thường
cây lấy được dinh dưỡng từ những chất tự
Công nghệ khí canh (aeroponics) sẽ
mang đến cho nông dân cơ hội trồng rau xanh
ở bất kỳ khu vực nào với bất kỳ điều kiện khí
hậu nào - Ảnh: Guardian
Công ty LettUs Grow ở Bristol, Anh,
đã phát triển công nghệ khí canh (aeroponics)
không cần vườn ruộng và các luống đất
truyền thống để trồng rau xanh. Cây nhận
được các chất dinh dưỡng cần thiết qua sự
phân tán của hệ thống bình xịt khí, cho phép
giảm 98% lượng nước tiêu thụ, cũng như
giảm lượng khí thải độc hại.
Theo Guardian, khí canh (aeroponics)
là một phương thức canh tác mới trong nông
nghiệp, trồng cây không sử dụng đất (địa
canh), nước (thủy canh) mà trồng trong môi
trường không khí có chứa các thể bụi dinh
dưỡng cung cấp cho rễ để cây sinh trưởng và
phát triển.
Khí canh cho phép giảm 98% lượng
nước tiêu thụ, cũng như giảm lượng khí thải
độc hại. LettUs Grow, một công ty khởi
nghiệp của Anh, hy vọng rằng công nghệ này
sẽ mang đến cho nông dân cơ hội trồng rau
xanh ở bất kỳ khu vực nào với bất kỳ điều
kiện khí hậu nào. Công ty LettUs Grow ở
Bristol không cần vườn ruộng và các luống
đất truyền thống để trồng rau xanh. Công ty
sử dụng các thùng chứa đặc biệt với các lỗ để
thông qua đó rễ cây chui qua. Chúng nhận
được các chất dinh dưỡng cần thiết qua sự
phân tán của hệ thống bình xịt khí.
Cách tiếp cận này giảm mức tiêu thụ
nước xuống đến mức tối thiểu và cũng cho
phép phát tán ít khí thải hơn so với phương
pháp thủy canh, khi rễ được ngâm trong dung
dịch dinh dưỡng. Charlie Guy, Giám đốc điều
hành công ty, hy vọng rằng các trang trại
thẳng đứng sẽ giúp giảm lượng phế liệu thực
phẩm.
Khoảng 50% rau xanh ở Anh bị loại bỏ
sau khi mua. Điều này một phần là mớ rau
đóng gói to và một phần do hành vi của người
tiêu dùng.Tuy nhiên, hầu hết phế liệu được
hình thành trong quá trình vận chuyển sản
phẩm.
Hệ thống thủy canh và khí canh cho
phép mở trang trại nhỏ ở bất kỳ khu vực nào,
bất kể điều kiện khí hậu nào. Vì rau không
cần nhiều ánh sáng tự nhiên - tia nắng Mặt
trời được thay thế bằng đèn LED nên các
luống trồng rau có thể được đặt trong tầng
hầm, hầm mỏ, đường hầm, bãi đậu xe bị bỏ
hoang, tòa nhà chung cư và siêu thị. LettUs
Grow đã trồng các vỉ rau xanh, các loại rau
diếp, cải xoăn và cải đỏ khác nhau trong một
đường hầm bị bỏ hoang ở Bristol. Công ty
khởi nghiệp cũng có kế hoạch lắp đặt một số
luống rau trong chuỗi siêu thị John Lewis &
Partners.
Đại diện của các công ty khởi nghiệp
trên tin rằng trang trại trong nhà và thẳng
đứng sẽ cho phép đạt được năng suất ổn định
quanh năm, đặc biệt đối với các khu vực thiếu
đất canh tác hoặc những nơi khí hậu khắc
nghiệt.
Vũ Trung Hương
Nguồn: motthegioi.vn, 01/34/2019 Trở về đầu trang
**************
Trung Quốc phát triển giống lúa mới với năng suất cao, kháng bệnh
Đại học Nông nghiệp Nam Kinh
(NAU) vừa tuyên bố, các nhà khoa học Trung
Quốc đã tạo ra một giống lúa mới có khả
năng kháng bệnh cao và năng suất cao. Một
nhóm nghiên cứu do Giáo sư Yang Donglei
thuộc Phòng thí nghiệm di truyền cây trồng
và tăng cường mầm cây và NAU ở phía đông
tỉnh Giang Tô của Trung Quốc, đã sử dụng
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 43/52
một gen năng suất cao, được mã hóa là Kiến
trúc thực vật lý tưởng1 (IPA1), để tăng cường
khả năng kháng bệnh của cây chống lại bệnh
bạc lá do vi khuẩn mà không làm suy giảm
năng suất.
Nhóm của Yang đã phát hiện ra rằng
sự điều hòa của miR-156 và sự biểu hiện quá
mức của IPA1, một gen mục tiêu của
microRNA-156 (miR-156) có khả năng tác
động quá trình tăng trưởng và phát triển của
hạt, sẽ cải thiện khả năng kháng bệnh.
"Chúng tôi gọi giống lúa mới là HIP", Yang
nói, nhóm nghiên cứu đã xác định miR-156-
IPA1 là bộ điều chỉnh giữa tăng trưởng và
kháng bệnh và tạo ra giống lúa mới.
Nghiên cứu sâu hơn cho thấy rằng
không có nhiễm trùng gây bệnh, biểu hiện
IPA1 của chủng thực vật mới chỉ tăng nhẹ,
giúp tăng cường các đặc điểm liên quan đến
năng suất bao gồm gai lớn hơn và thân dày.
Các kết quả nghiên cứu đã được công
bố trên tạp chí Nature Plants, một trong
những tạp chí học thuật quốc tế hàng đầu về
sinh học thực vật.
P.A.T, theo Xinhua
Nguồn: vista.gov.vn, 03/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Các nhà nghiên cứu nỗ lực quản lý tuyến trùng ký sinh nhằm giảm thiệt hại cho ngành trồng trọt
Việc cung cấp nước và chất dinh
dưỡng cho cây trồng là một quá trình liên tục
từ khi trồng đến khi thu hoạch. Thông thường
cây lấy được dinh dưỡng từ những chất tự
Một chất cản trở quanh PDE4. Ảnh: UNH
Giun tròn ký sinh thực vật hay còn gọi
là tuyến trùng gây thiệt hại xấp xỉ 100 tỷ đô la
hàng năm trên toàn cầu. Hiện nay các nhà
nghiên cứu tại Đại học New Hampshire đã
thực hiện một khám phá đang chờ cấp bằng
sáng chế rằng một số enzyme trong tuyến
trùng hoạt động khác với các enzyme tương
tự nhưng ở người, với các axit amin dóng vai
trò chính.
Các phát hiện, được trình bày trên tạp
chí PLOS ONE, rất quan trọng vì chúng thúc
đẩy các nỗ lực khoa học để phát triển các loại
thuốc trừ dịch hại mới, thân thiện với môi
trường hơn để quản lý tuyến trùng và giảm
thiệt hại cho các vụ mùa chính như ngô, bông,
lúa mì, đậu tương, lúa và khoai tây trên toàn
thế giới.
Rick Cote, giáo sư sinh học phân tử -
tế bào và y sinh học của Trạm thí nghiệm
nông nghiệp New Hampshire cho biết "Tuyến
trùng ký sinh thực vật là dịch hại chính gây ra
những thiệt hại lớn cho nông nghiệp Hoa Kỳ
và trên toàn thế giới. Các chất hóa học trừ
tuyến trùng hiện nay rất độc đối với con
người, do đó cần phải có các loại chất trừ
tuyến trùng mới ít ảnh hưởng đến môi trường
và người làm nông”.
Bên cạnh Cote, nghiên cứu còn được
thực hiện bởi Kevin Schuste – nghiên cứu
sinh tiến sỹ hóa sinh; Mohammadjavad
Mohammadi - nghiên cứu sinh tiến sỹ về kỹ
thuật hóa học; Karyn Cahill và Suzanne
Matte - cựu nhân viên nghiên cứu; Alexis
Maillet - sinh viên đại học ngành khoa học y
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 44/52
sinh; và Harish Vashisth - trợ lý giáo sư kỹ
thuật hóa học.
Cụ thể, các nhà nghiên cứu tập trung
vào enzyme phosphodiesterase (PDEs). Tất
cả các động vật sử dụng PDE để điều chỉnh
nhiều quá trình sinh lý, bao gồm cả vận động,
sinh sản và nhận thức cảm giác. Trước đây,
Cote và Schuster đã phát hiện ra rằng khi cho
tuyến trùng sống tiếp xúc với một số hợp
chất, được gọi là chất ức chế PDE, chất này
cản trở hoạt động của PDE, cản trở sự di
chuyển của tuyến trùng và khả năng cảm
nhận thức ăn trong môi trường của nó. Hy
vọng việc áp dụng các chất ức chế PDE đặc
hiệu với tuyến trùng vào các lĩnh vực nông
nghiệp có thể ngăn ngừa tuyến trùng ký sinh
lây nhiễm vào rễ cây.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên
cứu đã so sánh các phản ứng của PDE4 ở
người với các phản ứng của PDE4 ở tuyến
trùng, khi họ áp dụng cùng một chất ức chế
PDE cho mỗi enzyme. Họ phát hiện ra rằng
trong tất cả các trường hợp, các chất ức chế
PDE mà họ đã thử nghiệm ít thành công hơn
trong việc cản trở hoạt động của enzyme
tuyến trùng so với hoạt động của enzyme
người.
Điều này đã dẫn đến nghiên cứu của
Vashisth và Mohammadi, ở cấp độ nguyên tử,
các axit amin trong enzyme PDE4 chịu trách
nhiệm cho những khác biệt dược lý này. Họ
phát hiện ra rằng một số axit amin nhất định
cũng như một số các axit amin khác trong cấu
trúc tổng thể của hai enzyme góp phần làm
giảm hiệu quả của các chất ức chế PDE để
ngăn chặn hoạt động của enzyme tuyến trùng.
UNH đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho
khám phá này thông qua UNHInnovation.
Schuster cho rằng "Bằng cách chứng
minh rằng các enzyme PDE của tuyến trùng
khá khác nhau về trình tự và cấu trúc của
chúng, chúng tôi hình dung rằng có thể thiết
kế các chất diệt tuyến trùng nhắm vào đúng
mục tiêu được chọn lọc. Từ công nghệ nhắm
vào các PDEs của truyến trùng giúp tạo ra
một thê hệ chất hóa học diệt tuyến trùng thân
thiện với môi trường, động vật và con người".
Các nhà nghiên cứu đang mở rộng
nghiên cứu về tác dụng của việc áp dụng các
chất ức chế PDE đối với tuyến trùng sống.
Cote nói "Chúng tôi tin rằng một số PDE
tuyến trùng nhất định có thể kiểm soát các
quá trình sinh lý quan trọng cần thiết để tìm
thức ăn hoặc sinh sản và việc ức chế PDE
tuyến trùng có thể gây chết hoặc vô sinh.
Hướng nghiên cứu dài hạn là sử dụng kiến
thức thu được từ nghiên cứu trên để thiết kế
ra hợp chất ức chế chọn lọc PDE tuyến trùng
mà không ảnh hưởng đến các PDE động vật
khác".
Lê Thị Kim Loan, theo Sciencedaily
Nguồn: iasvn.org, 8/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Phát hiện một gen mới cần để tạo ra tai ngô
Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu là
Paula McSteen, chuyên gia di truyền học về
ngô tại trường Đại học Missouri đã xác định
được một gen cần thiết để tạo nên tai ngô.
Nghiên cứu mới đã được công bố trên tạp chí
Molecular Plant, giúp nâng cao nhận thức sinh
học về phương thức phát triển của những bộ
phận khác nhau trên cây ngô. Đây là thông tin
quan trọng đối với cây ngô, nguồn chủ yếu
cung cấp lương thực toàn cầu.
"Ngô là cây trồng rất quan trọng và tai
ngô là bộ phận quan trọng nhất quyết định
năng suất ngô. Việc hiểu rõ các gen kiểm soát
quy trình này và cách chúng phối hợp hoạt
động ở cấp độ phân tử tác động đến nỗ lực
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 45/52
tăng năng suất cây trồng", McSteen, phó giáo
sư khoa học sinh học nói. "Thông tin mà
chúng tôi thu thập được từ ngô, có thể được sử
dụng cho các loại ngũ cốc khác như gạo và
lúa mì, vì chúng cũng tạo hạt trên các cành".
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một gen có
tên là barren stalk2 hay ba2, ảnh hưởng đến sự
phát triển của mô phân sinh ở nách lá, là
những tế bào đặc biệt tạo nên tai ngô, Khi cây
ngô phát triển, những tế bào này được hình
thành tại các mắt dọc thân cây. Các mắt đó
trông giống như rãnh hoặc vết lõm nhỏ trong
thân cây. Khi cây sẵn sàng tạo tai ngô, những
tế bào này bắt đầu phân chia và đâm ra khỏi
thân cây. Các chồi nhú ra kéo dài tạo thành
chồi tai và cuối cùng trở thành tai để có thể thu
hoạch. Quá trình này bắt đầu bằng cách cung
cấp một loại hoóc môn được gọi là auxin đến
các mắt báo hiệu cho các tế bào tạo ra tai ngô.
Để xác định các gen cần để tạo nên
những bộ phận như tai ngô, các nhà di truyền
học tìm kiếm những cây trồng không thể tạo ra
cơ quan này theo cách phù hợp. Cây trồng có
đột biến gen ba2 không bao giờ tạo ra được bộ
phận tai, do đó được gọi là dạng "thân cằn".
Các cây trồng đột biến không có các rãnh tạo
nên tai, chứng tỏ gen hoạt động sớm trước khi
chồi tai hình thành. Đột biến ba2 được phát
hiện trong một màn hình di truyền (genetic
screen) lớn cho các cây ngô không thể tạo ra
tai ngô và gen được xác định bằng cách lập
bản đồ phân tử đến nhiễm sắc thể 2.
Các màn hình di truyền cùng loại trước
đây đã xác định được đột biến ở một gen khác,
được gọi là barren stalk1 hoặc ba1, cũng rất
cần thiết để tạo ra tai ngô. Loại gen khác này
đóng vai trò chính trong con đường truyền tín
hiệu phân tử kiểm soát sự phát triển của tai
ngô. Để kiểm tra xem các cây thân cằn có vấn
đề gì khác hay không, nhóm nghiên cứu đã
thực hiện các phép lai di truyền, được gọi là
thí nghiệm bổ sung và đưa ra kết luận về kiểu
hình quan sát thấy trong các cây là do đột biến
một gen hoàn toàn khác.
Thông qua rất nhiều phân tích bổ sung,
các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng gen
ba2 tương tác di truyền với gen ba1 và các
protein tương ứng tạo thành một phức hợp.
Ba2 cũng tương tác với các gen khác điều
chỉnh ba1. Những phát hiện này chứng minh
ba2 nằm trong cùng đường truyền tín hiệu
phân tử như ba1 và hai gen phối hợp hoạt
động để điều chỉnh sự phát triển của tai ngô.
Nghiên cứu còn có sự tham gia của các
nhà khoa học tại trường Đại học Pennsylvania,
Đại học California và Đại học Missouri.
N.T.T, theo phys.org
Nguồn: vista.gov.vn, 9/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Giải quyết tình trạng lãng phí phân bón ở vùng trồng trọt Trung Tây Hoa Kỳ
Nông dân không thể dự đoán sản lượng
thu hoạch ngô hàng năm một cách chắc chắn,
nhưng với nghiên cứu mới từ Đại học bang
Michigan (MSU), giờ đây họ có thể xác định
chính xác các địa điểm cụ thể trên các vùng
trồng trọt tạo ra năng suất cao hoặc thấp. Điều
này không chỉ giúp họ tiết kiệm thời gian và
tiền bạc; nó sẽ giải quyết một trong những vấn
đề môi trường phổ biến nhất mà các vùng sản
xuất cây trồng phải đối mặt, đó là tình trạng
mất nitơ.
Bruno Basso, Giáo sư khoa học hệ sinh
thái của MSU và là tác giả chính của nghiên
cứu cho biết: “Đây là lần đầu tiên bất cứ ai
cũng có thể định lượng được mức độ biến
động năng suất tại các khu vực sản xuất quy
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 46/52
mô nhỏ ở Vành đai ngô Hoa Kỳ. Phát hiện của
chúng tôi cho phép nông dân biết chính xác
những khu vực trồng trọt nào trong các trang
trại có năng suất ổn định, điều này cho phép
họ quản lý tốt hơn để tiết kiệm tiền, giảm tổn
thất phân bón và giảm khí thải nhà kính”.
Basso và các đồng tác giả nghiên cứu
MSU của ông - Guanyuan Shuai, Jin Shui
Zhang và Phil Robertson - đã phát hiện ra rằng
hầu hết các cánh đồng đều có những khu vực
nhất định có năng suất thấp hoặc cao, nghĩa là
phần lớn phân bón được thêm vào các khu vực
năng suất thấp sẽ không được sử dụng và sẽ bị
thải ra môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng
lượng phân bón nitơ bị mất đi tại 10 bang
miền Trung Tây Hoa Kỳ trị giá gần 1 tỷ USD
và tạo ra 6,8 triệu tấn khí thải nhà kính mỗi
năm.
Đây là nghiên cứu đầu tiên định lượng
tổn thất nitơ từ các khu vực sản xuất có năng
suất thấp của các cánh đồng riêng lẻ. Nhóm
của Basso đã sử dụng hình ảnh vệ tinh để
nghiên cứu các cánh đồng bao phủ diện tích 70
triệu mẫu đất nông nghiệp ở miền Trung Tây.
Phân tích này cung cấp cho các nhà nghiên
cứu một hình ảnh chính xác về toàn bộ sản
lượng ngô của vùng Trung Tây.
Để xác thực hình ảnh vệ tinh, nhóm
nghiên cứu đã so sánh dữ liệu vệ tinh với dữ
liệu năng suất trong 10 năm được thu thập bởi
các cảm biến gắn trên máy gặt đập liên hợp từ
hơn 1.000 trang trại.
Basso nói: “Tổng cộng, khoảng 50%
diện tích chúng tôi phân tích là ổn định và
năng suất cao. Khu vực kém hiệu quả và
không ổn định, mỗi khu vực chiếm khoảng
25% tổng diện tích đất nông nghiệp”.
Bằng cách đánh giá nông dân khu vực
Vành đai ngô chi bao nhiêu cho phân bón
không được sử dụng, các tác giả kết luận rằng
kết quả tốt nhất cả cho nông dân và môi
trường là tránh bón phân cho các khu vực kém
hiệu quả.
Trong mọi trường hợp, Basso nói rằng
thời gian và tài nguyên nên được tập trung vào
việc canh tác các khu vực có năng suất cao
hoặc không ổn định với năng suất cao trong
một số năm. Các khu vực không ổn định vẫn
có thể được quản lý tốt với việc quản lý phân
bón nitơ cẩn thận trong mùa.
Basso nói: “Bằng cách sử dụng dữ liệu
lớn, giờ đây chúng tôi có thể cung cấp cho
nông dân một bản đồ phân bón nitơ cho các
cánh đồng của họ. Nông dân muốn trở thành
người quản lý môi trường tốt, để tránh những
khu vực bón phân quá mức sẽ làm mất nhiều
nitơ nhất vào nước ngầm, sông suối”.
Công việc được thực hiện ở nhiều quy
mô địa lý khác nhau, mở rộng từ nghiên cứu
quy mô nhỏ tại Trạm nghiên cứu sinh thái dài
hạn của Trạm sinh học Kellogg đến các trang
trại riêng lẻ trong khu vực để cuối cùng là toàn
bộ vùng Trung Tây.
Colette nói: Công trình nghiên cứu
chứng minh rằng việc khai thác quá mức đất
canh tác năng suất thấp luôn rất tốn kém cho
ngành và cung cấp một cách tiếp cận có giá trị
để đáp ứng mục tiêu quản lý nitơ chính xác
của ngành nông nghiệp.
Nguyễn Minh Thu, theo sciencedaily
Nguồn: mard.gov.vn, 18/4/2019 Trở về đầu trang
**************
MÔI TRƯỜNG
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát triển nanocompozit mới để phát hiện ô nhiễm chì trong nước
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã
phát triển một loại nanocompozit mới có thể
phát hiện chính xác chì, một trong những kim
loại nặng độc hại nhất được tìm thấy trong
nước.
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 47/52
Nhiều công cụ phân tích điện hóa đã
được sử dụng rộng rãi để phát hiện chì trong
nước, tuy nhiên, vẫn là một thách thức để
phát hiện chính xác các mẫu nước bị nhiễm
chì do sự xuất hiện của các ion kim loại nặng
cùng tồn tại khác.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc từ
Viện Máy thông minh, Viện Khoa học Vật lý
Hợp Phì thuộc Viện Khoa học Trung Quốc đã
phát triển một loại nanocompozit để đạt được
cảm biến điện hóa nhạy cảm và chống nhiễu
để phân tích chì.
Ngay cả khi có mặt kim loại nặng cùng
tồn tại khác, nanocompozit đã thể hiện khả
năng hấp phụ cao đối với chì, cho phép điện
cực biến đổi của nó nhạy cảm của chì.
Phương pháp đề xuất đã được sử dụng
để phát hiện chì trong các mẫu nước của nhà
máy xử lý nước thải và thu được kết quả kiểm
tra chính xác.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí
Phân tích Chimica Acta.
P.A.T, theo xinhuanet.com
Nguồn: vista.gov.vn, 01/4/2019
Trở về đầu trang
**************
Quy trình lọc mới loại bỏ vết dầu trong nước thải
Mỗi ngày, ngành công nghiệp dầu khí
ở Hoa Kỳ tạo ra 2,5 tỷ gallon nước thải.
Nước không an toàn cho các hộ gia đình sử
dụng và các phương pháp xử lý nước hiện
nay sử dụng nhiều năng lượng và không thể
loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm.
Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học
Purdue đã phát triển một kỹ thuật lọc mới, tiết
kiệm năng lượng và loại bỏ có hiệu quả vết
dầu và các chất gây ô nhiễm từ nguồn nước
thải này. Phương pháp mới sử dụng kết hợp
ánh sáng và xốp than hoạt tính để xử lý nước
ô nhiễm.
"Đây là quy trình xử lý đơn giản, sạch
sẽ và không tốn kém", Ashreet Mishra, nghiên
cứu sinh tại Viện Nghiên cứu Nước Tây Bắc
thuộc trường Đại học Purdue và là đồng tác
giả nghiên cứu nói.
Ánh nắng mặt trời hoạt động để làm
nóng và kích hoạt xốp than hoạt tính, giúp
hấp thụ dầu và các chất gây ô nhiễm khác.
Các thử nghiệm chứng minh kỹ thuật xử lý
nước thải từ ngành công nghiệp dầu khí đáp
ứng tiêu chuẩn nước sạch của Cơ quan Bảo
vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) đối với các
nguồn công nghiệp.
Sau khi lọc xong, các nhà khoa học đã
đo tổng tượng cacbon hữu cơ ở mức 7,5
miligam trên mỗi lít nước. Các nhà nghiên
cứu cũng có thể thu hồi 95% lượng dầu được
hấp thụ bởi xốp than hoạt tính.
Mishra cho rằng: "Đây là phương
pháp đầu tiên để tiến hành lọc trong một
bước duy nhất qua xốp có lỗ. Quy trình của
chúng tôi có thể giải quyết các khía cạnh chi
phí và năng lượng của vấn đề".
Trước đây, các nhà nghiên cứu đã sử
dụng xốp thấm cà phê để làm sạch nước
nhiễm chì. Các vật liệu xốp khác có thể được
sử dụng để phản ứng với nước và tách các
phân tử ngoài mục tiêu. Các túi khí nhỏ bên
trong xốp làm nhiệm vụ bẫy và giữ lại các
chất ô nhiễm đã bị loại bỏ. Nhóm nghiên cứu
cho rằng xốp than đá có thể được sản xuất
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 48/52
trên quy mô lớn để kết hợp vào trong các hệ
thống lọc nước hiện nay.
N.T.T, theo upi.com
Nguồn: vista.gov.vn, 08/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Nga phát triển phương pháp dùng bùn đỏ hấp thụ asen, làm sạch nước
Các nhà khoa học Nga đã đề xuất dùng
bùn đỏ làm nguyên liệu để hấp thu asen từ
phế thải luyện kim và nước - Ảnh : 2photo.ru
Các nhà khoa học Nga đã thực hiện
“một công đôi việc” khi phát triển được công
nghệ tận dụng bùn đỏ, phế thải trong chế biến
quặng bauxite để thu alumin làm chất hấp thụ
asen trong phế thải luyện kim và trong nguồn
nước.
Theo Minerals, các nhà khoa học ở Đại
học Liên bang Ural (Nga) đã phát triển một
phương pháp hiệu quả để thu asen (thạch tín)
từ nước và các dung dịch để tiếp tục xử lý.
Asen, một trong những chất độc và chất
gây ung thư mạnh nhất, là sản phẩm phụ của
quá trình sản xuất các kim loại màu nặng như
đồng chẳng hạn, được tìm thấy trong chất thải
luyện kim như xỉ, bụi, nó rất nguy hiểm cho
con người và môi trường. Ở miền Nam Ấn Độ
và Bangladesh, asen tập trung cao trong nước
uống là nguyên nhân gây bệnh và tử vong cho
hơn 20% dân số. Do đó, nhiệm vụ cấp bách là
tìm cách chiết xuất asen từ nước và các giải
pháp để tiếp tục xử lý.
Các nhà khoa học đã đề xuất dùng bùn
đỏ làm nguyên liệu để hấp thụ asen. Đây cũng
là chất thải trong chế biến quặng bauxite để
sản xuất alumin, nguyên liệu thô để sản xuất
nhôm (oxit sắt tạo ra màu đỏ cho bùn).
Bauxite chỉ chứa một nửa các thành phần hữu
ích cho ngành công nghiệp nhôm, các tạp chất
còn lại là phế thải. Do đó, một nhà máy nhôm
mỗi năm có thể thải ra hơn một triệu tấn bùn
đỏ. Đồng thời, việc tận dụng chúng lại khó
khăn về mặt công nghệ và không hiệu quả về
mặt kinh tế do sự bão hòa các kim loại kiềm,
canxi và natri, có liên quan đến việc chiết xuất
alumin từ bauxite.
Do đó, các bãi thải bùn chiếm các vùng
lãnh thổ rộng lớn tạo ra mối đe dọa tiềm ẩn đối
với môi trường (ví dụ, vào năm 2010 tại
Hungary, một bãi thải bùn tràn đã dẫn đến rò rỉ
hơn một triệu tấn bùn đỏ, làm chết 10 người và
ô nhiễm sông Danube). Ông Andrej Shoppert,
phụ trách nhóm nghiên cứu chia sẻ rằng khi
giải quyết vấn đề tăng hiệu quả xử lý bauxite,
các nhà khoa học nhận thấy rằng bằng cách
thay đổi nhiệt độ của quá trình xử lý bauxite,
có thể thu được bùn đỏ với các tính chất vật lý
khác nhau, ví dụ như có từ tính và asen có thể
được cô đặc trong dung dịch, sau đó được
chuyển thành dạng không hòa tan để xử lý tiếp
theo. Và bùn tái sinh có thể tái chế liên tục
khiến quá trình hấp thụ asen được đơn giản và
rẻ hơn.
Các nhà khoa học của Ural đã phát hiện
ra rằng bùn đỏ thu được khi nung chảy bauxite
với kiềm caustic ở nhiệt độ 300 và 500 độ C
cho thấy hiệu quả lớn nhất trong việc loại bỏ
asen: ở các chế độ này, 1 gram bùn đỏ hấp thụ
được hơn 30 miligam asen, tương đương với
hiệu quả khi dùng các chất hấp thụ đắt tiền.
Các chuyên gia nước ngoài đã đánh giá tích
cực phương pháp do các nhà khoa học Nga đề
xuất.
Vũ Trung Hương
Nguồn: motthegioi.vn, 16/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 49/52
Thu gom nước ngọt bằng hệ thống thu hơi
Lấy cảm hứng từ cách các giọt sương
hình thành trên mạng nhện, các kỹ sư và nhà
toán học tại trường Đại học California ở Los
Angeles (UCLA) đã thiết kế một hệ thống thu
hơi nước độc đáo và hiệu quả được dùng để
sản xuất nước sạch, nước ngọt hoặc tái chế
nước thải công nghiệp thông thường sẽ bị thải
loại.
Hệ thống mới là một mảng dày đặc các
sợi bông song song được căng theo chiều dọc
với một dòng các giọt nước chảy đều đặn chảy
xuống. Hơi nước được đẩy lên bởi một cái
quạt, được thu gom bằng "mạng lưới" các giọt
nước và ngưng tụ. Sau đó, nước được chuyển
vào một thùng chứa.
Theo kết quả nghiên cứu, so với các
công nghệ thu hơi nước hiện nay, sử dụng
phương pháp mới làm tăng 200% hiệu suất.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science
Advances, bao gồm một mô hình lý thuyết về
hệ thống và kết quả thử nghiệm từ một nguyên
mẫu.
Ngoài thu gom nước từ khí quyển,
phương pháp này có thể được sử dụng để sản
xuất nước sạch từ hiện tượng bốc hơi nước
thải có độ mặn cao, như nước thải từ hoạt
động sản xuất dầu khí hoặc từ dòng chảy tưới
tiêu. Công nghệ này cũng có thể được dùng để
thu hơi nước thoát ra từ các tháp làm mát trong
các nhà máy điện và cơ sở công nghiệp. Sau
đó, nước thu gom có thể được tái chế trở lại hệ
thống làm mát.
Sungtaek Ju, giáo sư kỹ thuật cơ khí và
hàng không vũ trụ và là tác giả chính của
nghiên cứu cho biết: “Tình trạng khan hiếm
nước ngọt gây lo ngại gia tăng trên toàn cầu
đã thúc đẩy sự phát triển của các phương
pháp thu hơi nước khả thi về mặt kinh tế. Ý
tưởng này mô phỏng chu kỳ mưa tự nhiên để
tạo ra nước sạch, được gọi là "quá trình làm
ẩm - hút ẩm" đã xuất hiện từ khá lâu. Tuy
nhiên, để chế tạo được hệ thống giá rẻ có thể
vận hành vẫn là thách thức lớn. Hệ thống của
chúng tôi có giá thành rẻ, trọng lượng nhẹ và
tiết kiệm năng lượng. Những yếu tố này có khả
năng giúp vượt qua những thách thức cho việc
áp dụng hệ thống”.
Một số phương pháp thu hơi nước được
đề xuất đã sử dụng kim loại lạnh để làm cho
hơi nước ngưng tụ trên bề mặt. Nhưng diện
tích bề mặt hạn chế, cũng như trọng lượng, vật
liệu và chi phí sản xuất, đã cản trở việc ứng
dụng. Tương tự, các phương pháp sử dụng vòi
phun hoặc điện trường sử dụng quá nhiều điện
để có thể khả thi.
Yếu tố quan trọng trong hệ thống của
nhóm nghiên cứu tại UCLA là khả năng tạo ra
các giọt nước có cùng kích thước và tốc độ
chảy không đổi. Những giọt nước này cho
phép hệ thống thu hơi nước một cách hiệu quả,
mà không làm giảm áp lực lớn và tiêu thụ điện
năng của quạt.
N.P.D,theo techxplore.com
Nguồn: vista.gov.vn, 18/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Quy trình và thiết bị giám sát chất lượng nước trực tuyến
Tiếp cận với nước có chất lượng tốt là
mối quan tâm sống còn của nhân loại trên toàn
cầu. Sự sẵn có của nước sạch và an toàn là một
vấn đề lớn ở cả các nước phát triển và đang
phát triển. Hiện nay, thế giới đang đối mặt với
thách thức khó khăn trong việc đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của hệ thống nước uống do
tăng dân số, đô thị hóa, gia tăng ô nhiễm
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 50/52
nguồn nước từ các hoạt động công nghiệp,
nông nghiệp và biến đổi khí hậu.
Nước uống là nhu cầu thiết yếu của
cuộc sống do đó cần phải có hệ thống giám
sát, xử lý thích hợp nhằm phát hiện các chất
gây ô nhiễm như vi khuẩn, ký sinh trùng và dư
lượng hóa chất trong nước uống. Hiện nay, có
một số công cụ đo trực tuyến như thiết bị đo
TOC, BOD, ion, Clo, DO, v.v. Phổ biến nhất
trong các nhà máy xử lý nước trên thế giới
hiện nay là các thiết bị đo pH, nhiệt độ, độ đục
và Clo. Tuy nhiên, các thiết bị này chưa phát
hiện được vi sinh vật và những ký sinh trùng
nguy hiểm có thể truyền bệnh sang người như
Cryptosporidium và Giardia, v.v.
Cryptosporidium oocysts có thể tồn tại nhiều
tháng trong môi trường nước, kháng lại các
loại thuốc khử trùng thông thường như Clo
gây viêm dạ dày ở người. Tổ chức Y tế Thế
giới ước tính 200 triệu người bị nhiễm ký sinh
trùng Giardia mỗi năm, gây ra các bệnh nhiễm
trùng đường ruột và u nang. Cryptosporidium
và Giardia thường tồn tại trong nước thải, tuy
nhiên, hiện nay, chưa có hệ thống giám sát nào
theo dõi việc xả vi sinh vào sông, suối, ao, hồ,
v.v. Ngoài ra, nguồn nước còn có thể bị ô
nhiễm bởi dư lượng dược phẩm của các nhà
máy dược.
Sáng chế US10214432 của nhóm tác
giả người Thụy Điển Chowdhury Sudhir;
Chowdhury Ulla đăng ký tại Mỹ được công bố
ngày 26/02/2019 đề cập đến quy trình và thiết
bị giám sát chất lượng nước trực tuyến trong
hệ thống phân phối nước nhằm kiểm soát, phát
hiện và xử lý kịp thời các chất gây ô nhiễm
(dư lượng hóa chất dược phẩm; ký sinh trùng
Cryptosporidium và Giardia).
Quy trình vận hành:
Chuyển dòng nước thải vào đường ống
có bộ đếm hạt laser liên tục với lưu lượng 5-10
lít/phút. Bộ đếm hạt laser có thể hoạt động
trong bước sóng từ 330-870nm, liên tục đếm
các hạt kích thước khoảng Sn trong dòng nước,
để xác định cho mỗi lần đếm trong khoảng
thời gian t, sẽ cho một số cin trên mỗi thể tích
nước.
Kích thước của các hạt được đếm từ
0.1-100μm. Một khoảng kích thước hạt sẽ
tương ứng với các chất gây ô nhiễm như:
- Kích thước hạt từ 0,5 - 3μm cho thấy sự
hiện diện của virus, vi khuẩn trong
nước, và cũng có thể cho thấy sự hiện
diện của dư lượng thuốc
- Kích thước hạt từ 10 - 25μm đưa ra dấu
hiệu về sự hiện diện của ký sinh trùng
trong nước.
Ứng với mỗi khoảng kích thước hạt sẽ
có một số cin trên mỗi thể tích nước. Ví dụ
kích thước hạt S1 trong khoảng từ 0,5 - 3μm
tương ứng với kích thước của virus và vi
khuẩn, được đếm liên tục trong khoảng đó,
cho ta một số ci1 trên mỗi thể tích nước. Nếu
kích thước hạt S2 trong khoảng từ 10 - 25 μm
tương ứng với kích thước của ký sinh trùng,
cho ta một số ci2 trên mỗi thể tích nước. So
sánh cin với giá trị tham chiếu được xác định
trước đó ccefn về số lượng hạt trên một thể tích
nước chảy trong đường ống. Số ccefn được xác
định cho từng mục đích kiểm tra virus, vi
khuẩn, ký sinh trùng hoặc dư lượng thuốc
trong đường ống, theo từng thời điểm, chẳng
hạn lúc 1 giờ, 10 giờ, 1 ngày hoặc thậm chí 1
tuần hoặc lâu hơn, theo đó, tính giá trị trung
bình hoặc đường cơ sở trung bình cho số
lượng hạt đếm được, cũng như chỉ ra biên độ
dao động bình thường xung quanh giá trị trung
bình này, và cho phép phân bố chuẩn Gauss
xung quanh giá trị trung bình đã tính toán.
Thông số ccefn nên được lặp lại thường xuyên,
ví dụ: mỗi ngày một lần, mỗi tuần một lần,
mỗi tháng một lần hoặc tại bất kỳ khoảng thời
gian nào khác hoặc khi cần thiết do thay đổi
trong bất kỳ điều kiện nào, ví dụ: điều kiện
môi trường hoặc phương pháp xử lý nước, v.v.
Việc lấy mẫu nước từ đường ống sẽ
được tự động kích hoạt khi cin vượt quá giá trị
ngưỡng được xác định trước TVAn trong một
khoảng thời gian tAn (gọi là thời gian ngưỡng
được xác định trước trong khoảng từ 1-5
phút). TVAn được chọn bằng cách sử dụng
phân bố chuẩn Gauss xung quanh ccefn, theo
công thức:
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 51/52
TVAn = ccef
n + q x σn trong đó:
q: một số được xác định trong khoảng
từ 1-10;
σn: độ lệch chuẩn
Việc lấy mẫu nước sẽ được lặp lại
nhiều lần cho đến khi số hạt có giá trị thấp hơn
giá trị ccefn + q’ x σn, trong đó q’ = 0.5; 1; 1.5;
và 2
Các mẫu nước sau khi lấy có thể được
phân tích trực tiếp hoặc lưu trữ để phân tích
sau. Các mẫu được lưu trữ để phân tích sau tốt
nhất là được giữ ở nhiệt độ từ 4 – 60C, cho đến
khi được phân tích. Có thể dùng các phương
pháp vi sinh, sinh hóa, hóa học hoặc vật lý để
phân tích mẫu nước.
Khi cin vượt quá giá trị ngưỡng được
xác định trước TVAn trong một khoảng thời
gian tAn thì một tính hiệu cảnh báo tự động sẽ
được gửi trực tiếp đến hệ thống máy tính hoặc
điện thoại thông minh qua Internet.
Ngoài ra, khi cin vượt quá giá trị
ngưỡng được xác định trước TVDn trong một
khoảng thời gian tDn (TVD
n và tDn được xác
định giống TVAn và tA
n) thì một lượng ozone
(khoảng ít hơn 5g/m3 nước, nồng độ từ 0.1 –
2ppm) sẽ được tự động đưa vào ống nước.
Lượng ozone được cho vào đường ống có tác
dụng khử dư lượng thuốc, hoặc các chất hóa
học, cũng như các vi sinh vật có trong nước.
Tác giả sáng chế cho biết với nồng độ ozone
thấp như vậy sẽ không làm ảnh hưởng đến
chất lượng nước, nhưng có thể làm tổng lượng
carbon hữu cơ (TOC) và sự đổi màu của nước
giảm từ 20% - 50%, số lượng vi khuẩn trong
nước có thể giảm xuống bằng 0. Thời gian xử
lý bằng ozone được kéo dài từ 10 – 60 phút.
Do đó, hệ thống giám sát gồm:
- một cảm biến TDS dùng để đo tổng
chất rắn hòa tan trong dòng nước trong
khoảng 0-5000ppm (mg / l);
- một cảm biến dẫn điện theo dõi độ dẫn
điện trong nước trong phạm vi 0-10000
micro S; và
- một nhiệt kế để đo nhiệt độ của nước.
Theo sáng chế, với hệ thống và quy
trình giám sát đồng thời xử lý nước tự động
trên có thể áp dụng cho nước thải hoặc nước
nguồn. Tuy nhiên, với nước thải cần phải xử lý
sơ bộ trước khi áp dụng hệ thống giám sát tự
động. Và sản phẩm nước thu được đảm bảo
sức khỏe người tiêu dùng theo các tiêu chuẩn
hiện hành trên thế giới.
Minh Thư dịch
Nguồn: cesti.gov.vn, 26/4/2019 Trở về đầu trang
**************
Phát minh ra hình thức dập lửa kiểu mới bằng cách hút lửa vào trong bình chữa cháy
Thay vì phun chất dập lửa như thông
thường, các nhà khoa học Nhật Bản đã tìm ra
giải pháp mới giúp cứu hỏa kịp thời khi đang
ở ngoài vũ trụ bằng cách hút lửa vào trong
môi trường chân không.
Theo Newatlas, khoa kỹ thuật cơ khí
tại Đại học công nghệ Toyohashi, Nhật Bản
đã phát triển thành công một loại bình chữa
cháy kiểu mới, hứa hẹn sẽ áp dụng hiệu quả
trên tàu vũ trụ. Loại bình này sử dụng phương
pháp chữa cháy chân không (Vacuum
Extinguish Method - VEM), cho phép hút lửa
và nguồn cháy vào trong một bình chân
không, qua đó giúp dập lửa an toàn hơn.
Lửa là một trong những mối nguy
hiểm khủng khiếp nhất đối với những con tàu
vũ trụ có người lái hoặc hệ thống trạm vũ trụ
ISS, tàu ngầm,…Sự nguy hiểm không chỉ đến
từ sức nóng, khói mà còn bởi các chất dập lửa
truyền thống hiện nay sẽ gây hại lớn đến cấu
trúc của tàu.
Ít người biết rằng, đội cứu hỏa trên tàu
ngầm và Trạm ISS cần phải đeo mặt nạ oxy
trước khi xử lý đám cháy, bởi ngay cả những
Bản tin Thành tựu KHCN Thế giới Số 05/2019 52/52
loại khí vô hại để xử lý đám cháy như CO2
vẫn có thể khiến phi hành đoàn bị chết ngạt.
Dùng nước để dập đám cháy ở ngoài không
gian cũng là một hành động vô cùng liều lĩnh.
Đó là lý do các nhà khoa học phải tìm
ra một phương pháp chữa cháy mới hiệu quả
hơn để giải quyết vấn đề này. Được biết, đại
học công nghệ Toyohashi đã hợp tác cùng hai
trường khác là Hokkaido và Shinshu nghiên
cứu tạo ra VEM.
Đó là lý do các nhà khoa học phải tìm
ra một phương pháp chữa cháy mới hiệu quả
hơn để giải quyết vấn đề này. Được biết, đại
học công nghệ Toyohashi đã hợp tác cùng hai
trường khác là Hokkaido và Shinshu nghiên
cứu tạo ra VEM.
Quy trình hoạt động của phương pháp VEM
Phương pháp này gần như đảo ngược
hoàn toàn cách thức hoạt động của bình chữa
cháy. Thay vì phun chất chữa cháy ra ngoài,
bình sẽ hút lửa và vật chất gây cháy vào bên
trong buồng chân không. Ưu điểm của
phương pháp này là hạn chế tối đa việc thải ra
các loại khí nguy hiểm, cách ly ngọn lửa khỏi
oxy nhanh chóng, qua đó đẩy nhanh thời gian
dập lửa và hạn chế việc sử dụng mặt nạ
dưỡng khí không cần thiết.
Theo trưởng nhóm nghiên cứu Yuji
Nakamura, VEM là một sáng chế vô cùng
hữu ích và hứa hẹn sẽ sớm được ứng dụng để
chữa cháy trong nhiều điều kiện khắc nghiệt
và nguy hiểm. Nghiên cứu trên đã được công
bố trên tạp chí Fire Technology mới đây.
Tiến Thanh
Nguồn: vnreview.vn, 24/4/2019 Trở về đầu trang
**************