Thế giới tuần qua

72

Nguồn ảnh: Phòng thí nghiệm Tak-Sing Wong.

Các nhà khoa học vừa tạo ra một loại vật liệu có khả năng biến hoá thành các trạng thái được lập trình sẵn khi có tác động nhiệt; một màng chất lỏng tự phục hồi có thể giữ lại các vật thể nhỏ trong khi cho phép các vật thể lớn đi qua; một “cây cầu” in 3D giúp chữa lành tủy sống tổn thương … Vật liệu mới mang lại nhiều cơ hội cho nhân loại. 

Kẻ biến đổi hình dạng

Video: https://vimeo.com/286537992

Theo báo cáo của Đại học Colorado Boulder, các nhà khoa học ở đây vừa tìm ra cách làm một cho chốt vuông vừa khít với… một lỗ tròn! Họ tạo ra loại vật liệu có thể thay đổi hình dạng để khớp với hình dạng cần thiết, sau đó phục hồi lại như cũ. Science Advances mô tả vật liệu này là “có thể thay đổi thành các hình dạng phức tạp, được lập trình sẵn dưới tác động của ánh sáng và nhiệt độ”.

Các nhà nghiên cứu thuộc khoa kỹ thuật hóa học và sinh học cho biết, vật liệu thay đổi hình dạng linh hoạt và nhanh chóng này có nhiều ứng dụng trong ngành y (các thiết bị y sinh học và cơ nhân tạo), hay trong công nghiệp sản xuất robot và sản xuất đắp lớp.

Khi sử dụng các vật liệu đàn hồi tinh thể lỏng, hoặc LCE, các mạng polymer dùng trong công nghệ truyền hình hiện đại có thể được lập trình để phản ứng trước một kích thích nhiệt cụ thể. Nhóm nghiên cứu minh hoạ bằng một con thiên nga gấp origami làm từ vật liệu mới. Ở nhiệt độ trong phòng, thiên nga giữ nguyên trạng thái gấp. “Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng lên 200 độ F (khoảng 93 độ C), con thiên nga sẽ biến thành một tờ giấy phẳng phiu. Sau đó, khi giảm về nhiệt độ phòng, nó sẽ trở về hình dáng con thiên nga ban đầu”.

Màng lọc khó tin

 

Một nhóm kỹ sư cơ khí ở trường Đại học Pennsylvania vừa thiết kế một “bộ lọc đảo ngược” cho phép các vật thể lớn đi qua nhưng giữ lại các vật thể nhỏ. Không giống như bộ lọc cà phê bạn dùng mỗi sáng, bộ lọc này là chất lỏng. Đó là một màng ngăn không phân biệt các vật thể theo kích thước mà theo động năng.

Màng đảo ngược, theo mô tả trên Science Advances, có vô số ứng dụng tiềm năng và giá trị. Các nhà nghiên cứu cho rằng nó có thể được sử dụng trong các ca phẫu thuật tại chiến trường hoặc bất cứ nơi nào không có phòng phẫu thuật đủ vệ sinh. Tak-Sing Wong, giáo sư kỹ thuật cơ khí và y sinh học, giải thích: “Bộ màng lọc có khả năng ngăn chặn vi trùng, bụi hoặc chất gây dị ứng từ vết thương hở trong khi vẫn giúp bác sĩ thực hiện phẫu thuật an toàn.” Hay theo sinh viên Birgitt Boschitsch: “Một tỷ người trên thế giới đang đại tiện trong không gian mở vì nhiều lý do, trong đó có mùi khó chịu do nhà vệ sinh bốc lên. Nếu màng lọc được áp dụng vào các nhà vệ sinh, nó sẽ cho các chất thải rắn đi qua màng, trong khi giữ lại các loại khí gây mùi”.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra màng lọc bằng nước và “một chất có thể ổn định bề mặt giữa chất lỏng và khí”. Các vật thể nhỏ có động năng thấp và các vật thể lớn hơn có động năng cao hơn, vì thế màng này có thể giữ lại các vật thể có động năng thấp và cho phép các vật thể có năng lượng cao hơn đi qua. Màng lọc sẽ tự lành lại sau khi có vật thể đi qua và cũng có thể thay đổi hình dạng để phù hợp với từng trường hợp cụ thể. Boschitsch cho biết: “Chúng ta có thể thêm các thành phần để màng duy trì được lâu hơn, hoặc các thành phần để chặn một số loại khí nhất định. Có vô số phụ gia có thể thêm vào để tùy chỉnh màng theo mục đích sử dụng”.

Tìm ra nơ-ron thần kinh mới

Một loại nơ-ron mới được phát hiện gần đây, được gọi là “nơ-ron thần kinh Tầm xuân” vì có hình dạng giống loại cây này, nhưng chỉ xuất hiện ở người. Nguồn ảnh: Getty Images.

Hai nhóm các nhà khoa học làm việc độc lập (sau đó cùng phối hợp với nhau) đã tìm ra một loại nơ-ron thần kinh mới trong não người mà họ gọi là “nơ-ron quả tầm xuân” do có hình dáng giống loại cây này. Phát hiện được đăng trên Nature Neuroscience là thành quả nghiên cứu chung của hai nhóm nhà khoa học đến từ Hungary và Seattle.

Ngoài việc là loại nơ-ron con người chưa từng biết đến, nơ-ron tầm xuân còn đáng chú ý bởi người ta mới chỉ tìm thấy chúng ở người mà không hề phát hiện trong não của các loài gặm nhấm thường được sử dụng trong nghiên cứu các chứng rối loạn thần kinh hoặc thí nghiệm thần kinh. Sự khác biệt này giúp giải thích vì sao một số phương pháp chữa trị có tác dụng tốt khi thử nghiệm trên động vật lại không có hiệu quả tương tự với con người. Joshua Gordon, giám đốc Viện Sức khỏe Tâm thần Quốc gia, nói với NPR: “Có lẽ để hiểu đầy đủ về các chứng rối loạn tâm thần, chúng ta cần phải biết về những loại nơ-ron thần kinh đặc biệt chỉ có ở người này”.

Các nhà nghiên cứu bắt gặp nơ-ron tầm xuân khi đang lập danh mục các mẫu mô từ vỏ não – phần tiến hóa nhất của bộ não – từ hai nam giới trưởng thành. Tế bào có hình dạng đặc biệt gợi liên tưởng tới quả của cây tầm xuân, nhưng vai trò của nó đối với chức năng của não bộ vẫn còn chưa được xác định rõ. NPR cho biết có vẻ các nơ-ron tầm xuân có chức năng tham gia kiểm soát dòng thông tin ở các khu vực cụ thể của não bộ. Là một loại “tế bào thần kinh ức chế”, các tế bào này có thể có liên quan tới các bệnh lý tâm thần.

“Cây cầu” chữa bệnh tủy sống

Các nhà khoa học ở Đại học Minnesota vừa tạo ra một thiết bị in 3D có thể làm ra một “cây cầu” nối các tế bào thần kinh sống ở hai bên của một tủy sống đã tổn thương, giúp bệnh nhân phục hồi một chức năng nhất định.

Theo trường đại học này, khoảng 285.000 người ở Mỹ bị tổn thương tủy sống. Giáo sư phẫu thuật thần kinh Ann Parr, đồng tác giả của nghiên cứu được công bố trên  Advanced Function Materials, giải thích: “Hiện nay, không có phương pháp điều trị tốt và chính xác cho những bệnh nhân bị tổn thương tủy sống dài hạn”.

“Cây cầu” có hai phần chính: bộ phận chỉ hướng bằng silicon được in tùy chỉnh theo tủy sống của từng bệnh nhân, có chức năng làm nền cho phần thứ hai là các tế bào. Nhóm nghiên cứu sử dụng máy in 3D để in “cây cầu” y hệt như các tế bào thật trong cơ thể bệnh nhân, như vậy chúng sẽ không bị cột sống đào thải. Sử dụng công nghệ sinh học mới nhất, các nhà nghiên cứu lấy tế bào trưởng thành từ cơ thể, tái lập trình chúng thành các tế bào gốc thần kinh thuộc loại có thể điều trị cột sống. Khi được cấy ghép, bộ phận chỉ hướng sẽ giúp các tế bào sống và phát triển thành các nơ-ron khỏe mạnh. Các nhà khoa học hi vọng nó sẽ giúp các bệnh nhân bị tổn thương tủy sống kiểm soát được cơ bắp và ít bị đau đớn hơn.

Phát hiện viêm phổi: Cuộc đua bắt đầu

Phát hiện bệnh viêm phổi đòi hỏi con mắt tinh tường của bác sĩ và hồ sơ bệnh án đầy đủ từ bệnh nhân. Hiệp hội quang học Bắc Mỹ hi vọng trí thông minh nhân tạo có thể đẩy nhanh quá trình để các bác sĩ nhanh chóng tìm ra phương pháp điều trị phù hợp. Nguồn ảnh: GE Reports.

Hội Quang học Bắc Mỹ (RSNA) vừa phát động cuộc thi Thách thức phát hiện bệnh viêm phổi cho học máy (machine learning) và đang tìm kiếm nhóm ứng viên có thể viết thuật toán giúp nhanh chóng phát hiện bệnh viêm phổi từ ảnh chụp X-quang ngực.

Theo Kaggle, viêm phổi là bệnh viêm nhiễm phổ biến nhất trên thế giới, chiếm hơn 15% nguyên nhân tử vong ở trẻ em dưới 5 tuổi trên toàn thế giới. Do đó RSNA nảy ra ý tưởng về cuộc thi này. Ngay cả ở những nước có nền y học hiện đại, việc phát hiện bệnh cũng rất khó khăn, đòi hỏi phải có chuyên gia được đào tạo chuyên sâu để xem bệnh án và đọc phim X-quang chụp ngực phức tạp. Thách thức là dùng trí thông minh nhân tạo (AI) để thực hiện quá trình này với hiệu suất cao hơn như khi được sử dụng để phát hiện các bệnh về mắt nhanh chóng hơn.

Để giành giải thưởng 30.000 đô-la Mỹ từ Kaggle (công ty con của Alphabet), các đội tham gia sẽ được truy cập vào hệ thống dữ liệu công khai của Viện Y tế Quốc gia. Họ có thể sử dụng các ảnh chụp phổi trong đó để dạy cho thuật toán cách phát hiện các điểm bất thường. Kết quả của các nhóm sẽ được đánh giá vào đầu tháng 10 tới.

Theo Sam Worley

BÌNH LUẬN CỦA BẠN