Thế giới tuần qua

116

Nấm sản xuất điện, công nghệ đeo người tái tạo chi cho Ếch và một phân tử mới giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về thời nguyên thủy của vũ trụ … là những khám phá lý thú tuần này.

Nấm và vi khuẩn phát điện

Một cây nấm mỡ phủ các dải nano graphene (mầu đen) in 3D, thu thập điện năng tạo ra bởi các vi khuẩn lam được in 3D mật độ cao (xanh). Chú thích và nguồn ảnh:  Sudeep Joshi, Viện Công nghệ Stevens.

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Stevens, New Jersey đã phủ lên những cây nấm mỡ thông thường một lớp vi khuẩn, giúp chúng có khả năng tạo ra điện.

Manu Mannoor, giáo sư kỹ thuật cơ khí của Stevens, và cộng sự Sudeep Joshi lấy một loại nấm mỡ bình thường và in 3D bề mặt của nó bằng “mực sinh học” vi khuẩn. Vi khuẩn này được biết đến với khả năng tạo ra điện nhưng không sống được lâu trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu cho rằng nấm có thể cung cấp cho loại vi khuẩn này những điều kiện cần thiết như chất dinh dưỡng, độ ẩm, pH, … Thực tế, khi chiếu sáng ánh sáng lên nấm, quá trình quang hợp của vi khuẩn được kích hoạt tạo ra một quang tuyến và được thu thập bằng các dải nano graphene cũng được in 3D sẵn trên nấm.

Mannoor cho hay: “Thí nghiệm này mở ra cơ hội to lớn cho các ứng dụng lai sinh học thế hệ tiếp theo. Ví dụ, một số vi khuẩn có thể phát sáng, một số khác thì có thể cảm nhận chất độc hoặc tạo ra nhiên liệu. Chúng ta có thể tìm ra nhiều ứng dụng tuyệt vời cho môi trường, quốc phòng, y tế và nhiều lĩnh vực khác. ”

Liệu pháp gen mang hy vọng đến cho bệnh nhận teo cơ

Khi các thử nghiệm tiếp theo cho kết quả khả quan, chúng ta có thể kiểm tra gen và điều trị trước khi có biểu hiện của ALS. Nguồn ảnh: Getty Images.

Các nhà khoa học tại Đại học California, San Diego, đã thiết kế một liệu pháp gen giúp ngăn chặn các tình trạng giống như bệnh xơ cứng teo cơ (còn có tên gọi khác là ALS hoặc bệnh Lou Gehrig) ở Chuột.

Có tới 10% bệnh nhân mắc ALS do di truyền và 20% trong số đó là do một đột biến trong gen được gọi là SOD1. Bệnh nhân ALS sẽ trải qua tình trạng thoái hóa thần kinh và hầu hết chỉ sống được từ ba đến năm năm sau khi xuất hiện các triệu chứng lâm sàng. Trong các trường hợp ALS di truyền, thay thế các gen bị đột biến bằng những gen khỏe mạnh có thể giúp ngăn chặn căn bệnh này. Tuy nhiên, rất khó để đưa điều trị vào tủy sống khi cần thiết.

Tại UC San Diego, hai nhà nghiên cứu Martin Marsala và Mariana Bravo Hernandez đã gắn một hợp chất vô hiệu hóa gen SOD1 vào một loại virus. Sau đó, họ tiêm virus này vào ngay phía trên tủy sống của những con chuột có biểu hiện mắc ALS di truyền. Bravo Hernandez nói: “Chúng tôi tiêm virus vào bên dưới màng bảo vệ tủy sống, vì vậy nó không gặp rào cản gì và có thể tác động đến tất cả các tế bào thần kinh bên trong tủy sống”.

Tìm ra hạt phân tử mới

Các nhà khoa học cho các proton va đập vào nhau với tốc độ gần như tốc độ ánh sáng và quan sát kết quả. Họ cố gắng phát hiện những hạt chưa biết trước đó khi nghiên cứu các biến động trong dữ liệu thu thập được. Nguồn ảnh trên và ảnh đầu trang: Getty Images.

Khi được máy gia tốc hạt lớn (LHC) được phát triển vào năm 2012, hạt cơ bản Higgs – hay còn gọi là “hạt thần” – đã củng cố thêm mô hình vật lý chuẩn. Tuy nhiên, mô hình chuẩn vẫn là lý thuyết vật lý được chấp nhận rộng rãi nhất, một số điều quan trọng như vật chất tối hay trọng lực vẫn chưa được giải thích. Các nhà khoa học tại CERN – Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu – đang tiếp tục tìm kiếm các hạt và nghiên cứu các tương tác vật lý để hiểu thêm về vũ trụ.

Họ cho các proton va đập vào nhau với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng và quan sát kết quả. Họ cố gắng phát hiện các hạt chưa biết trước đó khi nghiên cứu các biến động trong dữ liệu thu thập được. Gần đây, họ đã nhận thấy một số bằng chứng sự tồn tại của một hạt mới và, nếu được xác nhận, đó sẽ là loại hạt chưa từng được nhìn thấy hoặc nghĩ đến trước đây.

Cần có thêm nhiều thí nghiệm trước khi kết quả cuối cùng được thừa nhận. “Các nhà lý thuyết thường rất hào hứng và các nhà thực nghiệm lại hay hoài nghi. Là một nhà vật lý, tôi phải rất thận trọng nhưng với tư cách là tác giả của phân tích này, tôi có chút lạc quan,” nhà vật lý Alexandre Nikitenko nói.

Lò phản ứng in 3D tái tạo chi cho Ếch

Trái: Vết thương trên con Ếch móng vuốt châu Phi trưởng thành được tự tái tạo thành một mũi sụn mỏng, không có ngón. Phải: Điều trị với progesterone sử dụng hydrogel trong 24 giờ giúp tái tạo cấu trúc giống chân Ếch. Ảnh: Celia Herrera-Rincon/Tufts.

Khi những con Ếch móng vuốt châu Phi bị mất một chi, chúng thường chỉ có thể tái tạo một mũi sụn mỏng, không có ngón. Giống như con người, loài Ếch được coi là động vật “không tái tạo”. Michael Levin, một nhà sinh vật học phát triển tại Đại học Tufts, Hoa kỳ và các đồng nghiệp đã thiết kế một thiết bị giúp những con ếch tái tạo lại chi lớn hơn và có cấu trúc hơn bằng cách “khởi động” sửa chữa mô tại nơi bị tổn thương. Đó là một lò phản ứng sinh học hoạt động dựa trên progesterone, loại hormone được biết đến trong quá trình chuẩn bị tử cung cho thai kỳ, hỗ trợ sửa chữa mô thần kinh, mạch máu và mô xương.

Lò phản ứng này được in 3D bằng silicon và gắn vào các vết thương của Ếch; các mối nối được lấp đầy bằng một hydrogel kết hợp với các protein thúc đẩy tái tạo và hormone progesterone. Chỉ trong 24 giờ, các nhà khoa học đã ghi nhận sự tái tạo tương đương chín tháng “thay đổi trong biểu hiện gen, bảo tồn, và tăng trưởng theo khuôn mẫu”, theo thông cáo của Tufts.

“Đây là một công cụ mạnh mẽ để khám phá liệu pháp tái tạo sinh học,” Levin cho biết.

Máy tính mô phỏng bộ não

SpiNNaker đặc biệt nhờ khả năng “bắt chước kiến trúc truyền thông song song của bộ não”. Ảnh: Đại học Manchester.

Ở Đại học Manchester, các nhà khoa học vừa giới thiệu một máy tính có khả năng bắt chước bộ não con người. Mạng mô phỏng thần kinh này đòi hỏi một triệu lõi xử lý và 1.200 bảng mạch mắc nối tiếp.

Sau 20 năm lập kế hoạch và 10 năm thực hiện, mạng này ra đời và  được đặt tên là Spiking Neural Network Architecture hay ngắn gọn hơn là SpiNNaker. Nó có thể mô hình hóa “các tế bào thần kinh sinh học theo thời gian thực tốt hơn bất kỳ máy tính nào khác trên hành tinh”, giúp tìm hiểu sâu hơn về hoạt động của bộ não người và giúp hiểu rõ hơn về các bệnh như Parkinson.

SpiNNaker “bắt chước kiến ​​trúc truyền thông song song của bộ não”, với các nơ-ron gửi hàng tỷ mẩu thông tin cùng một lúc theo nhiều hướng, thay vì chỉ từ một điểm A đến một điểm B như máy tính thông thường. Tuy nhiên, nó vẫn chưa thể so sánh được với hoạt động của não thật. Với một triệu lõi xử lý, máy chỉ tạo ra được 1% hoạt động của bộ não.

Theo Sam Worley

BÌNH LUẬN CỦA BẠN