BẢN TIN THÁNG 11/2018 -...

Dịch vụ Cung cấp Thông tin Trọn gói Tháng 11/2018 1/74

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM THÔNG TIN – THƯ VIỆN

BẢN TIN THÁNG 11/2018

ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Công nghệ In 3D thủy tinh kim loại sẽ sớm được đưa vào sử dụng

Bột xi măng in 3D mới trở nên cứng hơn khi bị nứt - giống như cấu trúc trong tự nhiên

In 3D tùy chỉnh để ngăn chặn ngưng thở khi ngủ

Italy thành công trong nghiên cứu khả năng tương tác giữa các robot

Các nhà khoa học giới thiệu phương pháp mới để kiểm soát ánh sáng

Hệ thống điện thoại thông minh kiểm tra chì trong nước

Thuật toán mới - công cụ hỗ trợ tìm kiếm kháng sinh hiệu quả

Cảm biến hoạt động bằng đường có khả năng phát hiện và ngăn ngừa bệnh tật

Các hạt nano thân thiện với môi trường giúp quang hợp nhân tạo

Nguyên tử mỏng, kim loại chuyển đổi dichalcogenides có thể làm tăng tốc độ máy tính,

bộ nhớ lên đến một triệu lần

Thiết bị nhận diện vật thể với tốc độ ánh sáng

Nghiên cứu tạo ra máy ảnh mới được hỗ trợ AI để xử lý hình ảnh nhanh hơn

Camera phỏng sinh học giúp ô tô tự lái quan sát rõ hơn

Phương pháp mới để chuyển ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu

Tế bào nhiên liệu mới có thể phát điện tốt hơn

Chất xúc tác mới, lâu bền cho phản ứng của pin nhiên liệu có ích cho các loại xe thân

thiện với môi trường

Đánh giá thiết bị truyền động vi thủy lực quay và tuyến tính được điều khiển bằng công

nghệ điện ẩm

Công nghệ mới tăng hiệu suất chuyển đổi CO2

Nước muối chảy qua bề mặt siêu kỵ nước để tạo ra điện áp

Hệ thống BrainNet cho phép ba người chơi giao tiếp bằng sóng não để chơi trò xếp hình

Tetris

Phát triển năng lực kết nối không dây giữa tầu ngầm và máy bay

Phần mềm mới giúp phân tích khuyết tật rối loạn vận động viết ở trẻ em

Mô hình học máy ghi lại các thay đổi rất nhỏ trên nét mặt

Bộ lọc màu làm tăng tốc độ đọc của trẻ mắc chứng khó đọc

VẬT LIỆU – HÓA CHẤT


Khối cầu có thể làm cho bê tông chắc hơn

Chất xúc tác mới có tính ổn định cao giúp biến nước thành nhiên liệu

Lớp phủ polymer sử dụng bong bóng nhỏ để làm mát tòa nhà

Đột phá có thể tạo ra hợp kim siêu cấp

Vật liệu xốp bọt “lai” kết hợp sức mạnh của gỗ và kim loại

Chế tạo vật liệu tự sửa bằng cacbon trong không khí

Chế tạo màng polyme điện tử “xanh” mới bằng dây nano protein

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Đột phá công nghệ cao trong chất chống nọc độc do rắn cắn

Enzim nhân tạo có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành khí hydro

Đột phá trong sản xuất nhiên liệu ethanol sinh học làm giảm nhu cầu về nước ngọt

Khám phá một enzyme quan trọng ở Amazon để sản xuất ethanol thế hệ thứ hai

Cách tận dụng vi khuẩn để tạo ra năng lượng

Quy trình mới có thể giảm chi phí sản xuất nhựa

Y DƯỢC

Kỹ thuật tán xạ nơtron tạo ra các bản đồ 3-D trực tiếp đầu tiên của phân tử nước trong

quá trình dung hợp màng tế bào

Công nghệ phân tích ADN mới hứa hẹn rút ngắn thời gian phá án

Hàn Quốc: Ca ghép xương ngực nhân tạo bằng công nghệ in 3D đầu tiên

Phân tích hình ảnh chụp CT giúp cảnh báo sớm nguy cơ đau tim

Trung Quốc đưa robot giúp phục hồi chi dưới vào thử nghiệm lâm sàng

Tế bào gốc tự tổ chức thành phôi giả

Kỹ thuật mới phát hiện sớm bệnh Lyme

Quy trình in 3D tế bào để tạo ra mô người như gân và dây chằng

Công cụ ADN mới dự đoán chiều cao, có triển vọng đánh giá nguy cơ mắc các bệnh nặng

Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc tạo ra "lưu huyết não đồ" mới

Colombia phát triển kỹ thuật mới chống đào thải sau ghép tạng

Phát hiện mới có thể giúp ngăn ngừa sinh non

Điều trị rắn cắn bằng phương pháp tiêm hạt nano

Đột phá trong nghiên cứu phương pháp chẩn đoán lao sớm

Thiết bị dán cảnh báo tình trạng sức khỏe làm từ giấy

Loại thuốc kháng sinh mới được mệnh danh 'con ngựa thành Troia

Mỹ bào chế được thuốc cứu mô tim bị đói oxy

Kiểm soát huyết áp cao bằng loại thuốc mới cho người không tập thể dục


Hà Lan phát triển vòng đeo tay cảnh báo cơn động kinh

Bề mặt chống dính “thông minh” có khả năng tự điều chỉnh

Hydrogel hóa trị liệu có thể chống ung thư da từ bên ngoài

Vắc xin ung thư mới có thể giải quyết các khối u dương tính với HER2

Công nghệ mới phát hiện khối u

Nga phát minh thiết bị lai sinh học giúp chẩn đoán sớm ung thư

Thiết bị vi lưu giúp các nhà khoa học xác định những dấu hiệu di truyền sớm của bệnh

ung thư

Điều trị ung thư dựa trên vàng

Các nhà nghiên cứu cải thiện hiệu quả điều trị ung thư

Sử dụng ánh sáng để tiêu diệt ung thư vú di căn

Robot thu hoạch ớt chuông thế hệ mới

Tạo ra giống cà chua mới bằng cách chỉnh sửa bộ gen của cây dại

Trí tuệ nhân tạo: một giải pháp để tiết kiệm nước từ tưới nước tự động

Một giải pháp để cải thiện chất lượng đất: phủ thực vật

Argentina phê chuẩn trồng đậu tương công nghệ sinh học kháng hạn HB4

MÔI TRƯỜNG

Phát hiện kim loại lỏng có thể biến đổi nước độc hại thành nước an toàn để uống

Các hạt xử lý nước tái sử dụng loại bỏ BPA hiệu quả


ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Công nghệ In 3D thủy tinh kim loại sẽ sớm được đưa vào sử dụng

Trong vài năm qua, công nghệ in 3D

vật liệu nhựa đã có những bước tiến nhanh

chóng, cùng với đó, việc sản xuất đắp dần các

thành phần kim loại cũng đã được thực hiện,

bột kim loại được cấp nhiệt và làm cứng cục

bộ để định hình thành cấu trúc mong muốn.

Tuy nhiên, quá trình này tốn kém và phức tạp

- và thường thì nó không mang lại các đặc

tính mong muốn. Tuy nhiên, nghiên cứu mới

đã chỉ ra rằng công nghệ in 3D kim loại sẽ

sớm trở nên dễ dàng và thiết thực như in 3D

vật liệu nhựa.

Được dẫn dắt bởi Jan Schroers, giáo sư

khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí của Đại

học Yale, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một

cách tiếp cận mới cho các vật thể in 3D. Họ

đã sử dụng nguyên liệu in từ thủy tinh kim

loại - một vật liệu mới và tương đối giống

kim loại, nhưng lại mạnh hơn cả kim loại tốt

nhất, và lại có tính dẻo của nhựa.

Bởi vì kim loại thường không tồn tại ở

trạng thái cho phép chúng dễ dàng bị ép đùn,

việc in 3D kim loại vẫn còn nhiều thách thức

và hạn chế. Tuy nhiên, thủy tinh kim loại số

lượng lớn (Bulk metallic glasses - BMG) có

thể được làm mềm liên tục khi được cấp

nhiệt, hiện tượng này giống như trong nhựa

nhiệt dẻo. BMGs sở hữu những tính chất và

những cấu trúc nguyên tử độc đáo: khi thủy

tinh kim loại nguội từ chất lỏng thành chất

rắn, nguyên tử của chúng lắng xuống thành

một sắp xếp ngẫu nhiên và không kết tinh

theo cách của kim loại truyền thống.

Nhóm nghiên cứu đã tập trung vào một

vật liệu BMG đặc trưng và có sẵn từ zirconi,

titan, đồng, niken và berili. Về lý thuyết thì

các loại BMG khác cũng có thể được in bằng

phương pháp này.

Các nhà nghiên cứu sử dụng các sợi

dây BMG có đường kính 1 mm và chiều dài

700 mm. Nhiệt độ đùn ra được thiết lập vào

khoảng 460 độ C, lực ép đùn từ 10 đến 1000

Newton để đẩy các sợi dây kim loại được làm

mềm thông qua một vòi phun có đường kính

0,5 mm.

Nhóm nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng

BMG có thể được sử dụng trong in 3D để tạo

ra các thành phần kim loại cứng, có độ bền

cao trong điều kiện môi trường tương tự như

trong in nhựa nhiệt dẻo 3D.

Sự đột phá của nghiên cứu này là làm

giảm đáng kể chi phí và các nguồn lực liên

quan đến việc khai thác đặc tính có thể làm

mềm của BMG. Khả năng in 3D các bộ phận

kim loại dễ dàng như nhựa nhiệt dẻo sẽ cách

mạng hóa lĩnh vực sản xuất đắp dần kim loại.

Ngoài việc tạo mẫu, các đặc tính có thể

đạt được của các bộ phận in đi kèm với tính

linh hoạt trong thiết kế từng phần sẽ làm cho

công nghệ in 3D này phù hợp để chế tạo các

thành phần hiệu suất cao cho các ứng dụng y

tế, hàng không vũ trụ và tàu vũ trụ.

Theo vista.gov.vn, 02/10/2018

Trở về đầu trang

**************


Bột xi măng in 3D mới trở nên cứng hơn khi bị nứt - giống như cấu trúc trong tự nhiên

Các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại

học Purdue, Hoa Kỳ đã phát triển thành công

hỗn hợp bột nhão xi măng in 3D - thành phần

chính của bê tông và vữa, được sử dụng trong

xây dựng các yếu tố cơ sở hạ tầng khác nhau,

có khả năng chịu lực nén cao, giống như vỏ

động vật chân đốt như tôm hùm và bọ cánh

cứng trong tự nhiên. Ngoài ra, công nghệ mới

cũng tạo ra các cấu trúc đàn hồi hơn, làm

giảm thiểu rủi ro trong ứng phó thiên tai.

Jan Olek, giáo sư tại Trường Kỹ thuật

Xây dựng Lyles của Purdue cho biết: “Trên

thực tế, nhiều loài trong tự nhiên vẫn đang phải

chấp nhận sống chung, đối mặt với điểm yếu,

bất lợi của mình để có thể tồn tại. Trong nghiên

cứu của mình, chúng tôi cũng sử dụng chính

những điểm yếu 'tích hợp' của vật liệu gốc xi

măng để cải thiện độ dẻo dai của chúng”.

Ý tưởng của nghiên cứu là sử dụng các

thiết kế lấy cảm hứng từ vỏ động vật chân đốt

để kiểm soát mức độ lan truyền tổn hại giữa

các lớp in của vật liệu, giống như việc cố

gắng phá vỡ cấu trúc của mì spaghetti chưa

được nấu chín đối lập với một sợi mì đơn.

Giáo sư Pablo Zavattieri, Purdue cho

biết: "Bộ xương ngoài của các loài động vật

chân đốt có cơ chế lan truyền và củng cố vết

nứt mà dựa vào đó, chúng ta có thể áp dụng để

tạo ra loại vật liệu bột nhão xi măng in 3D".

Các vật liệu làm từ xi măng in 3D như

bột xi măng, vữa và bê tông - cung cấp khả

năng kiểm soát hiệu quả hơn về thiết kế và

hiệu suất, nhưng tính chất kỹ lại được xem là

yếu tố hạn chế khả năng mở rộng quy mô ứng

dụng của loại vật liệu này.

Trong bài báo về nghiên cứu được

đăng tải trên tạp chí Advanced Materials, các

kỹ sư Purdue khẳng định họ là những người

đi tiên phong trong việc áp dụng phương pháp

in 3D để tạo ra các cấu trúc sinh học bằng

cách sử dụng vật liệu bột xi măng nhão.

"Trong kỹ thuật in 3D, việc tạo khuôn

cho từng loại thiết kế là không cần thiết, do

đó, chúng tôi có thể tạo ra những tính chất

độc đáo này của vật liệu gốc xi măng, điều

mà trước đây chưa từng được thực hiện",

Jeffrey Youngblood, giáo sư vật liệu tại

Purdue cho biết.

Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng kỹ

thuật chụp cắt lớp vi tính CT để quan sát, tìm

hiểu rõ hơn về trạng thái của vật liệu xi măng

in 3D cứng và tận dụng chính những điểm yếu

của chúng, chẳng hạn như các vị trí có lỗ hổng

được tìm thấy ở "bề mặt phân cách" giữa các

lớp in, nhờ đó, thúc đẩy quá trình hình thành

vết nứt. Phát hiện này gần đây đã được trình

bày tại Hội nghị quốc tế RILEM lần thứ nhất

về chế tạo Bê tông và Kỹ thuật số.

TS. Mohamadreza "Reza" Moini,

Purdue cho biết: "Vật liệu xi măng in 3D cung

cấp khả năng kiểm soát cấu trúc của chúng,

dẫn đến việc hình thành sự hư hỏng cũng như

yếu tố cấu trúc chống nứt như dầm hoặc cột".

Cách đây hai năm, các nhà nghiên cứu

tại Purdue đã sử dụng tôm bọ ngựa (tôm

mantis màu cầu vồng) làm nguồn cảm hứng

để nghiên cứu về việc sử dụng kỹ thuật in 3D

để phát triển các vật liệu siêu bền mới.

Nhóm cho biết họ rất ấn tượng với hình

ảnh và cách thức loài tôm bọ ngựa chinh phục

con mồi của nó với một phần phụ "dactyl

club". Phần này sẽ trở nên cứng hơn do tác

động của các vết nứt xoắn làm tiêu tan năng

lượng được hấp thụ bởi vật liệu khi va chạm.

Một số thành phần bột xi măng lấy

cảm hứng sinh học được thiết kế và chế tạo

bằng kỹ thuật in 3D bao gồm thiết kế "tổ

ong", thiết kế "nguyên khối" và thiết kế

"Bouligand", được gọi là "kiến trúc".


Mỗi kiến trúc này tạo ra các trạng thái

mới của một thành phần được in 3D sau khi

đông cứng lại. Ví dụ, kiến trúc Bouligand tận

dụng các bề mặt phân cách, giao diện yếu để

làm tăng khả năng chống nứt cho vật liệu,

trong khi kiến trúc “nguyên khối” khiến cho

các thành phần làm từ xi măng hoạt động như

một lò xo, mặc dù chúng được làm bằng vật

liệu giòn.

Các nhà nghiên cứu đang có kế hoạch

khám phá những cách thức khác mà dựa vào

đó, các thành phần làm từ xi măng có thể

được thiết kế để xây dựng các cấu trúc đàn

hồi hơn.



**************

In 3D tùy chỉnh để ngăn chặn ngưng thở khi ngủ

Một nghiên cứu của các nhà nghiên

cứu từ Đại học Malaga, đăng trên tạp chí

Mechanism and Machine Theory, công bố

thiết kế của một thiết bị cá nhân phù hợp với

kích thước và xương hàm của mỗi người.

Mục tiêu của một nguyên mẫu như vậy, được

làm từ một máy in 3D, là giữ cho đường thở

thông và tránh ngưng thở khi ngủ và ngáy

ngủ trong khi ngủ.

Các nhà khoa học thuộc Khoa Kỹ thuật

Cơ khí tại Đại học Malaga, phối hợp với công

ty nha khoa Ortoplus, đã tạo ra một mô hình

toán học có khả năng tạo ra một thiết bị giữ

hàm ở vị trí hợp lý trong khi ngủ. Điều này

giúp ngăn ngừa chứng ngáy, cũng như ngừng

thở thoáng qua.

Mỗi thiết bị được thiết kế theo cách cá

nhân hoá, nhờ một máy chụp X quang ghi lại

các đặc điểm hình thái, kết hợp với một phân

tích động học của hàm, có thể dự đoán

chuyển động của nó trước. Thiết bị này được

sản xuất với một máy in 3D, có thể tái tạo,

giống hệt kích thước và đặc tính kỹ thuật của

khuôn hàm. Theo các nhà nghiên cứu, một

thiết bị như vậy sẽ không gây khó chịu hoặc

thiếu tự chủ ở bệnh nhân.

Kết quả của các bài kiểm tra khoa học

được thực hiện trên những người bị rối loạn

giấc ngủ: bệnh nhân có thể giữ miệng mở

hoặc đóng trong khi ngủ mà không bị đau

hoặc nghẹt thở. Do đó, đó là một bước tiến

thực sự, bước tiếp theo là tìm kiếm các vật

liệu sinh học mới, và bền hơn các vật liệu

hiện tại được làm từ nhựa.



**************

Italy thành công trong nghiên cứu khả năng tương tác giữa các robot

Nguồn: ilmessaggero.it

Trong xu thế nghiên cứu phát triển trí

tuệ nhân tạo, các nhà khoa học Italy đang thiết

kế những robot có khả năng tương tác, phối

hợp cùng thực hiện một công việc cụ thể.

Để các robot có khả năng này, Viện

Công nghệ Italy (IIT) đã tập trung phát triển

ngôn ngữ giao tiếp giữa các robot trong một

dự án chung của châu Âu mang tên An.Dy.

Phóng viên TTXVN tại Rome dẫn lời

ông Daniele Pucci, người phụ trách khoa học

của dự án, cho biết những thành công đầu tiên

đã được ghi nhận trong một thí nghiệm, theo


đó, 2 robot “dạng người” giúp nhau để đứng

lên từ một chiếc ghế.

Mục đích chính của dự án là tạo ra

được các thuật toán cho trí tuệ nhân tạo để

các robot “dạng người” có thể phối hợp với

nhau hoặc với con người khi thực hiện các

công việc.

Cụ thể, trong giai đoạn 1 của dự án,

các nhà khoa học sẽ tập trung vào các kỹ

năng tương tác, phối hợp của robot với con

người, được coi là cơ sở để phát triển khả

năng phối hợp giữa robot với robot.

Điểm mấu chốt của dự án là các robot

phải có khả năng trao đổi thông tin và nhiệm

vụ của các nhà khoa học là xây dựng những

phương trình cho trí tuệ nhằm điều khiển các

cử động của robot.

Trước mắt, thông qua một hệ thống kết

nối không dây, 2 robot mang tên iCub của IIT

tham gia thí nghiệm đã trao đổi được thông

tin về tư thế, tốc độ di chuyển, lực cần thiết

để hỗ trợ nhau cử động.

Theo các nhà khoa học Italy, với tốc

độ nghiên cứu như hiện nay, chỉ từ 1-2 năm

tới, robot sẽ có khả năng đi mua bán thay cho

con người; và từ 5 đến 10 năm tới, robot hoàn

toàn có thể tự làm các công việc phức tạp hơn

để hỗ trợ con người trong cuộc sống sinh hoạt

hàng ngày.

Theo vietnamplus.vn, 03/10/2018


**************

Các nhà khoa học giới thiệu phương pháp mới để kiểm soát ánh sáng

Ảnh: Sóng âm được sử dụng để phân tán ánh sáng giữa hai kênh trong một dây quang silicon.

(Minh họa bởi Eric Kittlaus)

Các nhà khoa học Đại học Yale đã giới

thiệu một phương pháp mới để kiểm soát ánh

sáng trên một con chip silicon - đặc biệt là

hướng của ánh sáng - bằng cách sử dụng sóng

âm. Phát hiện này được công bố vào ngày 17

tháng 9 trên tạp chí Nature Photonics.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên

cứu đã cố gắng thích ứng với các công nghệ

quang học được sử dụng rộng rãi - bao gồm

laser, máy phát và máy thu - đến các thiết bị

dựa trên vi mạch. Peter Rakich, một giáo sư

vật lý ứng dụng tại Yale, người đứng đầu

nhóm nghiên cứu giải thích: “Lĩnh vực lượng

tử ánh sáng tích hợp mang lại những đột phá

tiềm năng cho các ứng dụng từ thông tin liên

lạc hiệu quả tiết kiệm năng lượng đến cảm

biến chính xác và thông tin lượng tử".

Một thách thức lớn là thiếu các công

nghệ ở quy mô những con chip có thể tạo ra

các hoạt động không phản xạ. Chúng bao gồm

các bộ cách ly, là “điốt” cho ánh sáng cho

phép truyền chỉ theo một hướng và các bộ

mạch vòng, tách riêng các sóng ánh sáng

chuyển tiếp và ngược lại thành các kênh riêng

biệt. Eric Kittlaus, tác giả đầu tiên của nghiên

cứu, cho biết, “Những loại thiết bị này là công

nghệ quan trọng bởi vì chúng cho phép chúng

ta kiểm soát và định tuyến ánh sáng trên một

con chip. Ví dụ, nếu chúng ta có một ánh sáng

laser trên con chip và một số ánh sáng phát ra

của nó được phản xạ trở lại bên trong, điều

này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu

suất của thiết bị. Sử dụng một bộ cách ly,

chúng ta có thể đảm bảo rằng ánh sáng chỉ

được phép thoát khỏi laser của chúng ta”.

Trong hầu hết các vật liệu, ánh sáng

hoạt động giống nhau dù nó di chuyển về

phía trước hoặc phía sau. Các phương pháp

hiện có để sản xuất các bộ cách ly quang học

thương mại thường liên quan đến các tinh thể

garnet tổng hợp tiếp xúc với các nam châm

vĩnh cửu. Tuy nhiên, khi xây dựng các thiết bị

trên chip, các tinh thể này và từ trường đều

không có.


Kết quả là, các nhà khoa học đã dùng

phương pháp khác, phương pháp mới này sử

dụng điện hoặc âm thanh để điều khiển các

mạch quang trên chip để tạo ra sự lan truyền

ánh sáng không phản xạ. Cho đến nay, cách

tiếp cận đầy hứa hẹn này đã bị cản trở bởi các

vấn đề như mất tín hiệu ánh sáng hoặc chỉ có

tác dụng với ánh sáng đơn sắc.

Bằng cách kết hợp ánh sáng và âm

thanh trên chip silicon, nhóm của Rakich đã

chứng minh rằng sóng siêu âm có thể tạo ra

sự lan truyền không phản xạ cho ánh sáng qua

bước sóng lớn hơn 100 lần so với trước đây,

và không bị mất tín hiệu ánh sáng. Ngoài ra

còn có một lợi ích khác: Bản thân sóng âm

được tạo ra bằng ánh sáng, cho phép các nhà

nghiên cứu kiểm soát hình dạng và hướng của

sự phát xạ siêu âm theo ý thích. "Các núm"

bổ sung cho phép cùng một thiết bị có thể

hoạt động trên ánh sáng đa sắc.

Nils Otterstrom, một trong những đồng

tác giả của bài báo nói: “Chúng tôi rất vui

mừng bởi những tác động khoa học và công

nghệ của công trình này. Cấu trúc này không

chỉ cho phép chúng ta khám phá các hiện

tượng vật lý mới, mà còn biểu thị một mốc

quan trọng đối với việc hiện thực các công

nghệ cách ly và mạch vòng quy mô chip, một

trong những thách thức lớn nhất còn lại đối

với lượng tử ánh sáng tích hợp”.



**************

Hệ thống điện thoại thông minh kiểm tra chì trong nước

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học

Houston đã chế tạo được một hệ thống rẻ tiền

sử dụng điện thoại thông minh và ống kính

được chế tạo bằng máy in phun để phát hiện

chì trong nước máy với hàm lượng thường

được xem là nguy hiểm.

Hệ thống này được xây dựng dựa vào

công trình nghiên cứu trước đây của Wei-

Chuan Shih, phó giáo sư về kỹ thuật điện và

máy tính và các cộng sự, bao gồm phát hiện ra

một ống kính dẻo giá rẻ có thể biến đổi điện

thoại thông minh cơ bản thành kính hiển vi.

Phát hiện mới được mô tả trên tạp chí

Analytical Chemistry, kết hợp phép đo màu

nano với kính hiển vi trường tối, được tích

hợp vào nền tảng kính hiển vi của điện thoại

thông minh để phát hiện hàm lượng chì thấp

hơn ngưỡng an toàn do Cơ quan Bảo vệ môi

trường (EPA) quy định.

"Phép đo màu nano trên điện thoại

thông minh được thực hiện nhanh chóng với

chi phí thấp và cho phép mọi người kiểm tra

hàm lượng chì trong nước uống trong bất kỳ

môi trường nào", các nhà nghiên cứu viết.

Ngay cả một lượng nhỏ chì cũng có thể

gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho

trẻ nhỏ, đặc biệt khả năng dễ bị tổn thương

thần kinh. Các tiêu chuẩn của EPA yêu cầu

hàm lượng chì trong nước uống thấp hơn 15

phần tỷ và PGS. Shih cho biết bộ xét nghiệm

thông dụng hiện nay không đủ nhạy để phát

hiện chính xác hàm lượng chì ở mức đó.

Bằng cách sử dụng điện thoại thông

minh rẻ tiền được trang bị ống kính in phun

và sử dụng chế độ chụp ảnh tối, các nhà

nghiên cứu có thể tạo ra một hệ thống vừa di

động vừa dễ hoạt động với khả năng phát

hiện nồng độ chì dưới mức 5 phần tỷ trong

nước máy. Độ nhạy đạt 1,37 phần tỷ trong

nước khử ion.

Năm ngoái, nhóm nghiên cứu đã công

bố một bộ dữ liệu mã nguồn mở trên tạp chí

Biomedical Optics Express, giải thích cách


chuyển đổi điện thoại thông minh được trang

bị ống kính dẻo thành kính hiển vi có chức

năng của kính hiển vi huỳnh quang.

Các ứng dụng mới nhất kết hợp phân

tích màu sắc để phát hiện các hạt chì có kích

thước nano. Ngoài PGS. Shih, các nhà nghiên

cứu trong dự án bao gồm các tác giả Hoàng

Nguyễn và Yulung Sung, Kelly

O'Shaughnessy và Xiaonan Shan đều công tác

tại Khoa Kỹ thuật Điện & Máy tính tại Đại

học Houston.

Sử dụng bộ dữ liệu được công bố vào

năm 2017, các nhà nghiên cứu đã chế tạo

được kính hiển vi trên điện thoại thông minh

độc lập có thể hoạt động ở cả chế độ chụp ảnh

huỳnh quang và trường tối và ghép nối với

điện thoại thông minh Lumina 640 rẻ tiền với

máy ảnh 8 megapixel. Nhóm nghiên cứu đã

tăng khối lượng nước máy với số lượng chì

khác nhau, dao động từ 1,37 phần tỷ đến 175

phần tỷ. Sau đó, họ bổ sung ion cromat để

phản ứng với chì tạo thành các hạt nano

cromat chì; các hạt nano có thể được phát

hiện bằng cách kết hợp phân tích phép đo

màu và kính hiển vi.

Phân tích đã đo lường cả tốc độ phát

hiện các hạt nano có tương quan với nồng độ

chì và xác minh rằng phản ứng được thúc đẩy

bởi sự có mặt của chì. Hỗn hợp được chuyển

đến một tấm polydimethylsiloxan gắn vào

một phiến kính; sau khi khô, nước khử ion

được sử dụng để rửa sạch hợp chất cromat và

trầm tích còn lại được chụp để phân tích. Khả

năng chụp hình của kính hiển vi đã được

chứng minh rất cần thiết vì số lượng trầm tích

quá nhỏ nên không thể chụp hình bằng

camera của điện thoại thông minh không

được hỗ trợ. Vì thế, việc phát hiện chì ở mức

tương đối thấp trở nên khó khăn.



**************

Thuật toán mới - công cụ hỗ trợ tìm kiếm kháng sinh hiệu quả

Trong một bài báo được công bố trên

tạp chí Nature Communications, các nhà

nghiên cứu từ các trường Đại học Carnegie

Mellon (CMU); Đại học California, San

Diego ở Hoa Kỳ; và Đại học bang St.

Petersburg ở Nga đã mô tả một công cụ mới

hỗ trợ tìm kiếm hiệu quả các kho hợp chất

khổng lồ được tổng hợp từ vi khuẩn. Kỹ thuật

mới cho phép các nhà khoa học phân tích phổ

khối của các hợp chất, từ đó, họ có thể dễ

dàng xác định những loại hợp chất đã biết

trong kho và loại bỏ chúng để tập trung phân

tích sâu hơn các biến thể chưa từng được biết

đến. Những biến thể này có thể sẽ là loại

thuốc kháng sinh tốt hơn, hiệu quả hơn, thuốc

chống ung thư hoặc nhiều dược phẩm khác.

“Chỉ trong vòng một tuần, thuật toán

mới có tên gọi Dereplicator + được áp dụng

chạy trên 100 máy tính có thể tìm kiếm trong

một tỷ khối phổ trong mạng phân tử Gloal

Natural Products Social tại UC San Diego và

xác định được hơn 5.000 hợp chất đầy hứa

hẹn, chưa từng được biết đến mà việc nghiên

cứu tổng hợp chúng được xem là rất cần

thiết”, Mohimani, trợ lý giáo sư tại Phòng

Sinh học Điện toán của CMU và là tác giả

đầu tiên của bài báo cho biết.

Theo các nhà nghiên cứu, thuật toán

hỗ trợ tìm kiếm phân tử của họ hiện có sẵn và

có thể được sử dụng để nghiên cứu các kho

hợp chất bổ sung.

Mohimani chia sẻ: “Trong quá khứ,

các kho dữ liệu khối phổ chưa được tận dụng

triệt để bởi vì việc tìm kiếm thông qua chúng

rất khó, đồng thời, những nỗ lực này cho đến

nay đã bị hạn chế bởi tỷ lệ tái phát hiện các

hợp chất đã được biết đến trước đó rất cao.

Chẳng hạn như, việc xác định số lần các nhà


khoa học tái khám phá các nhóm kháng sinh

penicillin là không thể đếm nổi”.

Phương pháp phân tích phổ khối lượng

của các hợp chất, về cơ bản, là kỹ thuật phân

tích hóa học giúp xác định hàm lượng và loại

chất hóa học có trong một mẫu đã bị ion hóa

và đây cũng là một phương pháp tương đối rẻ

tiền giúp xác định loại dược phẩm mới. Tuy

nhiên, các kỹ thuật hiện đang được áp dụng

phần lớn bị hạn chế trong phân tích các đoạn

peptide có cấu trúc đơn giản như cấu trúc

chuỗi và vòng lặp. Vì vậy, Mohimani cho biết

nghiên cứu của ông cùng các cộng sự mới chỉ

là một phần nổi của tảng băng trôi.

Để phân tích số lượng lớn hơn các hợp

chất có cấu trúc phức tạp, nhiều vòng và

nhánh, nhóm nghiên cứu đã phát triển một

phương pháp dự đoán cách thức phân tách

các phân tử của khối phổ kế. Bắt đầu với

những cấu trúc dạng vòng yếu nhất, phương

pháp mô phỏng những gì sẽ xảy ra khi các

phân tử tách rời nhau. Các chuyên gia sử

dụng 5.000 hợp chất đã được biết đến và phổ

khối lượng của chúng để đào tạo một mô hình

máy tính có thể được sử dụng để dự đoán

cách thức các hợp chất khác bị phá vỡ.

Mohimani cho biết thuật toán

Dereplicator + không chỉ cho phép xác định

các hợp chất đã được phát hiện mà không cần

phải thực hiện những nghiên cứu sâu rộng,

mà còn có thể phát hiện các biến thể ít phổ

biến hơn của các hợp chất đã biết không bị

phát hiện trong một mẫu.



**************

Cảm biến hoạt động bằng đường có khả năng phát hiện và ngăn ngừa bệnh tật

Pin nhiên liệu sinh học hoạt động bằng

đường glucose


Washington đã chế tạo được loại cảm biến

cấy ghép hoạt động bằng đường, có khả năng

theo dõi tín hiệu sinh học của cơ thể để phát

hiện, phòng ngừa và chẩn đoán bệnh. Cảm

biến chạy bằng pin nhiên liệu sinh học, khai

thác đường glucose từ chất dịch trong cơ thể

để hoạt động.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh pin

nhiên liệu sinh học khi được tích hợp với các

thiết bị điện tử có thể xử lý các tín hiệu sinh

lý và sinh hóa với độ nhạy cao. Nghiên cứu

đã được công bố trên tạp chí IEEE

Transactions of Circuits and Systems.

Nhiều loại cảm biến phát hiện bệnh

phổ biến như đồng hồ cần được sạc lại hoặc

các miếng dán nằm trên bề mặt da và không

được cấy xuống dưới da. Cảm biến do nhóm

nghiên cứu chế tạo, không đòi hỏi phải lấy

máu ở ngón tay để xét nghiệm một số bệnh

như tiểu đường.

"Cơ thể con người chứa nhiều nhiên

liệu trong chất dịch của cơ thể, cụ thể là

đường huyết hoặc lactate xung quanh da và

miệng", PGS. Subhanshu Gupta, đồng tác giả

nghiên cứu nói. "Pin nhiên liệu sinh học mở

ra triển vọng sử dụng cơ thể làm nhiên liệu

tiềm năng".

Các thiết bị điện tử trong cảm biến sử

dụng thiết kế và phương thức chế tạo hiện đại

chỉ tiêu tốn vài microwatt điện trong khi rất

nhạy. Việc kết nối các thiết bị điện tử với pin

nhiên liệu sinh học làm cho cảm biến hoạt

động hiệu quả hơn các thiết bị chạy bằng pin

truyền thống. Vì cảm biến phụ thuộc vào

lượng đường trong cơ thể, nên các thiết bị

điện tử của cảm biến có thể được cấp nguồn

điện vô thời hạn. Ví dụ, cảm biến có thể hoạt

động nhờ đường sản sinh ngay dưới da.

Không giống pin lithium-ion thông

dụng, pin nhiên liệu sinh học hoàn toàn không

độc, nên có triển vọng sử dụng làm mô cấy cho

người. Nó cũng ổn định và nhạy hơn so với pin


nhiên liệu sinh học thông thường. Các nhà

nghiên cứu cho rằng cảm biến có thể được chế

tạo với giá thành rẻ khi được sản xuất hàng loạt

thông qua khai thác nền kinh tế quy mô.

Dù các cảm biến đã được thử nghiệm

tại lab, nhưng các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ

thử nghiệm và chứng minh khả năng hoạt

động của cảm biến trong các mao mạch máu

của người. Các nhà khoa học cũng đang

nghiên cứu cải tiến và tăng công suất của pin

nhiên liệu sinh học.



**************

Các hạt nano thân thiện với môi trường giúp quang hợp nhân tạo

Đây là một biểu diễn sơ đồ về sản xuất hydro

quang xúc tác với các chấm lượng tử InP / ZnS trong một khảo nghiệm điển hình

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Zurich

- Thụy Sĩ, đã phát triển một loại hạt nano để

sử dụng trong quá trình quang hợp nhân tạo

bằng cách bổ sung kẽm sulfide trên bề mặt

các chấm lượng tử dựa vào indium. Những

chấm lượng tử này tạo ra nhiên liệu hydro

sạch từ nước và ánh sáng mặt trời - một

nguồn năng lượng bền vững. Họ giới thiệu

vật liệu sinh thái và thân thiện với môi trường

mới để quang xúc tác mặt trời.

Cấu trúc vật liệu này, chỉ có kích

thước vài nano mét, hiển thị hành vi tương tự

như phân tử hoặc nguyên tử, và hình dạng,

kích thước và số lượng electron của chúng có

thể được điều chế một cách có hệ thống. Điều

này có nghĩa rằng đặc tính điện và quang học

của chúng có thể được tùy biến cho một số

mục tiêu, chẳng hạn như công nghệ hiển thị

mới, các ứng dụng y sinh học cũng như quang

điện và quang xúc tác.

Hiện tại, nghiên cứu định hướng ứng

dụng nhằm mục đích tạo ra hydro trực tiếp từ

nước và ánh sáng mặt trời. Hydro, nguồn

năng lượng sạch và hiệu quả, có thể được

chuyển đổi thành dạng nhiên liệu được sử

dụng rộng rãi, bao gồm methanol và xăng.

Trước đây, các chấm lượng tử hứa hẹn được

sử dụng trong nghiên cứu năng lượng chứa

cadmium, đã bị cấm từ nhiều mặt hàng do

độc tính của nó.

Giáo sư Greta Patzke giải thích: Các

hạt 3 nanomet bao gồm một lõi của photphua

indium với một lớp mỏng kẽm sunphua và

sunphít xung quanh rất mỏng. So với các

chấm lượng tử chứa cadmium, vật liệu tổng

hợp mới không chỉ thân thiện với môi trường,

mà còn hiệu quả cao khi sản xuất hydro từ

ánh sáng và nước. Các phối tử sulfua trên bề

mặt chấm lượng tử đã được tìm thấy để tạo

thuận lợi cho những bước quan trọng liên

quan đến phản ứng hóa học hướng ánh sáng,

cụ thể là sự phân tách hiệu quả của các sóng

mang điện và sự truyền nhanh chóng của

chúng tới bề mặt hạt nano.

Vật liệu nano cadmium mới được phát

triển có tiềm năng để phục vụ như là lựa chọn

thân thiện với môi trường hơn cho những lĩnh

vực thương mại. Các chấm lượng tử dựa trên

indi hòa tan trong nước và tương thích sinh

học trong tương lai cũng được thử nghiệm về

chuyển đổi sinh khối thành hydro. Hoặc chúng

có thể được phát triển thành các chất sinh học

độc hại thấp hoặc vật liệu quang phi tuyến

tính. Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung

vào việc phát triển chất xúc tác cho quá trình

quang hợp nhân tạo trong Chương trình ưu

tiên nghiên cứu đại học "LightChEC". Chương

trình nghiên cứu liên ngành này nhằm mục

đích phát triển các phân tử, vật liệu và quy

trình mới để lưu trữ trực tiếp năng lượng ánh

sáng mặt trời trong các liên kết hóa học.



**************


Nguyên tử mỏng, kim loại chuyển đổi dichalcogenides có thể làm tăng tốc độ máy tính, bộ nhớ lên đến một triệu lần

Chuyển đổi kim loại dichalcogenides

(TMDCs) có tính chất quang học có thể được

sử dụng để làm cho máy tính chạy nhanh hơn

hàng triệu lần và lưu trữ thông tin hiệu quả

năng lượng gấp hàng triệu lần, theo một

nghiên cứu do các nhà khoa học đến từ Đại

học bang Georgia - Hoa Kỳ dẫn đầu. Các máy

tính hoạt động trên thang thời gian của một

phần nhỏ của nano giây, nhưng các nhà

nghiên cứu đề nghị xây dựng máy tính trên cơ

sở TMDC, chất bán dẫn mỏng nguyên tử, có

thể làm cho chúng chạy trên thang thời gian

femtosecond, nhanh gấp hàng triệu lần. Điều

này cũng sẽ làm tăng tốc độ bộ nhớ máy tính

thêm một triệu lần.

Tác giả nghiên cứu Mark Stockman,

giải thích: "Không có gì nhanh hơn, ngoại trừ

ánh sáng. Cách duy nhất để làm cho máy tính

nhanh hơn là sử dụng quang học, không phải

điện tử. Điện tử, được sử dụng bởi máy tính

hiện tại, không thể đi nhanh hơn, đó là lý do

tại sao các kỹ sư đã tăng số lượng bộ vi xử lý

làm cho máy tính hiệu quả hơn gấp hàng

triệu lần. Đây là một cách tiếp cận cơ bản

khác với công nghệ thông tin”.

Các nhà nghiên cứu đề xuất một lý

thuyết rằng TMDCs có khả năng xử lý thông

tin trong một vài femto giây. Một

femtosecond là một phần triệu của một phần

tỷ của một giây. Một TMDC có cấu trúc

mạng lục giác bao gồm một lớp các nguyên

tử kim loại chuyển tiếp kẹp giữa hai lớp

nguyên tử chalcogen. Cấu trúc lục giác này

hỗ trợ tốc độ xử lý máy tính và cũng cho phép

lưu trữ thông tin hiệu quả hơn. Các TMDCs

có một số ưu điểm, bao gồm ổn định, không

độc hại, mỏng, nhẹ và mạnh mẽ về mặt cơ

học. Ví dụ như molybdenum disulfide

(MOS2) và vonfram vonfram (WSe2).

TMDC là một phần trong đó được gọi là vật

liệu 2-D, được đặt tên theo độ mỏng phi

thường của một hoặc một vài nguyên tử.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã

thiết lập các đặc tính quang học của TMDCs,

cho phép chúng cực nhanh. Trong cấu trúc

mạng lục giác của TMDC, các electron quay

tròn trong trạng thái khác nhau, với một số

electron quay sang trái và electron khác quay

sang phải tùy thuộc vào vị trí của chúng trên

hình lục giác. Chuyển động này gây ra một

hiệu ứng mới được gọi là cộng hưởng topo.

Một hiệu ứng như vậy cho phép một người

đọc, viết hoặc xử lý một chút thông tin chỉ

trong một vài femto giây. Có rất nhiều ví dụ

về TMDCs, vì vậy trong tương lai, các nhà

nghiên cứu muốn xác định cách tốt nhất để sử

dụng cho công nghệ máy tính. Những phát

hiện này được công bố trên tạp chí Physical

Review B trong phần Rapid Communications.



**************


Thiết bị nhận diện vật thể với tốc độ ánh sáng

Mạng lưới bao gồm một loạt các lớp polymer, hoạt động bằng cách truyền ánh sáng qua. Mỗi lớp có diện tích 8 cm vuông. Nhóm nghiên cứu Ozcan /

UCLA

Một nhóm các kỹ sư điện và máy tính

của UCLA đã tạo ra một mạng nơron nhân tạo

vật lý - một thiết bị mô phỏng cách hoạt động

của bộ não con người - có thể phân tích khối

lượng lớn dữ liệu và xác định các đối tượng

với tốc độ ánh sáng. Thiết bị được tạo bằng

máy in 3D tại Trường Kỹ thuật Samuel UCLA.

Một nhóm các kỹ sư điện và máy tính

của UCLA đã tạo ra một mạng nơron nhân tạo

vật lý - một thiết bị mô phỏng cách hoạt động

của bộ não con người - có thể phân tích khối

lượng lớn dữ liệu và xác định các đối tượng

với tốc độ ánh sáng. Thiết bị được tạo bằng

máy in 3D tại Trường Kỹ thuật Samuel UCLA.

Nhiều thiết bị trong cuộc sống hàng

ngày ngày nay sử dụng máy ảnh được vi tính

hóa để xác định đối tượng, ví dụ: máy rút tiền

tự động có thể “đọc” số tiền viết tay khi bạn

gửi séc, hoặc công cụ tìm kiếm trên internet có

thể nhanh chóng khớp ảnh với các hình ảnh

tương tự khác trong cơ sở dữ liệu. Những hệ

thống kiểu này dựa vào một thiết bị để định

hình đối tượng, đầu tiên là “nhìn thấy” đối

tượng bằng máy ảnh hoặc cảm biến quang học,

sau đó xử lý những gì thiết bị nhìn thấy thành

dữ liệu, và cuối cùng sử dụng các chương trình

tính toán để tìm ra đối tượng là gì.

Ảnh: Sơ đồ mạng nơron quang học: Chữ số “5”

được gửi đi dưới dạng một tín hiệu ánh sáng qua các lớp bao gồm các nơron nhân tạo. Ánh sáng đó

bị tán xạ khi nó di chuyển qua các lớp, nhưng khi ánh sáng đó thoát ra, tín hiệu sáng nhất được chọn

bởi máy dò tìm, mà máy này chỉ tìm duy nhất số “5.”. Nhóm nghiên cứu Ozcan / UCLA.

Thiết bị được phát triển bởi UCLA đã

có những khởi đầu thuận lợi. Được gọi là

"mạng nơron sâu nhiễu xạ", nó sử dụng ánh

sáng phản xạ từ chính đối tượng để xác định

đối tượng đó trong một khoảng thời gian rất

ngắn, chỉ tương đương với khoảng thời gian

một máy tính cần để "nhìn thấy" đối tượng.

Thiết bị UCLA không cần các chương trình

tính toán tiên tiến để xử lý hình ảnh của đối

tượng và có thể quyết định xem đối tượng là

gì sau khi các cảm biến quang học của nó bắt

được hình ảnh. Thiết bị này cũng không sử

dụng năng lượng bởi vì nó chỉ sử dụng nhiễu

xạ ánh sáng.

Các công nghệ mới dựa trên thiết bị

này có thể được sử dụng để tăng tốc các tác

vụ đòi hỏi nhiều dữ liệu chuyên sâu liên quan

đến việc sắp xếp và xác định các đối tượng.

Ví dụ, một chiếc xe không người lái sử dụng

công nghệ này có thể phản ứng ngay lập tức -

thậm chí nhanh hơn so với sử dụng công nghệ

hiện tại - với các biển báo. Với một thiết bị

dựa trên hệ thống UCLA, chiếc xe sẽ “đọc”

biển báo ngay sau khi tín hiệu ánh sáng từ

biển báo chạm vào nó, trái ngược với việc

phải “đợi” camera của ô tô định hình đối

tượng và sau đó sử dụng máy tính để tìm ra

đối tượng là gì.

Công nghệ dựa trên sáng chế này cũng

có thể được sử dụng trong hình ảnh vi mô và

y học, ví dụ, để sắp xếp hàng triệu tế bào để

tìm ra các dấu hiệu của bệnh.

“Công việc này mở ra những cơ hội

mới để sử dụng một thiết bị thụ động dựa trên

trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu, hình ảnh

và phân loại ngay lập tức các đối tượng”,

Aydogan Ozcan, nghiên cứu viên chính và là

Giáo sư Kỹ thuật Điện và Máy tính của UCLA

cho biết. “Thiết bị mạng nơron nhân tạo

quang học này được mô hình hóa trực quan về

cách bộ não xử lý thông tin. Nó có thể được

mở rộng để cho phép thiết kế máy ảnh kiểu

mới và các thành phần quang học độc đáo có


thể hoạt động thụ động trong công nghệ y tế,

rô bốt, bảo mật hoặc bất kỳ ứng dụng nào mà

cần tới dữ liệu hình ảnh và video”.

Quá trình tạo mạng nơron nhân tạo bắt

đầu bằng một thiết kế mô phỏng bằng máy

tính. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng

máy in 3D để tạo ra các tấm polyme vuông có

kích thước 8 cm rất mỏng. Mỗi lớp rất mỏng

này có bề mặt không đồng đều, giúp ánh sáng

nhiễu xạ phát ra từ vật thể theo các hướng

khác nhau. Các lớp trông mờ đục với mắt

nhưng tần số terahertz bước sóng dưới

milimet của ánh sáng được sử dụng trong các

thí nghiệm có thể truyền qua chúng. Và mỗi

lớp bao gồm hàng chục nghìn tế bào thần

kinh nhân tạo - trong trường hợp này là các

điểm ảnh nhỏ xíu mà ánh sáng truyền qua.

Cùng với nhau, một loạt các lớp

pixelated (chia hình ảnh thành pixel) hoạt

động như một “mạng quang” để định hình

cách ánh sáng đến từ vật thể truyền qua

chúng. Mạng xác định một đối tượng vì ánh

sáng đến từ đối tượng chủ yếu là nhiễu xạ đối

với một pixel đơn lẻ được gán cho loại đối

tượng đó.

Các nhà nghiên cứu sau đó đào tạo

mạng này bằng cách sử dụng một máy tính để

xác định các đối tượng ở phía trước của nó

bằng cách học các mẫu ánh sáng nhiễu xạ

mỗi đối tượng tạo ra khi ánh sáng từ vật thể

đó truyền qua thiết bị. Việc "Đào tạo" sử

dụng một nhánh của trí tuệ nhân tạo được gọi

là học sâu, trong đó các máy "học" qua sự lặp

lại và theo thời gian khi các mẫu xuất hiện.

"Đây rất là trực quan giống như một

mê cung rất phức tạp từ kính và gương",

Ozcan nói. “Ánh sáng đi vào một mạng nhiễu

xạ và bị trả lại xung quanh mê cung cho đến

khi nó thoát ra. Hệ thống này xác định đối

tượng tợi nơi mà hầu hết ánh sáng thoát ra

ngoài".

Trong các thí nghiệm của họ, các nhà

nghiên cứu đã chứng minh rằng thiết bị có thể

xác định chính xác những con số được viết

tay và các mặt hàng quần áo - cả hai đối

tượng đều là các loại thử nghiệm thường

được sử dụng trong các nghiên cứu trí tuệ

nhân tạo. Để làm điều đó, họ đặt những hình

ảnh ở phía trước nguồn sáng terahertz và để

cho thiết bị “nhìn thấy” những hình ảnh đó

qua nhiễu xạ quang học.

Họ cũng đào tạo thiết bị để hoạt động

như một thấu kính chiếu hình ảnh của vật thể

được đặt phía trước mạng quang vào phía bên

kia của mạng quang - giống như cách một

ống kính máy ảnh điển hình hoạt động, nhưng

sử dụng trí tuệ nhân tạo thay vì vật lý.

Bởi vì các thành phần của nó có thể

được tạo ra bởi một máy in 3D, mạng nơron

nhân tạo có thể được tạo ra với các lớp lớn

hơn và bổ sung, dẫn đến một thiết bị với hàng

trăm triệu tế bào thần kinh nhân tạo. Những

thiết bị lớn hơn này có thể xác định nhiều đối

tượng hơn cùng một lúc hoặc thực hiện phân

tích dữ liệu phức tạp hơn. Và các thành phần

của hệ thống này có giá thành rẻ - thiết bị

được tạo bởi nhóm UCLA có thể được sao

chép với giá dưới 50 đô la.

Trong khi nghiên cứu sử dụng ánh

sáng ở tần số terahertz, Ozcan cho biết cũng

có thể tạo ra các mạng thần kinh sử dụng ánh

sáng nhìn thấy, hồng ngoại hoặc các tần số

ánh sáng khác. Một mạng cũng có thể được

tạo ra bằng cách sử dụng in thạch bản hoặc

các kỹ thuật in ấn khác, ông nói.



**************


Nghiên cứu tạo ra máy ảnh mới được hỗ trợ AI để xử lý hình ảnh nhanh hơn

Các nhà nghiên cứu từ Đại học

Stanford đã tạo ra một hệ thống camera được

hỗ trợ bởi công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) có

khả năng xử lý hình ảnh một cách nhanh hơn,

hiệu quả hơn và mở ra một tương lai hứa hẹn

cho việc áp dụng cho các phương tiện tự lái

hoặc camera an ninh. Bước đột phá này đã

được công bố trên tạp chí Nature số ra mới

đây.Các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford

đã tạo ra một hệ thống camera được hỗ trợ bởi

công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) có khả năng xử

lý hình ảnh một cách nhanh hơn, hiệu quả hơn

và mở ra một tương lai hứa hẹn cho việc áp

dụng cho các phương tiện tự lái hoặc camera

an ninh. Bước đột phá này đã được công bố

trên tạp chí Nature số ra mới đây.

Một nhóm nghiên cứu của Gordon

Wetzstein, trợ lý giáo sư kỹ thuật điện tại

Stanford, kết hợp hai loại máy tính thành một

máy tính quang điện lai được thiết kế đặc biệt

cho phân tích hình ảnh. Hệ thống máy ảnh

được hỗ trợ AI bao gồm một máy tính quang

học trong lớp đầu tiên, thực hiện tính toán kỹ

thuật số đòi hỏi thuật toán chuyên sâu, trong

khi lớp thứ hai là một máy tính điện tử kỹ

thuật số truyền thống. Máy tính quang học

chịu trách nhiệm xử lý trước dữ liệu hình ảnh

vật lý liên quan đến nhiều cách lọc, bởi vì quá

trình lọc diễn ra tự nhiên khi ánh sáng truyền

qua quang học tùy chỉnh. Cách tiếp cận mới

của xử lý hình ảnh tiết kiệm rất nhiều thời

gian và năng lượng cho hệ thống hybrid mà

nếu không sẽ được tiêu thụ bởi máy tính. Với

các bước tiền xử lý này, lớp máy tính kỹ thuật

số có thể bắt đầu phân tích ngay lập tức.

“Hàng triệu phép tính được thực hiện và tất

cả xảy ra ở tốc độ ánh sáng”, Wetzstein nói.

Hệ thống camera nguyên mẫu đã

chứng minh khả năng hoạt động trong cả mô

phỏng và thử nghiệm thực tế, sau khi được sử

dụng thành công để xác định máy bay, ô tô,

mèo, chó và nhiều thứ khác trong cài đặt hình

ảnh, với tốc độ và độ chính xác cao hơn các

bộ vi xử lý điện tử hiện có.

Các nhà nghiên cứu cho biết bước tiếp

theo của họ là thu nhỏ hệ thống, hiện giờ chỉ

là một mẫu thử nghiệm được sắp xếp trên một

chiếc ghế trong phòng thí nghiệm, để phù hợp

với nó trong một máy quay video cầm tay.



**************

Camera phỏng sinh học giúp ô tô tự lái quan sát rõ hơn

Lấy cảm hứng từ hệ thống thị giác của

tôm tít, một trong số những hệ thống phức tạp

nhất được phát hiện trong tự nhiên, các nhà

nghiên cứu tại trường Đại học Illinois đã chế

tạo được loại camera mới có thể tăng khả

năng ô tô phát hiện ra các mối nguy hiểm

trong điều kiện chụp hình đầy khó khăn.

Camera mới hoàn thành công việc này

bằng cách phát hiện ra tính chất phân cực của

ánh sáng và có đặc trưng là dải động cao hơn

khoảng 10.000 lần so với camera thương mại

hiện nay. Dải động là thước đo các vùng sáng

nhất và tối nhất mà camera có thể chụp cùng

một lúc. Với những vùng này, camera có thể

quan sát tốt hơn trong các điều kiện lái xe như

chuyển đổi từ đường hầm tối sang môi trường

có ánh nắng mặt trời hoặc trong điều kiện mờ

ảo hoặc sương mù.

"Trong một vụ tai nạn gần đây liên

quan đến ô tô tự lái, chiếc xe không thể phát

hiện ra ô tô bán tải vì màu sắc và cường độ

ánh sáng của nó bị lẫn vào nền trời", Viktor

Gruev, trưởng nhóm nghiên cứu nói.


"Camera của chúng tôi có thể giải quyết vấn

đề này bởi dải động cao giúp dễ phát hiện

các vật thể tương tự như nền trời và sự phân

cực của một chiếc xe tải khác với nền trời".

Ngoài ứng dụng cho ô tô, các nhà

nghiên cứu đang khám phá cách sử dụng

camera để phát hiện tế bào ung thư, thể hiện

sự phân cực của ánh sáng theo cách khác so

với mô thường và còn cải thiện việc thăm dò

đại dương.

Mô phỏng thị lực của tôm tít

Tôm tít, một nhóm gồm hàng trăm loài

trên toàn thế giới, có phản ứng logarit với

cường độ ánh sáng. Vì thế tôm nhạy cảm với

cường độ ánh sáng cao, cho phép chúng cảm

nhận các yếu tố rất tối và rất sáng trong một

môi trường duy nhất.

Để đạt được dải động cao cho camera

mới, nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh cách

điốt quang chuyển đổi ánh sáng thành dòng

điện. Thay vì để các điốt quang hoạt động ở

chế độ phân cực ngược, trước đây được sử

dụng để chụp hình, các nhà nghiên cứu đã sử

dụng chế độ phân cực phía trước. Điều này đã

làm thay đổi đầu ra của dòng điện sang đầu

vào là ánh sáng để tạo phản ứng logarit giống

như tôm.

Đối với độ nhạy phân cực, các nhà

nghiên cứu đã mô phỏng cách tôm tít kết hợp

phát hiện ánh sáng phân cực vào trong các thụ

thể quang bằng cách lắng đọng vật liệu nano

trực tiếp trên bề mặt của chip hình ảnh chứa

các điốt quang phân cực phía trước. "Các vật

liệu nano này chủ yếu hoạt động như bộ lọc

phân cực ở cấp độ điểm ảnh để phát hiện khả

năng phân cực giống như cách mà tôm tít

nhìn thấy sự phân cực", Gruev nói.

Mặc dù các quy trình chế tạo cảm biến

hình ảnh truyền thống có thể được sử dụng để

tạo ra các cảm biến, nhưng chúng không được

tối ưu hóa để tạo ra các điốt quang hoạt động

theo hướng phân cực thuận. Bù lại, các nhà

nghiên cứu đã đưa ra các bước xử lý bổ sung

để làm sạch hình ảnh và cải thiện tỷ số tín

hiệu trên tạp âm.

Sử dụng camera trên đường

Sau khi thử nghiệm camera với cường

độ ánh sáng, màu sắc và điều kiện phân cực

khác nhau trong phòng thí nghiệm, các nhà

nghiên cứu đã đưa camera vào sử dụng trên

thực địa để xem cách nó hoạt động trong điều

kiện bóng tối cũng như ánh sáng. Tyler

Davis, một thành viên của nhóm nghiên cứu

cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng camera trong

điều kiện lái xe có cường độ ánh sáng khác

nhau như đường hầm hoặc điều kiện sương

mù. Camera xử lý các điều kiện hình ảnh khó

khăn này mà không gặp bất cứ vấn đề gì".

Các nhà nghiên cứu hiện đang phối hợp

với một công ty sản xuất túi khí để xem xét

khả năng sử dụng camera chụp ảnh dải động

cao và phân cực để phát hiện hiệu quả các đồ

vật nhằm tránh va chạm hoặc mở túi khí sớm

hơn vài nghìn giây so với mức hiện nay.

Khám phá đại dương

Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng hệ

thống hình ảnh mới để tạo ra những chiếc

camera nhỏ như GoPro để thăm dò đại

dương. Dù các hệ thống GPS như hệ thống

GPS trong điện thoại di động không hoạt

động dưới nước, nhưng khả năng phát hiện

phân cực cho phép camera mới sử dụng sự

phân cực của ánh nắng mặt trời trong nước để

tính tọa độ vị trí. Ngoài ra, dải động cao của

camera có thể được sử dụng để ghi lại hình

ảnh chất lượng cao dưới nước.

Camera mới có thể được sản xuất hàng

loạt với với giá thành 10 USD/chiếc. Camera

cho phép ô tô phát hiện ra mối nguy hiểm,

những chiếc ô tô khác và người đi đường với

khoảng cách xa hơn 3 lần so với camera màu

được sử dụng trên ô tô hiện nay. Nghiên cứu

đã được công bố trên tạp chí Optica.



**************


Phương pháp mới để chuyển ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu

Ảnh: Thiết lập hai điện cực thử nghiệm cho thấy

các tế bào quang điện được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời mô phỏng

Nhà cung cấp hình ảnh: Katarzyna Sokół

Các nhà khoa học đã tiến thêm một

bước trong hành trình tìm ra cách thức mới để

khai thác năng lượng mặt trời. Họ đã có thể

tách nước thành hydro và oxy bằng cách thay

đổi bộ máy quang hợp trong thực vật.

Quang hợp là quá trình thực vật

chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng

lượng. Oxy được tạo ra như là sản phẩm phụ

của quá trình quang hợp khi nước hấp thụ bởi

thực vật. Đây là một trong những phản ứng

quan trọng nhất trên hành tinh vì nó là nguồn

gốc của gần như tất cả oxy trên thế giới.

Hydro được tạo ra khi nước bị phân tách có

thể là một nguồn năng lượng tái tạo xanh và

không giới hạn.

Một nghiên cứu mới, do các học giả tại

trường Đại học St John dẫn đầu đã sử dụng sự

quang hợp bán nhân tạo để khám phá những

cách thức mới để sản xuất và lưu trữ năng

lượng mặt trời. Họ sử dụng ánh sáng mặt trời

tự nhiên để biến đổi nước thành hydro và oxy

bằng cách sử dụng hỗn hợp các thành phần

sinh học và công nghệ nhân tạo.

Nghiên cứu có thể được sử dụng để

cách mạng hóa các hệ thống được sử dụng để

sản xuất năng lượng tái tạo. Bài báo mới được

công bố trên tờ Nature Energy đã giải thích

cách thức các học giải tại Phòng thí nghiệm

Reisner ở Cambridge phát triển nền tảng

nghiên cứu của họ để đạt được sự phân tách

nước bằng năng lượng mặt trời.

Phương pháp của họ cũng sắp xếp để

đạt được sự hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu

quả hơn so với quang hợp tự nhiên.

Katarzyna Sokół, tác giả đầu tiên và

nghiên cứu sinh tại trường St John's College,

cho biết: “Quá trình quang hợp tự nhiên

không hiệu quả bởi vì quá trình này tiến hóa

đơn thuần để tồn tại nên nó đã tiến hóa theo

hướng làm cho lượng năng lượng cần thiết

giữ ở mức tối thiểu - chỉ vào khoảng 1-2%

được chuyển đổi và lưu trữ”.

Sự quang hợp nhân tạo đã tồn tại trong

nhiều thập kỷ nhưng nó vẫn chưa được sử

dụng thành công để tạo ra năng lượng tái tạo

vì nó dựa vào việc sử dụng các chất xúc tác,

các chất này thường đắt tiền và độc hại. Điều

này có nghĩa là nó vẫn chưa được sử dụng để

mở rộng các phát hiện ở cấp độ công nghiệp.

Nghiên cứu của Cambridge là một

phần của lĩnh vực quang hợp bán nhân tạo

mới nổi nhằm khắc phục những hạn chế của

quá trình quang hợp hoàn toàn nhân tạo bằng

cách sử dụng các enzym để tạo ra phản ứng

mong muốn.

Sokół và nhóm các nhà nghiên cứu

không chỉ cải thiện về lượng năng lượng được

sản xuất và lưu trữ, họ đã quản lý để kích

hoạt lại một quá trình trong loài tảo, quá trình

này đã dừng hoạt động trong thiên niên kỷ.

Cô giải thích: “Hydrogenase là một

loại enzyme có trong tảo có khả năng làm

giảm proton thành hydro. Trong quá trình tiến

hóa, quá trình này đã bị ngừng hoạt động vì

nó không cần thiết cho sự sống, nhưng chúng

tôi đã thành công trong việc kích hoạt lại quá

trình này để đạt được phản ứng mà chúng tôi

muốn - tách nước thành hydro và oxy”.

Sokół hy vọng những phát hiện này sẽ

cho phép các hệ thống mô hình sáng tạo mới để

chuyển đổi năng lượng mặt trời được phát triển.

Cô nói thêm: “Thật thú vị khi chúng tôi

có thể lựa chọn các quy trình mà chúng tôi

muốn, và đạt được phản ứng mà chúng tôi

muốn, điều mà tự nhiên không làm được. Đây


có thể là một nền tảng tuyệt vời để phát triển

công nghệ năng lượng mặt trời. Cách tiếp

cận này có thể được sử dụng để kết hợp các

phản ứng khác với nhau để xem những gì có

thể được thực hiện, học hỏi từ những phản

ứng này và sau đó xây dựng các công nghệ

năng lượng mặt trời tổng hợp, mạnh mẽ hơn”.

Đây là mô hình đầu tiên sử dụng thành

công hydrogenase và hệ thống quang II để tạo

ra quang hợp bán nhân tạo hoàn toàn bằng

năng lượng mặt trời.

Tiến sĩ Erwin Reisner, Trưởng phòng

thí nghiệm Reisner, thành viên của trường

Đại học St John's, Đại học Cambridge, và một

trong những tác giả của bài báo đã mô tả

nghiên cứu này như là một 'cột mốc'.

Ông giải thích: "Công việc này vượt

qua nhiều thách thức khó khăn liên quan đến

việc tích hợp các thành phần sinh học và hữu

cơ vào vật liệu vô cơ để lắp ráp các thiết bị

bán nhân tạo và mở ra một hộp công cụ để

phát triển các hệ thống chuyển đổi năng

lượng mặt trời trong tương lai".



**************

Tế bào nhiên liệu mới có thể phát điện tốt hơn

Sản lượng năng lượng của tế bào nhiên

liệu mới tạo ra khoảng 20% những gì có thể

có trong các tế bào nhiên liệu hydro hiện có

trên thị trường, nhưng hiệu quả gấp 100 lần

so với tế bào nhiên liệu sinh học sử dụng cho

xe tải hữu cơ liên quan.

Các tế bào nhiên liệu từ lâu đã được

xem như nguồn năng lượng đầy hứa hẹn.

Những thiết bị này, được phát minh vào

những năm 1830, tạo ra điện trực tiếp từ hóa

chất, chẳng hạn như hydro và oxy chỉ tạo ra

hơi nước như khí thải. Nhưng hầu hết tế bào

nhiên liệu đều đắt tiền, không hiệu quả. Một

phương pháp mới, lấy cảm hứng từ sinh học

và được công bố trên tạp chí Joule, nhóm

nghiên cứu của trường Đại học Wisconsin-

Madison - Hoa Kỳ đã thiết kế tế bào nhiên

liệu sử dụng vật liệu rẻ hơn và hợp chất hữu

cơ để chuyển electron và proton.

Tế bào nhiên liệu truyền thống,

electron và proton từ hydro được vận chuyển

từ điện cực này sang điện cực khác, nơi

chúng kết hợp với oxy để tạo ra nước. Quá

trình này chuyển hóa năng lượng hóa học

thành điện năng. Để tạo ra lượng điện tích

đáng kể trong khoảng thời gian đủ ngắn, chất

xúc tác là cần thiết để tăng tốc phản ứng.

Hiện tại, chất xúc tác tốt nhất trên thị trường

là bạch kim nhưng giá thành cao. Điều này

làm cho tế bào nhiên liệu đắt tiền và là một

trong những lý do tại sao chỉ có một vài nghìn

xe chạy bằng nhiên liệu hydro hiện nay trên

các con đường của Hoa Kỳ.

Tác giả nghiên cứu Shannon Stahl-

Giáo sư hóa học của UW-Madison phối hợp

với Thatcher Root-Giáo sư về kỹ thuật hóa

học và sinh học, cho biết: “Kim loại ít tốn

kém có thể được sử dụng làm chất xúc tác

trong tế bào nhiên liệu hiện nay, nhưng chỉ

khi sử dụng với số lượng lớn. Vấn đề là, khi

chúng ta gắn quá nhiều chất xúc tác vào một

điện cực, vật liệu trở nên kém hiệu quả hơn,

dẫn đến sự mất hiệu quả năng lượng”. Giải

pháp của nhóm nghiên cứu là nén kim loại có

chi phí thấp hơn, coban, vào một lò phản ứng

gần đó, nơi mà số lượng vật liệu lớn hơn

không ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Sau

đó, họ đưa ra chiến lược để làm cho electron

và proton qua lại từ lò phản ứng này tới tế

bào nhiên liệu.

Phương tiện thích hợp để vận chuyển

này được chứng minh là hợp chất hữu cơ,

được gọi là quinone, có thể mang electron và

proton cùng một lúc. Trong thiết kế của nhóm

nghiên cứu, quinone chọn các hạt này ở điện

cực tế bào nhiên liệu, vận chuyển chúng đến lò


phản ứng gần đó chứa đầy chất xúc tác coban

không đắt tiền, và sau đó quay trở lại tế bào

nhiên liệu để thu nhận thêm. Nhiều quinon

phân hủy thành một chất giống như nhựa

đường chỉ sau một quãng đường vòng tròn.

Tuy nhiên, trong phòng thí nghiệm họ đã thiết

kế một dẫn xuất quinone cực ổn định. Bằng

cách thay đổi cấu trúc của nó, nhóm nghiên

cứu đã làm chậm đáng kể sự xuống cấp của

quinone. Trong thực tế, những hợp chất mà họ

lắp ghép kéo dài tới 5.000 giờ - tăng hơn 100

lần so với các cấu trúc quinone trước đó.

Shannon Stahl nói: Trong khi nó không

phải là giải pháp cuối cùng, khái niệm của

chúng tôi giới thiệu cách tiếp cận mới để giải

quyết các vấn đề trong lĩnh vực này. Ông lưu ý

rằng sản lượng năng lượng của thiết kế mới

tạo ra khoảng 20% những gì có thể có trong tế

bào nhiên liệu hydro hiện có trên thị trường.

Mặt khác, hệ thống này hiệu quả hơn 100 lần

so với các tế bào nhiên liệu sinh học sử dụng

các tàu con thoi hữu cơ có liên quan. Bước

tiếp theo, chúng tôi sẽ tăng cường hiệu suất

của chất trung gian quinone, cho phép chúng

vận chuyển electron hiệu quả hơn và tạo ra

nhiều năng lượng hơn. Sự tiến bộ này sẽ cho

phép thiết kế của họ phù hợp với hiệu suất của

pin nhiên liệu thông thường, và giá thành thấp.

Đồng tác giả nghiên cứu, Colin Anson

cho biết: “Mục tiêu cuối cùng của dự án này

là cung cấp tùy chọn không có carbon để tạo

ra điện. Mục đích là để tìm hiểu ngành công

nghiệp cần gì và tạo ra tế bào nhiên liệu”.

Bước đi này trong việc phát triển giải pháp

thay thế rẻ hơn có thể là lợi ích cho các công

ty như Amazon và Home Depot đã sử dụng tế

bào nhiên liệu hydro để lái xe nâng hàng

trong kho của họ.



**************

Chất xúc tác mới, lâu bền cho phản ứng của pin nhiên liệu có ích cho các loại xe thân thiện với môi trường

Một yếu tố cản trở việc sử dụng phổ

biển pin nhiên liệu hydro thân thiện với môi

trường cho xe hơi, xe tải và các phương tiện

khác là chi phí của chất xúc tác bạch kim thúc

đẩy hoạt động của pin. Phương pháp sử dụng

ít bạch kim quý hiếm là kết hợp nó với các

kim loại rẻ tiền khác, nhưng các chất xúc tác

hợp kim này có xu hướng phân hủy nhanh

chóng trong điều kiện hoạt động của pin.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại trường

Đại học Brown đã chế tạo được chất xúc tác

hợp kim mới, vừa giảm sử dụng bạch kim và

lại duy trì trạng thái hoạt động tốt trong thử

nghiệm pin nhiên liệu. Chất xúc tác được tạo

ra từ quá trình hợp kim hóa bạch kim với

coban trong các hạt nano, đã được chứng minh

đáp ứng các mục tiêu do Bộ Năng lượng Hoa

Kỳ (DOE) đặt ra cho năm 2020 về cả mức độ

phản ứng và độ bền. Kết quả nghiên cứu đã

được công bố trên tạp chí Joule.

"Độ bền của chất xúc tác hợp kim là

một vấn đề lớn trong lĩnh vực này", Junrui Li,

nghiên cứu sinh hóa học và là trưởng nhóm

nghiên cứu nói. "Hợp kim này được chứng

minh hoạt động hiệu quả hơn bạch kim tinh

khiết, nhưng với điều kiện bên trong pin nhiên

liệu, một phần kim loại không quý của chất

xúc tác bị oxy hóa và được loại bỏ rất

nhanh".

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên

cứu đã tạo ra các hạt nano hợp kim có cấu

trúc đặc biệt. Các hạt có lớp vỏ ngoài là bạch

kim tinh khiết bao quanh lõi được làm từ các

lớp nguyên tử bạch kim và coban xen kẽ

nhau. Cấu trúc lõi theo lớp đó quyết định khả

năng phản ứng và độ bền của chất xúc tác.

Shouheng Sun, giáo sư hóa học và là

đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Sự sắp xếp

của các nguyên tử trong lõi giúp làm mịn và

thắt chặt mạng lưới bạch kim ở lớp vỏ bên


ngoài. Điều đó làm tăng khả năng phản ứng

của bạch kim và đồng thời bảo vệ các nguyên

tử coban khỏi bị ăn mòn trong quá trình phản

ứng. Đó là lý do các hạt này hoạt động tốt hơn

rất nhiều so với các hạt hợp kim có sự sắp xếp

ngẫu nhiên của các nguyên tử kim loại".

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học

đã thử nghiệm khả năng chất xúc tác thực

hiện phản ứng khử oxy rất quan trọng đối với

hiệu suất và độ bền của pin nhiên liệu. Trên

một mặt của pin nhiên liệu màng trao đổi

proton (PEM), các điện tử được tách từ nhiên

liệu hydro, tạo ra dòng điện cho động cơ điện

hoạt động. Ở mặt kia của pin, các nguyên tử

oxy lấy các điện tử để hoàn thiện mạch. Quá

trình này được thực hiện thông qua phản ứng

khử oxy.

Thử nghiệm ban đầu cho thấy chất xúc

tác hoạt động tốt trong môi trường phòng thí

nghiệm và vượt trội hơn chất xúc tác hợp kim

bạch kim truyền thống. Chất xúc tác mới vẫn

duy trì hoạt động sau 30.000 chu kỳ điện áp,

trong khi hiệu suất của chất xúc tác truyền

thống giảm mạnh.

Nhưng dù các thử nghiệm tại lab rất

quan trọng để đánh giá các tính chất của chất

xúc tác, nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng

không nhất thiết phải chứng minh cách nó

hoạt động trong pin nhiên liệu thực tế. Môi

trường pin nhiên liệu nóng hơn nhiều và khác

biệt về tính axit so với môi trường thử nghiệm

trong phòng thí nghiệm có thể thúc đẩy sự

suy giảm của chất xúc tác. Để nghiên cứu

hiệu quả của chất xúc tác trong môi trường

đó, các nhà khoa học đã đưa chất xúc tác đến

Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos để

thử nghiệm trong pin nhiên liệu thực tế.

Kết quả thử nghiệm cho thấy chất xúc

tác đáp ứng các mục tiêu do DOE đề ra về cả

hoạt tính ban đầu và độ bền lâu dài. DOE đã

thách thức các nhà nghiên cứu phát triển chất

xúc tác có hoạt tính ban đầu ở mức 0,44

ampe/mg bạch kim vào năm 2020 và hoạt

động tối thiểu là 0,26 ampe/mmg sau 30.000

chu kỳ điện áp (tương đương với 5 năm sử

dụng trong xe chạy bằng pin nhiên liệu).

Ngoài ra, chất xúc tác mới có hoạt tính ban

đầu là 0,56 ampe/mmg và hoạt động sau

30.000 chu kỳ đạt 0,45 ampe.

Các nhà nghiên cứu đã xin cấp sáng

chế tạp thời cho chất xúc tác và họ hy vọng sẽ

tiếp tục phát triển và cải tiến nó.



**************

Đánh giá thiết bị truyền động vi thủy lực quay và tuyến tính được điều khiển bằng công nghệ điện ẩm

Thiết bị truyền động vi thủy lực được

thiết kế nhằm chuyển đổi năng lượng điện

thành năng lượng cơ học trên kính hiển vi với

mật độ công suất lớn hơn và hiệu suất cao hơn.

Về cơ bản, các hệ thống truyền động mới này

hoạt động bằng cách kết hợp lực căng bề mặt

do tác động của một số lượng lớn các giọt chất

lỏng bị biến dạng bằng phương làm ướt bằng

điện (electrowetting) các điện cực.

Trong một nghiên cứu được công bố

trên tạp chí Science Robotics, hai nhà nghiên

cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts

(MIT), Hoa Kỳ mới đây đã nghiên cứu về

hiệu suất của các hệ thống truyền động vi

thủy lực quay và tuyến tính vi mô được điều

khiển bằng công nghệ điện ẩm. Công trình

nghiên cứu được xem là một bước đột phá

của những nỗ lực trước đó của các nhà khoa

học, giúp khám phá những cách thức mới

nhằm chuyển đổi năng lượng điện thành năng

lượng thủy lực.


Trao đổi với phóng viên TechXplore,

Jakub Kedzierski, thành viên trong nhóm

nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã nghiên

cứu hiệu ứng electrowetting (làm ướt bằng

điện) trong nhiều năm và bị ấn tượng bởi khả

năng tạo ra chuyển động vật lý bằng cách

thiết kế một thiết bị lai kêt hợp giữa chất rắn

và chất lỏng dựa trên công nghệ

electrowetting. Sau khi nghiên cứu một số lần

lặp thiết kế khác nhau, chúng tôi đã quyết

định lựa chọn thiết kế này".

Thiết kế của thiết bị truyền động vi

thủy lực được phát minh bởi Kedzierski và

đồng nghiệp của ông là Eric Holihan một

phần được lấy cảm hứng từ cấu trúc cơ bắp

của con người. Trong các sợi cơ, các lực

tương tác không đáng kể giữa các phân tử

protein actin và myosin được thêm vào dọc

theo các sợi dài để tạo ra lực tổng hợp lớn.

Kedzierski giải thích: “Theo cách tương tự,

các thiết bị truyền động của chúng tôi làm gia

tăng lực căng bề mặt không đáng kể được tạo

ra bởi nhiều giọt chất lỏng được làm ướt

bằng điện chạy dọc theo một tấm polyimide

dài để tạo ra lực tộng hợp lớn hơn rất nhiều.

Chúng tôi đặt tên công nghệ mới là hệ thống

truyền động vi thủy lực bởi vì, giống như

trong thủy lực học, lực ban đầu được tạo ra

trong môi trường chất lỏng, và sau đó được

truyền đến môi trường chất rắn".

Thiết bị truyền động vi thủy lực bao

gồm ba thành phần chính: bảng điện cực, lớp

chất lỏng chứa những giọt dầu nhiều nước ít

(water droplets in oil) và các bảng giọt nhỏ

chất rắn. Các nhà khoa học cố định các giọt

chất lỏng vào bảng giọt nhỏ chất rắn bằng

cách sử dụng các vùng ưa nước được khắc ăn

mòn. Thao tác hiệu ứng electrowetting có

nhiệm vụ kéo những giọt chất lỏng này vào

bảng điện cực bởi các điện cực.

Khi các điện cực được quay vòng tròn

theo chu kỳ, theo trình tự, các giọt chất lỏng

và các giọt nhỏ rắn di chuyển cùng với dạng

sóng điện áp di động. Do đó, lực của mỗi giọt

nhỏ được khuếch đại, giống như hàng trăm

giọt trong mỗi bảng giọt nhỏ kết hợp với

nhau, góp phần tạo nên một lực tổng hợp lớn

hơn rất nhiều.

Kedzierski giải thích: “Hai lớp được

tách ra bằng một vài giọt chất lỏng. Những

giọt này được cố định vào một lớp và được

kéo vào lớp còn lại bởi các điện cực, tạo ra

chuyển động giữa hai lớp, cung cấp khả năng

bôi trơn vĩnh cửu giữa các lớp. Lực căng bề

mặt không đáng kể của mỗi giọt được khuếch

đại bằng lực căng của một lượng lớn các giọt

kết hợp với nhau".

Các nhà nghiên cứu đã đánh giá thiết

bị truyền động thông qua thao tác gia công cơ

khí nó có thể thực hiện và năng lượng điện

yêu cầu. Họ nhận thấy rằng mật độ công suất

đầu ra tối đa của thiết bị là 0,93 kilowatt/kg,

tương đương với một số động cơ điện tốt nhất

trên thị trường. Ở mức công suất tối đa, thiết

bị truyền động của họ đạt hiệu suất ở mức

60%, tuy nhiên, nó đạt hiệu suất cao tới 83%

khi công suất thấp hơn.

Kedzierski nhấn mạnh: “Có một số lý

do để có thể khẳng đinh rằng công nghệ này

mang tính cách mạng. Đầu tiên, nó có mật độ

năng lượng của động cơ cũng như hiệu suất

chuyển đổi năng lượng cao. Thứ hai, nó có

khả năng hoạt động trên một quy mô rất nhỏ

và hoạt động hiệu quả hơn khi kích thước bị

co lại, trong khi những hoạ động của những

động cơ cổ điển thường bị suy giảm nhanh

chóng khi bị thu hẹp dưới kích thước cm.

Cuối cùng, nó cung cấp chuyển động kỹ thuật

số chính xác theo cách tương tự như một

động cơ bước, một động cơ được sử dụng cho

nhiều ứng dụng công nghệ, trong đó có cả

công nghệ rô bốt".



**************


Công nghệ mới tăng hiệu suất chuyển đổi CO2

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại

Trung tâm Xúc tiến khoa học và công nghệ

thuộc trường Đại học Delaware đã phát hiện

ra một quy trình mới gồm hai bước để tăng

hiệu quả điện phân CO2, phản ứng hóa học

được điều khiển bằng dòng điện có thể hỗ trợ

sản xuất hóa chất và nhiên liệu có giá trị. Kết

quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí

Nature Catalysis.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Feng Jiao,

phó giáo sư hóa học và kỹ thuật sinh học

phân tử và các nghiên cứu sinh Matthew

Jouny và Wesley Luc, đã chế tạo được một

thiết bị chuyên dụng ba buồng gọi là máy

điện phân, sử dụng điện để khử CO2 thành

các phân tử nhỏ.

So với nhiên liệu hóa thạch, sử dụng

điện là một phương thức thân thiện với môi

trường và có chi phí phải chăng để thúc đẩy

hoạt động của các quy trình hóa học nhằm

sản xuất hóa chất và nhiên liệu thương mại.

Các sản phẩm có thể bao gồm ethylene, được

sử dụng để sản xuất nhựa và ethanol, một phụ

gia nhiên liệu có giá trị.

"Công nghệ điện phân cung cấp một lộ

trình mới để đạt được khả năng chọn lọc cao

với tốc độ phản ứng đáng kinh ngạc. Đây là

một bước tiến quan trọng đối với các ứng

dụng thương mại", PGS. Jiao nói.

Dù điện phân CO2 trực tiếp là phương

pháp thông thường để khử CO2, nhưng nhóm

nghiên cứu đã phân tách quá trình điện phân

thành hai bước, khử CO2 thành CO và sau

đó, biến đổi CO thành các sản phẩm đa

cacbon (C2+). Phương pháp này gồm hai

phần có nhiều ưu điểm hơn so với phương

pháp thông thường.

"Thông qua phân tách quy trình thành

hai bước, chúng tôi đã đạt được khả năng

chọn lọc các sản phẩm đa cacbon ở mức cao

hơn so với trong điện phân trực tiếp", PGS.

Jiao nói. "Chiến lược phản ứng tuần tự có thể

mở ra những phương thức mới để thiết kế các

quy trình sử dụng CO2 hiệu quả hơn".

Phối hợp với các nhà nghiên cứu tại

trường Đại học Thiên Tân ở Trung Quốc,

nhóm nghiên cứu đang thiết kế một hệ thống

để giảm phát thải khí nhà kính bằng cách sử

dụng năng lượng mặt trời không thải cacbon.



**************

Nước muối chảy qua bề mặt siêu kỵ nước để tạo ra điện áp

Một nhóm nghiên cứu gồm hai kỹ sư:

Giáo sư Prab Bandaru, Khoa kỹ thuật cơ khí

và hàng không vũ trụ tại Trường Kỹ thuật

Jacobs, trường Đại học California San Diego

(Hoa Kỳ) và Bei Fan - sinh viên tốt nghiệp

trong nhóm nghiên cứu của Bandaru đã phát

triển một bề mặt siêu kỵ nước có thể được sử

dụng để tạo ra điện áp. Khi nước muối chảy

qua bề mặt có kết cấu đặc biệt này, nó có thể

tạo ra mức điện áp ít nhất là 50 milivolt.

Các kỹ sư cho biết biết nghiên cứu

chứng minh khái niệm của họ có thể là cơ sở

dẫn đến khả năng phát triển các nguồn năng

lượng mới cho các nền tảng thí nghiệm trên

chip và các thiết bị vi lỏng khác. Thậm chí, từ

nghiên cứu này có thể mở rộng để tìm kiếm

những phương pháp “thu hoạch” năng lượng


trong các nhà máy khử mặn nước. Bài báo về

kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí

Nature Communications.

“Nghiên cứu của chúng tôi ra đời dựa

trên ý tưởng nhằm tạo ra điện áp bằng cách

dịch chuyển các dòng chảy ion tự do trên một

bề mặt tích điện. Và các ion di chuyển càng

nhanh thì mức điện áp càng cao”, Bandaru

giải thích.

Nhóm của Bandaru đã tạo ra một bề

mặt kỵ nước hiệu quả, cho phép dung dịch

nước (và các ion tự do nó mang theo) chảy

nhanh hơn khi di chuyển qua. Bề mặt này

mang điện tích âm, do đó, dòng dịch chuyển

nhanh chóng của các ion dương trong dung

dịch nước muối đối với bề mặt tích điện âm

này dẫn đến sự khác biệt về điện thế và tạo ra

điện áp.

“Lực ma sát đã giảm của bề mặt cũng

như các tương tác điện tích xảy ra khi đó sẽ

khiến cho mức điện áp tăng lên đáng kể",

Bandaru nói.

Các kỹ sư đã tạo ra bề mặt bằng cách

khắc những kênh, rãnh nhỏ xíu lên chất nền

silicon. Sau đó, họ lấp đầy những kênh nhỏ

đó bằng dầu (ví dụ như dầu động cơ tổng hợp

dùng để bôi trơn). Nhóm nghiên cứu tiến

hành các thử nghiệm bằng cách sử dụng ống

tiêm để bơm nước muối pha loãng lên bề mặt

trong kênh vi lỏng, và sau đó điện áp được đo

qua các phía cuối của kênh.

Trong nhiều nghiên cứu trước đây, bề

mặt siêu thấm nước hay còn gọi là bề mặt "lá

sen" được thiết kế nhằm mục đích tăng tốc

của dòng chảy chất lỏng trên bề mặt. Cho đến

nay, bề mặt còn được tạo ra với hình dạng là

các túi khí nhỏ. Tuy nhiên, vì không khí

không mang điện tích nên kết quả là sự khác

biệt điện thế không đáng kể, và do đó, mức

điện áp cũng nhỏ hơn. Trong nghiên cứu mới,

bằng cách thay thế không khí bằng chất lỏng

như dầu tổng hợp có khả năng giữ điện tích

cũng như không bị trộn lẫn với dung dịch

nước muối, Bandaru và Fan đã tạo ra một bề

mặt có khả năng tạo ra mức điện áp ít nhất là

lớn hơn 50% so với các thiết kế trước đó.

Theo Bandaru, mức điện áp cao hơn cũng có

thể đạt được nhờ yếu tố vận tốc dòng chảy

nhanh hơn của chất lỏng cũng như cấu tạo

của các kênh hẹp và dài hơn.

Sau công nghệ này, nhóm kỹ sư cho

biết họ đang nghiên cứu cách thức để tạo ra

các kênh có kết cấu bề mặt như thế để có thể

tạo ra nhiều năng lượng điện hơn.



**************

Hệ thống BrainNet cho phép ba người chơi giao tiếp bằng sóng não để chơi trò xếp hình Tetris

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ

trường Đại học Washington và Đại học

Carnegie Mellon, Hoa Kỳ đã phát triển hệ

thống BrainNet cho phép ba người giao tiếp

với nhau thông qua sử dụng sóng não. Bài

báo mô tả chi tiết hệ thống cũng như hiệu quả

hoạt động của nó được tải lên máy chủ in sẵn

arXiv.

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng

việc hai người có thể giao tiếp với nhau đến

một chừng mực nhất định thông qua phương

pháp sử dụng sóng não để chơi trò chơi điện

tử là hoàn toàn có thể thực hiện được. Tuy

nhiên, trong một nỗ lực mới, các nhà nghiên

cứu đã mở rộng ý tưởng để nâng số lượng

người tham gia giao tiếp lên 3 người.

Trong quá trình thực hiện nghiên cứu,

hai tình nguyện viên tham gia thử nghiệm

được yêu cầu gắn các điện cực trên da đầu để

phát hiện tín hiệu của sóng não - phần cứng

và phần mềm điện não đồ tiêu chuẩn được sử

dụng để xử lý các tín hiệu này. Trong khi đó,

tình nguyện viên thứ ba cũng được gắn điện


cực trên da đầu để nhận và đọc tín hiệu sóng

não. Ngoài ra, người này còn được cố định

một thiết bị đặt gần đầu nhằm mục đích thực

hiện kích thích từ xuyên sọ - một biện pháp

kích thích não bộ. Ba người cùng chơi trò

chơi xếp hình Tetris. Mục đích của trò chơi là

di chuyển các khối gạch đang rơi từ từ xuống.

Người chơi sẽ phải xếp những khối hình sao

cho khối hình lấp đầy 1 hàng ngang để ghi

điểm và hàng ngang ấy sẽ biến mất.

Hai tình nguyện viên đầu tiên được coi

là người gửi và người thứ ba là người nhận,

họ đưa ra các gợi ý cho nhau thông qua giao

tiếp bằng tâm trí. Nghiên cứu trước đó đã chỉ

ra rằng khi một người nhìn vào đèn LED có

tần số nhấp nháy là 15 Hz, sóng não của

người đó sẽ đồng bộ và bắt đầu truyền cùng

tần số với tần số nhấp nháy của đèn. Tương tự

như vậy, nếu người đó chuyển sang nhìn vào

đèn LED có tần số nhấp nháy là 17 Hz, mức

sóng não của họ bắt đầu truyền ở 17 Hz. Điều

này cho phép người gửi nói chuyện trong hệ

nhị phân với người nhận, từ đó, họ sẽ quyết

định xoay hoặc không xoay viên gạch đang

rơi trong trò chơi Tetris.

Do quan sát của người nhận trong quá

trình xem trò chơi đã bị chặn một phần nên

anh ta không thể nhìn thấy nửa dưới của màn

hình, do đó, cần những gợi ý chia sẻ từ người

gửi. Bằng cách “lắng nghe” những thông điệp

trong hệ nhị phân từ người gửi, người nhận sẽ

biết rằng nên hay không nên xoay viên gạch

đang rơi. Nghiên cứu trước đó cũng đã chỉ ra

rằng khi một đối tượng nhận được một xung

từ đến thùy chẩm trong não, vùng thị giác này

sẽ cho họ cảm giác về ánh sáng. Vì vậy, để

"nghe" thông điệp từ người gửi, người nhận

cũng sẽ thấy ánh sáng từ đèn nhấp nháy, nó

cho họ biết khi nào cần xoay viên gạch. Sau

đó, người gửi có thể cung cấp nhiều gợi ý hơn

dựa trên những thay đổi về hướng xoay viên

gạch trong trò chơi.

Nhóm nghiên cứu cho rằng việc phát

triển mở rộng hệ thống BrainNet với số lượng

người tham gia giao tiếp mong muốn là rất

thú vị và cần thiết. Họ đang hình dung đến

việc sử dụng mạng lưới đặc biệt này để giải

quyết các vấn đề liên quan đến giao tiếp

thông qua mạng Internet.



**************

Phát triển năng lực kết nối không dây giữa tầu ngầm và máy bay

Ảnh: Christine Daniloff / MIT

Trong một bài báo được trình bày tại

hội thảo SIGCOMM, các nhà nghiên cứu của

MIT Media Lab đã trình bày thiết kế một hệ

thống liên lạc, cho phép chia sẻ dữ liệu trực

tiếp giữa các cảm biến dưới nước và trên

không. Một máy phát được đạt dưới nước sẽ

truyền một tín hiệu sóng âm đến bề mặt nước,

gây ra những rung động nhỏ tương ứng với 1s

và 0s được truyền đi. Phía trên bề mặt, một

máy thu rất nhạy sẽ đọc những phút nhiễu

loạn này và giải mã tín hiệu sóng âm.

Các nhà nghiên cứu MIT đã tiến một

bước quan trọng để giải quyết thách thức lâu

dài với công nghệ kết nối không dây: truyền

dữ liệu trực tiếp giữa các thiết bị dưới nước

và trên không. “Vượt qua ranh giới giữa 2

môi trường không khí - nước là một trở ngại

với các tín hiệu không dây. Ý tưởng của

chúng tôi là biến đổi các chướng ngại vật

thành một phương tiện mà thông qua đó để

giao tiếp”, Fadel Adib, một trong hai tác giả

của nghiên cứu cho biết.

Hiện nay, các cảm biến dưới nước

không thể chia sẻ dữ liệu với những cảm biến

trên đất liền, vì 2 loại cảm biến này sử dụng

các tín hiệu không dây khác nhau chỉ hoạt

động được với các thiết bị tương ứng của


chúng. Tín hiệu vô tuyến truyền qua không

khí sẽ bị ngắt quãng trong nước. Còn đối với

tín hiệu âm thanh, hoặc sóng siêu âm được

truyền bởi các thiết bị dưới nước sẽ chủ yếu

phân tán trên bề mặt nước mà không bao giờ

xuyên qua được để truyền vào không khí.

Điều này gây ra sự thiếu hiệu quả và các vấn

đề khác cho một loạt các ứng dụng, chẳng

hạn như thám hiểm đại dương và trao đổi

thông tin giữa tàu ngầm với máy bay.

Chưa có công nghệ nào có thể để gửi

tín hiệu truyền thông giữa 2 môi trường

không khí và nước. Nếu một tàu ngầm chạy

dưới nước, bên dưới một máy bay, thì không

có cách nào để 2 phương tiện này giao tiếp

với nhau mà không cần tầu ngầm phải nổi lên

mặt nước, điều này rất nguy hiểm bởi tầu

ngầm sẽ bộc lộ vị trí của mình. Hoặc là khi

các thiết bị không người lái dưới nước theo

dõi sinh vật biển sẽ cần phải liên tục nổi lên

mặt nước để gửi dữ liệu cho các nhà nghiên

cứu. Hai nhà khoa học Fadel Adib và

Francesco Tonolini của MIT Media Lab đã

phát triển một cách để kết nối 2 phương tiện

khác biệt này thông qua một cái được họ gọi

là "Kết nối tần số âm thanh-vô tuyến"

(TARF) Translational Acoustic-RF

communication, hoặc TARF. Sử dụng kết hợp

sóng âm ở dưới nước và Radar ở trên không,

thông tin có thể được truyền đi bằng cách tạo

ra những gợn sóng nhỏ trên mặt nước. Hệ

thống này vẫn còn trong giai đoạn đầu phát

triển. Nhưng nó là cột mốc quan trọng để mở

ra những khả năng mới trong việc liên lạc

giữa 2 môi trường khí- nước.

Một ứng dụng đầy hứa hẹn khác là

giúp tìm kiếm các máy bay bị mất tích dưới

nước. Adib nói: “Các thiết bị truyền âm thanh

có thể được gắn trong hộp đen của máy bay",

nếu thiết bị này truyền tín hiệu liên tục , bạn

sẽ có thể sử dụng hệ thống của chúng tôi để

nhận tín hiệu đó".

Giải mã những rung động

Các giải pháp công nghệ ngày nay cho

vấn đề liên lạc không dây này vẫn gặp phải

nhiều hạn chế khác nhau. Ví dụ, những chiếc

phao được thiết kế để nhận sóng siêu âm, xử

lý dữ liệu và gửi tín hiệu vô tuyến đến các

thiết bị trên không trung, chúng có thể bị

cuốn trôi mất. Bên cạnh đó, để đáp ứng yêu

cầu về kĩ thuật, rất nhiều chiếc phao cần được

trang trị trên một diện tích lớn-việc này là

thiếu thực tế.

TARF bao gồm một máy phát âm

thanh dưới nước gửi tín hiệu sóng âm bằng

loa âm thanh tiêu chuẩn. Các tín hiệu sóng âm

này di chuyển như sóng áp suất của các tần số

khác nhau tương ứng với các bit dữ liệu khác

nhau. Ví dụ, khi máy phát muốn gửi 0, nó có

thể truyền sóng đi với tốc độ 100 hertz; cho 1,

nó có thể truyền sóng 200 hertz. Khi tín hiệu

chạm vào bề mặt, nó gây ra những gợn sóng

nhỏ trong nước, chỉ cao vài micromet, tương

ứng với những tần số đó.

Để đạt được tốc độ dữ liệu cao, hệ

thống truyền nhiều tần số cùng một lúc, xây

dựng trên một sơ đồ âm điệu được sử dụng

trong truyền thông không dây, được gọi là

ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

(orthogonal frequency-division multiplexing).

Điều này cho phép các nhà nghiên cứu truyền

tải hàng trăm bit cùng một lúc.

Ở trên không được trang bị một loại

radar tần số cực cao, có thể xử lý tín hiệu

trong phổ sóng milimet của truyền dẫn không

dây, từ 30 đến 300 gigahertz. (Đây là băng

tần mạng không dây tần số cao 5G sắp tới sẽ

đi vào hoạt động).

Radar thu tín hiệu trông giống như một

cặp nón, phát ra những tín hiệu vô tuyến

chạm tới bề mặt nước đang gợn sóng, những

tín hiệu vô tuyến này sau đó phản xạ trở lại

radar. Do cách tín hiệu va chạm với các dao

động ở bề mặt nước, tín hiệu được trả về với

một biên độ dao động hơi khác với lúc tín

hiệu được phát đi, tương ứng chính xác với

bit dữ liệu được gửi bởi tín hiệu sóng âm. Ví

dụ, dao động trên mặt nước đại diện cho 0 bit

sẽ làm biên độ dao động của tín hiệu phản xạ

rung ở 100 hertz.

“Sự phản xạ ra-đa sẽ thay đổi một chút

bất cứ khi nào có bất kỳ hình thức dịch

chuyển nào trên mặt nước”, Adib nói. "Bằng


cách nhìn vào những thay đổi dao động nhỏ

bé này, chúng ta có thể nhận ra các dao động

tương ứng với những tín hiệu sóng siêu âm".

Lắng nghe những âm thanh nhỏ nhất

Một thách thức chính là việc giúp radar

xác định được bề mặt nước. Để làm như vậy,

các nhà nghiên cứu sử dụng một công nghệ

phát hiện những phản xạ trong một môi trường

và sắp xếp những phản xạ này dựa theo

khoảng cách và độ mạnh. Bởi vì khi tiếp xúc

với mặt nước, tín hiệu sẽ có những phản xạ

mạnh mẽ nhất, do vậy radar sẽ xác định được

khoảng cách đến bề mặt. Khi khoảng cách này

được thiết lập, rada sẽ phóng to các rung động

ở khoảng cách vừa được xác định đó, và bỏ

qua tất cả các nhiễu loạn lân cận khác.

Thách thức lớn tiếp theo là bắt được

sóng micromet, trong khi sóng này bị bao

quanh bởi các sóng tự nhiên lớn hơn nhiều.

Những gợn sóng đại dương nhỏ nhất vào

những ngày biển lặng, được gọi là sóng mao

dẫn, chỉ cao khoảng 2 cm, nhưng lớn hơn

100.000 lần so với những rung động. Ở một

số vùng biển khác có thể tạo ra sóng lớn hơn

1 triệu lần so với những rung động. Adib nói:

“Điều này ảnh hưởng đến các rung động âm

thanh nhỏ ở bề mặt nước”. "Như thể ai đó

đang la hét trong khi bạn đang cố gắng nghe

ai đó thì thầm".

Để giải quyết vấn đề này, các nhà

nghiên cứu đã phát triển các thuật toán xử lý

tín hiệu tinh vi. Những con sóng tự nhiên xảy

ra ở khoảng tần số 1 hoặc 2 hertz , tương ứng

với một con sóng hoặc hai con sóng di

chuyển qua vùng tín hiệu mỗi giây. Tuy

nhiên, các dao động sóng âm từ 100 đến 200

hertz, nhanh gấp hàng trăm lần sóng tự nhiên.

Vì sự khác biệt về tần số này, thuật toán sẽ

chạy quét trên các sóng chuyển động nhanh

trong khi bỏ qua các sóng chậm hơn.

Thử nghiệm thực tế

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm

TARF hơn 500 lần trong một bể chứa nước

và trong hai hồ bơi khác nhau trên khuôn viên

của MIT.

Trong bể, radar được đặt ở khoảng

cách từ 20 cm đến 40 cm trên bề mặt nước, và

máy phát sóng âm thanh được đặt từ 5 cm đến

70 cm bên dưới bề mặt nước. Trong các hồ

bơi, radar được đặt cách bề mặt khoảng 30

cm, trong khi máy phát được đặt khoảng 3,5

mét bên dưới. Trong những thí nghiệm này,

các nhà nghiên cứu cũng đã cho nhiều người

bơi cùng lúc để tạo ra những con sóng cao

khoảng 16 cm.

Trong cả hai cài đặt thử nghiệm ở bể

và hồ bơi, TARF có thể giải mã chính xác

nhiều dữ liệu khác nhau - chẳng hạn như câu,

“Xin chào! từ dưới nước”- với hàng trăm bit

mỗi giây, tương tự như tốc độ dữ liệu chuẩn

cho giao tiếp dưới nước. Adib nói: “Ngay cả

khi có những người bơi lội xung quanh gây

nhiễu động dòng nước, chúng tôi vẫn có thể

giải mã những tín hiệu này một cách nhanh

chóng và chính xác”.

Tuy nhiên, ở những con sóng cao hơn

16 cm, hệ thống không thể giải mã tín hiệu.

Các bước tiếp theo của nghiên cứu sẽ là tinh

chỉnh hệ thống để có thể làm việc trong vùng

nước bất ổn hơn. “Hệ thống có thể làm việc

tốt trong những ngày biển lặng và giải quyết

một số nhiễu động sóng nước. Nhưng để làm

cho hệ thống được đưa vào sử dụng thực tế,

chúng tôi phải đảm bảo nó có thể hoạt động

mọi lúc mọi nơi”, Adib cho biết.

Aaron Schulman, một trợ lý giáo sư về

khoa học máy tính và kỹ thuật tại Đại học

California ở San Diego, cho biết: “TARF là

hệ thống đầu tiên chứng minh rằng có thể

nhận được tín hiệu âm thanh từ dưới nước

bằng radar được đặt trên không". Ông hy

vọng rằng “công nghệ âm thanh - radar mới

này sẽ mang lại lợi ích cho các nhà nghiên

cứu trong các lĩnh vực phụ thuộc vào âm

thanh dưới nước (ví dụ, sinh học biển), và sẽ

truyền cảm hứng cho cộng đồng khoa học để

nghiên cứu các cách tạo ra các liên kết âm

thanh thực tế và mạnh mẽ mới".

Các nhà nghiên cứu cũng hy vọng rằng

hệ thống của họ cuối cùng có thể cho phép

một máy bay hoặc thiết bị không người lái bay

bay gần mặt nước để liên tục nhận và giải mã


tín hiệu sóng siêu âm. Nghiên cứu được hỗ trợ

một phần bởi Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ.



**************

Phần mềm mới giúp phân tích khuyết tật rối loạn vận động viết ở trẻ em

Hiện nay, gần 10% học sinh tiểu học

gặp rất nhiều khó khăn về kỹ năng viết, việc

này sẽ để lại những hậu quả nặng nề, lâu dài

đến chất lượng phát triển giáo dục ở trẻ. Mới

đây, các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học

Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

(EPFL), Thụy Sĩ đã phát triển một chương

trình phần mềm có khả năng phân tích khuyết

tật cũng như nguyên nhân ở trẻ em bị chứng

rối loạn vận động viết với độ chính xác cao.

Chứng khó viết/rối loạn vận động viết

hay còn gọi là Dysgraphia (hoặc agraphia) chỉ

sự yếu kém hay suy giảm khả năng viết bằng

tay ở người lớn hay trẻ em. Hội chứng này

ảnh hưởng đến khoảng 10% số học sinh.

Dạng khuyết tật học tập này thường liên quan

đến chứng khó đọc và có thể xuất hiện ở trẻ

em với các mức độ và nguyên nhân khác

nhau. Một nhóm các nhà nghiên cứu tại

Phòng thí nghiệm Học tập và Hướng dẫn của

EPFL (CHILI) đã phát triển một phần mềm

cho phép các bác sĩ đưa ra những đánh giá

được cá nhân hóa một cách chi tiết, cụ thể của

dạng khuyết tật này, đồng thời, giúp xác định

chính xác các chữ cái và con số khó nhận biết

nhất. Nghiên cứu của họ được công bố trên

tạp chí Nature Digital Medicine.

Viết là một kỹ năng cần thiết cho học

sinh và là một phần không thể thiếu trong giáo

dục. Tuy nhiên, kỹ năng này đòi hỏi sự kết

hợp khéo léo của nhiều yếu tố bao gồm sự tập

trung cẩn thận, kỹ năng vận động phát triển tốt

và nhận thức ngôn ngữ tốt - điều mà không

phải trẻ em nào cũng thực hiện được. Mặc dù

có thể các vấn đề hay biểu hiện của hội chứng

rối loạn chữ viết lúc ban đầu chưa rõ ràng,

nhưng nếu không được kiểm soát và điều trị

sớm, trẻ em mắc chứng này có thể nhanh

chóng rơi vào tình trạng nghiêm trọng hơn như

thiếu tự tin, lòng tự trọng thấp, gặp khó khăn

khi học các kỹ năng khác, mức độ căng thẳng,

mệt mỏi cao và thậm chí là gặp các vấn đề về

biểu hiện hành vi. Do đó, việc phát hiện sớm

các biểu hiện trên là hết sức quan trọng, là chìa

khóa để giải quyết các vấn đề.

Hiện nay, ở các nước nói tiếng Pháp,

dysgraphia được chẩn đoán bằng phương

pháp áp dụng bài kiểm tra viết tiêu chuẩn

được gọi là BHK. Bác sĩ trị liệu hoặc bác sĩ

trị liệu tâm lý dựa vào bài kiểm tra này để

đánh giá chữ viết tay của trẻ theo 13 tiêu chí.

Tuy nhiên, theo Tiến sĩ Thibault Asselborn,

tại CHILI và là tác giả chính của nghiên cứu,

thời gian thực hiện bài kiểm tra BHK rất hạn

chế, có thể là sáu tháng hoặc hơn, hay có thể

là khoảng thời gian tính từ lúc giáo viên lần

đầu tiên quan tâm đến kỹ năng viết của trẻ

cho đến khi đứa trẻ đó cần tới sự trợ giúp của

chuyên gia.

Phần mềm mới có tên gọi là Tegami,

được thiết kế để sử dụng cho máy tính bảng

và được xem là một bước tiến lớn về độ chính

xác phân tích và độ chuẩn xác của đầu vào.

Công nghệ được phát triển từ kho cơ sở dữ

liệu bao gồm các mẫu chữ viết của 300 trẻ

em, khoảng 25% trong số đó mắc chứng khó

viết. Phần mềm có khả năng phát hiện khuyết

tật học tập trong khoảng 98% thời gian.

Ưu điểm lớn của Tegami là nó có thể

giúp xác định nguyên nhân mắc chứng

dysgraphia ở trẻ nhờ khả năng phân tích không

dưới 53 đặc điểm khác nhau của các mẫu chữ

viết tay của trẻ 200 lần mỗi giây. Những đặc

điểm này bao gồm góc bút, lực tì bút lên máy

tính bảng, tốc độ ghi của trẻ cũng như bất kỳ

thay đổi nào về tốc độ viết kể cả việc tay của

trẻ có run hay không, với tần số nào hay chữ

cái hoặc ký tự nào khó nhận biết nhất.


Đánh giá năng động

"Phần mềm của chúng tôi mang đến

một khía cạnh năng động để đánh giá mẫu

viết tay của trẻ. Trong khi bài kiểm tra BHK

cho phép đánh giá một mẫu văn bản chỉ sau

khi văn bản đó được viết ra, thì với Tegami,

chuyên gia trị liệu có thể phân tích toàn bộ

quá trình viết và hình dung được một bức

tranh toàn diện, cụ thể về tất cả những

chuyển động tay của trẻ”, Thomas Gargot,

bác sĩ tâm thần trẻ em, chuyên gia về khoa

học nhận thức, tiến sĩ chuyên ngành khoa học

máy tính tại bệnh viện giảng dạy Pitié

Salpêtrière ở Paris và là một trong những tác

giả của nghiên cứu cho biết.

Theo Gargot, phần mềm cũng mở ra

hy vọng cho khả năng phân biệt và xác định

các dạng khác nhau của chứng dysgraphia.

Dữ liệu mới thu thập được cho phép các bác

sĩ nhi khoa xác định liệu có hay không mối

liên quan giữa khuyết tật kỹ năng viết và

chứng tự kỷ, hiếu động thái quá hoặc rối loạn

thiếu tập trung, cũng như giúp nhận thức rõ

hơn về cách thức điều chỉnh phương pháp dạy

học phù hợp.

Ngoài ra, Tegami hỗ trợ trẻ em khuyết

tật kỹ năng viết được điều trị nhắm mục tiêu

hiệu quả hơn. Nhóm nghiên cứu EPFL hiện

đang làm việc với các chuyên gia trị liệu động

cơ tâm lý và chuyên gia trị liệu ngôn ngữ để

trao đổi các biện pháp nhằm khắc phục một

số những hạn chế. Ví dụ như chuyên gia có

thể đưa ra các bài tập rèn luyện kỹ năng vận

động trong trường hợp trẻ dồn quá nhiều lực

ép lên ngòi bút. Bên cạnh đó, các nhà nghiên

cứu cũng tìm hiểu cách thức kết hợp Tegami

với một chương trình khác cũng được phát

triển tại CHILI được gọi là CoWriter giúp trẻ

cải thiện các kỹ năng và sự tự tin bằng cách

dạy kỹ năng viết cho robot.



**************

Mô hình học máy ghi lại các thay đổi rất nhỏ trên nét mặt

Các nhà nghiên cứu của MIT Media

Lab đã phát triển một mô hình học máy giúp

máy tính tiến gần hơn đến việc diễn giải cảm

xúc của chúng ta một cách tự nhiên như con

người. Mô hình nắm bắt tốt hơn các thay đổi

rất nhỏ trên nét mặt từ đó đánh giá tâm trạng

tốt hơn. Bằng cách sử dụng dữ liệu đào tạo bổ

sung, mô hình cũng có thể được sử dụng phù

hợp cho nhiều nhóm đối tượng khác nhau và

vẫn giữ được hiệu quả hoạt động.

Các mô hình máy học cá nhân nắm bắt

các thay đổi nhỏ trên nét mặt để đánh giá tốt

hơn cách chúng ta cảm nhận.

Trong lĩnh vực phát triển "tính toán

cảm xúc (affective computing)", các robot và

máy tính đang được phát triển để phân tích

các nét mặt, diễn giải cảm xúc của chúng ta

và phản ứng phù hợp. Các ứng dụng trong

lĩnh vực này có thể kể đến việc theo dõi sức

khỏe và hạnh phúc của một cá nhân, đo sự

quan tâm của học sinh trong các lớp học, giúp

chẩn đoán các dấu hiệu của một số bệnh, và

phát triển robot đồng hành.

Tuy nhiên có một số thách thức, trong

đó có cách mỗi người thể hiện cảm xúc là rất

khác nhau, tùy thuộc vào nhiều yếu tố ví dụ

như: giữa các nền văn hóa, giới tính và nhóm

tuổi. Nhưng có một số các yếu tố khác có

những khác biệt rất chi tiết, ví dụ như: Thời

gian trong ngày, bạn ngủ bao nhiêu, hoặc

thậm chí mức độ quen thuộc của bạn với một

đối tác trò chuyện dẫn đến những thay đổi nét

mặt theo cách bạn thể hiện, hạnh phúc hay

buồn bã trong một khoảnh khắc nhất định.

Bộ não con người theo bản năng nắm

bắt được những sai lệch này, nhưng máy móc

thì không dễ dàng làm như vậy. Kỹ thuật học

sâu được phát triển trong những năm gần đây


để giúp nắm bắt được những thay đổi rất nhỏ,

nhưng chúng vẫn không chính xác hoặc không

thích nghi được với nhiều người khác nhau.

Các nhà nghiên cứu Media Lab đã phát

triển một mô hình học máy tốt hơn các hệ

thống truyền thống trong việc nắm bắt các

thay đổi nhỏ trên khuôn mặt, để đánh giá tâm

trạng tốt hơn trong khi tập luyện trên hàng

ngàn hình ảnh khuôn mặt. Hơn nữa, bằng

cách sử dụng một ít dữ liệu đào tạo bổ sung,

mô hình có thể thích hợp với một nhóm người

hoàn toàn mới, mang lại hiệu quả tốt. Mục

đích của việc phát triển mô hình học máy mới

này là để cải thiện các công nghệ tính toán

cảm xúc hiện có.

"Đây là một cách kín đáo để theo dõi

tâm trạng của chúng ta", Oggi Rudovic, một

nhà nghiên cứu Media Lab và đồng tác giả

của nghiên cứu về mô hình này, bài báo được

trình bày tuần trước tại Hội nghị về học máy

và khai thác dữ liệu. “Nếu bạn muốn robot có

trí thông minh xã hội, bạn phải làm cho

chúng phản ứng thông minh và tự nhiên với

tâm trạng và cảm xúc của chúng ta, giống

như con người hơn”.

Các đồng tác giả trên bài báo là: tác

giả thứ nhất Michael Feffer, một sinh viên đại

học ngành kỹ thuật điện và khoa học máy

tính; và Rosalind Picard, một giáo sư về nghệ

thuật truyền thông và khoa học và là giám

đốc sáng lập của nhóm nghiên cứu Tính toán

Cảm xúc.

Mô hình mạng thần kinh được cá nhân

hóa

Các mô hình tính toán truyền thống sử

dụng khái niệm “một kiểu phù hợp với tất cả -

one-size-fits-all”. Họ tập trung vào một bộ

hình ảnh mô tả nhiều nét mặt khác nhau, tối

ưu hóa các tính năng - chẳng hạn như cách

nhếch môi khi mỉm cười - và định hình những

tính năng tối ưu hóa chung đó trên toàn bộ

các hình ảnh mới.

Các nhà nghiên cứu của công trình

này, thay vào đó, kết hợp một kỹ thuật, được

gọi là "hỗn hợp của các chuyên gia - mixture

of experts" (MoE), với các kỹ thuật cá nhân

hóa mô hình, giúp họ thu thập dữ liệu biểu

hiện khuôn mặt chi tiết hơn từ các đối tượng.

Đây là lần đầu tiên hai kỹ thuật này được kết

hợp cho tính toán cảm xúc.

Trong MoEs, một số mô hình mạng

thần kinh, được gọi là “các chuyên gia”, từng

“chuyên gia” này được đào tạo chuyên biệt về

một nhiệm vụ xử lý riêng biệt và tạo ra một

đầu ra rõ ràng. Các nhà nghiên cứu cũng kết

hợp một "mạng lưới", trong đó tính toán xác

suất mà chuyên gia sẽ phát hiện tốt nhất tâm

trạng của các đối tượng không nhìn thấy. "Về

cơ bản mạng này có thể phân biệt giữa các cá

nhân và nói: Đây là chuyên gia phù hợp cho

hình ảnh nhất định".

Đối với mô hình, các nhà nghiên cứu

đã cá nhân hóa các MoEs bằng cách kết hợp

từng chuyên gia với một trong 18 bản ghi

video riêng lẻ trong cơ sở dữ liệu RECOLA,

một cơ sở dữ liệu công khai của mọi người

trò chuyện trên nền tảng trò chuyện video

được thiết kế cho các ứng dụng tính toán. Họ

đã đào tạo mô hình này bằng cách sử dụng 9

chủ đề và đánh giá chúng trên 9 đối tượng

khác, với tất cả các video được chia thành các

khung riêng lẻ.

Mỗi chuyên gia, và mạng lưới gating,

theo dõi biểu hiện trên khuôn mặt của mỗi cá

nhân, với sự giúp đỡ của một mạng lưới còn

lại (“ResNet”), một mạng lưới thần kinh được

sử dụng để phân loại đối tượng. Khi làm như

vậy, mô hình ghi được mỗi khung dựa trên

mức độ dễ chịu hoặc khó chịu, và kích thích

(phấn khích) - các số liệu thường được sử

dụng để mã hóa các trạng thái cảm xúc khác

nhau. Riêng biệt, sáu chuyên gia con người

dán nhãn mỗi khung dễ chịu- khó chịu, và

kích thích, dựa trên thang điểm -1 (mức thấp)

đến 1 (mức cao), điều mà mô hình cũng từng

được đào tạo.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã thực

hiện thêm mô hình hóa cá nhân, nơi họ nuôi

dưỡng dữ liệu mô hình được đào tạo từ một

số khung hình của các chủ đề còn lại, và sau

đó kiểm tra mô hình trên tất cả các khung

hình chưa được xem từ những video đó. Kết

quả cho thấy, chỉ với 5 đến 10% dữ liệu từ


dân số mới, mô hình này vượt trội so với mô

hình truyền thống - có nghĩa là nó ghi chỉ số

dễ chịu- khó chịu, và kích thích trên hình ảnh

chưa được xem gần hơn với cách diễn giải

của các chuyên gia con người.

Điều này cho thấy tiềm năng của các

mô hình này để thích nghi từ nhóm người dân

này đến nhóm người dân khác, hoặc cá nhân

tới từng cá nhân, với rất ít dữ liệu, Rudovic

nói. “Đó là chìa khóa”, anh nói. “Khi bạn có

số dân mới, bạn phải có cách để tính toán

chuyển dịch phân phối dữ liệu [các thay đổi

nét mặt]. Hãy tưởng tượng một mô hình được

thiết lập để phân tích các biểu hiện khuôn

mặt trong một nền văn hóa cần được điều

chỉnh cho một nền văn hóa khác nhau. Nếu

không có tính toán cho sự thay đổi dữ liệu

này, các mô hình đó sẽ kém hiệu quả. Nhưng

nếu bạn chỉ lấy mẫu từ một nền văn hóa mới

để thích ứng với mô hình của chúng tôi,

những mô hình này có thể làm tốt hơn nhiều,

đặc biệt là ở cấp độ cá nhân. Đây là nơi mà

tầm quan trọng của việc cá nhân hóa mô hình

có thể được nhìn thấy rõ nhất”.

Dữ liệu hiện có sẵn cho nghiên cứu

tính toán cảm xúc như vậy không đa dạng về

màu da, do đó dữ liệu đào tạo của các nhà

nghiên cứu bị giới hạn. Nhưng khi dữ liệu đó

trở nên có sẵn, mô hình có thể được đào tạo

để sử dụng trên các nhóm dân số đa dạng

hơn. Bước tiếp theo, Feffer nói, là đào tạo mô

hình trên “một tập dữ liệu lớn hơn nhiều với

nhiều nền văn hóa đa dạng hơn”.

Tương tác máy - người tốt hơn

Một mục tiêu khác là đào tạo mô hình

để giúp máy tính và robot tự động học hỏi từ

một lượng nhỏ dữ liệu thay đổi để tự nhiên có

thể phát hiện cảm giác của chúng ta và phục

vụ tốt hơn nhu cầu của con người như thế nào.

Ví dụ: nó có thể chạy trên nền tảng của

máy tính hoặc thiết bị di động để theo dõi các

cuộc hội thoại dựa trên video của người dùng

và tìm hiểu các thay đổi nhỏ trên nét mặt

trong các bối cảnh khác nhau. Feffer nói:

“Bạn có thể có những thứ như ứng dụng hoặc

trang web trên điện thoại thông minh có thể

cho biết mọi người cảm thấy như thế nào và

đề xuất các cách để đối phó với căng thẳng

hoặc đau đớn, và những thứ khác đang tác

động tiêu cực đến cuộc sống của họ”.

Điều này cũng có thể hữu ích trong

việc theo dõi, nói, trầm cảm hoặc mất trí nhớ,

vì biểu hiện khuôn mặt của mọi người có xu

hướng thay đổi một cách tinh tế do những

điều kiện đó. Rudovic cho biết: “Có thể theo

dõi các biểu hiện trên khuôn mặt một cách

thụ động”, Rudovic nói, “chúng tôi có thể cá

nhân hóa các mô hình này theo thời gian và

theo dõi mức độ lệch hàng ngày của chúng -

lệch khỏi mức độ biểu đạt khuôn mặt trung

bình - và sử dụng nó cho các chỉ số về hạnh

phúc và sức khỏe”.

Một ứng dụng đầy hứa hẹn, Rudovic

cho biết, là tương tác người - máy, chẳng hạn

như áp dụng cho robot cá nhân hoặc robot

được sử dụng cho mục đích giáo dục, những

lĩnh vực mà robot cần phải thích nghi để đánh

giá tình trạng cảm xúc của nhiều người khác

nhau. Ví dụ, một phiên bản đã được sử dụng để

giúp robot hiểu rõ hơn về tâm trạng trẻ tự kỷ.

Roddy Cowie, giáo sư danh dự ngành

tâm lý học tại Đại học Queen's Belfast và một

học giả tính toán cảm xúc, nói rằng công trình

của MIT “minh họa chính xác vị trí của

chúng ta” trong lĩnh vực này”, ông nói. “Có

vẻ như trực quan rằng dấu hiệu cảm xúc mà

một người thể hiện ra không giống với những

dấu hiệu cảm xúc của những người khác đưa

ra, và do đó, nó có ý nghĩa nhiều khi việc

nhận dạng cảm xúc hoạt động tốt hơn khi

được cá nhân hóa. Phương pháp cá nhân hóa

phản ánh một điểm hấp dẫn khác, đó là hiệu

quả hơn để đào tạo nhiều "chuyên gia" và

tổng hợp các phán đoán của chúng, hơn là

đào tạo một siêu chuyên gia duy nhất. Cả hai

cùng nhau làm một chương trình hoạt động

hiệu quả”.



**************


Bộ lọc màu làm tăng tốc độ đọc của trẻ mắc chứng khó đọc

Chứng khó đọc đặc trưng cho vấn đề

gặp rắc rối về đọc hiểu và đánh vần dù trí tuệ

bình thường. Các vấn đề có thể bao gồm khó

khăn trong việc đánh vần các từ, đọc nhanh,

viết chữ, "phát âm" các từ trong đầu, phát âm

từ khi đọc to và nghe hiểu người khác đọc.

Thông thường những khó khăn này được

nhận thấy đầu tiên khi đi học ở trường. Khi

một người mất khả năng đọc trước đây của

bản thân. Chứng khó đọc được cho là do cả

yếu tố di truyền lẫn môi trường. Một số

trường hợp là đặc điểm chung của gia đình.

Một nghiên cứu chung Pháp-Brazil đã

nhấn mạnh hiệu quả của một bộ lọc màu xanh

lá cây để cải thiện khả năng đọc của trẻ mắc

chứng khó đọc.

Năm 1983, một nghiên cứu đầu tiên đã

được tiến hành để chứng minh hiệu quả của

bộ lọc màu xanh lá cây để giúp trẻ em mắc

chứng khó đọc, tự kỷ hoặc hiếu động thái quá

trong việc đọc. Tuy nhiên, nghiên cứu này

trình có rất nhiều sai sót về phương pháp

luận. Do đó, một nhóm các nhà nghiên cứu

Pháp-Brazil đã làm mới các thí nghiệm với

một phương pháp nghiêm ngặt.

36 trẻ em từ 9 đến 10 tuổi phải đọc các

trích đoạn từ sách thiếu niên với bộ lọc màu

xanh lục, vàng hoặc không lọc. Một thiết bị,

Eye Tracker, đo tốc độ đọc của họ. Nhờ bộ lọc

màu xanh lục, để đọc một từ, thời gian một

đứa trẻ mắc chứng khó đọc được giảm xuống

từ 600 xuống còn 500 phần nghìn giây. Bộ lọc

màu vàng không có hiệu lực. Một đứa trẻ

không mắc chứng khó đọc cần trung bình 400

phần nghìn giây không có bộ lọc để đọc 1 từ.

Hai giả thuyết tồn tại để giải thích hiệu

ứng của bộ lọc màu xanh lá cây: đầu tiên sẽ

liên quan đến những thay đổi về kích thích thị

giác có sẵn để điều khiển hệ thần kinh trung

ương; thứ hai là các bộ lọc làm giảm sự kích

thích của vỏ não. Để xác minh những giả

thuyết này, một nghiên cứu kỹ lưỡng về hoạt

động não của trẻ mắc chứng khó đọc sẽ phải

được thực hiện.

Các tổ chức của Brazil tham gia vào

nghiên cứu này là Đại học Cruzeiro do Sul và

Đại học bang Paulista (UNESP), các tổ chức

của Pháp là Bệnh viện Robert Debré và Đại

học Paris Diderot-Paris 7.



**************

VẬT LIỆU – HÓA CHẤT Khối cầu có thể làm cho bê tông chắc hơn


Rice đã tạo ra các khối cầu silicat canxi có

kích thước micron để làm tăng độ cứng và

tính chất xanh cho bê tông, vật liệu tổng hợp

được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.

Đối với các nhà khoa học vật liệu tại

trường Đại học Rice, các khối cầu là những

khối ghép có thể được tạo ra với chi phí thấp

và có triển vọng giảm thiểu sử dụng các kỹ

thuật tiêu tốn nhiều năng lượng hiện được

dùng để sản xuất xi măng, chất kết dính phổ

biến nhất trong bê tông.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các khối

cầu trong dung dịch bao quanh các hạt nano

của chất hoạt động bề mặt giống chất tẩy rửa

thông dụng. Các khối cầu có thể được kích

thích để tự lắp ghép thành các chất rắn chắc


chắn, cứng, đàn hồi và bền hơn so với xi

măng Portland phổ biến.

Rouzbeh Shahsavari, phó giáo sư khoa

học vật liệu và kỹ thuật nano và là đồng tác

giả nghiên cứu cho rằng: "Xi măng không có

cấu trúc đẹp nhất. Các hạt xi măng vô định

hình và không được sắp xếp có tổ chức.

Nhưng với vật liệu này, chúng ta xác định

được giới hạn và có thể tạo nên các polyme

hoặc vật liệu khác giữa các khối cầu để điều

khiển cấu trúc từ dưới lên và dự đoán chính

xác hơn cách nó có thể gãy". Các khối cầu

phù hợp với nhiều ứng dụng dụng như kỹ

thuật mô xương, cách nhiệt, gốm và vật liệu

composite cũng như xi măng.

Nghiên cứu này dựa vào công trình

nghiên cứu năm 2017 của chính nhóm nghiên

cứu để phát triển các vật liệu tự hàn gắn có

các khối cầu silicat canxi xốp, vi mô. Vật liệu

mới không xốp, như lớp vỏ silicat canxi rắn

bao quanh phần tử của chất hoạt động bề mặt.

Nhưng giống như dự án trước đó, dự án

này lấy cảm hứng từ cách tự nhiên phối hợp

các giao diện giữa những vật liệu khác nhau,

đặc biệt là trong xà cừ, vật liệu của vỏ sò. Sức

mạnh của xà cừ là do các tiểu cầu hữu cơ mềm

và tiểu cầu vô cơ cứng xen kẽ nhau. Do các

khối cầu mô phỏng những cấu trúc đó, nên

chúng được coi là phỏng sinh học.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra khả

năng kiểm soát kích thước của các khối cầu có

đường kính từ 100 đến 500 nanomet bằng cách

điều chỉnh chất bề mặt, dung dịch, nồng độ và

nhiệt độ trong quá trình sản xuất. Như vậy các

khối cầu phù hợp cho nhiều ứng dụng.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên

cứu đã sử dụng hai chất hoạt động bề mặt phổ

biến để tạo nên các khối cầu và nén các sản

phẩm của chúng thành dạng viên để thử

nghiệm. Kết quả là các viên DTAB được nén

chặt tốt và cứng hơn với các mô đun có độ

đàn hồi cao hơn các viên CTAB hoặc xi măng

thông dụng. Chúng cũng có khả năng cách

điện tốt.

PGS. Shahsavari cho biết kích thước

và hình dạng của các hạt nói chung có ảnh

hưởng lớn đến tính chất cơ học và độ bền của

vật liệu khối như bê tông. Việc tăng độ bền

của xi măng cho phép các nhà sản xuất sử

dụng ít bê tông hơn, không chỉ giảm trọng

lượng mà cả năng lượng cần để sản xuất và

giảm phát thải cacbon từ sản xuất xi măng. Vì

các khối cầu được nèn chặt hiệu quả hơn các

hạt không đồng đều trong xi măng thông

dụng, nên vật liệu thu được sẽ có khả năng

chống lại các ion gây hại từ nước và các chất

gây ô nhiễm khác. Do đó sẽ ít phải bảo trì và

thay thế thường xuyên hơn.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Langmuir của Hội Hóa học Hoa Kỳ.



**************

Chất xúc tác mới có tính ổn định cao giúp biến nước thành nhiên liệu

Việc tìm kiếm một phương pháp hiệu

quả và rẻ tiền để sản xuất hydro một cách bền

vững bằng cách phá vỡ mối liên kết bền chặt

giữa các phân tử oxy và hydro trong nước vốn

chưa bao giờ là một việc dễ thực hiện. Trong

một báo cáo nghiên cứu mới đây được đăng tải

trên tạp chí Angewandte Chemie, một nhóm

các nhà nghiên cứu đến từ trường Đại học

Illinois (Hoa Kỳ) đã báo cáo về việc phát triển

thành công một chất xúc tác mới, rẻ tiền giúp

đẩy nhanh tốc độ điện phân nước để thu hyđrô,

có khả năng làm sạch nhiều vật cản, hoạt động

ổn định trong môi trường axít bằng cách kết

hợp các hợp chất kim loại với axít pecloric.

Trong hóa học và sản xuất chế tạo,

người ta thường sử dụng thiết bị điện phân -


phương thức sử dụng dòng điện để phá vỡ

liên kết trong các phân tử nước để tạo ra oxy

và hydro. Tính hiệu quả của các thiết bị này

thể hiện ở việc sử dụng các loại axít có khả

năng ăn mòn và vật liệu điện cực làm bằng

hợp chất kim loại iridi oxit hoặc oxit

ruthenium. So với oxit ruthenium, iridi oxit -

vật liệu xúc tác đang được sử dụng phổ biến

hiện nay - có tính ổn định hơn, nhưng lại là

một trong những nguyên tố khan hiếm trên

Trái đất. Do đó, các nhà nghiên cứu đang phải

tìm kiếm một vật liệu khác để thay thế.

Hong Yang, giáo sư kỹ thuật hóa học

và phân tử sinh học ở Đại học Illinois, đồng

tác giả nghiên cứu cho biết: “Hầu hết những

nghiên cứu trước đây được thực hiện với các

chất điện phân được cấu thành từ hai nguyên

tố, trong đó, 1 nguyên tố là kim loại và nguyên

tố còn lại là oxy. Trong một nghiên cứu gần

đây, chúng tôi đã phát hiện rằng nếu chất điện

phân là một hợp chất chứa hai nguyên tố kim

loại: yttrium và ruthenium và oxy thì tốc độ

phản ứng phân tách nước tăng lên".

Yao Qin, thành viên cũ của nhóm

Yang, đã thử nghiệm lần đầu tiên quy trình

sản xuất vật liệu mới này bằng cách sử dụng

các axít và mức nhiệt độ gia nhiệt khác nhau

để tăng tốc độ phản ứng của quá trình phân

tách nước.

Các nhà khoa học nhận thấy rằng việc

sử dụng axít pecloric làm chất xúc tác và kỹ

thuật gia nhiệt để làm tăng tốc độ phản ứng

góp phần làm thay đổi tính chất vật lý của

hỗn hợp yttrium ruthenate.

Jaemin Kim, nhà nghiên cứu sau tiến

sĩ và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết:

“Vật liệu trở nên xốp rỗng hơn cũng như có

cấu trúc tinh thể mới và khác biệt so với tất

cả các chất xúc tác rắn mà chúng tôi đã tạo

ra trước đó. Vật liệu mới mà chúng tôi phát

triển được cấu tạo từ oxit pyrochlore của

yttrium ruthenate có khả năng phân tách các

phân tử nước ở tốc độ cao hơn so với chất

xúc tác tiêu chuẩn công nghiệp hiện đang

được sử dụng”.

"Nhờ khả năng cải thiện tính hoạt

động, cấu trúc xốp rỗng của chất xúc tác điện

phân đóng vai trò hết sức quan trọng", Yang

nói. "Các lỗ rỗng này có thể được tạo ra bằng

phương pháp tổng hợp với khuôn mẫu có kích

thước nanomet và các chất liệu được sử dụng

trong sản xuất đồ gốm sứ, tuy nhiên, cấu trúc

này không thể duy trì trong điều kiện nhiệt độ

cao cần thiết để tạo ra chất xúc tác rắn, chất

lượng cao".

Yang và nhóm của ông đã quan sát cấu

trúc của vật liệu mới bằng kính hiển vi điện tử

và phát hiện ra rằng các lỗ rỗng của nó có

kích thước gấp bốn lần so với vật liệu yttrium

ruthenate ban đầu mà họ đã phát triển trong

nghiên cứu trước đó, và gấp ba lần so với oxit

iridi và ruthenium được sử dụng phổ biến

hiện nay.

"Chúng tôi rất ngạc nhiên khi axít

chúng tôi lựa chọn làm chất xúc tác cho phản

ứng này hóa ra lại có khả năng cải thiện cấu

trúc của vật liệu được sử dụng để sản xuất

điện cực. Sự nhận thức này hoàn toàn là ngẫu

nhiên và có ý nghĩa tương đối quan trọng đối

với chúng tôi", Yang chia sẻ.

Nhóm nghiên cứu cho biết kế hoạch

tiếp theo của nhóm là thực hiện những nghiên

cứu sâu hơn để chế tạo một thiết bị quy mô

phòng thí nghiệm và nhằm cải thiện mức độ

ổn định của điện cực có cấu trúc xốp trong

môi trường axit.

"Tính ổn định của các điện cực trong

môi trường axit luôn luôn là một thách thức

cần giải quyết, nhưng chúng tôi nhận thấy vật

liệu của chúng tôi hoàn toàn mới mẻ và khác

biệt so với các vật liệu khác trong lĩnh vực

này, cũng như, nghiên cứu của chúng tôi sẽ

có sức ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phát

triển phương pháp thu hydro từ nước với ước

muốn có nguồn năng lượng sạch vô tận, bền

vững trong tương lai".



**************


Lớp phủ polymer sử dụng bong bóng nhỏ để làm mát tòa nhà

Lớp phủ màu trắng sáng được đưa vào

thử nghiệm Ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là

những quốc gia đang phát triển, nơi điều hòa

không khí không có ích hoặc đắt, mọi người

thường sơn mái nhà màu trắng để phản chiếu

ánh sáng mặt trời và do đó giữ cho những tòa

nhà đó mát hơn. Đó là cách tiếp cận được gọi

là làm mát bức xạ ban ngày thụ động, và một

loại polymer giống như sơn mới có thể làm

cho nó hiệu quả hơn.

Đối với sơn màu trắng thường có chứa

các sắc tố hấp thu ánh sáng cực tím và không

phản ánh bước sóng mặt trời dài hơn. Nhóm

nghiên cứu tại Đại học Columbia - Hoa Kỳ đã

phát triển polymer không chứa các chất màu

như vậy. Thay vào đó, vật liệu xốp sử dụng

túi khí nhỏ. Chúng được tạo ra thông qua quá

trình bắt đầu bằng dung dịch sạch, bao gồm:

polymer, dung môi và nước, được áp dụng

cho bề mặt - bề mặt đó có thể là mái nhà,

tường ngoài của tòa nhà, bể nước hoặc bất kỳ

thứ gì khác cần được giữ mát. Khi dung môi

bốc hơi, nước tạo thành những giọt nhỏ trong

polymer. Khi nước lần lượt bốc hơi, những gì

còn sót lại đằng sau là vô số những lỗ rỗng

nhỏ trong không khí, làm cho polyme xuất

hiện màu trắng sáng. Tất cả các bước sóng

ánh sáng mặt trời đều phân tán rất hiệu quả và

phản xạ bởi những khoảng trống này, do sự

khác biệt về chiết xuất giữa chúng và polymer

xung quanh. Trong các thử nghiệm thực địa,

lớp phủ của polymer đã được chứng minh là

phản chiếu hơn 96% ánh sáng mặt trời, giảm

thiểu sức nóng của mặt trời. Ngoài ra, vật liệu

thể hiện lượng nhiệt độ cao, tỏa ra khoảng

97% nhiệt lượng trên bầu trời. Kết quả là, sự

mất nhiệt ròng có thể xảy ra, với lớp phủ thực

sự ở nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ ngoài

trời. Lạnh 6ºC khi được thử nghiệm trong khí

hậu sa mạc Arizona, và mát lạnh 3ºC trong

khí hậu nhiệt đới của Bangladesh.

Nếu người dùng không muốn "sơn" tất

cả mọi thứ màu trắng, thuốc nhuộm màu có

thể được thêm vào polymer, phần lớn vẫn giữ

được chất lượng phản xạ của nó. Ngoài ra,

mặc dù các nhà khoa học sử dụng poly

(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)

(polymer P (VdF-HFP) HP, nhiều loại

polyme khác có thể được sử dụng để tạo lớp

phủ, cho phép các nhà sản xuất tối đa hóa các

yếu tố như sinh thái thân thiện và tính tương

hợp sinh học.

Nhà khoa họcYuan Yang cho biết:

"Bây giờ là thời điểm quan trọng để phát triển

các giải pháp đầy hứa hẹn cho nhân loại bền

vững. Năm nay, chúng tôi đã chứng kiến sóng

nhiệt và nhiệt độ kỷ lục ở Bắc Mỹ, Châu Âu,

Châu Á và Úc. Điều quan trọng là chúng tôi

tìm ra giải pháp cho thách thức khí hậu này”.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí

Science.



**************


Đột phá có thể tạo ra hợp kim siêu cấp

Nhiều công nghệ hiện tại và tương lai

đòi hỏi các hợp kim có thể chịu được nhiệt độ

cao mà không bị ăn mòn. Hiện nay, các nhà

nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers,

Thụy Điển, đã khơi mào cho một bước đột

phá lớn trong việc tìm hiểu cách hợp kim hoạt

động ở nhiệt độ cao, chỉ ra cách cải thiện

đáng kể trong nhiều công nghệ.

Nhiều công nghệ hiện tại và tương lai

đòi hỏi các hợp kim có thể chịu được nhiệt độ

cao mà không bị ăn mòn. Hiện nay, các nhà

nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers,

Thụy Điển, đã khơi mào cho một bước đột

phá lớn trong việc tìm hiểu cách hợp kim hoạt

động ở nhiệt độ cao, chỉ ra cách cải thiện

đáng kể trong nhiều công nghệ.

Phát triển các hợp kim có thể chịu được

nhiệt độ cao mà không bị ăn mòn là một thách

thức quan trọng đối với nhiều lĩnh vực, chẳng

hạn như công nghệ năng lượng tái tạo và bền

vững như năng lượng mặt trời tập trung và các

tế bào nhiên liệu oxit rắn, cũng như hàng

không, chế biến nguyên liệu và hóa dầu.

Ở nhiệt độ cao, các hợp kim có thể

phản ứng dữ dội với môi trường xung quanh,

nhanh chóng khiến các vật liệu này bị ăn

mòn. Để ngăn quá trình ăn mòn, tất cả các

hợp kim nhiệt độ cao được phủ lớp oxit bảo

vệ, thường là oxit nhôm hoặc oxit crom. Lớp

oxit này đóng một vai trò quyết định trong

việc ngăn chặn các kim loại khỏi bị ăn mòn.

Do đó, nghiên cứu về ăn mòn ở nhiệt độ cao

rất tập trung vào các lớp vảy oxit này - chúng

được hình thành như thế nào, chúng hoạt

động như thế nào ở nhiệt độ cao và tại sao

chúng bị phá vỡ.

Nghiên cứu này trả lời hai vấn đề cơ

bản trong lĩnh vực vật liệu này. Vấn đề đầu

tiên liên quan đến một loại phụ gia được gọi

là 'nguyên tố phản ứng' - thường là yttrium và

zirconi - được tìm thấy trong tất cả các hợp

kim có nhiệt độ cao. Vấn đề thứ hai là về vai

trò của hơi nước.

Nooshin Mortazavi là tác giả đầu tiên

của nghiên cứu cho biết: “Việc thêm các

nguyên tố phản ứng vào hợp kim giúp cải

thiện tính chất của chúng - nhưng không ai có

thể cung cấp bằng chứng thực nghiệm mạnh

mẽ vì sao lại có thể cải thiện tính chất. Tương

tự như vậy, vai trò của nước, luôn luôn hiện

diện trong môi trường nhiệt độ cao, dưới

dạng hơi nước, không được hiểu rõ. Bài báo

cáo của chúng tôi sẽ giúp giải quyết những bí

ẩn này”.

Trong bài báo cáo này, các nhà nghiên

cứu Chalmers cho thấy hai yếu tố này được

liên kết như thế nào. Họ chứng minh làm thế

nào các yếu tố phản ứng trong hợp kim thúc

đẩy sự phát triển của lớp vẩy oxit nhôm. Sự

hiện diện của các hạt phần tử phản ứng này

làm cho lớp oxit phát triển vào bên trong, chứ

không phải ở bên ngoài, do đó tạo thuận lợi

cho sự di chuyển của nước ở ngoài môi

trường, về phía chất nền hợp kim. Các yếu tố

phản ứng và nước kết hợp để tạo ra một lớp

tinh thể nano, oxit phát triển nhanh.

“Bài báo này thách thức một số “chân

lý” được chấp nhận trong khoa học về ăn

mòn ở nhiệt độ cao và mở ra những con

đường mới của nghiên cứu và phát triển hợp

kim mới”, Lars Gunnar Johansson, Giáo sư

Hóa học vô cơ tại Chalmers và đồng tác giả

của bài báo.

“Mọi người trong ngành đã chờ đợi

phát hiện này. Đây là một sự thay đổi mô hình

trong lĩnh vực oxy hóa ở nhiệt độ cao”,

Nooshin Mortazavi nói. "Chúng tôi hiện đang

thiết lập các nguyên tắc mới để hiểu các cơ

Ảnh: Đây là một người giữ mẫu bên trong kính hiển vi chùm ion hội tụ (a focus ion beam-FIB)

được sử dụng để tạo các lá mỏng cho các nghiên cứu kính hiển vi điện tử (Transmission electron

microscopy-TEM).


chế suy thoái trong lớp vật liệu này ở nhiệt độ

rất cao".

Xa hơn các khám phá này, các nhà

nghiên cứu Chalmers đề xuất một phương

pháp thực tế để tạo ra nhiều hợp kim kháng.

Họ chứng minh rằng kích thước của các hạt

phần tử phản ứng thực sự rất quan trong. Trên

một kích thước nhất định, các hạt phần tử

phản ứng gây ra các vết nứt ở các vảy ôxít,

tạo ra những tuyến đường dễ dàng cho các

khí ăn mòn phản ứng với chất nền hợp kim,

gây ăn mòn nhanh chóng. Điều này có nghĩa

là một lớp vảy oxit tốt hơn, bảo vệ hơn có thể

hình thành bằng cách kiểm soát sự phân bố

kích thước của các hạt phần tử phản ứng

trong hợp kim.

Nghiên cứu đột phá này từ Đại học

Công nghệ Chalmers đã chỉ ra cách để các

hợp kim bền hơn, an toàn hơn, bền hơn trong

tương lai.

Thông tin thêm: Tiềm năng của đột

phá nghiên cứu này

Hợp kim nhiệt độ cao được sử dụng

trong nhiều lĩnh vực khác nhau, và rất cần thiết

cho nhiều công nghệ hỗ trợ nền văn minh của

con người. Chúng rất quan trọng cho cả công

nghệ năng lượng tái tạo mới và truyền thống,

như điện “xanh” từ sinh khối, khí hóa sinh

khối, năng lượng sinh học với thu giữ và lưu

giữ cacbon (io-energy with carbon capture and

storage - BECCS), năng lượng mặt trời tập

trung và các tế bào nhiên liệu ôxít rắn. Chúng

cũng rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực công

nghệ quan trọng khác như động cơ phản lực,

hóa dầu và xử lý vật liệu.

Tất cả các ngành công nghiệp và công

nghệ này hoàn toàn phụ thuộc vào các vật

liệu có thể chịu được nhiệt độ cao - 600 độ C

và hơn thế nữa - mà không bị thất bại do ăn

mòn. Nhu cầu về vật liệu có khả năng chịu

nhiệt được cải thiện, cả về phát triển các công

nghệ nhiệt độ cao mới, và để nâng cao hiệu

quả quy trình của các công nghệ hiện có.

Ví dụ, nếu các cánh tuabin trong động

cơ phản lực của máy bay có thể chịu được

nhiệt độ cao hơn, động cơ có thể hoạt động

hiệu quả hơn, dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu

cho ngành hàng không. Hoặc, nếu bạn có thể

sản xuất các đường ống hơi có tính năng chịu

nhiệt độ cao tốt hơn, các nhà máy điện sinh

khối có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn cho

mỗi kg nhiên liệu.

Ăn mòn là một trong những trở ngại

chính cho sự phát triển vật liệu trong các lĩnh

vực này. Nghiên cứu của các nhà khoa học

Chalmers cung cấp các công cụ mới cho các

nhà nghiên cứu và ngành công nghiệp để phát

triển các hợp kim chịu được nhiệt độ cao hơn

mà không bị ăn mòn nhanh chóng.



**************

Vật liệu xốp bọt “lai” kết hợp sức mạnh của gỗ và kim loại

Vào năm 2014, các nhà khoa học từ

Viện nghiên cứu gỗ Fraunhofer (Đức) đã phát

triển loại xốp làm từ gỗ thân thiện với môi

trường và có thể được sử dụng làm vật liệu

cách nhiệt. Bây giờ, họ quyết định kết hợp vật

liệu này với kim loại để tạo ra một loại vật liệu

lai, hỗn hợp có nhiều ứng dụng tiềm năng hơn.

Vật liệu bọt xốp ban đầu được sản xuất

bằng cách nghiền mịn cho đến khi các hạt gỗ

nhỏ xíu trở thành một khối dẻo. Tiếp đến, họ

trộn thêm khí vào khối dẻo để tạo thành xốp

bọt, sau đó sẽ cứng lại. Quá trình đông cứng

là nhờ sự hỗ trợ của các chất tự nhiên chứa

gỗ. Gỗ được sử dụng có thể là gỗ thải từ

ngành lâm nghiệp.

Sản phẩm hoàn thiện có dạng tấm ván

cứng hoặc tấm lót linh hoạt thân thiện với


môi trường được cho là phù hợp để sử dụng

làm vật liệu cách nhiệt hơn so với sản phẩm

bọt xốp làm từ dầu mỏ thông thường và

không ổn định hình dạng theo thời gian như

các vật liệu thay thế.

Để tạo ra loại bọt xốp mới làm từ hỗn

hợp gỗ và kim loại, nhóm nghiên cứu do Tiến

sĩ Frauke Bunzel dẫn đầu đã tạo ra "bọt xốp"

bằng kim loại có chứa các khoang trống

thông qua quá trình đổ khuôn (đúc). Sau khi

thêm vào bọt sợi gỗ vào, bọt xốp liên tục

được xử lý bằng các loại máy móc, những

rung động trong quá trình này làm cho bọt sợi

gỗ lúc này đang ở dạng nhớt chảy xuống và

lấp đầy tất cả các khoang trống. Sau đó, nó

được để khô.

Vật liệu mới được đặt tên là HoMe

(một từ viết tắt của Đức, chỉ loại vật liệu gỗ

kim loại), là hỗn hợp tuy trọng lượng nhẹ

nhưng vẫn cung cấp đầy đủ các tính chất cách

nhiệt và cách âm của thường thấy ở vật liệu

bọt xốp gỗ, nhưng độ bền uốn cao hơn nhiều

so với bọt xốp gỗ hoặc bọt biển kim loại khi

đứng một mình. Đặc tính này cho phép nó

cung cấp hỗ trợ cấu trúc vật liệu. Ngoài ra,

vật liệu còn có tính dẫn điện.

Người ta hy vọng rằng bọt HoMe được

thiết kế để có thể được kẹp giữa, bên trong

các loại vật liệu hiện đang được sử dụng hoặc

được sử dụng dưới dạng các tấm độc lập, với

các ứng dụng được đề xuất bao gồm sử dụng

làm thảm âm thanh trong khoang động cơ xe

ô tô, hoặc làm tấm thảm trải sàn xe. Các nhà

khoa học hiện đang tiến hành các thao tác

nhằm cải thiện, trau chuôt hơn quá trình sản

xuất bọt gỗ và kết hợp với bọt biển kim loại,

hướng tới sản xuất vật liệu ở quy mô thương

mại trong thời gian sớm nhất.



**************

Chế tạo vật liệu tự sửa bằng cacbon trong không khí

Các kỹ sư hóa học tại Viện Công nghệ

Massachusetts (MIT) và Đại học California

đã thiết kế được loại vật liệu với khả năng

phản ứng với CO2 từ không khí để phát triển,

tăng cường và thậm chí tự sửa chữa. Vật liệu

polyme trong tương lai có thể được dùng làm

vật liệu xây dựng hoặc lớp phủ bảo vệ, liên

tục biến đổi khí nhà kính thành vật liệu

cacbon để tăng khả năng tự gia cố.

Phiên bản vật liệu mới là chất giống

gel tổng hợp, thực hiện một quy trình hóa học

tương tự như cách thực vật kết hợp CO2 từ

không khí vào trong các mô đang phát triển

của chúng. Ví dụ, vật liệu có thể được chế tạo

thành các tấm chất nền nhẹ để vận chuyển

đến công trường xây dựng, nơi chúng được

làm cứng lại chỉ nhờ tiếp xúc với không khí

và ánh nắng mặt trời, qua đó, tiết kiệm năng

lượng và chi phí vận chuyển.

"Đây là một khái niệm hoàn toàn mới

trong khoa học vật liệu", GS. Michael Strano,

trưởng nhóm nghiên cứu nói. "Những gì chúng

ta gọi là vật liệu cố định cacbon không tồn tại

cho đến ngày nay" bên ngoài lĩnh vực sinh

học, mô tả các vật liệu có thể biến đổi CO2

trong môi trường không khí xung quanh thành

dạng rắn, ổn định mà chỉ sử dụng sức mạnh

của ánh năng mặt trời giống như thực vật.

Việc phát triển vật liệu tổng hợp không

chỉ tránh sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho

quá trình sản xuất, mà thực sự tiêu thụ CO2

từ không khí, mang lại lợi ích rõ ràng cho môi

trường và khí hậu. GS. Strano cho rằng: "Hãy

tưởng tượng một vật liệu tổng hợp có thể phát

triển như cây, lấy cacbon từ CO2 và kết hợp

nó vào khung của vật liệu".

Trong các thí nghiệm ban đầu, vật liệu

đã sử dụng một thành phần sinh học được gọi

là lục lạp, thành phần khai thác ánh sáng


trong các tế bào thực vật mà các nhà nghiên

cứu thu được từ lá rau bina. Lục lạp không

còn tồn tại nhưng xúc tác phản ứng của CO2

thành glucose. Lục lạp được tách rời, rất bất

ổn định, nghĩa là chúng có xu hướng ngừng

hoạt động một vài giờ sau khi được tách khỏi

cây. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã

chứng minh những phương pháp làm tăng

mạnh tuổi thọ xúc tác của lục lạp chiết xuất.

Lục lạp đang được thay thế bởi các chất xúc

tác không có nguồn gốc sinh học.

Vật liệu được sử dụng, là chất nền

dạng gel bao gồm polyme được tạo ra từ

aminoopropyl methacrylamide (APMA),

glucose, một loại enzyme có tên là glucose

oxidase và lục lạp, trở nên mạnh hơn khi nó

kết hợp cacbon. Vật liệu vẫn chưa đủ mạnh

để được sử dụng làm vật liệu xây dựng, dù nó

có thể hoạt động như vật liệu phủ hoặc làm

đầy vết nứt.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu

những phương pháp sản xuất vật liệu này và

hiện đang tập trung tối ưu hóa các tính chất

của vật liệu. Các ứng dụng thương mại của

vật liệu như làm lớp phủ tự sửa chữa và làm

đầy vết nứt có thể được hiện thực hóa trong

tương lai gần. Ưu điểm chính của vật liệu mới

là chúng sẽ tự sửa chữa khi tiếp xúc với ánh

nắng mặt trời hoặc một số loại ánh sáng trong

nhà. Nếu bề mặt bị trầy xước hoặc nứt, khu

vực bị ảnh hưởng sẽ tự phát triển để lấp đầy

khoảng trống và sửa chữa sự cố mà không

cần tác động nào bên ngoài.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố

trên tạp chí Advanced Materials.



**************

Vật liệu mới, quy trình sản xuất sử dụng nhiệt của mặt trời cho điện tái tạo rẻ hơn

Năng lượng mặt trời chiếm ít hơn 2%

điện của Hoa Kỳ nhưng có thể bù đắp nhiều

hơn thế nếu chi phí sản xuất điện và lưu trữ

năng lượng để sử dụng vào những ngày nhiều

mây và ban đêm. Nhóm nghiên cứu ở Đại học

Purdue đã phát triển quy trình sản xuất và vật

liệu mới để tạo ra cách để sử dụng năng

lượng mặt trời như năng lượng nhiệt, hiệu quả

hơn trong việc tạo ra điện. Sự đổi mới là bước

quan trọng trong việc tạo ra năng lượng mặt

trời từ nhiệt điện đến cạnh tranh trực tiếp với

nhiên liệu hóa thạch, tạo ra hơn 60% điện

năng ở Hoa Kỳ.

Kenneth Sandhage-Giáo sư Reilly của

trường Đại học Purdue, cho biết: “Việc tích

trữ năng lượng mặt trời vì nhiệt có thể rẻ hơn

so với lưu trữ năng lượng qua pin, vì vậy

bước tiếp theo là giảm chi phí phát điện từ

sức nóng của mặt trời với lợi ích của khí thải

nhà kính”. Năng lượng mặt trời không chỉ tạo

ra điện thông qua các tấm ở trang trại hoặc

trên nóc nhà. Một lựa chọn khác là nhà máy

điện tập trung chạy bằng năng lượng nhiệt.

Những nhà máy điện mặt trời tập trung

chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện

bằng cách sử dụng gương hoặc thấu kính để

tập trung nhiều ánh sáng vào một khu vực

nhỏ, tạo ra nhiệt được chuyển đến muối nóng.

Nhiệt từ muối nóng sau đó được chuyển

thành chất lỏng "hoạt động", khí carbon

dioxide siêu tới hạn, mở rộng và hoạt động

quay tuabin để tạo ra điện. Để làm cho năng

lượng mặt trời chạy bằng điện rẻ hơn, động

cơ tuabin sẽ cần phải tạo ra nhiều điện hơn

cho cùng một lượng nhiệt, có nghĩa là động

cơ cần phải chạy nóng hơn. Vấn đề là bộ trao

đổi nhiệt, truyền nhiệt từ muối nóng đến chất

lỏng hoạt động, hiện được làm bằng hợp kim

gốc thép không gỉ hoặc nickel, quá mềm ở

nhiệt độ cao hơn mong muốn và ở áp suất cao

của carbon dioxide siêu tới hạn.

Lấy cảm hứng từ vật liệu mà nhóm

nghiên cứu đã kết hợp trước đây để tạo ra vật


liệu "composite" có thể xử lý nhiệt và áp suất

cao. Hai vật liệu cho thấy sự hứa hẹn tạo ra

một hỗn hợp: Các zirconium gốm carbide và

vonfram kim loại. Các nhà khoa học đã tạo ra

những tấm kim loại gốm. Các tấm này lưu trữ

những kênh tùy biến để điều chỉnh sự trao đổi

nhiệt. Các thử nghiệm cơ học của nhóm

nghiên cứu Edgar Lara-Curzio tại Phòng thí

nghiệm quốc gia Oak Ridge và thử nghiệm ăn

mòn của nhóm Mark Anderson tại Wisconsin-

Madison đã giúp cho thấy vật liệu composite

mới này có thể được thiết kế để chịu được

nhiệt độ cao hơn, áp lực cao. Điện hiệu quả

hơn so với bộ trao đổi nhiệt ngày nay.

Một phân tích kinh tế của nhóm

Georgia Tech và các nhà nghiên cứu ở Purdue

cũng cho thấy việc sản xuất quy mô của các

bộ trao đổi nhiệt này có thể được thực hiện

với chi phí tương đương hoặc thấp hơn so với

các sản phẩm thép không gỉ hoặc hợp kim

niken. Sandhage nói: “Với sự phát triển liên

tục, công nghệ này sẽ cho phép sự xâm nhập

quy mô lớn năng lượng mặt trời tái tạo vào

lưới điện. Điều này có nghĩa là giảm đáng kể

khí thải carbon dioxide do con người tạo ra

từ sản xuất điện”.



**************

Chế tạo màng polyme điện tử “xanh” mới bằng dây nano protein

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại

trường Đại học Massachusetts Amherst đã

sản xuất được loại vật liệu điện tử mới hứa

hẹn mở ra tương lai xanh, bền vững hơn cho

lĩnh vực cảm biến môi trường và sinh học.

Nghiên cứu mới nêu rõ việc kết hợp dây nano

protein với polyme để tạo ra vật liệu

composite điện tử dẻo có khả năng duy trì

tính chất dẫn điện và cảm biến độc đáo của

dây nano protein. Kết quả nghiên cứu đã

được công bố trên tạp chí Small.

Dây nano protein có nhiều ưu điểm

hơn dây nano silic và các ống nano cacbon về

khả năng tương thích sinh học, mức độ ổn

định và tiềm năng thay đổi để cảm biến nhiều

loại phân tử sinh học và hóa chất có lợi cho y

học hoặc môi trường. Tuy nhiên, các ứng

dụng cảm biến này đòi hỏi phải kết hợp dây

nano protein vào chất nền dẻo phù hợp cho

sản xuất các thiết bị cảm biến mang theo

người hoặc các loại thiết bị điện tử khác.

Derek Lovley, nhà vi sinh vật học và là

trưởng nhóm nghiên cứu giải thích: "Chúng

tôi đã nghiên cứu chức năng sinh học của dây

nano protein trong hơn một thập kỷ qua,

nhưng chỉ đến giờ, chúng tôi mới tìm ra cách

sử dụng chúng để chế tạo các thiết bị điện tử

thực tế". Nghiên cứu sinh tiến sĩ Yun-Lu Sun

tại trường Đại học Texas đã phát hiện ra các

điều kiện thích hợp để kết hợp dây nano

protein với polyme không dẫn điện nhằm tạo

ra vật liệu composite dẫn điện. Dây nano

được chế tạo từ protein, đã được chứng minh

có độ bền cao và dễ xử lý thành vật liệu mới.

Ông Lovley cho biết thêm: “Một ưu

điểm nữa là dây nano protein thực sự là vật

liệu bền vững và “xanh”. Chúng tôi có thể

sản xuất hàng loạt dây nano protein bằng vi

khuẩn ăn nguyên liệu tái tạo. Hoạt động sản

xuất vật liệu dây nano truyền thống cần đầu

vào năng lượng cao và một số hóa chất có

mùi thực sự khó chịu. Tuy nhiên, dây nano

protein mỏng hơn dây silic và còn ổn định

trong nước, rất quan trọng cho các ứng dụng

y sinh học như phát hiện các chất chuyển hóa

trong mồ hôi". Ngoài ra, dây nano protein

điện tử này có sự tương đồng đáng ngạc nhiên

với sợi polyme và nhóm nghiên cứu đang cố

gắng tìm cách kết hợp chúng theo cách hiệu

quả nhất.

Trong nghiên cứu, dây nano protein đã

tạo thành một mạng lưới điện khi được đưa

vào rượu polyvinyl polyme. Vật liệu có thể

được xử lý để chịu được các điều kiện khắc

nghiệt như nhiệt hoặc độ pH như tính axít cao

có thể làm hỏng vật liệu composite từ protein,

và vẫn tiếp tục hoạt động tốt.

Tính chất dẫn điện của các dây nano

protein được gắn vào trong polyme đã làm

thay đổi đáng kể khả năng phản ứng với độ


pH. Ông Lovley giải thích: “Đây là thông số

y sinh quan trọng chẩn đoán một số bệnh

nặng trong y học. Chúng tôi cũng có thể biến

đổi di truyền cấu trúc của các dây nano

protein theo cách mà chúng ta mong đợi, sẽ

cho phép phát hiện nhiều loại phân tử khác

có ý nghĩa trong y sinh".

Dây nano protein dẫn điện là sản phẩm

tự nhiên của vi sinh vật Geobacter được phát

hiện trong bùn của sông Potomac bởi nhà

nghiên cứu Lovley cách đây hơn 30 năm.

Geobacter sử dụng dây nano protein để tạo ra

các kết nối điện với các vi sinh vật hoặc khoáng

chất khác. Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ

mở rộng quy mô sản xuất chất nền polyme dây

nano. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đã xin

cấp sáng chế cho ý tưởng về polyme dẫn điện

được làm từ dây nano protein.



**************

CÔNG NGHỆ SINH HỌC Đột phá công nghệ cao trong chất chống nọc độc do rắn cắn

Chất kháng nọc độc thử nghiệm đã

được phát triển để chống lại các độc tố từ loài

rắn độc nhất trên thế giới, đó rắn độc đen

châu Phi. Các thí nghiệm được thực hiện với

sự cộng tác giữa trường Đại học Kỹ thuật Đan

Mạch, Viện nghiên cứu Clodomiro Picado và

Công ty Công nghệ sinh học IONTAS (Anh).

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Nature Communications.

PGS. Andreas Hougaard Laustsen,

đồng tác giả nghiên cứu, cho rằng những phát

hiện này có thể dẫn đến sự thay đổi mô hình

trong điều trị rắn cắn. Ông cho rằng: “Bước

nhảy vọt trong các thí nghiệm là chúng tôi đã

sử dụng một phương pháp công nghệ sinh học

để tìm hiểu và sau đó, truyền các kháng thể

của con người trong phòng thí nghiệm để cho

phép sử dụng trong điều trị vết cắn của rắn

độc đen châu Phi trong thí nghiệm. Phương

pháp mà chúng tôi sử dụng, có thể phát hiện

ra các kháng thể ở người trong phòng thí

nghiệm bằng cách kích thích hệ miễn dịch

của con người, do đó, chúng tôi có thể tránh

tiêm nọc độc rắn cho bệnh nhân để tăng các

kháng thể”.

Các kháng thể cho chất kháng nọc độc

rắn đen châu Phi thử nghiệm được phát hiện

bằng một bộ kháng thể chứa các gen kháng

thể của người được tách từ các tế bào bạch

cầu trong máu hiến tặng. Những gen này

được đưa vào trong các hạt virus biến đổi gen

có thể biểu hiện kháng thể của người như

mong đợi trên bề mặt của chúng. Sau đó, các

hạt virus được sử dụng để sàng lọc và tìm

kiếm các kháng thể của người có khả năng

liên kết với các độc tố của rắn độc đen châu

Phi. Sau khi xác định chính xác các kháng

thể, các gen kháng thể được đưa vào trong

các tế bào của động vật có vú hoạt động như

các “nhà máy tế bào” với khối lượng lớn

kháng thể đơn dòng.

Các kháng thể đó sẽ được dùng trong

môi trường công nghiệp để sản xuất trong các

bể lên men rộng trên quy mô lớn, tương tự

như hoạt động sản xuất insulin ngày nay.

Insulin được phát triển theo cách tương tự vào

đầu thập niên 90, khi hoạt động sản xuất bắt

đầu từ insulin dựa vào lợn đến insulin hoàn

toàn ở con người được tạo ra bằng cách công

nghệ ADN tái tổ hợp.

Theo PGS. Andreas Hougaard

Laustsen, vẫn phải mất nhiều năm trước khi

hoạt động sản xuất chất kháng nọc độc dựa

vào kháng thể của người sẵn sàng vượt ra

khỏi quy mô phòng thí nghiệm.

"Chúng tôi đã chứng tỏ khả năng tạo

ra chất kháng nọc độc thử nghiệm chống lại

độc tố từ loài rắn đen châu Phi. Trước khi

thử nghiệm lâm sàng về chất kháng nọc độc

trên người trở nên có ý nghĩa, thì cần phát


triển thêm kháng thể cho chất kháng nọc độc

để mở rộng khả năng chống lại một số loại

nọc độc rắn", PGS. Andreas Hougaard

Laustsen nói.

Do đó, các nhà khoa học đang nghiên

cứu để phát triển chất kháng nọc độc chống

một số loại rắn. Nếu nghiên cứu thành công,

các bác sĩ có thể sử dụng chất kháng nọc độc

trong nhiều trường hợp rắn cắn, trong đó có

các loài rắn chưa được biết. Chất kháng nọc

độc có thể cứu sống nhiều người, không chỉ

người dân châu Phi, mà trên khắp thế giới.

Hơn 100.000 người chết mỗi năm do

rắn cắn và nhiều người khác bị tàn tật. Do hầu

hết các sự vụ rắn cắn xảy ra tại các khu vực

nghèo khó trên thế giới, nên đây không phải

là lĩnh vực chính được các công ty dược

phẩm quan tâm. Để thu hút sự chú ý và nhiều

kinh phí hơn cho lĩnh vực này, Tổ chức Y tế

thế giới (WHO) năm 2017 đã bổ sung thương

tích rắn cắn vào danh sách các bệnh nhiệt đới

bị bỏ quên.



**************

Enzim nhân tạo có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành khí hydro

Trong một bài báo mới được công bố

trên tạp chí Energy and Environmental

Science, một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc

trường Đại học Uppsala, Thụy Điển đã giới

thiệu một phương pháp hoàn toàn mới cho

phép tổng hợp enzim nhân tạo có khả năng

thực hiện chức năng chuyển hóa tế bào sống.

Những enzim này có khả năng sử dụng năng

lượng của tế bào để tạo ra khí hydro từ năng

lượng mặt trời. Giảng viên cao cấp Gustav

Berggren và Giáo sư Peter Lindblad là hai

người đứng đầu nghiên cứu này.

Theo các nhà nghiên cứu, khí hydro từ

lâu đã được ghi nhận là một nguồn năng lượng

cơ bản đầy hứa hẹn với vai trò “chuyên chở”

năng lượng (energy carrier) và có thể trở thành

một nguồn năng lượng tái tạo xanh và vô hạn.

Tuy nhiên, quá trình sản xuất khí này vẫn phụ

thuộc vào nguồn nguyên liệu hóa thạch. Khí

hydro tái tạo có thể được chiết xuất bằng kỹ

thuật tách nước thành khí oxy và khí hydro ở

thực vật, nhưng những hệ thống này vẫn còn

bộc lộ rất nhiều điểm hạn chế.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học

đã mô tả cách thức các enzim nhân tạo

chuyển đổi năng lượng mặt trời thành khí

hydro. Phương pháp hoàn toàn mới được phát

triển tại trường Đại học trong vài năm qua,

dựa trên sử dụng các vi khuẩn quang hợp với

các enzim được chèn đoạn gen, kết hợp với

các hợp chất tổng hợp được tạo ra trong

phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu đã kết

hợp công nghệ sinh học tổng hợp với hóa học

tổng hợp để thiết kế và tạo ra enzim nhân tạo

tùy chỉnh bên trong cơ thể các sinh vật sống.

"Hiện tại, phương pháp mới của chúng

tôi có thể được áp dụng để sản xuất các

enzim sử dụng năng lượng riêng của tế bào

để tạo ra khí hydro", TS. Adam Wegelius,

Khoa Hóa học - Phòng thí nghiệm Ångström,

Đại học Uppsala cho biết.

“Chúng tôi đã phát triển và tinh chế

một công cụ có chức năng thu thập ánh sáng

mặt trời thông qua quá trình quang hợp. Và

bằng cách đưa enzim nhân tạo vào vi khuẩn

quang hợp, chúng ta có thể trực tiếp hưởng

lợi từ quá trình hiệu quả này, cụ thể là tạo ra

khí hydro từ năng lượng mặt trời. Công trình

mới cũng cho phép chúng tôi vượt qua các

giải pháp quang hợp tự nhiên, trong việc phát

triển các enzim nhân tạo", Berggren cho biết.



**************


Đột phá trong sản xuất nhiên liệu ethanol sinh học làm giảm nhu cầu về nước ngọt

Trong cuộc chiến chống nóng lên toàn

cầu, ethanol sinh học được xem là nhiên liệu

thay xăng dầu thân thiện với khí hậu và nhiên

liệu này được chính phủ nhiều nước khuyến

khích sử dụng. Nhưng hoạt động sản xuất nhiên

liệu cần sử dụng khối lượng lớn nước ngọt,

nguồn tài nguyên quý giá ở nhiều nơi trên thế

giới. Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại trường

Đại học Huddersfield đã chứng minh có thể

thay thế bằng hệ thống sử dụng nước biển.

Nghiên cứu mô tả chủng nấm men ở

biển có thể được sử dụng cùng với nước biển

và chất nền như molat cho quá trình lên men

sản xuất ethanol sinh học. Các phương pháp

hiện nay tiêu thụ hơn 1.000 lít nước ngọt mới

tạo ra được 1 lít nhiên liệu.

"Nghiên cứu này là bước đầu tiên

hướng tới giảm mạnh tình trạng sử dụng

nhiều nước trong ngành công nghiệp sản xuất

ethanol sinh học", TS. Chenyu Du, đồng tác

giả nghiên cứu nói.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh

"nước biển có thể thay thế nước ngọt trong

sản xuất ethanol sinh học mà không gây ảnh

hưởng đến hiệu suất" và "nấm men biển là

ứng cử viên tiềm năng được sử dụng trong

ngành công nghiệp ethanol sinh học, đặc biệt

là khi sử dụng nước biển hoặc môi trường lên

men có hàm lượng muối cao".

Báo cáo nghiên cứu mô tả quá trình

tìm kiếm nấm men biển phù hợp nhất với quy

trình sản xuất ethanol sinh học. Kết quả cho

thấy một chủng nấm men biển mới có tên

Saccharomyces cerevisiae AZ65 mang lại

hiệu quả cao nhất.

TS. Du cho rằng: "Mục đích chính của

quá trình lên men nước biển là đưa vào sử

dụng nguồn nước và sinh khối thay thế cho

công nghệ sinh học công nghiệp để giảm áp

lực sử dụng nước ngọt và đất canh tác, cho

phép dành các nguồn tài nguyên này để sản

xuất thực phẩm và thức ăn gia súc và giảm

chi phí sản xuất".

Theo TS. Du, bước tiếp theo là triển

khai sử dụng một chất ở biển như rong biển

để thay thế cho các nguyên liệu như ngô hoặc

cây mía trong quá trình tinh luyện sinh học.

Như vậy có thể sản xuất ethanol sinh học

hoàn toàn từ môi trường biển. Nghiên cứu đã

được công bố trên tạp chí Current Opinion in

Green and Sustainable Chemistry.



**************

Khám phá một enzyme quan trọng ở Amazon để sản xuất ethanol thế hệ thứ hai

Protein được mã hóa bởi gen tìm thấy trong các

vi sinh vật sống ở hồ Amazon có thể thúc đẩy hoạt động của enzyme cần thiết cho quá trình

đừng hoá bã mía, một phần quan trọng trong quá trình sản xuất ethanol thế hệ hai (ảnh: Amazon

beta-glucosidase / Mario Tyago Murakami)

Nhờ phát hiện ra một loại enzyme mới,

việc sản xuất ethanol thế hệ thứ hai hoặc

ethanol xenlulô ở Brazil, thu được từ rơm

mía, có thể tăng 50%.

Để chiết xuất ethanol từ các dư lượng

mía, cần sử dụng một loại cocktail có khả

năng cho phép quá trình đường hóa, nhờ đó

các loại đường phức (polysaccharides) bị

phân hủy thành các loại đường đơn. Việc phát

hiện ra một loại enzyme mới ở Amazon (ở hồ

Poraquê) có thể tăng tốc đáng kể và cải thiện

quá trình này. Bị cô lập, enzyme được tìm


thấy là tương thích với hai giai đoạn thiết yếu

của sản xuất ethanol thế hệ thứ hai: lên men

và đường hóa. Việc hoàn thành đồng thời hai

bước này mang lại triển vọng tiết kiệm chi

phí lớn cho ngành công nghiệp ethanol, vì

phản ứng có thể xảy ra trong một lò phản ứng

đơn và tiết kiệm các thuốc thử.

Nghiên cứu dược tiến hành bởi các nhà

nghiên cứu từ Trung tâm Quốc gia Nghiên

cứu Năng lượng và vật liệu (CNPEM),

Petrobras, Đại học São Paulo (USP) và Đại

học Liên bang São Carlos (UFSCar), và được

hỗ trợ bởi các FAPESP



**************

Cách tận dụng vi khuẩn để tạo ra năng lượng

Một công nghệ mới được phát triển tại

Viện Technion cho phép thu năng lượng từ vi

khuẩn quang hợp: vi khuẩn lam. Trong suốt

quá trình tiến hóa của chúng, những vi khuẩn

này đã phát triển các cơ chế quang hợp cho

phép chúng tạo ra năng lượng từ ánh sáng

mặt trời. Ngoài ra, chúng cũng có thể tạo ra

năng lượng trong bóng tối qua các cơ chế hô

hấp phụ thuộc vào sự xuống cấp của đường.

Vi khuẩn quang hợp rất quan trọng đối

với môi trường của chúng ta bởi vì chúng là

một nguồn oxy trong khí quyển và là nguồn

chủ yếu của chất hữu cơ, là liên kết đầu tiên

trong chuỗi thức ăn. Bằng cách sử dụng "ăng-

ten năng lượng mặt trời tự nhiên", chúng hấp

thụ một loạt các bước sóng và cường độ ánh

sáng mặt trời, sử dụng hiệu quả nguồn năng

lượng vô tận này. Năng lượng được chuyển

đến các trung tâm phản ứng hóa học, nơi

nước bị phân hủy trong khi giải phóng một

dòng proton sau đó được sử dụng để tạo ra

năng lượng hóa học.

Các quá trình tạo ra năng lượng được

phát triển bởi vi khuẩn cyanobacteria trong

suốt quá trình tiến hóa của chúng, điều đặc

biệt thú vị là vì chúng thực hiện chức năng

của chúng mà không gây ô nhiễm. Vì lý do

này, đã có sự quan tâm ngày càng tăng trong

những năm gần đây để tạo ra năng lượng và

hydro từ những vi khuẩn này.

Một nghiên cứu được thực hiện bởi ba

giáo sư của Technion, GS. Hóa học Noam

Adir, GS.sinh học Gadi Schuster GS. khoa

học và kỹ thuật vật liệu Avner Rothschild.

Điều này đã mang lại hy vọng cho một hệ

thống sản xuất năng lượng khai thác cả quá

trình quang hợp và hô hấp, cho phép thu hồi

năng lượng trong ngày (thông qua quang hợp)

và trong đêm (thông qua hô hấp). Năng lượng

thu hoạch được sử dụng để sản xuất điện, sau

đó được sử dụng để sản xuất khí hydro - một

nhiên liệu của tương lai (các loại xe hydro chỉ

phát thải ra nước, mà không có chất gây ô

nhiễm khác).

Hệ thống này dựa trên việc tạo ra một

quang phổ rất ổn định và cho phép sản xuất

liên tục hydro. Theo ba nhà nghiên cứu từ

Technion, hệ thống này cuối cùng có thể trở

thành một nguồn năng lượng sạch và thân

thiện với môi trường, sẽ không phát ra các

chất gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất

hoặc sử dụng.



**************


Quy trình mới có thể giảm chi phí sản xuất nhựa

Các nhà khoa học đã chế tạo được loại

vật liệu lọc mới với khả năng giảm chi phí

môi trường của hoạt động sản xuất nhựa bằng

cách tách etylen tinh khiết ra khỏi etan.

Thông qua chiết xuất thành phần chính

trong dạng phổ biến nhất của nhựa từ hỗn hợp

hóa chất khác, nhóm nghiên cứu tin rằng quá

trình này tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các

phương pháp khác. Nghiên cứu chế tạo khung

kim loại-hữu cơ của Viện Nghiên cứu tiêu

chuẩn và công nghệ quốc gia đã được công

bố trên tạp chí Science.

Ngành công nghiệp nhựa và dầu khí

sản sinh khoảng 170 triệu tấn etylen trên toàn

thế giới mỗi năm từ hoạt động tách vật liệu ra

khỏi hỗn hợp với etan trong quá trình lọc dầu.

Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã

tìm kiếm một phương pháp thay thế cho quy

trình hiện nay tiêu thụ nhiều năng lượng để

làm mát dầu thô.

Các ngành công nghiệp muốn loại bỏ

etylen, phân tử cần để polyetylen tạo ra túi

đựng hàng và các loại túi thường ngày khác.

"Rất khó làm điều đó", TS. Wei Zhou, nhà

khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Neutron

NIST nói. "Hầu hết khung kim loại-hữu cơ

(MOF) đã được nghiên cứu để tách etylen mà

không phải là etan. Một vài loại MOF trong

số đó thậm chí đã được chứng minh đạt hiệu

quả tách tuyệt vời bằng cách hấp thụ có chọn

lọc etylen".

Theo các nhà khoa học, dưới kính hiển

vi, khung kim loại - hữu cơ trông giống một

tòa nhà chọc trời đang xây dở, bao gồm dầm

và không có tường. Bề mặt dầm chứa các

phân tử hydrocacbon nhất định, có khả năng

bám chắc. Hỗn hợp hai hydrocacbon được đổ

qua MOF, có thể tách một loại phân tử ra

khỏi hỗn hợp và cho phép các hydrocarbon

khác xuất hiện ở dạng tinh khiết.

Các nhà khoa học đã xây dựng hệ

thống của họ tại trường Đại học Texas ở San

Antonio và Đại học Công nghệ Thái Nguyên

ở Trung Quốc.

Vào năm 2012, các nhà nghiên cứu

khác tại NCNR đã phát hiện ra rằng một

khung kim loại hữu cơ đặc biệt được gọi là

MOF-74 đã tách nhiều loại hydrocacbon, bao

gồm etylen.

"Một vấn đề lớn trong ngành hóa học

là tìm cách phá vỡ liên kết chắc chắn giữa

cacbon và hydro", GS. Banglin Chen, trưởng

nhóm nghiên cứu cho biết. "Điều đó cho phép

bạn tạo ra nhiều vật liệu mới có giá trị.

Nghiên cứu trước đây đã chứng minh các hợp

chất chứa sắt peroxit có thể phá vỡ liên kết

đó".

Để phá vỡ liên kết trong phân tử

hydrocacbon, đầu tiên, hợp chất sẽ phải thu

hút phân tử. Bằng cách thay đổi thành của

khung MOF-74 để chứa đựng một cấu trúc

tương tự như hợp chất, phân tử được tách từ

hỗn hợp là etan.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhiễu xạ

neutron để phát hiện một phần của bề mặt

MOF thu hút etan và cho rằng cần cải tiến

hơn nữa quy trình này.



**************


Y DƯỢC Kỹ thuật tán xạ nơtron tạo ra các bản đồ 3-D trực tiếp đầu tiên của phân tử

nước trong quá trình dung hợp màng tế bào

Sự ra đời của bản đồ 3-D thể hiện sự

phân bố của các phân tử nước trong quá trình

dung hợp màng tế bào đang góp phần thúc

đẩy những nhận thức và hiểu biết khoa học về

sự phát triển của tế bào, từ đó, dẫn đến khả

năng phát triển các phương pháp điều trị mới

đối với các bệnh đòi hỏi kỹ thuật dung hợp tế

bào. Tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak

Ridge thuộc Bộ Năng lượng, các nhà nghiên

cứu đã áp dụng kỹ thuật nhiễu xạ nơtron để

thực hiện những quan sát trực tiếp đầu tiên về

các phân tử nước trong cấu trúc lớp lipid kép

được sử dụng để mô phỏng phản ứng dung

hợp màng tế bào.


Physical Chemistry Letters, cung cấp những

hiểu biết mới về các nhóm bệnh trong đó quá

trình dung hợp tế bào thông thường bị gián

đoạn, chẳng hạn như bệnh Albers-Schönberg

(là một bệnh rối loạn về hệ xương do sự biến

đổi lắng đọng canxi trong xương và là thể nhẹ

nhất của bệnh xương hóa đá -osteopetrosis),

tạo điều kiện cho việc phát triển các liệu pháp

tế bào dựa trên phương pháp dung hợp đối

với các bệnh thoái hóa, dẫn đến phương pháp

điều trị ngăn chặn sự hợp nhất tế bào giữa tế

bào ung thư và tế bào khỏe mạnh.

Khi hai tế bào kết hợp trong quá trình

thụ tinh, hay khi túi bọc màng hợp nhất trong

quá trình xâm nhập của vi rút, truyền tín hiệu

thần kinh, sự phát triển nhau thai và nhiều

chức năng sinh lý khác, các lớp màng kép có

tính bán thấm giữa các màng dung hợp cần

hợp nhất để trao đổi các thành phần bên

trong. Khi hai màng tiếp cận lẫn nhau, các lực

hydrat hóa tăng theo cấp số nhân, do đó, đòi

hỏi ở các màng nguồn lượng năng lượng đáng

kể để có thể hợp nhất với nhau. Việc lập bản

đồ phân bố của các phân tử nước chính là

chìa khóa để có thể nhận thức được quá trình

dung hợp.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị

tán xạ nơtron góc nhỏ (EQ-SANS) tại Phòng

thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) ở

Tennesse và thiết bị tán xạ nơtron góc nhỏ

sinh học (Bio-SANS) tại lò phản ứng chất

đồng vị mật độ cao (HFIR). Cả hai thiết bị

này đều có khả năng thực hiện chức năng

thăm dò ở những vị trí có cấu trúc nhỏ, kích

thước chỉ vài nanomet.

Nhà nghiên cứu Durgesh K. Rai đến từ

Nguồn Synchrotron Năng lượng cao thuộc

Đại học Cornell cho biết: “Chúng tôi sử dụng

các hạt nơtron để thăm dò các phân tử nước

vì tia X cũng như các kỹ thuật hình ảnh khác

không thể giúp quan sát hay nắm bắt chính

xác quá trình tổng hợp tế bào với tốc độc cực

nhanh. Ngoài ra, việc sử dụng 2 thiết bị EQ-

SANS và Bio-SANS với các hạt nơtron lạnh,

năng lượng thấp sẽ không gây tổn hại do ảnh

hưởng của tia bức xạ hoặc đưa các gốc tự do

có khả năng gây trở ngại đến hóa học lipid,

giống như khi sử dụng kỹ thuật tia X".

Bản đồ mật độ phân tử nước của nhóm

nghiên cứu cho thấy các phân tử nước tách ra

khỏi các bề mặt lipit trong giai đoạn phân lớp

ban đầu. Trong giai đoạn dung hợp trung

gian, được gọi là hemifusion, số lượng phân

tử nước giảm đáng kể và gắn chặt với nhau

trong những túi bọc màng xung quanh cuống

là "cầu nối" lipid có cấu tạo rất cong, có chức

năng gắn kết hai màng trước khi phản ứng

tổng hợp xảy ra hoàn toàn.

Shuo Qian, tác giả của nghiên cứu và

là nhà khoa học tán xạ nơtron tại ORNL, cho

biết: “Đối với các thí nghiệm tán xạ nơtron,

chúng tôi thay thế một số nguyên tử hydro

trong phân tử nước bằng nguyên tử


deuterium, điều này cho phép các nơtron

quan sát các phân tử nước trong quá trình

tổng hợp màng tế bào. Những thông tin, dữ

liệu của chúng tôi có thể là cơ sở để thực hiện

các nghiên cứu trong tương lai về các loại

thuốc tạo màng, protein màng tế bào và các

đoạn peptide trong phức hợp màng tế bào".



**************

Công nghệ phân tích ADN mới hứa hẹn rút ngắn thời gian phá án Các nhà khoa học Australia vừa thông

báo đã nghiên cứu thành công một phương

pháp giúp đếm được số lượng ADN mà một

người có thể giải phóng, mở ra hy vọng về

một "vũ khí mới" giúp các chuyên gia khám

nghiệm hiện trường vạch mặt tội phạm nhanh

chóng.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu của Đại học

Flinders, Nam Australia đã tạo ra một loại

thuốc nhuộm mới có thể sử dụng khi khám

nghiệm hiện trường các vụ án và giúp đội

pháp y xác định những đối tượng có mặt tại

hiện trường và thời điểm họ có mặt tại đó.

Trưởng nhóm nghiên cứu Adrian

Linacre cho rằng công nghệ này đã giúp hoàn

thiện đáng kể các công cụ phân tích ADN

hiện hành.

Theo chuyên gia Linacre, với các công

cụ hiện hành, rất khó để có thể phát hiện ai là

người đã để lại các dấu vết ADN tại hiện

trường. Nhưng với loại thuốc nhuộm mới, câu

trả lời thu được chỉ trong vòng trên dưới 1

phút.

Tác giả nghiên cứu khẳng định chỉ

trong khoảng 10 giây, thuốc nhuộm mới giúp

phát hiện tất cả các mẫu ADN tại hiện trường

và các chuyên gia khám nghiệm còn có thể

đếm số lượng ADN và từ đó biết được đặc

tính giải phóng ADN của người có mặt tại

hiện trường này.

Cũng nhờ cải tiến này mà việc có thu

được dấu vấn tay của hung thủ tại hiện trường

cũng trở nên ý nghĩa hơn bởi trên các dấu vân

tay cũng có ADN và từ việc đếm số mẫu

ADN đó sẽ phát hiện ra ai là người đã để lại.

Theo nghiên cứu, đàn ông giải phóng

ADN nhiều hơn phụ nữ và các ADN tập trung

nhiều hơn cả ở ngón tay cái. Và lượng giải

phóng ADN ở mỗi người thường không thay

đổi theo thời điểm nên việc xét nghiệm ADN

của đối tượng tình nghi tại bất kỳ thời điểm

nào hay với bàn tay bên phải hay bên trái

cũng đều cho kết quả đối chiếu phù hợp.



**************

Hàn Quốc: Ca ghép xương ngực nhân tạo bằng công nghệ in 3D đầu tiên

Nguồn: Bệnh viện Đại học Chungang Hàn Quốc

Trong bối cảnh công nghệ in ba chiều

(3D) đang được ứng dụng một cách rộng rãi

trên toàn thế giới, các nhà nghiên cứu Hàn

Quốc đã lần đầu tiên tiến hành ghép thành

công xương ngực và xương sườn chất liệu

titan bằng công nghệ in 3D cho bệnh nhân.

Bệnh viện Đại học Chungang Hàn

Quốc cho biết đã tạo ra được xương ngực và

xương sườn nhân tạo bằng công nghệ in 3D

và tiến hành cấy ghép cho bệnh nhân, tái tạo

lồng ngực thành công.

Bệnh nhân là một người đàn ông 55

tuổi, bị khối u mô mềm ác tính ở xương ngực

và xương sườn. Nếu để nguyên khối u này,

bệnh nhân sẽ khó sống được quá sáu tháng.

Nhóm bác sỹ bệnh viện Đại học

Chungang đã tiến hành chụp cắt lớp bằng

máy tính, xác định phạm vi tái tạo lại xương

ngực, rồi sau đó phối hợp với Viện nghiên

cứu công nghiệp Hàn Quốc (KITECH) tiến


hành chế tác xương ngực nhân tạo phù hợp

với bệnh nhân bằng công nghệ in 3D.

Bệnh viện Đại học Chungang cho biết

bệnh nhân đã được phẫu thuật thành công vào

ngày 19/9 và đang trong quá trình hồi phục.

Ca phẫu thuật ghép xương ngực bằng

công nghệ in 3D lần này là ca phẫu thuật đầu

tiên được thực hiện trong nước, và là ca thứ

sáu trên thế giới sau Tây Ban Nha, Italy, Mỹ,

Anh, Trung Quốc.

Lồng ngực nhân tạo lần này có chiều

dài 28,6cm, chiều rộng 17,2cm, là lồng ngực

nhân tạo lớn nhất trên thế giới được phẫu

thuật ghép thành công.



**************

Phân tích hình ảnh chụp CT giúp cảnh báo sớm nguy cơ đau tim Phương pháp mới phân tích hình ảnh

chụp cắt lớp vi tính (CT) có thể giúp dự đoán

những trường hợp có nguy cơ bị đau tim

nhiều năm trước khi bệnh xuất hiện.

Các nhóm chuyên gia thuộc Đại học

Oxford (Anh) và các viện nghiên cứu của

Đức, Mỹ vừa công bố phương pháp mới phân

tích hình ảnh chụp CT có thể giúp dự đoán

những trường hợp có nguy cơ bị đau tim

nhiều năm trước khi bệnh xuất hiện.

Theo công bố trên tạp chí y khoa danh

tiếng hàng đầu thế giới The Lancet, công

nghệ trên sử dụng các thuật toán để kiểm tra

lượng mỡ xung quanh các động mạch vành,

thông qua phân tích hình ảnh của lớp mỡ này

xuất hiện trên chụp CT tim người xét nghiệm.

Khi động mạch bị viêm, lượng mỡ đó

bị thay đổi và đóng vai trò như hệ thống cảnh

báo sớm cho phép dự đoán chính xác 30%

các cơn đau tim sẽ xảy ra.

Giáo sư y học tim mạch của Đại học

Oxford, Charalambos Antoniades, đánh giá:

“Nếu xác định được tình trạng viêm động

mạch của tim thì có thể dự đoán những động

mạch nào sẽ gây ra cơn đau tim. Công nghệ

mới có thể giúp đạt được những yêu cầu trên

thông qua phân tích hình ảnh chụp CT.”

Hầu hết các cơn đau tim là do sự tích

tụ mảng bám (chất béo lắng đọng) bên trong

động mạch, làm gián đoạn lưu thông máu.

Hiện nay, chụp CT sẽ giúp các bác sĩ xác

định được liệu động mạch có bị mảng bám

làm thu hẹp hay không.

Nhóm phát triển hy vọng trong thời

gian tới, Mỹ và châu Âu sẽ cấp chứng nhận

đối với công nghệ mới dự đoán bệnh đau tim

này.

Theo Giáo sư Antoniades, công nghệ

mới giúp xác định hiện tượng viêm động

mạch, dẫn đến tình trạng hẹp động mạch có

thể xảy ra bất kỳ lúc nào trong 5 năm sau đó.

Do đó, các bác sỹ có thể áp dụng các biện

pháp phòng ngừa nhằm ngăn chặn sự hình

thành của các mảng bám động mạch.

Giáo sư cho biết thêm mặc dù nhóm

nghiên cứu chưa ước tính được số lượng

chính xác các cơn đau tim mà công nghệ mới

có thể giúp ngăn chặn nhưng các tính toán

dựa trên nghiên cứu có thể đoán đúng từ 20%

đến 30% các trường hợp bệnh nhân xuất hiện

cơn đau tim đầu tiên.

Bệnh tim và đột quỵ là 2 nguyên nhân

tử vong lớn nhất trên toàn thế giới. Hiện một

công ty chuyên về ứng dụng công nghệ mới

của Đại học Oxford đang phát triển dịch vụ

cho phép phân tích và đưa ra kết quả chụp CT

trên toàn cầu trong vòng 24 giờ.

Theo baochinhphu.vn, 05/10/2018


**************


Trung Quốc đưa robot giúp phục hồi chi dưới vào thử nghiệm lâm sàng

Robot hỗ trợ vật lý trị liệu chi dưới của Trung Quốc - Ảnh: Internet

Theo tờ China Science Daily, Trung

Quốc đã phát triển một loại robot vật lý trị

liệu giúp phục hồi chi dưới và sẽ sớm được

đưa vào ứng dụng lâm sàng.

Robot vật lý trị liệu này được phát

triển bởi Avicrobot, một công ty công nghệ

cao tập trung vào phát triển robot dịch vụ và

là công ty con của Tập đoàn Công nghiệp

Hàng không Trung Quốc.

Theo ông He Chen, Tổng giám đốc

của Avicrobot, robot này tích hợp công nghệ

hàng không với phương pháp điều trị phục

hồi chức năng truyền thống. Nó có thể theo

dõi bệnh nhân trong thời gian thực, giúp tối

ưu hóa điều trị phục hồi chức năng.

Loại robot này được chế tạo bằng

composite linh hoạt và công nghệ in 3D, cho

phép bệnh nhân tùy chỉnh nó và sử dụng nó

để ngồi, đứng và đi bộ.

Avicrobot cũng hợp tác với Bệnh viện

Xijing ở Tây An, tỉnh Thiểm Tây, để phát

triển robot. Họ cùng nhau đưa ra một trung

tâm nghiên cứu robot phục hồi chức năng,

nhằm cung cấp thêm hỗ trợ dữ liệu cho những

robot như vậy trong tương lai.

Theo motthegioi.vn, 09/10/2018


**************

Tế bào gốc tự tổ chức thành phôi giả

Gastruloid Bảy ngày tuổi. Các hạt nhân

tế bào được đánh dấu màu xanh lam. Tế bào

tiền thân thần kinh (xanh) được phân bố dọc

theo trục trước sau. Tế bào tiền thân của chồi

đuôi (màu hồng) bị giới hạn ở cực sau của

gastruloid và biểu thị hướng kéo dài của nó.

Cơ thể động vật có vú được cấu tạo

ngay sau khi cấy phôi thai vào tử cung. Các

đường kính trước sau, thuộc lưng bụng và

giữa bên của cơ thể trở thành tổ chức dưới sự

kiểm soát của mạng lưới gen phối hợp phiên

mã của ADN ở những vùng khác nhau của

phôi thai. Nhóm nghiên cứu từ Đại học

Geneva (UNIGE), Đại học Cambridge-Anh,

và Viện Công nghệ Liên bang Lausanne

(EPFL) đã báo cáo khả năng tế bào gốc của

chuột để sản xuất phôi giả có khả năng tương

tự. Được tạo ra từ khoảng 300 phôi tế bào

gốc, những cấu trúc này, được gọi là

gastruloids, cho thấy những đặc điểm phát

triển có thể so sánh được với phần sau của

phôi thai từ 6 đến 10 ngày.


Nature cho thấy ba mạng lưới phôi chính được

hình thành theo hệ thống biểu hiện gen tương

tự như của phôi. Do đó Gastruloids có tiềm

năng đáng kể cho việc nghiên cứu giai đoạn

đầu của sự phát triển phôi bình thường hoặc

bệnh lý ở động vật có vú. Nghiên cứu này là

quá trình phối hợp sự hình thành phôi sớm của

động vật có vú bị cản trở bởi những khó khăn

trong việc thu thập chúng. Nhóm nghiên cứu

của Alfonso Martinez Arias - Giáo sư tại Khoa

Di truyền học của Đại học Cambridge, gần đây

đã phát hiện ra rằng, trong những điều kiện

nhất định, tế bào gốc phôi thai có thể tập hợp

thành ba chiều giúp kéo dài sự trao đổi. Những

thực thể này được gọi là "gastruloids" hiển thị

các đặc tính khác nhau của giai đoạn đầu của

sự phát triển phôi thai.


Denis Duboule, Giáo sư tại Khoa Di

truyền và Tiến hóa của Khoa Khoa học

UNIGE và Viện Thụy Sĩ giải thích: “Để xác

định liệu gastruloids có tổ chức thành cấu trúc

phôi giả hay không, chúng tôi đã mô tả mức

độ hoạt hóa di truyền của chúng ở các giai

đoạn phát triển khác nhau. cho nghiên cứu

ung thư thực nghiệm của EPFL. Các nhà

nghiên cứu đã xác định và định lượng RNA

được sao chép từ các gastruloids và so sánh

gen được biểu hiện bằng phôi chuột ở các giai

đoạn phát triển tương đương”.

Leonardo Beccari, Naomi Moris - đồng

tác giả nghiên cứu cho biết: "Các cấu trúc

Gastruloids hình thành tương tự như phần sau

của phôi, có chương trình phát triển hơi khác

so với phần đầu. Những phôi giả thể hiện gen

đặc trưng của các loại tế bào tiền thân khác

nhau cần thiết cho cấu tạo của mô trong tương

lai. Sự phức tạp của biểu hiện gen tăng theo

thời gian, với sự xuất hiện dấu hiệu từ các

dòng tế bào phôi khác nhau, giống như cấu

trúc quan sát trong phôi điều khiển”.

Trong quá trình hình thành các đường

kính trước sau, lưng bụng và giữa bên của các

gastruloids, các gen Hox được tạo ra, thường

được kích hoạt theo thứ tự tuần tự chính xác

trong phôi, được kích hoạt tốt trong

gastruloids được trồng trong ống

nghiệm.Mehmet Girgin, nhà di truyền học tại

EPFL cho biết: “Việc thực hiện mạng lưới

gen Hox theo thời gian, bắt chước đuôi của

phôi, khẳng định mức độ tự tổ chức cao của

gastruloids”.

Những phôi nhân tạo này trong một số

trường hợp sẽ mang đến phương pháp thay

thế để thử nghiệm động vật, phù hợp với 3Rs.

Nguyên tắc 3R (giảm, thay thế, tinh chỉnh) đã

tự thiết lập quốc tế làm nền tảng của phương

pháp tiếp cận đạo đức áp dụng cho thử

nghiệm động vật. Nó nhằm mục đích giảm số

lượng động vật được sử dụng, tinh chỉnh

những điều kiện thí nghiệm để cải thiện sức

khỏe động vật, và cuối cùng cố gắng thay thế

các mô hình động vật bằng phương pháp thử

nghiệm khác bất cứ khi nào có thể.

Gastruloids sẽ bổ sung cho việc sử dụng phôi

động vật, do đó làm giảm số lượng của chúng

trong nghiên cứu về sự phát triển phôi của

động vật có vú.



**************

Kỹ thuật mới phát hiện sớm bệnh Lyme

Các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ đã phát

triển kỹ thuật phát hiện vi khuẩn bệnh Lyme

sớm hơn so với các xét nghiệm hiện tại, cho

phép bệnh nhân được điều trị sớm hơn.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí

Clinical Inffectious Diseases.

Các kỹ thuật mới có thể phát hiện ra

tình trạng nhiễm trùng do vi khuẩn Lyme với

tốc độ nhanh hơn ba tuần so với các xét

nghiệm dựa vào kháng thể gián tiếp hiện nay

được thực hiện từ năm 1994. Một ưu điểm

khác của các xét nghiệm mới là kết quả

dương tính trong máu cho thấy bệnh nhiễm

trùng đang hoành hành và cần được điều trị

ngay lập tức, cho phép ngăn ngừa các vấn đề

sức khỏe lâu dài. Các kỹ thuật phát hiện ADN

hoặc protein từ vi khuẩn bệnh Lyme Borrelia

burgdorferi.

"Những xét nghiệm trực tiếp này là

cần thiết vì bạn có thể mắc bệnh Lyme nhiều

lần, các đặc trưng thường không được chẩn

đoán và các xét nghiệm thông thường hiện đã

được Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm

Hoa Kỳ (FDA) thông qua, không thể phân

biệt bệnh nhiễm trùng đang hoành hành với

bệnh nhiễm trùng trước đây đã được chữa

khỏi", Steven Schutzer, trưởng nhóm nghiên

cứu nói. "Vấn đề đang trở nên tồi tệ hơn vì

bệnh Lyme đã gia tăng với số lượng 300.000

người bị mắc bệnh mỗi năm ở Hoa Kỳ và căn


bệnh này đang lan rộng khắp cả nước và trên

toàn thế giới".

Bệnh Lyme có biểu hiện thường

xuyên, nhưng không phải lúc nào cũng rõ nét,

bao gồm một vòng đỏ hoặc phát ban da mắt

bò. Khi không bị phát ban, cần có một xét

nghiệm đáng tin cậy tại phòng thí nghiệm và

tốt nhất là thử nghiệm xem có bệnh hay

không. Xét nghiệm bệnh Lyme được FDA

chấp thuận chỉ dựa vào việc phát hiện các

kháng thể mà hệ miễn dịch của cơ thể tạo ra

để đáp ứng với căn bệnh này. Xét nghiệm

kháng thể đơn lẻ không phải là một chỉ số

bệnh mà là một chỉ số phơi nhiễm trong quá

khứ hoặc hiện tại.

Schutzer cho biết: “Các xét nghiệm

mới phát hiện trực tiếp ADN của tác nhân

gây bệnh Lyme theo cách chính xác hơn và

không cho các kết quả dương tính giả giống

như các xét nghiệm gián tiếp đã được FDA

chấp thuận hiện nay. Không đáng ngạc nhiên

nếu các xét nghiệm trực tiếp bệnh Lyme được

bổ sung vào danh sách dài các xét nghiệm

trực tiếp được FDA chấp thuận sử dụng cho

các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn, nấm và

virus khác, bao gồm Staphylococcus,

Streptococcus, Candida, cúm, HIV, herpes và

viêm gan".



**************

Quy trình in 3D tế bào để tạo ra mô người như gân và dây chằng

Nhờ có công nghệ hiện nay, chúng ta

có thể in 3D các tác phẩm điêu khắc, các bộ

phận cơ khí, chi giả, thậm chí cả súng và thực

phẩm. Nhưng, một nhóm kỹ sư y sinh tại

trường Đại học Utah đã đưa ra phương pháp

in 3D các tế bào để tạo ra mô người như dây

chằng và gân, quá trình này sẽ cải thiện đáng

kể khả năng phục hồi của bệnh nhân. Một

người có gân hoặc dây chằng tổn thương hoặc

bị thoát vị đĩa đệm có thể chỉ cần in mô mới

thay thế để cấy vào vùng tổn thương. Nghiên

cứu đã được công bố trên Tạp chí Tissue

Engineering.

"Phương pháp mới sẽ cho phép bệnh

nhân nhận mô thay thế mà không cần phẫu

thuật thêm và không phải lấy mô từ các vị trí

khác, là nguồn gốc của vấn đề", Robby

Bowles, phó giáo sư kỹ thuật y sinh và là

đồng tác giả nghiên cứu nói.

Mất hai năm để nghiên cứu phương

pháp in 3D liên quan đến việc lấy tế bào gốc

từ chất béo của chính cơ thể bệnh nhân và in

trên một lớp hydrogel để tạo thành gân hoặc

dây chằng, sau này sẽ được nuôi cấy trong

ống nghiệm trước khi được cấy ghép. Nhưng

đây là một quá trình rất phức tạp vì loại mô

liên kết đó được tạo thành từ nhiều tế bào

khác nhau trong những mẫu phức tạp. Ví dụ,

các tế bào tạo nên gân hoặc dây chằng sau đó

dần dần được chuyển thành các tế bào xương

để mô có thể bám vào xương.

"Đây là kỹ thuật được kiểm soát rất

chặt chẽ để tạo ra một mô hình tổ chức của

các tế bào mà bạn không thể có được bằng

các công nghệ cũ", PGS. Bowles nói. "Kỹ

thuật cho phép chúng tôi đặt các tế bào vào

các vị trí mong muốn”.

Để làm được điều đó, nhóm nghiên

cứu đã phối hợp với công ty Carterra có trụ sở

ở thành phố Salt Lake để chế tạo thiết bị vi

lỏng cho y học. Các nhà khoa học đã sử dụng

máy in 3D của công ty Carterra thường được

sử dụng để in kháng thể cho các ứng dụng

sàng lọc ung thư. Nhưng nhóm nghiên cứu đã

chế tạo đầu in đặc biệt cho máy in, có thể đặt

các tế bào của người theo cách có kiểm soát.

Để chứng minh khái niệm, nhóm nghiên cứu

đã in các tế bào biến đổi gen phát sáng huỳnh

quang để hình dung ra sản phẩm cuối cùng.

Hiện nay, mô thay thế dùng cho bệnh

nhân có thể được lấy từ một bộ phận khác của


chính cơ thể bệnh nhân hoặc đôi khi từ một

xác chết, nhưng chất lượng kém. Đĩa cột sống

là cấu trúc phức tạp với các giao diện xương

cần được tái tạo để cấy ghép thành công. Kỹ

thuật in 3D này có thể giải quyết những vấn

đề đó.

Bowles, chuyên gia nghiên cứu cơ

xương, cho rằng công nghệ hiện đang được

thiết kế để tạo ra dây chằng, gân và đĩa cột

sống, cũng có thể được sử dụng cho bất kỳ

loại ứng dụng kỹ thuật mô nào. Công nghệ

còn có khả năng được áp dụng để in 3D tất cả

các cơ quan, ý tưởng đã được các nhà khoa

học nghiên cứu trong nhiều năm. Bên cạnh

đó, công nghệ đầu in có thể được điều chỉnh

cho mọi loại máy in 3D.



**************

Công cụ ADN mới dự đoán chiều cao, có triển vọng đánh giá nguy cơ mắc các bệnh nặng

Công cụ ADN mới do nhóm nghiên

cứu tại trường Đại học Michigan đưa ra, có

thể dự đoán chính xác chiều cao của mọi

người và quan trọng hơn là đánh giá nguy cơ

mắc các bệnh nặng như bệnh tim và ung thư.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí

Genetics.

Lần đầu tiên, công cụ hoặc thuật toán

đưa ra các yếu tố dự đoán những đặc điểm

của con người như chiều cao, mật độ xương

và thậm chí trình độ học vấn mà một người có

thể đạt được, hoàn toàn dựa vào bộ gen

người. Nhưng các ứng dụng sẽ không dừng

lại ở đó.

"Dù chúng tôi đã xác nhận công cụ

mới cho ra ba kết quả, nhưng chúng tôi có thể

áp dụng phương pháp này để dự đoán những

đặc điểm phức tạp khác liên quan đến nguy

cơ sức khỏe như bệnh tim, tiểu đường và ung

thư vú", Stephen Hsu, trưởng nhóm nghiên

cứu nói. "Đây mới chỉ là sự khởi đầu”. Các

ứng dụng khác sẽ cho phép bác sĩ can thiệp

sớm trong việc chăm sóc bệnh nhân và ngăn

ngừa hoặc cản trở sự tiến triển của bệnh.

Nghiên cứu đã phân tích cấu trúc di

truyền hoàn chỉnh của gần 500.000 người

trưởng thành ở Anh bằng cách sử dụng máy

học, nơi máy tính “học” từ dữ liệu. Trong các

thử nghiệm xác nhận, máy tính đã dự đoán

chính xác chiều cao của mọi người với độ sai

lệch trong khoảng một inch. Dù những dự báo

về mật độ xương và trình độ học vấn không

chính xác, nhưng lại đủ để xác định những cá

nhân có nguy cơ có mật độ xương rất thấp do

loãng xương hoặc có nguy cơ gặp khó khăn

trong học tập.

Phương pháp xét nghiệm di truyền

truyền thống thường tìm kiếm sự thay đổi cụ

thể trong gen hoặc nhiễm sắc thể của một

người, cho thấy nguy cơ cao mắc các bệnh

như ung thư vú. Mô hình của trường Đại học

Michigan xem xét nhiều điểm khác biệt về di

truyền và đưa ra dự báo dựa vào hàng chục

nghìn biến thể.

Sử dụng dữ liệu từ Ngân hàng sinh học

của Anh, một nguồn thông tin y tế quốc tế,

nhóm nghiên cứu đã đưa thuật toán vào hoạt

động để đánh giá ADN của mỗi người tham

gia và dạy cho máy tính xác định những điểm

khác biệt này.

"Thuật toán xem xét cấu trúc di truyền

và chiều cao của mỗi người", Hsu nói. "Máy

tính “học” từ mỗi người và cuối cùng đưa ra

dự đoán có thể xác định chiều cao của người

đó dựa vào bộ gen".


Các nhà khoa học sẽ tiếp tục cải thiện

thuật toán, trong khi khai thác các bộ dữ liệu

lớn, đa dạng hơn. Việc làm này sẽ tiếp tục xác

nhận các kỹ thuật và giúp đưa ra cấu trúc di

truyền về những đặc điểm quan trọng và nguy

cơ bệnh tật.

Với khả năng tính toán lớn hơn và giảm

chi phí lập trình tự ADN, trước đây được cho

là mất đến 10 năm, thì giờ đây thời gian này sẽ

giảm hơn nhiều nhờ có nghiên cứu mới.

"Chúng tôi tin rằng đây là tương lai của y

học", ông Hsu nói. "Đối với bệnh nhân, xét

nghiệm gen có thể được thực hiện một cách

đơn giản với chi phí khoảng 50 USD. Khi

chúng tôi tính toán các yếu tố dự đoán bệnh di

truyền, các bác sỹ có thể thực hiện can thiệp

sớm để tiết kiệm hàng tỷ đô la chi phí điều trị

và quan trọng hơn là cứu sống người".



**************

Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc tạo ra "lưu huyết não đồ" mới

Nhóm nghiên cứu chung do nhà

nghiên cứu Kim Chang-keun thuộc Trung

tâm tiêu chuẩn tham chiếu quốc gia và giáo

sư Kim dong-eok thuộc Bệnh viện Ilsan, Đại

học Dongkuk đứng đầu, đã tìm ra một lỗi lớn

trong "Lưu huyết não đồ" (tức bản đồ lưu

lượng máu não) được giới y tế sử dụng rộng

rãi hơn 100 năm qua.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân

tích dữ liệu lớn như video về não bộ của hơn

1.100 bệnh nhân bị nhồi máu não, phát hiện

ra rằng vùng động mạch não giữa rộng hơn

nhiều so với biểu thị trên "Lưu huyết não đồ."

Phương pháp điều trị với trường hợp

động mạch não bị tắc nghẽn ở một nơi, khác

nhiều với khi bị tắc nghẽn ở trên hai nơi.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân

chia nhỏ video não bộ thành 800 phần, rồi sau

đó tìm ra những vùng trùng lặp, tạo ra "Lưu

huyết não đồ độ phân giải cao" mới.

Chỉ cần so sánh video não bộ của bệnh

nhân với bản đồ này, là sẽ có thể tìm ra được

vị trí mạch máu bị tắc nghẽn.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch dựa vào

dữ liệu video não quy chuẩn để lập ra hệ

thống chẩn đoán tự động trên nền tảng trí tuệ

nhân tạo, bổ trợ cho công tác chẩn đoán, điều

trị của các bác sỹ.

Bệnh mạch máu não gây tắc hoặc vỡ

mạch máu ở não, là nguyên nhân gây tử vong

cao thứ ba đối với người Hàn Quốc sau ung

thư và các bệnh về tim và đang chó chiều

hướng gia tăng đáng kể gần đây.



**************

Colombia phát triển kỹ thuật mới chống đào thải sau ghép tạng

Theo phóng viên TTXVN tại Nam Mỹ,

ngày 16/10, các nhà nghiên cứu y học của

Colombia cho biết đã phát triển một kỹ thuật

mới sử dụng liệu pháp tế bào gốc chống lại sự

đào thải của cơ quan được cấy ghép, góp phần

đem lại thành công cho các ca ghép tạng.

Chương trình nghiên cứu do 22 chuyên

gia gồm các bác sỹ phẫu thuật, thú y, nhà

nghiên cứu sinh học phân tử, huyết học và

bênh lý thuộc Đại học Valle, bang Tây Nam

Valle del Cauca, thực hiện.

Các chuyên gia y tế Colombia đã thử

nghiệm kỹ thuật tiên tiến này trên những con

lợn được ghép phổi.

Kết quả cho thấy không có những triệu

chứng đào thải ghép tạng thông thường như

giảm chức năng phổi, khó chịu, đau, viêm, sốt

và suy hô hấp.

Dự kiến, phương pháp mới này sẽ

được thử nghiệm lên cơ thể người vào năm

tới, đặc biệt ở những bệnh nhân suy thận.

Nếu đạt hiệu quả, các bác sỹ của

Colombia sẽ áp dụng kỹ thuật trên sang


những bộ phận khác của cơ thể người như

tim, gan và tuyến tụy.

Theo số liệu thống kê của Viện Y tế

quốc gia Colombia, năm ngoái, các bác sỹ

nước này đã thực hiện hơn 1.000 ca ghép tạng

cho bệnh nhân, chủ yếu là ghép thận, gan và

tim.

Tại Mỹ Latinh, tỷ lệ người hiến tạng

cao nhất là ở Uruguay, Brazil và Argentina



**************

Phát hiện mới có thể giúp ngăn ngừa sinh non

Các nhà nghiên cứu giả thiết việc ức chế một

protein hệ thống miễn dịch riêng biệt có thể ngăn ngừa sinh non (Nguồn: Steve_Allen/Depositphotos)

Nghiên cứu mới của nhóm chuyên gia

Trường Đại học Connecticut đã trình bày một

giả thuyết nhằm giải thích cơ chế nguyên

nhân kết quả gây sinh non. Nghiên cứu đã đề

xuất một loại protein đặc biệt, do thống miễn

dịch giải phóng ra, có thể là nguyên nhân

chính gây sinh non và việc ức chế sự giải

phóng protein này có thể ngăn ngừa chuyển

dạ sớm.

Một em bé sinh ra có tuổi thai dưới 37

tuần tuổi sẽ được coi là sinh non, và đây là

nguyên nhân phổ biến nhất gây tử vong ở trẻ

sơ sinh trên toàn thế giới. Hiện tượng này

nguy hiểm, tiềm ẩn nhiều nguy cơ cho bà mẹ

và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe đứa

trẻ về sau. Những em bé sinh non dễ bị suy

hô hấp, chậm phát triển thần kinh, mắc bệnh

phổi mãn tính, là nguyên nhân hàng đầu dẫn

đến tình trạng tử vong ở trẻ sơ sinh. Mặc dù

chúng ta đều biết có một số yếu tố nguy cơ

góp phần gây sinh non (bao gồm hút thuốc lá,

tiểu đường và căng thẳng) nhưng nguyên

nhân hoặc cơ chế kích thích sinh sớm như vậy

vẫn chưa được biết rõ.

Nghiên cứu trước đây đã cho thấy,

trong nước ối của những người phụ nữ bị sinh

non này có một lượng lớn chất cytokine.

Cytokine là các protein miễn dịch quan trọng

được sản sinh ra để đáp ứng với nhiễm trùng,

và chúng còn có chức năng điều chỉnh hành

vi của nhiều loại tế bào khác nhau. Các nhà

nghiên cứu nghi ngờ rằng phản ứng miễn

nhiễm này có thể đã gây ra hiện tượng sinh

non. Đây là phản ứng này vốn bị ức chế trong

quá trình mang thai.

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, các

nhà nghiên cứu đã gây nhiễm khuẩn các tế bào

gốc trung mô lấy từ nước ối và đường sinh dục

nữ. Mục đích chính là để quan sát cytokine

nào sẽ được các tế bào giải phóng ra để phản

ứng lại với tình trạng nhiễm khuẩn này.

Kết quả ban đầu cho thấy đầy bất ngờ.

Nhóm nghiên cứu đã xác định được cytokine

đặc biệt có thể tích lớn được gọi là yếu tố

kích thích tăng bạch cầu hạt đại thực bào

(GM-CSF). Cytokine này được biết là tế bào

kích thích nhanh sự phát triển tạo thành các

đại thực bào, là các tế bào hệ thống miễn dịch

“dung nạp” các chất lạ. Hiện các nhà khoa

học chưa biết chính xác vai trò của các đại

thực bào trong giai đoạn mang bầu nhưng các

nhà khoa học nhận thấy thể tích của các đại

thực bào này có sự gia tăng mạnh trước khi

người phụ nữ sinh con.

Trong giai đoạn cuối cùng của nghiên

cứu, nhóm nghiên cứu tiến hành kiểm tra xem

xét liệu việc ức chế sản xuất GM-CSF có thực

sự ngăn được tình trạng sinh non hay không.

May mắn thay, hiện trên thị trường đã có

những loại thuốc được phát triển để ngăn

chặn GM-CSF, đặc biệt nó có tiềm năng

trong điều trị viêm khớp dạng thấp. Họ đã thử

nghiệm thuốc này trên mô hình chuột, kết quả

thu được khá ấn tượng, tỷ lệ sinh non giảm từ

khoảng 66% xuống còn 25% ở chuột được

điều trị bằng chất ức chế GM-CSF.


Mặc dù vẫn còn quá sớm để chắc chắn

GM-CSF là nhân tố gây sinh non, nhưng các

nhà nghiên cứu rất vui mừng với những bước

tiến trong nghiên cứu này. Họ cũng đang tiến

hành nghiên cứu trên người để đưa ra kết luận

chính xác hơn. Công trình nghiên cứu đã

được công bố trên tạp chí Reproductive

Sciences mới đây.



**************

Phát triển thành công nền tảng vắc-xin phổ quát giá rẻ hơn

Các nhà nghiên cứu Trường Đại học

Texas Medical Branch tại Galveston đã phát

triển thành công phương pháp sản xuất vắc-

xin ít tốn kém hơn, có thể cắt giảm chi phí

sản xuất và bảo quản vắc-xin tới 80% mà

không làm giảm mức độ an toàn và hiệu quả

của vắc-xin. Những phát hiện này đã được

công bố trên tạp chí EBioMedicine.

Vắc-xin là phương pháp phòng ngừa và

tiêu diệt các bệnh truyền nhiễm hiệu quả nhất.

Hiện nay, nhiều văcxin phải được sản xuất

trong nuôi cấy tế bào hoặc trứng, chi phí rất

cao và có thể mang các nguy cơ lây nhiễm.

Ngoài ra, hầu hết các vắc-xin phải được bảo

quản lạnh trong quá trình vận chuyển từ nhà

sản xuất đến phòng tiêm chủng, chăm sóc sức

khỏe. Ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới,

các yêu cầu lưu trữ lạnh như vậy có thể đóng

góp tới hơn 80% chi phí vắc-xin.

“Việc tạo ra được công nghệ có khả

năng cải tiến chu trình nuôi cấy tế bào hoặc

trứng và bảo quản lạnh vắc-xin sẽ làm thanh

đổi lớn cách thức sản xuất và phát triển vắc-

xin. Quan trọng hơn nữa là, công nghệ sản

xuất vắc-xin này sẽ là nền tảng phổ quát cho

sự phát triển các loại vắc-xin sống, giảm

động lực đối với nhiều tác nhân gây bệnh là

vi rút”, giáo sư Pei-Yong Shi, khoa sinh hóa

và sinh học phân tử của UTMB cho biết.

Để đạt được mục tiêu đề ra, nhóm

nghiên cứu UTMB đã nỗ lực phát triển được

một loại vắc-xin Zika sống dưới dạng ADN.

Khi ADN được chuyển vào trong cơ thể, nó

sẽ phóng vắc-xin vào trong các tế bào của

chúng ta, lúc này cơ thể sẽ phản ứng lại bằng

cách sản xuất ra các kháng thể và các các đề

kháng miễn dịch bảo vệ khác.

Với phương pháp sản xuất này, sẽ

không cần phải sản xuất vắc-xin trong nuôi

cấy tế bào hoặc trứng tại các nhà máy. Hơn

nữa các phân tử ADN có giá ổn định, vắc-xin

sẽ không bị hết hạn ở nhiệt độ ấm và có thể

dự trữ ở nhiệt độ phòng trong nhiều năm nên

sẽ giảm được khá nhiều chi phí sản xuất và

bảo quản.

Sau khi tiến hành thử nghiệm vắc-xin

trên mô hình động vật, nhóm nghiên cứu nhận

thấy nền tảng ADN hoạt động rất hiệu quả ở

chuột. Chỉ sau một mũi tiêm duy nhất với liều

thấp, vắc-xin zika ADN đã bảo vệ chuột khỏi

nhiễm vi-rút Zika, lây truyền từ mẹ sang thai

trong thai kỳ, nhiễm trùng đường sinh dục

nam và các tổn thương khác.

“Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng

minh rằng, sau khi tiêm một liều thấp duy

nhất, loại vắc-xin ADN này có thể tạo ra khả

năng miễn dịch bảo vệ bão hòa. Nhóm nghiên

cứu hiện sẽ tiếp tục thử nghiệm nền tảng

vaccine Zika đầy hứa hẹn này và sau đó áp

dụng nền tảng này cho các loại virus khác”.

Shi nói.

Theo vnreview.vn, 15/10/2018


**************


Điều trị rắn cắn bằng phương pháp tiêm hạt nano

Theo ước tính của tổ chức Y tế thế giới

WHO, mỗi năm có ít nhất 2,5 triệu trường

hợp bị rắn độc cắn, trong đó, hơn 100.000 ca

tử vong và gần 400.000 người bị tổn thương

về thể chất như bị biến chứng nặng dẫn đến

mất chi. Mới đây, các nhà khoa học đã báo

cáo trong tạp chí Các bệnh nhiệt đới bị lãng

quên PLOS đã mô tả một phương pháp mới

để điều trị vết cắn rắn, trong đó, họ sử dụng

các hạt nano để liên kết với độc tố có trong

nọc độc và từ đó, ngăn chặn sự lây lan nọc

độc trong cơ thể.

Phương pháp điều trị tiêu chuẩn cho

trường hợp bệnh nhân bị rắn cắn là tiêm trực

tiếp vào tĩnh mạch các phân tử miễn dịch IgG

có khả năng nhận biết nọc độc. Tuy nhiên,

các liệu pháp chống ung thư như vậy phải

được quản lý nhanh chóng cũng như phải

được thực hiện bởi đội ngũ nhân viên y tế có

trình độ tay nghề cao, được đào tạo bài bản,

thì mới mang lại hiệu quả cao trong việc loại

bỏ một số nọc độc cụ thể. Do đó, ơhương

pháp điều trị rắn cắn được áp dụng ở những

khu vực, môi trường nông thôn và có chức

năng và hoạt động điều trị các mức độ tổn

thương khác nhau do rắn cắn.

Trong nghiên cứu mới, Kenneth Shea,

thuộc trường Đại học California (Hoa Kỳ),

Irvine, và các đồng nghiệp đã chế tạo ra các

hạt nano có khả năng liên kết với một độc tố

mạnh trong nọc độc và sau đó cô lập một loạt

các phân tử phospholipases A2 (PLA2) và

phân tử chất độc ba ngón tay (3FTX) tìm thấy

trong nọc độc của họ rắn hổ Elapidae. Họ rắn

hổ Elapidae là một gia đình lớn gồm các thành

viên là các loài rắn độc bao gồm cobras, kraits,

rắn hổ, rắn biển, rắn san hô và mamba. Các

nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm tiêm

trực tiếp các liều lượng khác nhau của hạt

nano thông qua lớp da để xem xét khả năng

loại bỏ độc tố trong nọc độc của rắn hổ mang

phun nọc cổ đen (tên tiếng Anh: The black-

necked spitting cobra, tên khoa học là Naja

nigricollis) của các hạt nano. Loài rắn hổ mang

này thường sinh sống tại các vùng sa mạc ở

Nam Phi (cụ thể là ở các sa mạc phía bắc và

trung tâm Namibia). Vết cắn của chúng có thể

gây hoại tử da nghiêm trọng, dẫn đến tổn

thương mô vĩnh viễn ở các nạn nhân.

Trong các thí nghiệm trên các tế bào

đã được phân lập, nhóm nhận thấy rằng các

hạt nano có khả năng loại bỏ một loạt các

phân tử PLA và 3FTX trong nọc độc của rắn

Elapidae. Bên cạnh đó, thử nghiệm hợp tác

với José María Gutiérrez từ Viện Clodomiro

Picado (Universidad de Costa Rica) cũng đã

chứng minh rằng phương pháp tiêm các hạt

nano vào tại vị trí tiêm nọc độc giúp làm giảm

thiểu đáng kể các tác dụng của tác dụng hoại

tử điển hình - bao gồm phồng rộp và loét -

nọc độc. Thử nghiệm tiêm các hạt nano vào

cơ thể chuột không có nọc độc không ảnh

hưởng đến lớp da cũng như không gây độc

tính mang tính hệ thống.

Các nhà nghiên cứu khẳng định:

"Phương pháp tiêm trực tiếp dưới da các hạt

nano tại chính vị trí và sau khi bệnh nhân bị

rắn cắn là phương pháp có tính ổn định cao,

chi phí thấp, giúp ngăn chặn hoặc làm giảm

thiểu mức độ tổn thương cục bộ, đồng thời,

giảm thiểu sự phân bố một cách có hệ thống

của độc tố sau khi xâm nhập".



**************


Đột phá trong nghiên cứu phương pháp chẩn đoán lao sớm

Ảnh minh họa. (Nguồn: Your Health Remedy)

Các nhà khoa học quốc tế ngày 25/10

công bố một phương pháp mới chẩn đoán

sớm nguy cơ mắc bệnh lao, theo đó có thể

cứu sống hàng trăm nghìn trẻ em mỗi năm.

Tuyên bố được nhóm các nhà khoa học thuộc

Quỹ nghiên cứu về bệnh lao KNCV đưa ra

trong một hội nghị quốc tế về bệnh lao tổ

chức ở La Haye (Hà Lan).

Ước tính mỗi năm trên thế giới có

khoảng 240.000 trẻ em tử vong vì bệnh lao.

Đây là căn bệnh có thể chữa được nếu được

chẩn đoán và điều trị kịp thời. Số liệu thống

kê cho thấy có tới 90% số các ca tử vong do

bệnh lao ở trẻ em là những trường hợp không

được điều trị.

Các phương pháp chẩn đoán lao hiện

tại dựa trên xét nghiệm mẫu đờm từ khí quản

thấp của bệnh nhân. Tuy nhiên, trẻ dưới 5

tuổi chưa có phản xạ khạc đờm, do đó các

bệnh nhi này phải trải qua thủ thuật xâm lấn

lấy mẫu xét nghiệm gây đau đớn và phải ở lại

bệnh viện theo dõi ít nhất một ngày.

Theo phương pháp mới được công bố,

xét nghiệm mẫu phân của trẻ em dưới 5 tuổi

có thể phát hiện vi khuẩn lao. Biện pháp đơn

giản này có thể thực hiện được ở các cộng

đồng hẻo lánh, thay vì phải thực hiện tại các

bệnh viện lớn như phương pháp xâm lấn hiện

nay.

Giám đốc điều hành Quỹ nghiên cứu

bệnh lao KNCV Kitty van Weezenbeek nhấn

mạnh tiềm năng sử dụng phương pháp nêu

trên rất lớn vì có thể chẩn đoán bệnh lao ở

cấp độ y tế thấp nhất và có thể thực hiện với

hàng trăm nghìn người.

Trong khi đó, chuyên gia Petra de Haas

thuộc KNCV nhận định "đây thực sự là một

bước đột phá, bởi phương pháp này có thể

thực hiện được ở cả các phòng thí nghiệm quy

mô nhỏ" và sẽ giúp cứu sống nhiều bệnh nhi

trong số 650 trẻ tử vong vì bệnh lao mỗi ngày.

Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO),

bệnh lao là căn bệnh truyền nhiễm gây tử

vong nhiều nhất trên thế giới, với hơn 1,7

triệu ca tử vong trên toàn cầu trong năm

2017. Mặc dù vậy, trên thực tế, các khoản chi

phí cho việc nghiên cứu bệnh lao trên thế giới

hiện mới chỉ bằng 1/10 so với nghiên cứu

HIV/AIDS.



**************

Thiết bị dán cảnh báo tình trạng sức khỏe làm từ giấy

Sau một cuộc phẫu thuật tim, việc tự

theo dõi ở nhà của bệnh nhân mà không có sự

can thiệp của bác sỹ thường có nhiều rủi ro và

nguy hiểm. Do đó, hãy tưởng tượng bạn có thể

tự theo dõi tình trạng trái tim của mình chỉ

bằng cách dán một miếng dán đơn giản lên cơ

thể. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Purdue đã

và đang từng bước thực tế hóa giải pháp này.

Nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí

ACS Advanced Materials and Interfaces.

"Lần đầu tiên, chúng tôi tạo ra các

cảm biến điện tử làm từ giấy, ai cũng có thể

dán lên da, giảm các chi phí điều trị cá

nhân", Ramses Martinez, chủ nhiệm đề tài

nghiên cứu và là PGS. kỹ thuật công nghiệp

và y sinh tại Đại học Purdue, cho biết.

Các "nhãn dán thông minh" được làm

từ cellulose có đặc tính tương thích sinh học

và thoáng khí. Chất liệu này được dùng để

theo dõi các hoạt động thể chất và cảnh báo

người đeo về những rủi ro sức khỏe có thể

xảy ra theo thời gian thực. Bên cạnh đó,

chuyên gia y tế có thể sử dụng miếng dán như

các cảm biến cấy ghép để theo dõi tình trạng

giấc ngủ của bệnh nhân vì chúng hoàn toàn

tương thích và không gây ra bất kỳ phản ứng

bất lợi nào cho các cơ quan trong cơ thể. Các


vận động viên cũng có thể sử dụng công nghệ

này để theo dõi cơ thể của họ trong khi tập

thể dục và bơi lội.

Những miếng dán này được thiết kế

theo hình dạng uốn khúc giúp cho thiết bị

mỏng và căng ra giống da người để người

dùng không hề có cảm giác là đang đeo chúng.

Để khắc phục hạn chế của vật liệu giấy

là nhanh bị phân rã khi bị ướt do nước hoặc

mồ hôi, miếng dán được phủ một lớp phân tử

chống nước, dầu, bụi và vi khuẩn. Chi phí cho

một nhãn dán thông minh khoảng 5 USD, có

thể thực hiện bằng cách in, sản xuất tương tự

như công nghệ in sách ở tốc độ cao.

“Chi phí sản xuất thấp và phù hợp với

các kỹ thuật sản xuất đại trà cho phép loại

cảm biến dán dùng một lần này có thể ứng

dụng trong nhiều lĩnh vực chăm sóc sức

khỏe”, Martinez nói.

Công nghệ này đã được cấp bằng sáng

chế, thông qua Văn phòng Thương mại hóa

Công nghệ của Đại học Purdue. Các nhà sáng

chế đang tiếp tục tìm kiếm đối tác để thử

nghiệm và thương mại hóa công nghệ.

Theo cesti.gov.vn, 26/10/2018


**************

Loại thuốc kháng sinh mới được mệnh danh 'con ngựa thành Troia

Tương tự con ngựa thành Troia, kháng

sinh mới cefiderocol đánh lừa vi khuẩn khiến

chúng tự đưa thuốc vào tế bào.

Trong bối cảnh các loại kháng sinh

quen thuộc dần bị vô hiệu hóa, tập đoàn

Shionogi (Nhật Bản) đã phát triển loại thuốc

mới có tên cefiderocol. Theo BBC, nguyên lý

hoạt động của cefiderocol giống như việc sử

dụng con ngựa thành Troia trong thần thoại

Hy Lạp. Cụ thể, sắt được sử dụng để đánh lừa

vi khuẩn gây bệnh, giúp thuốc kháng sinh

xâm nhập sâu vào chúng.

Thử nghiệm trên 448 người bị nhiễm

trùng thận hoặc đường tiết niệu cho thấy

cefiderocol hiệu quả tương đương các phương

pháp hiện tại. Bác sĩ Simon Portsmouth,

trưởng nhóm nghiên cứu cho biết với các ca

nhiễm trùng cấp, một phản ứng của hệ miễn

dịch là tạo ra môi trường nghèo sắt. Để phản

ứng lại, vi khuẩn tăng lượng sắt lên cao. Ở

kháng sinh mới, cefiderocol liên kết với sắt,

khiến vi khuẩn nhầm lẫn và tự đưa thuốc vào

tế bào của chúng. Cuối cùng, vi khuẩn bị tiêu

diệt.

Kết quả trên được công bố trên tạp chí

Bệnh truyền nhiễm Lancet và được đánh giá

là rất đáng khích lệ. Vi khuẩn kháng kháng

sinh khiến nhiều bệnh nhiễm trùng không thể

điều trị được, đe dọa tính mạng bệnh nhân.

Báo cáo Đánh giá vấn đề kháng kháng sinh

dự đoán tới năm 2050, thế giới sẽ có tới 10

triệu ca tử vong hàng năm do kháng thuốc.

Tuy nhiên, nguồn cung của cefiderocol

đang khan hiếm. Giáo sư Serge Mostowy

thuộc Trường Vệ sinh và Y học Nhiệt đới

London (Anh) cho rằng loại thuốc này vẫn

chưa thể được đưa vào sản xuất đại trà dù rất

tiềm năng. Giáo sư nhận định cần thêm nhiều

thử nghiệm để đảm bảo tính an toàn và hiệu

quả của cefiderocol.

Các nhà nghiên cứu đang thử

nghiệm cefiderocol ở bệnh nhân viêm phổi và

mắc các vi khuẩn kháng nhóm kháng sinh

mạnh carbapenem nhưng nhận thấy tác động

của cefiderocol không có gì khác. Do đó, tìm

ra kháng sinh với cơ chế diệt vi khuẩn hoàn

toàn mới là vấn đề vô cùng cấp bách.

Theo vnexpress.net, 29/10/2018


**************


Mỹ bào chế được thuốc cứu mô tim bị đói oxy

Thuốc OMX-CV cho phép phân phối oxy trực tiếp đến thẳng các mô của tim mà

không gây ra tác dụng phụ - Ảnh: Pixabay

Các nhà khoa học Mỹ đã bào chế

thành công loại thuốc đưa oxy trực tiếp vào

mô tim giúp cứu sống nhiều bệnh nhân bị tai

nạn hoặc mắc các bệnh về tim mạch, ung thư

khi tim có thể lâm vào tình trạng thiếu oxy rất

nguy hiểm.

Theo tạp chí PLOS Biology, các nhà

khoa học ở Đại học California, Mỹ, đã phối

hợp với công ty Omniox, Inc. bào chế thành

công loại thuốc có tên OMX-CV, có thể khôi

phục lại hoạt động của tim bị tổn thương bởi

tình trạng thiếu oxy. Do chấn thương cũng

như các bệnh về hệ tim mạch, ung thư mà tim

có thể lâm vào tình trạng thiếu oxy rất nguy

hiểm.

Không giống như các chế phẩm dựa

trên hemoglobin, thuốc OMX-CV cho phép

chuyển oxy trực tiếp đến thẳng các mô của

tim mà không gây ra tác dụng phụ. Thực chất,

loại thuốc mới có thành phần chính là protein

của loài vi khuẩn H-NOX với cấu trúc hóa

học biến đổi, đã được thử nghiệm thành công

trên động vật.

Thuốc gắn kết với oxy, mà không tác

động đến oxit nitric. Mối liên kết vẫn tồn tại

cho đến khi protein đi vào các mô bị ảnh

hưởng bởi tình trạng thiếu oxy. Sau đó, khi

mối liên kết bị phá vỡ, oxy được giải phóng.

Hệ thống phân phối oxy trực tiếp đến thẳng

các mô tim như vậy là hoàn toàn an toàn, cho

phép áp dụng ngay cả đối với các bệnh nhân

là trẻ nhỏ.



**************

Kiểm soát huyết áp cao bằng loại thuốc mới cho người không tập thể dục

Một khám phá về chức năng trong gan

được công bố trên tạp chí Cell Reports gần

đây có thể dẫn đến một phương pháp kiểm

soát huyết áp mới đó là tạo ra viên thuốc bắt

chước tác dụng của thể dục.

Các nhà khoa học từ Đại học Toledo ở

Ohio cho biết, ý tưởng viên thuốc này sẽ tăng

mức độ của hợp chất giúp kiểm soát huyết áp

của cơ thể mà không cần phải tập thể dục

nhiều hơn hoặc ăn ít muối hơn.

Việc tiêu thụ nhiều natri - yếu tố nguy

cơ cao đối với huyết áp cao - làm giảm chất

xenton. Xenton (còn được gọi là cơ thể

ketone) là chất chuyển hóa của quá trình oxy

hóa chất béo và được sản xuất trong gan. Các

ketone tuần hoàn quan trọng nhất trong máu

là acetoacetate (AcAc) và 3-beta-

hydroxybutyrate (3HB). Chức năng chính của

chúng là cung cấp nhiên liệu não, vì não chỉ

có thể sử dụng các cơ thể glucose và ketone

để tạo năng lượng. Ngoài ra, xeton có thể

hoạt động như kích thích tố và bị oxy hóa

thành cơ trong khi tập thể dục.

Bina Joe, giáo sư tại Khoa Sinh lý và

Dược lý tại Trường Đại học Toledo, tác giả

nghiên cứu cao cấp, cho biết nghiên cứu của

họ là nghiên cứu đầu tiên giới thiệu khái niệm

nhắm vào chức năng gan để kiểm soát huyết

áp.

Khi cô và nhóm nghiên cứu của bà sau

khi tiến hành xem xét các nghiên cứu trước

đây, họ đã thấy ở một số người được quan sát,


mức beta-hydroxybutyrate tăng lên phù hợp

như khi tập thể dục hoặc hạn chế calo (cả hai

cách này đều được biết là có thể giảm huyết

áp).

Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng, cơ thể đã

sản sinh ra xeton nhanh chóng trong điều kiện

thiếu năng lượng như khi hạn chế calo và tập

thể dục kéo dài. Đây là hai yếu tố liên quan

đến lợi ích sức khoẻ giúp hạ huyết. Như vậy,

việc tiêu thụ thừa muối sẽ làm giảm nồng độ

chất beta-hydroxybutyrate tuần hoàn. Việc đưa

beta-hydroxybutyrate trở lại trong hệ thống,

huyết áp bình thường đã được phục hồi.

Huyết áp cao (tăng huyết áp) ảnh

hưởng đến khoảng 1/3 ba người trưởng thành

ở Hoa Kỳ và ngày càng ảnh hưởng đến những

người trẻ tuổi. Huyết áp cao là bệnh phổ biến

trong nhóm tim mạch, bệnh gây nhiều biến

chứng nguy hiểm như: tai biến mạch máu

não, suy tim, suy thận, nhồi máu cơ tim, mù

lòa và có thể dẫn đến tử vong. Căn bệnh này

cũng là hai nguyên nhân gây tử vong hàng

đầu ở Hoa Kỳ.

Trong nghiên cứu gần đây, các nhà

khoa học đã cho chuột uống 1,3-butanediol.

Đây là enzym chuyển thành beta-

hydroxybutyrate trong gan trước khi nó

chuyển hoá sang thận. Họ quan sát thấy rằng

khi nó đến thận, beta-hydroxybutyrate ngoài

việc làm giảm viêm thận, nó giảm huyết áp

một cách đáng kể.

Lựa chọn mới cho những người không

thể tập thể dục

Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu xem hợp

chất này có thể có tác dụng tương tự như thế

nào đối với các cơ quan và hệ thống khác,

chẳng hạn như tim, não và mạch máu. Họ

cũng lên kế hoạch so sánh nồng độ beta-

hydroxybutyrate ở những người mắc và

không mắc bệnh huyết áp cao.

Nhóm nghiên cứu kiến nghị cần

nghiên cứu thêm để tìm ra liều 1,3-butanediol

tốt nhất có thể kiểm soát huyết áp và đánh giá

tính an toàn và tác dụng phụ của nó cũng như

triển khai thử nghiệm trên lâm sàng.

Giá trị của những phát hiện này ngoài

giúp mọi người có thể kiểm soát huyết áp của

họ mà không cần phải đến phòng tập thể dục

mà nó cung cấp một lựa chọn mới cho những

người vì nhiều lý do khác không thể tăng

cường luyện tập thể dục.

Tác giả nghiên cứu nhấn mạnh, thuốc

này có thể kiểm soát bệnh tăng huyết áp nhạy

cảm với muối mà không cần tập thể dục.



**************

Hà Lan phát triển vòng đeo tay cảnh báo cơn động kinh

Vòng đeo tay thông minh Nightwatch - Ảnh: Livassured

Vòng đeo tay do các nhà khoa học Hà

Lan phát triển theo dõi được 2 chỉ số chính

đặc trưng của chứng động kinh: tăng nhịp tim

và co cơ hỗn loạn, có thể giúp giảm được 2/3

số ca tử vong.

Theo tạp chí Neurology, các nhà khoa

học Hà Lan đã phát triển chiếc vòng tay

thông minh Nightwatch theo dõi nhịp tim và

vận động của người dùng. Trong trường hợp

thiết bị thông báo tăng nhịp tim và co thắt của

các cơ đặc trưng cho cơn động kinh, đèn chỉ

báo sẽ chuyển sang màu đỏ và phát thông báo

cấp cứu cho nhân viên y tế.

Những cơn động kinh lặp đi lặp lại

thường xảy ra khi có tác động của một số yếu

tố bên ngoài và bên trong nhất định. Được

biết, một cơn động kinh có thể là cảm giác

phát sinh từ những tác động của ánh sáng đèn

nhấp nháy. Ngoài ra, co giật động kinh có thể

đi kèm với kinh nguyệt cũng như xảy ra đồng

bộ với các chu kỳ ngủ và thức tỉnh. Trong

trường hợp xảy ra động kinh khi ngủ thì hầu

như khó kiểm soát và ngăn chặn hậu quả nếu


không sử dụng các thiết bị giám sát đặc biệt

(thường bằng phương pháp xâm lấn).

Các nhà khoa học ở Đại học Utrecht,

Hà Lan, dưới sự hướng dẫn của nhà nghiên

cứu Johan Arends đã phát triển chiếc vòng

đeo vào tay của bệnh nhân và theo dõi 2 chỉ

số chính đặc trưng của chứng động kinh: tăng

nhịp tim và co cơ hỗn loạn. Khi nhận được tín

hiệu từ cả hai chỉ số này, màu của chỉ báo

trên vòng đeo tay thay đổi và gửi âm thanh

thông báo tới nhân viên y tế.

Hiệu quả của vòng đeo tay đã được thử

nghiệm trên 28 bệnh nhân bị động kinh: mỗi

người đều đeo vòng tay trong ít nhất 65 đêm.

Tổng cộng, các nhà khoa học đã phân tích dữ

liệu qua 1.826 đêm, ghi nhận 809 cơn động

kinh. Vòng đeo tay nhận biết chính xác 85%

các trường hợp lên cơn động kinh và thông báo

chính xác 96% các cơn động kinh nguy hiểm.

Các nhà khoa học hy vọng rằng việc

sử dụng vòng tay tiện ích này không chỉ cải

thiện và đơn giản hóa việc theo dõi các cơn

động kinh, mà còn có thể giảm số ca tử vong

đột ngột do lên cơn động kinh trong khi ngủ.

Theo ước tính của họ, việc sử dụng

vòng tay Nightwatch sẽ giảm 2/3 số ca tử

vong như vậy.



**************

Bề mặt chống dính “thông minh” có khả năng tự điều chỉnh

Các nhà nghiên cứu tại Đại học

McMaster (Canada) đã giải quyết được một

vấn đề y học phức tạp bằng kỹ thuật phủ bề

mặt chống dính – ngăn mọi thứ từ vi khuẩn,

virus đến tế bào sống ở trên bề mặt - nhưng

có khả năng điều chỉnh cho phép một chất

mục tiêu xác định bám vào.

Khám phá trên hứa hẹn nhiều ứng

dụng quan trọng trong y tế và một số ngành

khác, cho phép cấy ghép mạch máu, thay thế

van tim và khớp nhân tạo mà không tạo ra

nguy cơ nhiễm trùng hoặc máu đóng cục.

Công nghệ nano này cũng làm giảm

đáng kể số lượt kết quả dương tính/âm tính

không cần thiết gây ra bởi các chất không phải

mục tiêu xét nghiệm trong máu và nước tiểu.

Máu trượt ra khỏi bề mặt chống thấm ở bên trái,

nhưng bám vào bề mặt không được xử lý ở bên phải. Ảnh: Kevin Patrick Robbins, Đại học McMaster

(Canada)


ACS Nano cách đây ít ngày này đã giúp hoàn

thiện công nghệ bề mặt chống thấm có từ năm

2011. Công nghệ trước đây rất hữu dụng

trong việc chống thấm nước điện thoại và

kính chắn gió cũng như chống hoàn toàn vi

khuẩn bám vào bề mặt khu vực sơ chế thực

phẩm, nhưng lại khá hạn chế khi áp dụng

trong ngành y tế – lĩnh vực đòi hỏi một số kết

dính bề mặt xác định.

“Việc có những bề mặt chống dính

hoàn toàn là một thành tựu to lớn, nhưng để

tối đa hóa lợi ích của các bề mặt đó, chúng tôi

cần tạo ra một bề mặt có chọn lọc hơn, cho

phép một số chất cụ thể bám lại trên nó” –

Tiến sĩ Tohid Didar, trưởng nhóm nghiên cứu

thuộc Khoa cơ khí kỹ thuật của Trường Kỹ

thuật y sinh, ĐH McMaster, giải thích.

Ví dụ, trong trường hợp cấy ghép van

tim nhân tạo, một lớp phủ chống thấm có thể

ngăn tế bào máu bám vào tạo thành cục máu

đông, giúp cho người bệnh an toàn hơn.

"Một lớp phủ chống các tế bào máu

bám dính có khả năng giúp loại bỏ sử dụng

các loại thuốc hậu phẫu để giảm nguy cơ vón

cục máu như warfarin,” Sara Imani, nghiên

cứu sinh ngành Kỹ thuật Y sinh tại trường và

là đồng tác giả nghiên cứu trên, giải thích.

Tuy nhiên, cô cho biết thêm, một lớp

phủ chống bám dính hoàn toàn sẽ ngăn cơ thể

tích hợp van nhân tạo vào các mô tim. Trong


khi nếu dùng một bề mặt cho phép chỉ tế bào

mô tim bám vào, cơ thể có thể tiếp nhận các

van mới một cách tự nhiên và tránh được

nguy cơ đào thải. Các bề mặt chống dính có

chọn lọc tương tự có thể dùng trong các kiểu

cấy ghép khác như ghép khớp nhân tạo hoặc

đặt giá đỡ mở mạch vành.

Xét nghiệm chẩn đoán các chất lỏng phức tạp

như máu và nước tiểu

Thêm vào đó, các bề mặt chống bám

dính chọn lọc có thể giúp các xét nghiệm

chẩn đoán chính xác hơn bằng cách chỉ cho

phép những đối tượng cụ thể của xét nghiệm -

ví dụ: virus, vi khuẩn hoặc tế bào ung thư -

dính vào bề mặt bộ cảm biến sinh học. Đây là

một ưu điểm quan trọng khi xét nghiệm các

chất lỏng phức tạp như máu và nước tiểu.

Nhóm nghiên cứu đã cộng tác với thạc

sĩ Jeffrey Weitz thuộc Viện nghiên cứu huyết

khối và xơ vữa động mạch tại Tổ chức Khoa

học Sức Khỏe Hamilton (Canada) để tìm hiểu

những vấn đề liên quan đến cấy ghép trong

thực tế. Họ đang trong giai đoạn tiếp theo

nhằm đưa kết quả vào ứng dụng lâm sàng.

Theo khoahocphattrien.vn, 31/10/2018


**************

Hydrogel hóa trị liệu có thể chống ung thư da từ bên ngoài

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện các bước đầu tiên hướng tới một loại gel hóa trị liệu có thể

được cọ xát vào da để điều trị u ác tính

Ung thư da dường như là loại ung thư

dễ dàng nhất để giải quyết, vì nó ngay ở bên

ngoài của cơ thể, do đó, loại bỏ có phải đơn

giản và an toàn? Là một câu hỏi được đặt ra.

Không có gì đáng ngạc nhiên khi thực tế

không đơn giản như vậy và việc điều trị

thường vẫn cần hóa trị, được truyền tĩnh

mạch và có thể gây ra một loạt những tác

dụng phụ khó chịu. Bây giờ, các nhà khoa

học đang thực hiện bước đầu tiên đối với một

loại hóa chất có thể được "bôi" lên da.

Các nhà nghiên cứu đã tìm cách áp

dụng hóa trị liệu hoặc phương pháp điều trị

khác trực tiếp cho các tế bào khối u là lĩnh

vực nghiên cứu chính về ung thư. Những đột

phá gần đây bao gồm kỹ thuật: hạt nano được

tiêm vào và sau đó chỉ được kích hoạt tại vị

trí khối u bằng cách sử dụng các xung tia X,

tạo ra oxy đơn để tiêu diệt tế bào ung thư. Các

nghiên cứu tương tự đã sử dụng ánh sáng

hồng ngoại để làm nóng hạt nano vàng, chúng

xâm nhập vào khối u bằng cách đi quá nhiều

trên tế bào bạch cầu. Nhưng những kỹ thuật

này được sử dụng để tách tế bào ung thư ẩn

sâu bên trong cơ thể, nơi khó tiếp cận. U ác

tính trở nên dễ dàng hơn để nhắm mục tiêu,

cho sự xuất hiện của chúng trên da. Vì vậy,

các nhà khoa học đã phát triển hydrogel hóa

trị liệu có thể được bôi tại chỗ.

Gel được thiết kế để giúp thành phần

chống hoạt động ung thư xâm nhập sâu vào

da. Trong trường hợp này, đó là thuốc hóa trị

liệu paclitaxel, được bọc trên bề mặt và sau

đó là một vài lớp phospholipid. Kết quả là,

các hạt nano được gọi là "transferomes", và

các chất hoạt tính bề mặt cho phép chúng lướt

qua da dễ dàng hơn nơi chúng có thể làm việc

với tế bào ung thư. Trong thử nghiệm trên

chuột, nhóm nghiên cứu đã cho nhóm chuột

thứ nhất sử dụng gel bôi lên khối u ác tính

mỗi ngày một lần, cũng như cho tiêm

paclitaxel vài ngày, trong khi nhóm thứ hai

chỉ nhận được tiêm. Sau 12 ngày, khối u ở

chuột được bôi gel có kích thước bằng một

nửa kích thước của nhóm được tiêm thuốc,


kết quả cho thấy điều trị tại chỗ đã giúp làm

chậm sự phát triển của bệnh ung thư. Các nhà

khoa học cho biết, vẫn cần thêm những

nghiên cứu sâu hơn nữa để đi đến những thử

nghiệm trên con người.

Nghiên cứu này đã được công bố trên

tạp chí ACS Nano.



**************

Vắc xin ung thư mới có thể giải quyết các khối u dương tính với HER2

Một loại vắc-xin ung thư mới cho thấy hứa hẹn

trong điều trị ung thư HER2 dương tính

Nghiên cứu mới cho thấy vắc-xin ung

thư mới có hiệu quả điều trị một loạt các bệnh

ung thư dương tính HER2 dương tính, bao

gồm ung thư vú di căn HER2 dương tính.

Ung thư vú dương tính với HER2 là

ung thư vú có liên quan tới một loại protein

được gọi là thụ thể của yếu tố tăng trưởng

thượng bì (HER2). Trong một tế bào vú khỏe

mạnh, HER2 là trách nhiệm sửa chữa các tế

bào và phát triển nhiều tế bào hơn. Khi xảy ra

đột biến gen HER2, nó gây ra sự gia tăng

không kiểm soát được trong protein HER2.

Điều này khiến các tế bào phát triển và phân

chia không kiểm soát, có thể dẫn đến ung thư.

Ung thư vú HER2 dương tính có xu hướng

hung hăng hơn và lây lan nhanh chóng hơn

bệnh ung thư khác. Có khoảng 20% của các

trường hợp ung thư vú, gen HER2 không hoạt

động chính xác.

Tuyến vú không phải là cơ quan duy

nhất bị ung thư dương tính với HER2 mà các

cơ quan khác như bàng quang, tụy, buồng

trứng và dạ dày cũng có thể bị ung thư dương

tinh với HER2.

Một nghiên cứu mới đây đã khẳng

định một phương pháp điều trị mới có thể giải

quyết được căn bệnh ung thư này. Nhóm các

nhà khoa học do Tiến sĩ Jay A. Berzofsky,

Trưởng chi nhánh vắc-xin , Trung tâm

Nghiên cứu Ung thư tại Viện Ung thư Quốc

gia (NCI), Bethesda, MD, đã phát hiện ra một

loại vắc-xin ngừa ung thư trước đó đã được

chứng minh lâm sàng có nhiều lợi ích đối với

các bệnh nhân ung thư dương tính với HER2.

Những phát hiện này đã được Tiến sĩ

Berzofsky và nhóm của ông trình bày tại Hội

nghị miễn dịch ung thư quốc tế CRI-CIMT-

EATI-AACR lần thứ tư được tổ chức tại

thành phố New York với chủ đề “Translating

Science into Survival”.

Vaccine hoạt hoá ở hơn một nửa số

bệnh nhân

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các tế

bào miễn dịch lấy từ máu của 17 bệnh nhân

ung thư, và họ đã tiến hành“sửa đổi” chúng

trong phòng thí nghiệm. Vắc xin cuối cùng

chứa các tế bào đuôi gai của chính bệnh nhân

đã được biến đổi gen với một adenovirus để

tái tạo các mảnh của protein HER2.

Adenovirus là các virus có lõi là Adn,

đường kính 80 -100 mm vỏ capsid có 252

capxome. Virus có cấu trúc hình khối đa diện

với các mặt là hình tam giác đều, không có

bao ngoài. Virus có chứa 13% là ADN và

87% là protein. Trọng lượng phân tử của

ADN là 175ì166 Da. Vỏ capcid có các thành

phần được gọi là hexon, penton và fiber.

Hexon là capsome nằm ở mặt bên, các penton

nằm ở đỉnh (virus có 12 đỉnh), fiber là các sợi

nhỏ nhỏ gắn vào các đỉnh và là một phần của

penton. Adenovirus thuộc họ Adenoviridae

chia ra làm hai nhóm chính là một nhóm gây

bệnh ở chim là Aviadenovirus và nhóm gây

bệnh ở động vật có vú (Mastadenovirus).

Virus gây bệnh ở người chủ yếu thuộc nhóm

Mastadenovirus. Người ta đã phân lập được

47 type Adenovirus ở người và một số loài

động vật khác. Adenovirus gây bệnh cho

người được chia làm 6 nhóm ký hiệu A- F

dựa vào đặc điểm sinh lý, sinh hoá và sinh

học phân tử. Năm 1953, Rowe và cộng sự


phân lập được các chủng Adenovirus đầu tiên

từ mô sùi vòm họng và hạch hạnh nhân của

người. Vì chúng gây thoái hóa tế bào nên

được gọi là virus A.D (Adenoid

degenerative). Sau đó những virus tương tự

được phân lập từ người lành và người bệnh

với các tên gọi khác nhau như: virusAPC

(Adeno Pharyngeal Conjunctival), virusARD

(Acute Respiratory Diseases)... Năm 1956,

tên Adenovirus được đặt cho nhóm này và tên

này được dùng cho đên ngày nay. Adenovirus

thuộc họ Adenoviridae. Có hai giống được

công nhận là Aviadenovirus (chim) và

Mastadenovirus (người và động vật có vú).

Các Adenovirus người gồm có 41 type huyết

thanh khác nhau, trong đó có nhiều type

huyết thanh có thể gây bệnh cho người.

Các nhà khoa học đã tiêm vaccine này

cho những người tham gia ở giai đoạn đầu

nghiên cứu và sau đó tiêm vào các tuần 4, 8,

16 và 24 tiếp đó. Có 06 (sáu) trong số những

người tham gia được tiêm liều thấp nhất của

vắc-xin (5 triệu tế bào đuôi gai trong một lần

tiêm) và 11 người tham gia được tiêm liều

chứa 10 hoặc 20 triệu tế bào đuôi gai.

Những người tham gia thuộc nhóm

tiêm liều thấp nhất không thu được lợi ích từ

phép điều trị mới này (không thấy hiệu quả).

Tuy nhiên, trong số11 người được tiêm vắc

xin liều cao hơn, có 06 người có đáp ứng với

phương pháp điều trị này.

Cụ thể hơn, một người bị ung thư

buồng trứng đã có phản ứng hoàn toàn với

phép điều trị bằng vắc xin này và hiệu quả

điều trị kéo dài trong suốt 89 tuần. Một bệnh

nhân khác bị ung thư dạ dày đáp ứng một

phần của điều trị, hiệu quả điều trị từ vắc-xin

kéo dài trong 16 tuần.

Đối với 04 người tham gia còn lại có

bệnh tình ổn định. Có 02 người trong số này

bị ung thư đại tràng, một người bị ung thư

tuyến tiền liệt và một người khác bị ung thư

buồng trứng.

Thuốc chủng ngừa không gây ra bất kỳ

phản ứng bất lợi nào cần điều trị.

“Trên cơ sở các dữ liệu về mức an toàn và lợi

ích lâm sàng hiện có, liều vắc-xin đã được

tăng lên 40 triệu tế bào đuôi gai mỗi lần tiêm,

và thử nghiệm mở ra cho những bệnh nhân

trước đây được điều trị bằng liệu pháp nhắm

mục tiêu HER2 , bao gồm cả bệnh nhân ung

thư vú”, bác sĩ Berzofsky nói.

Ông không ngừng giải thích lợi ích của

việc sử dụng hệ thống miễn dịch trong cuộc

chiến chống ung thư rằng: “Liệu pháp miễn

dịch điều phối tinh vi tính đặc hiệu của hệ

miễn dịch để tiêu diệt ung thư, và một số loại

có thể có ít tác dụng phụ hơn liệu pháp hóa

trị thông thường. Nhóm nghiên cứu đang sử

dụng phương pháp vắc-xin để tạo đáp ứng

miễn dịch với HER2. Đây là thụ thể thúc đẩy

sự phát triển của một số loại ung thư, bao

gồm ung thư vú, buồng trứng, phổi, đại trực

tràng và dạ dày thực quản”.

“Kết quả nghiên cứu này cho thấy

chúng tôi có một loại vắc-xin rất hứa hẹn cho

các bệnh ung thư có biểu hiện HER2 quá

mức. Chúng tôi hy vọng rằng một ngày nào

đó vắc-xin này sẽ cung cấp một lựa chọn điều

trị mới cho những bệnh nhân bị mắc các bệnh

ung thư này”, Jay A. Berzofsky nhấn mạnh.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng có một số

hạn chế do kích thước mẫu nhỏ và thiếu

nhóm giả dược.



**************

Công nghệ mới phát hiện khối u Một giáo sư tại Đại học Chung Cheng

(CCU) Đài Loan vừa sáng tạo ra một con chip

có thể phát hiện các dấu hiệu khối u trong giai

đoạn đầu của bệnh ung thư. Nhà nghiên cứu

này đang hợp tác với các nhà cung cấp và

công ty y tế để thương mại hóa công nghệ

mang tính cách mạng này.

Dấu hiệu khối u là các chất, thường là

protein, có thể được đo bằng xét nghiệm máu.

Có thể phát hiện sự hiện diện của một số loại

ung thư khi tỷ lệ của chúng cao bất thường.


Những phân tích này sau đó được bổ sung

bằng các xét nghiệm khác nhau để xác định

chẩn đoán ung thư như siêu âm, chụp MRI,

chụp X quang và sinh thiết không thể thiếu.

Đánh dấu khối u là một trong các các công cụ

chẩn đoán ung thư, họ cũng đo phản ứng của

người bệnh để điều trị. Chúng cũng được sử

dụng như các công cụ giám sát sau xử lý.

Phương pháp này có thể phát hiện các

dấu hiệu khối u trong lưu lượng máu trong

giai đoạn đầu của ung thư. Ngày nay, các

phương pháp chẩn đoán truyền thống chỉ có

thể phát hiện các dấu hiệu khi có nồng độ

protein cao, trong giai đoạn cuối của ung thư.

Chip mới cho phép phân tích mẫu máu hoặc

nước tiểu và cần một ứng dụng điện áp thấp

khoảng 36 vôn.

Công nghệ này, đã mất 5 năm để phát

triển, hiện đang đẩy nhanh quá trình phát hiện

các khối u từ một ngày thử nghiệm xuống còn

chỉ trong 30 phút.

Ngoài việc tìm kiếm đối tác thương

mại để thương mại hóa công nghệ này, Lee

đang làm việc với một nhóm nghiên cứu của

Nga để phát triển một công nghệ tương tự để

phát hiện bệnh Alzheimer.



**************

Nga phát minh thiết bị lai sinh học giúp chẩn đoán sớm ung thư

(Nguồn: sputniknews)

Truyền thông Nga ngày 23/10 đưa tin

các nhà khoa học nước này vừa phát minh một

thiết bị chẩn đoán sớm ung thư và bệnh lao.

Theo ông Alexander Panfilov, trưởng

nhóm nghiên cứu thuộc Quỹ các dự án nghiên

cứu tiên tiến của Nga, cho biết đây là một

thiết bị lai sinh học (biohydrid), và để phát

huy tác dụng, hệ thống lai sinh học này cần sử

dụng chuột như một "thiết bị" dò.

Khả năng chẩn đoán sớm ung thư và

bệnh lao của thiết bị biohydrid này được tính

toán dựa trên một thiết bị toán học được tạo

ra từ các điện cực gắn trên chuột.

Thiết bị toán học này chịu trách nhiệm

diễn giải nhịp sinh học của chuột khi cơ quan

cảm nhận của chúng phản ứng đối với các

yếu tố ung bướu từ hơi thở con người.

Qua thử nghiệm, hệ thống chẩn đoán

này có khả năng phát hiện các ca bệnh ung

thư ở giai đoạn đầu hoặc giai đoạn thứ 2

thông qua dữ liệu phân tích hơi thở của một

bệnh nhân trong thời gian rất ngắn.

Trong khi đối với các ca ung thư phổi

ở giai đoạn 2 và 3, tỷ lệ chẩn đoán thành công

khi sử dụng hệ thống này lên tới hơn 90%.

Ở thời điểm hiện tại, phương pháp chẩn

đoán bằng thiết bị lai sinh học tiêu tốn 5 phút.

Tuy nhiên, các nhà khoa học Nga đã đặt mục

tiêu giảm thời gian chẩn đoán bệnh còn 1 phút.

Trên thực tế, một loạt hệ thống tương

tự cũng đang được phát triển trên thế giới,

nhưng các nhà khoa học Nga đã trở thành

những nhà tiên phong cho ra đời thiết bị đầu

tiên thực sự có hiệu quả này.



**************


Thiết bị vi lưu giúp các nhà khoa học xác định những dấu hiệu di truyền sớm của bệnh ung thư

Chrissy O'Keefe, nghiên cứu sinh tiến

sỹ tại Khoa Kỹ thuật y sinh đã nghiên cứu tìm

kiếm những thay đổi tinh tế của ADN trong

các tế bào ung thư trong số nhiều tế bào khỏe

mạnh. Công việc này được thực hiện nhờ có

một thiết bị do nhóm nghiên cứu của bà

O'Keefe chế tạo để phân tích các mẫu máu ở

cấp độ phân tử nhằm phát hiện ung thư ở giai

đoạn rất sớm trước khi các triệu chứng xuất

hiện.

"Vì máu đi đến tất cả các mô trong cơ

thể, bao gồm cả các tế bào ung thư, nên mang

theo cả các mảnh ADN ung thư", bà O'Keefe

giải thích. "Dù phân tích phân tử đã mang lại

những tiến bộ to lớn, nhưng vẫn còn nhiều

hạn chế về khả năng phát hiện các biến đổi

gen hiếm có hoặc không thường xuyên và các

chỉ dấu hiếm gặp".

Trong báo cáo nghiên cứu được công

bố trên tạp chí Science Advances, các nhà khoa

học đã mô tả các kỹ thuật phần cứng và phần

mềm phân tích phân tử do nhóm nghiên cứu

phát triển để xác định những thay đổi ADN

một cách dễ dàng và hiệu quả. Nhóm nghiên

cứu bao gồm Jeff Wang, giảng viên nòng cốt

của Viện Công nghệ NanoBio và một giáo sư

tại Khoa Cơ khí cùng với Tom Pisanic, nhà

nghiên cứu cao cấp của tại Viện Nghiên cứu

công nghệ nano sinh học Johns Hopkins.

Bà O’Keefe giải thích ADN ung thư,

giống như ADN của tất cả các sinh vật, thay

đổi để đáp ứng với môi trường và tạo ra

những thay đổi giúp nó tồn tại lâu dài. Những

thay đổi như đột biến, đột biến khung hình và

methyl hóa, có thể rất lớn và rõ nét, nhưng

một số thay đổi lại nhỏ và gần như không

đáng kể. Những thay đổi nhỏ thậm chí là 1

nucleotide trên 1 gen duy nhất, có thể mang

lại lợi thế cho ADN ung thư. Do đó, việc phát

hiện những thay đổi sớm đó sẽ thông báo cho

bác sĩ về các vấn đề có thể xảy đến, cho phép

thực hiện can thiệp y tế ngay lập tức và tăng

khả năng sống còn cho bệnh nhân.

Bà O'Keefe cho rằng: “Bí mật sinh học

dẫn đến thành công là khả năng thích ứng và

đa dạng hóa. Nó duy trì sự cân bằng nghiêm

ngặt giữa một số thay đổi và quy định chặt

chẽ để đảm bảo sự sinh trưởng ổn định. Tuy

nhiên, ung thư gây bất ổn cho quá trình sinh

trưởng. Để phát hiện sớm sự cố này, cần có

kỹ thuật so sánh giữa các phân tử và sử dụng

biến số này như dấu hiệu về sự nới lỏng của

quy định nghiêm ngặt”.

Để phát hiện những thay đổi nhỏ này,

nhóm nghiên cứu đã thiết lập nền tảng số

được gọi là HYPER-Melt. Đây là nền tảng vi

lưu, có nghĩa là tập trung điều chỉnh và phân

tích khối lượng nhỏ chất lỏng. Thiết bị hoạt

động bắt đầu bằng cách tách các mẫu máu

thành từng phần nhỏ hơn để dễ dàng phân

tích, xác định và tách ADN bị bệnh khỏi

ADN khỏe mạnh. Sau đó, thiết bị sẽ số hoá và

phân tích hàng nghìn phân tử riêng lẻ.

Các công nghệ khác hiện nay cung cấp

thông tin tương tự, nhưng thiết bị mới có khả

năng phát hiện đa chiều những thay đổi di

truyền và biểu sinh theo cách hiệu quả và tiết

kiệm chi phí hơn để sử dụng thường xuyên.

Thiết bị rất hữu ích cho các bác sĩ phát hiện

sớm ung thư, đặc biệt là các loại ung thư cần

thực hiện thủ thuật xâm lấn như sinh thiết, nội

soi và nội soi đại tràng.

Nhóm nghiên cứu hy vọng phương

pháp thử nghiệm có thể dẫn đến phát hiện

sớm yếu tố tiền ung thư và các bệnh khác,

giúp nâng cao nhận thức về sự phát triển của

khối u.



**************


Điều trị ung thư dựa trên vàng

Các nhà nghiên cứu của Viện

Technion gần đây đã phát hiện ra một phương

pháp mới có hiệu quả nhắm vào các tế bào

khiếm khuyết trong cơ thể con người mà

không làm hư hại các tế bào khỏe mạnh.

Trong thế kỷ trước, khoa học y tế đã

đạt được tiến bộ to lớn, bao gồm cả việc phát

triển các loại thuốc hiệu quả để điều trị nhiều

loại bệnh và một số bệnh ung thư. Trong

trường hợp bệnh do tác nhân bên ngoài gây ra

(vi khuẩn, vi-rút, v.v...), hiểu cơ chế tế bào

của sinh vật gây bệnh này có thể giúp phát

triển một phương pháp điều trị nhắm vào hoạt

động tế bào của nó và cuối cùng loại bỏ nó.

Trường hợp ung thư thì khó hơn. Thật

vậy, để tìm ra phương pháp điều trị phù hợp,

cần phải tìm cách để chỉ nhắm vào các tế bào

khiếm khuyết chịu trách nhiệm về căn bệnh

này trong khi không làm ảnh hưởng đến các

tế bào khỏe mạnh của bệnh nhân. Vấn đề điều

trị chống ung thư dựa trên sự hiểu biết về phát

triển khối u và, mặt khác, nhắm vào mục tiêu

điều trị. Do đó, sự phân tán ngẫu nhiên của

các loại thuốc trong toàn cơ thể thường làm

giảm hiệu quả của chúng và thậm chí tệ hơn,

làm tổn thương các mô khỏe mạnh. Ví dụ,

trong trường hợp hóa trị liệu thông thường,

phương pháp điều trị ngăn chặn tế bào phân

chia, gây rụng tóc và các vấn đề đường ruột ở

bệnh nhân.

Điều này đã dẫn đến một nỗ lực trên

toàn thế giới để phát triển các hệ thống giải

quyết thông minh có thể nhắm mục tiêu hiệu

quả hơn và cụ thể của phần cơ thể bị ảnh

hưởng bởi ung thư, an toàn cho các mô khỏe

mạnh. Đóng góp cho nỗ lực này, một nhóm

nhà nghiên cứu từ Viện Khoa Công nghệ sinh

học và Kỹ thuật thực phẩm Technion, trong

một ấn bản gần đây của tạp chí khoa học ACS

Applied Materials & Interfaces, đã công bố

công trình sáng tạo sử dụng hạt nano như một

cách để phân phối một loại thuốc.

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Boaz

Mizrahi đã phát triển một công nghệ cho phép

điều trị bằng thuốc được chỉ định. Phương

pháp này sử dụng một polymer duy nhất chứa

các hạt nano vàng, ngoài chính thuốc đó.

Thuốc được phát tán khi chiếu xạ ánh sáng

được áp dụng cho các hạt vàng, khiến lớp phủ

polymer tan chảy.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế vật liệu

của họ để nó có thể cung cấp thuốc điều trị

dưới tác động của ánh sáng sóng dài (NIR,

gần hồng ngoại). Ánh sáng kích hoạt các hạt

nano vàng, do đó làm tan lớp phủ polymer và

do đó giải phóng thuốc. Lợi ích chính của ánh

sáng NIR là khả năng xâm nhập vào mô cơ

thể mà không làm tổn thương nó.



**************

Các nhà nghiên cứu cải thiện hiệu quả điều trị ung thư

Gần đây, các chuyên gia tại trường Đại

học Nghiên cứu hạt nhân quốc gia (MEPhI)

đã phối hợp với các nhà nghiên cứu tại trường

Đại học Nantes và Đại học Reims

Champagne-Ardenne ở Pháp để phát triển

một hệ thống vi mô dựa vào chấm lượng tử,

cho phép sàng lọc hiệu quả các chất ức chế

của enzym để sửa chữa tổn thương ADN

trong các tế bào ung thư nhằm đáp ứng liệu

pháp xạ trị và thuốc chống ung thư. Hướng

phát triển mới này sẽ làm tăng đáng kể hiệu


quả điều trị ung thư. Kết quả nghiên cứu đã

được công bố trên tạp chí Scientific Reports.

Hiệu quả điều trị của nhiều loại thuốc

ung thư dựa vào khả năng gây tổn thương cho

ADN, bao gồm phá vỡ sợi đôi ADN (DSB),

được sửa chữa nhờ sự trợ giúp của các enzym

đặc biệt. Kết quả nghiên cứu mới nhất cho

thấy các protein sửa chữa ADN làm cho các

tế bào khối u kháng thuốc và bức xạ. Do đó,

việc tìm cách ngăn chặn enzym sửa chữa tổn

thương ADN do quá trình điều trị gây ra, đã

trở thành một trong những lĩnh vực tiến bộ

nhất để tăng hiệu quả điều trị ung thư.

Các nhà nghiên cứu tại MEPhI cho

rằng để tạo ra các chất ức chế enzym mới, cần

phát triển một công cụ hiệu quả cao để phát

hiện các chất ức chế hoạt động mạnh nhất và

đánh giá hiệu quả của chúng.

"Chúng tôi đã tạo ra một hệ thống vi

mô dựa vào các chấm lượng tử, được dùng

làm thẻ huỳnh quang để đánh giá những thay

đổi trong protein kinase phụ thuộc vào ADN

(DNA-PKcs hoặc kinase) nhằm phản ứng với

tổn thương ADN", Igor Nabiyev, giáo sư tại

Đại học Reims Champagne-Ardenne nói.

"Chúng tôi đã phát hiện ra rằng việc sử dụng

các chấm lượng tử làm thẻ huỳnh quang cho

phép theo dõi tác động của các chất ức chế

đến hoạt động của enzym để ứng phó với tổn

thương ADN".

Ngày nay, hầu hết các hệ thống vi mô

sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ làm thẻ huỳnh

quang. Tuy nhiên, loại thuốc nhuộm này

thường có độ nhạy thấp và bất ổn do sự suy

giảm khả năng phát quang. Dữ liệu gần đây

đã chứng minh các tinh thể nano bán dẫn phát

quang mạnh hay các chấm lượng tử, là lựa

chọn thay thế triển vọng cho thuốc nhuộm

hữu cơ.

Tính chất quang học của các chấm

lượng tử là duy nhất. Ngoài khả năng chống

sự suy giảm khả năng phát quang, các chấm

lượng tử có hiệu suất lượng tử rất cao và khả

năng phát quang cao kỷ lục. Điều đó mở ra

hướng xác nhận tiền lâm sàng đối với các hệ

thống vi mô dựa vào chấm lượng tử để sàng

lọc các chất ức chế kinase, giúp sản xuất các

loại thuốc mới.

Kinase DNA-PKcs đóng vai trò thiết

yếu trong việc phát triển khả năng chống hóa

trị và phản xạ của khối u, do đó, rất quan

trọng trong cơ chế sửa chữa ADN. Các

nghiên cứu trên động vật cho thấy việc ức chế

DNA-PKcs bằng các phân tử nhỏ cho phép

các loại ung thư khác nhau như u xương ác

tính (osteosarcoma), cũng như u thần kinh

đệm, ung thư vú, phổi và đại tràng nhạy với

bức xạ hoặc hóa trị.

Các nhà khoa học hy vọng sự phát

triển và sàng lọc các chất ức chế kinase DNA-

PKcs có thể cải thiện hiệu quả của các liệu

pháp điều trị ung thư dựa vào việc gây tổn

thương ADN hiện nay. Nghiên cứu có triển

vọng được sử dụng làm công cụ sàng lọc chất

ức chế kinase nhằm cải thiện hiệu quả điều trị

ung thư.



**************

Sử dụng ánh sáng để tiêu diệt ung thư vú di căn

Tiến sĩ Nalinikanth Kotagiri, làm việc

tại Trung tâm Ung thư Cincinnati, Ohio vừa

nhận được Giải thưởng đột phá về ung thư Vú

của Bộ Quốc phòng cho công trình nghiên

cứu ứng dụng ánh sáng nhắm vào các tế bào

ung thư giai đoạn cuối của ung thư vú.

Một mô hình liệu pháp ánh sáng triển

vọng mới có thể cải thiện đáng kể cho những

người bị ung thư vú tiến triển.

Theo Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ (ACS),

tỷ lệ kéo dài sự sống 5 năm đối với những

người bị ung thư vú giai đoạn 0 hoặc giai đoạn

I là gần 100%, và đối với những người bị ung

thư vú giai đoạn II, khoảng 93%.


Tuy nhiên, sẽ ít có hy vọng hơn đối

với những người bị ung thư vú có khối u đã

lan sang các bộ phận khác của cơ thể (di căn).

Cụ thể, ACS ước tính tỷ lệ sự sống kéo dài 5

năm đối với những người bị ung thư vú di căn

chỉ là khoảng 22%.

Có ba cách chính để giải quyết ung thư

hiện này là phẫu thuật, xạ trị và hóa trị. Tuy

nhiên, các tác dụng phụ của các liệu pháp này

là lớn, và khi các khối u đã lan rộng, nguy cơ

độc tính thậm chí còn cao hơn. Vì những lý

do này, các nhà khoa học đã nỗ lực nghiên

cứu để có thể tạo ra được các liệu pháp mới,

không độc hại.

Mới đây, Tiến sĩ Nalinikanth Kotagiri,

phó giáo sư thuộc Trường Đại học Dược

James L. Winkle và nhóm nghiên cứu của

ông đã tiến hành nghiên cứu các phương pháp

điều trị sử dụng ánh sáng hoạt hoá các loại

thuốc cảm quang để có thể tiêu diệt các tế bào

ung thư, giữ nguyên các tế bào khoẻ mạnh.

Công trình nghiên cứu đã giành được

giải thưởng lớn. Số tiền đầu tư cho nghiên

cứu này là hơn 60.000 đô cho 3 năm.

Tại sao chúng ta cần điều trị ung thư

dựa trên ánh sáng

Theo các nhà nghiên cứu cho biết, cần

thiết phải có các giải pháp điều trị ung thư vú

thay thế, đặc biệt là khi ung thư đã lan đến

tủy xương. Ung thư vú di căn là một chẩn

đoán tồi tệ với tỷ lệ tái phát và tử vong cao,

và hiện tại không có phương pháp điều trị

hiệu quả nào đối với căn bệnh này. Mặc dù đã

có nhiều phương pháp điều trị mới hơn nhưng

có nhiều bệnh nhân vẫn không chống lại được

căn bệnh này.

Những hạn chế lớn bao gồm kháng

thuốc điều trị và có các tác dụng phụ nghiêm

trọng do điều trị. Do tế bào ung thư vú di căn

đến các vùng nghiêm trọng như tủy xương,

nơi chứa các tế bào gốc quan trọng, nên vô

cùng nguy hiểm, nguy cơ độc tính thậm chí

còn cao hơn với các liệu pháp thông thường.

Chính vì thế, các nhà nghiên cứu đi theo một

hướng tiếp cận mới đó là đi nghiên cứu sâu

vào chi tiết các cơ chế và lợi ích của liệu pháp

ánh sáng.

“Các liệu pháp được quan tâm lớn như

liệu pháp quang động (PDT), liên quan đến

ánh sáng và chất hóa học sử dụng kết hợp với

oxy phân tử, có thể gây chết tế bào, cấp cung

mức độ kiểm soát cao, có hiệu quả cao trong

quản lý ung thư từ giai đoạn sớm đến giai

đoạn tiến triển nặng. Liệu pháp này hoạt

động theo nguyên lý đơn giản. Thuốc cảm

biến ánh sáng (loại thuốc này không có độc

tố) sẽ được vào trong các mô nhất định, tại

các mô này, nó sẽ khiến cho tế bào bị chết đi

được kích hoạt bằng ánh sáng. Tuy nhiên,

hiện cũng có nhiều hạn chế đối với các liệu

pháp ánh sáng này”, tiến sỹ Kotagiri cho biết.

Cho dù PDT có triển vọng nhưng nó

không thể thâm nhập sâu vào mô do đó việc

áp dụng vào điều trị bị hạn chế. Ngoài ra, các

loại thuốc cảm biến ánh sáng hiện nay cần có

oxy để hoạt động hiệu quả, nhưng có nhiều

khối u như khối u vú lại có túi oxy thấp hoặc

u phát triển các khu vực có oxy thấp hoặc

không có nên gây cản việc ứng trở việc ứng

dụng hiệu quả PDT trong điều trị ung thư.

Tuy nhiên mới đây, tiến sĩ Kotagiri và

nhóm nghiên cứu của ông dường như đã tìm

ra cách đ vượt qua những vấn đề này.

Các nhà nghiên cứu giải thích rằng: Họ

đã sử dụng tia cực tím (UV) từ hạt nhân

phóng xạ (hạt nhân hoặc nguyên tử phóng xạ)

để tạo ảnh các khối u và mô, và cố gắng giải

quyết sự phụ thuộc oxy bằng cách việc sủ

dụng thuốc cảm biến ánh sáng gốc kim loại

để PDT có thể tiếp cận mô sâu hơn và không

phụ thuộc vào oxy.

“Bằng cách thay thế nguồn sáng bên

ngoài (laser và đèn) bằng ánh sáng có nguồn

gốc từ các hạt nhân phóng xạ, nhóm nghiên

cứu đã kiểm soát tốt hơn liệu pháp này bên

trong cơ thể”.

“Nếu chứng minh được các lợi ích của

liệu pháp mới này, chúng ta có thể sẵn sàng

điều trị cho bệnh nhân trong 5 đến 10 năm tới

và đây sẽ là một bước đột phá thú vị”, tiến sĩ

Nalinikanth Kotagiri nhấn mạnh.


Theo vista.gov.vn, 25/10/2018 Trở về đầu trang

**************

NÔNG NGHIỆP Robot thu hoạch ớt chuông thế hệ mới

SWEEPER - Robot thu hoạch ớt

chuông hiện đại nhất thế giới đã được ra mắt

tại Trạm nghiên cứu sản xuất rau quả, thành

phố St. Katelijne Waver (Bỉ). Robot được

phát triển bởi nhóm các nhà khoa học thuộc

Ben-Gurion University of the Negev (BGU).

SWEEPER được thiết kế để hoạt động

với một cánh tay robot cắt cành duy nhất,

chuyên dùng cho loại cây ăn quả không phân

cụm và không có lá nhỏ. Kết quả thử nghiệm

sơ bộ cho thấy, bằng cách sử dụng một loại

cây trồng đã được điều chỉnh để mô phỏng

lại các điều kiện cần thiết, SWEEPER đã có

thể thu hoạch trái cây chín trong vòng 24 giây

với tỷ lệ thành công là 62%.

Nhóm nghiên cứu BGU đang nỗ lực

cải thiện khả năng phát hiện trái chín của

robot bằng cách sử dụng công nghệ thị giác

máy tính, xác định các đặc điểm của giao diện

phần cứng và phần mềm của robot và tập

trung vào các hoạt động điều khiển giám sát.

Polina Kurtser (Tiến sỹ khoa học thuộc

Khoa Kỹ thuật và Quản lý Công nghiệp

tại BGU, và là thành viên của nhóm nghiên

cứu) cho biết, robot thu hoạch sẽ cách mạng

hóa nền nông nghiệp và giảm thiểu đáng kể

rác thải thực phẩm.

"SWEEPER thu hoạch rất cẩn thận và

chính xác. Khi được phát triển hoàn thiện,

nó có thể thu hoạch liên tục 24/7, giảm thiểu

đáng kể trái hư hỏng, cắt giảm chi phí lao

động và bảo vệ nông dân khỏi các biến động

của thị trường." Kurtser nói.

Các nghiên cứu bổ sung vẫn rất cần

thiết để tăng tốc độ làm việc của robot và

nâng cao tỷ lệ thu hoạch thành công. Tuy vậy,

với các kết quả mới nhất đã thu được, nhóm

các nhà nghiên cứu SWEEPER hy vọng rằng,

loại robot thu hoạch ớt chuông này sẽ được

thương mại hóa trong vòng 4-5 năm tới, đồng

thời, công nghệ của họ có thể được ứng dụng

trong thu hoạch các loại cây trồng khác.

Bắc Mỹ là khu vực sản xuất các loại ớt

cay và ớt ngọt đứng thứ hai trên thế giới, với

thị phần lên đến 31%. Trong năm 2017, châu

Âu chiếm hơn một nửa nguồn cung ớt của thế

giới (53,2%) với kim ngạch xuất khẩu trị giá

2,7 tỷ USD.

Dự án đã nhận được tài trợ theo thỏa

thuận số 644313 từ chương trình Nghiên cứu và

Đổi mới Horizon 2020 của Liên minh châu Âu.

Theo cesti.gov.vn, 01/10/2018


**************


Tạo ra giống cà chua mới bằng cách chỉnh sửa bộ gen của cây dại

Các nhà khoa học đã phát triển được

một giống cà chua mới bằng cách chỉnh sửa

bộ gen của cây cà chua dại. Kỹ thuật mới có

thể cho phép các nhà khoa học kết hợp đa

dạng di truyền của cây dại có chất lượng di

truyền được xác định bởi các thế hệ cây được

nhân giống.

Con người đã canh tác cây trồng hàng

nghìn năm qua, nhân giống cây để tạo ra các

giống có chất lượng tốt, làm tăng năng suất

cây trồng. Nhưng việc nhân giống cây trồng

không phải lúc nào cũng tốt. Nhiều giống cây

trồng hiện đại thiếu sự đa dạng di truyền là do

kết quả của việc nhân giống. Quá trình này

cũng dẫn đến làm mất các đặc tính liên quan

đến hương vị và mùi thơm.

Để giải quyết các vấn đề liên quan đến

tình trạng nhân giống quá nhiều, các nhà khoa

học đã chuyển sang áp dụng công nghệ chỉnh

sửa gen CRISPR-Cas9. Các nhà nghiên cứu đã

sử dụng CRISPR-Cas9 để chỉnh sửa bộ gen

của cây cà chua dại, chèn mã di truyền để tạo

nên các đặc điểm thuận lợi như được xác định

bởi nghiên cứu nhân giống cây trồng hiện đại.

Kết quả là tạo ra một loại cây trồng mới, giống

cà chua có nhiều đặc trưng hiện đại, nhưng lại

có tính chất di truyền của cây dại.

"Phương pháp mới cho phép chúng tôi

khởi động từ đầu để thực hiện một quá trình

thuần hóa mới", Jörg Kudla, giáo sư sinh học

tại trường Đại học Münster, Đức nói. "Theo

cách đó, chúng tôi có thể sử dụng tất cả các

kiến thức về di truyền học và thuần hóa cây

mà các nhà nghiên cứu đã tích lũy được trong

những thập kỷ gần đây. Chúng tôi có thể duy

trì khả năng di truyền và các tính chất đặc

biệt có giá trị của cây dại và đồng thời, tạo ra

các tính năng như mong đợi của cây trồng

hiện đại trong thời gian rất ngắn".

Các nhà nghiên cứu ở Đức, Hoa Kỳ và

Braxin đã hợp tác để biến đổi cà chua

Solanum pimpinellifolium, một loại cà chua

dại được tìm thấy ở Ecuador và Peru. Trái

nhỏ bằng hạt đậu Hà lan của cây cà chua và

năng suất thấp làm cho nó không thể khả

năng để trở thành cây trồng.

Các nhà khoa học đã biến đổi 6 gen của

cây cà chua dại, mang lại cho cây cà chua mới

nhiều đặc điểm có lợi. Cây cà chua mới cho

nhiều quả to hơn, gần bằng kích thước của cà

chua bi. Biến đổi di truyền cũng tạo ra nhiều

trái cà chua hình bầu dục, ít có khả năng bị

phân tách khi trời mưa. Các nhà khoa học

cũng mang lại cho quả cà chua nồng độ cao

lycopene, một chất chống oxy hóa có giá trị.

"Đây là đổi mới mang quyết định

không thể đạt được bằng bất cứ quy trình

nhân giống thông thường nào với cà chua

được canh tác hiện nay", GS. Kudla nói.

"Lycopene có thể giúp ngăn ngừa ung thư và

các bệnh tim mạch. Vì vậy, từ quang điểm sức

khỏe, cà chua mà chúng tôi đã tạo ra, có giá

trị gia tăng so với cà chua trồng thông

thường và các loại rau khác, chỉ chứa

lycopene với số lượng rất hạn chế".

Cố gắng đưa các đặc trưng di truyền

của cây dại thông qua nhân giống là một quá

trình lâu dài và mất thời gian, nhưng với

CRISPR-Cas9, các nhà khoa học cho ra đời

một loại cây trồng mới trong thời gian ngắn.

Công nghệ mới sẽ cho phép các nhà sinh vật

học tạo ra các cây trồng mới từ cây dại trước

đây không được con người canh tác và sử

dụng.


chí Nature Biotechnology.



**************


Trí tuệ nhân tạo: một giải pháp để tiết kiệm nước từ tưới nước tự động

Các nhà nghiên cứu tại Đại học

Córdoba (Tây Ban Nha) đã phát triển một mô

hình dựa trên các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo có

khả năng kiểm soát mức nước được sử dụng ở

mỗi lần tưới nước. Một hệ thống như vậy,

hoạt động từ các thuật toán và mạng trí tuệ

nhân tạo, cho phép lập kế hoạch tổ chức

nguồn cung cấp nước.

Nông nghiệp tiêu thụ 70% lượng nước

trên phạm vi toàn cầu, và nhu cầu về nước

ngày càng tăng, trong khi biến đổi khí hậu

đang đẩy nhanh sự thiếu hụt nước. Việc thực

hiện các phương pháp bền vững và kinh tế

hơn do đó là một vấn đề quan trọng.

Mô hình FIS, bao gồm một hệ thống

logic khuếch tán, các đặc điểm bên ngoài

(nhiệt độ, độ ẩm, vv), một ngôn ngữ logic

được sử dụng để thiết lập các quy tắc. Áp

dụng thuật toán như vậy giới hạn sự thay đổi

nhu cầu nước, tạo ra một bản đồ cho biết

chính xác mức nước cần thiết cho mỗi lần

tưới nước. Do đó, việc tưới tiêu có thể được

hoạch định tốt hơn và giảm bớt các vấn đề

giữa các trạm bơm. Việc tưới nước không còn

hoạt động trên trực giác, mà dựa vào thông

tin cụ thể.

Từ quan điểm sinh thái, nó là một công

cụ thực sự thú vị. Dự đoán nhu cầu về nước

có thể sử dụng và năng lượng điện một cách

cần thiết và tối ưu hóa các nguồn lực này.

Đây là tất cả các yếu tố làm giảm chi phí kinh

tế và môi trường.



**************

Một giải pháp để cải thiện chất lượng đất: phủ thực vật

Một nghiên cứu, được công bố trên

Geoderma và Date in Brief, được tiến hành

bởi Đại học Bách khoa Madrid (UPM) và

Viện Nghiên cứu Quốc gia và Công nghệ

Thực phẩm và Nông nghiệp (INIA), đã tiết lộ

rằng cách canh tác phủ thực vật sẽ cải thiện

chất lượng đất.

Nghiên cứu này kéo dài hơn 10 năm đã

phát hiện ra rằng lớp phủ thực vật giữ cho đất

được bảo vệ trong mùa đông nhờ vào một hệ

thống thay mới các cây trồng mùa hè. Ngoài

việc hạn chế suy thoái đất, nó còn tạo ra một

lượng lớn chất hữu cơ và giúp bảo tồn đa

dạng sinh học.

Thí nghiệm bắt đầu vào năm 2006,

trên một khu vực đặc trưng của khí hậu Địa

Trung Hải. Thử nghiệm bao gồm việc thay

thế đất canh tác truyền thống bằng cách sử

dụng đất canh tác tối thiểu và chuyển từ canh

tác ngô sang canh tác ngô với cây trồng. Bằng

cách thực hiện một vòng quay trong 10 năm,

các nhà nghiên cứu đã tìm thấy sự gia tăng

mức độ hữu cơ, carbon và nitơ, đặc biệt là

trong các lô được xử lý bằng lúa mạch.

Thực vật và hệ thống luân canh có thể

được sử dụng để thu được chất lượng đất tốt

hơn, ổn định hơn, với khả năng thâm nhập

nước dễ dàng hơn, đảm bảo loại bỏ các chất

gây ô nhiễm. Bằng cách thay thế phương

pháp này cho mùa đông, đất trở nên màu mỡ

hơn, và đa dạng sinh học được bảo vệ, đó là

một vấn đề quan trọng trong bối cảnh khai

thác đất quá mức hiện nay.

Theo vista.gov.vn, 16/10//2018


**************


Argentina phê chuẩn trồng đậu tương công nghệ sinh học kháng hạn HB4

Ảnh minh họa. (Nguồn: AFP/TTXVN)

Theo phóng viên TTXVN tại Buenos

Aires, ngày 18/10, Chính phủ Argentina cho

biết đã phê chuẩn nghị quyết cho phép nông

dân nước này trồng đậu tương công nghệ sinh

học HB4 cho năng suất cao trong điều kiện

khí hậu khắc nghiệt và có sức đề kháng tốt

hơn với thuốc diệt cỏ.

Thông cáo từ Phủ Tổng thống

Argentina cho biết các nhà nghiên cứu đã

phát triển tính trạng đậu tương HB4 qua tiến

trình công nghệ sinh học, nhằm tăng khả năng

thương mại loại hạt có dầu này, đồng thời

giảm bớt những thiệt hại về năng suất khi

trồng đậu tương trong điều kiện thời tiết hạn

hán.

HB4 sẽ mang lại lợi thế thực sự cho

nông dân và doanh nghiệp sản xuất.

Chính phủ của Tổng thống Mauricio

Macri cũng đã thông qua Nghị quyết số

15/2018 thương mại hóa giống đậu tương

trên.

HB4 là sản phẩm do Hội đồng Nghiên

cứu khoa học và kỹ thuật thuộc Bộ Khoa học

Argentina thực hiện nghiên cứu và phát triển.

Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược

Phẩm Mỹ (FDA) đã phê duyệt tính trạng đậu

tương HB4, trong khi Trung Quốc, quốc gia

nhập khẩu chính mặt hàng này của Buenos

Aires, đang trong tiến trình cấp phép.

Từ đầu năm đến nay, Chính phủ

Argentina đã phê duyệt 9 loại cây trồng theo

công nghệ sinh học mới, trong đó đậu tương

có 3 dự án, ngô (4), khoai tây (1) và cỏ linh

lăng (1).

Trong giai đoạn từ tháng 10/2017 đến

tháng 3 năm nay, ngành nông nghiệp quốc gia

Nam Mỹ này bị ảnh hưởng bởi tình trạng hạn

hán tồi tệ nhất trong vòng 50 năm qua.

Sàn Giao dịch Ngũ cốc Buenos Aires

cho biết tình trạng thiếu mưa khiến sản lượng

loại hạt trên giảm 8,7 triệu tấn.

Argentina là nước sản xuất cây trồng

công nghệ sinh học lớn thứ 3 trên thế giới và

đã trồng 18,7 triệu ha đậu tương công nghệ

sinh học trong năm 2016.



**************

MÔI TRƯỜNG Phát hiện kim loại lỏng có thể biến đổi nước độc hại thành nước an toàn để uống


New South Wales và Đại học RMIT đã phát

hiện ra một phương pháp đột phá và rẻ tiền để

chế tạo bộ lọc có khả năng biến nước ô nhiễm

kim loại nặng thành nước uống an toàn chỉ

trong vài phút. Bộ lọc nano làm từ oxit nhôm

có thể được sản xuất với giá rẻ mà gần như

không sử dụng năng lượng từ số lượng kim

loại lỏng gali nhất định.

Theo giải thích của nhóm nghiên cứu,

khi một miếng nhôm được bổ sung vào lõi

của gali lỏng ở nhiệt độ phòng, các lớp oxit

nhôm nhanh chóng được tạo thành trên bề

mặt gali. Các tấm nano oxit nhôm này có độ

xốp cao và được chứng minh phù hợp để lọc


cả ion kim loại nặng và ô nhiễm dầu với tốc

độ nhanh chưa từng có.

GS. Kalantar-zadeh, đồng tác giả

nghiên cứu, cho rằng bộ lọc di động và giá rẻ

này được sản xuất thông qua quy trình dựa

vào kim loại lỏng gali, có thể được người dân

ở nơi không có nguồn nước uống sạch sử

dụng để loại bỏ các chất như chì và các kim

loại độc khác trong vài phút.

“Vì nó cực kỳ xốp, nên nước chảy qua

rất nhanh”, GS. Kalantar-zadeh nói. “Chì và

các kim loại nặng khác có ái lực rất cao với

oxit nhôm. Khi nước chảy qua hàng tỷ lớp,

mỗi một ion chì bị hút vào một trong những

tấm nhôm oxit này. Nhưng đồng thời, bộ lọc

rất an toàn vì cùng với việc sử dụng lặp lại,

dòng nước không thể tách các ion kim loại

nặng khỏi oxit nhôm".

Công nghệ này có thể được sử dụng ở

châu Phi và châu Á nơi hàm lượng ion kim

loại nặng trong nước đang cao hơn mức an

toàn cho con người tiêu thụ. Theo ước tính,

790 triệu người hay một trong số 10 người dân

trên Trái đất, không được sử dụng nước sạch.

Các sản phẩm máy lọc nước cầm tay

để khử kim loại nặng trong nước có sẵn,

nhưng có giá thành đối đắt, thường trên 100

USD. Ngược lại, bộ lọc oxit nhôm được sản

xuất từ gali lỏng có chi phí sản xuất chỉ 10

cent, khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với các

nhà sản xuất tiềm năng.

Dù nhôm là kim loại dồi dào và rẻ tiền,

nhưng gali lại tương đối đắt. Nhưng điểm tạo

nên ưu thế của gali trong quá trình này là trên

thực tế, nó vẫn tinh khiết và không thay đổi

sau mỗi lần sản sinh oxit nhôm. "Bạn chỉ cần

bổ sung nhôm vào gali và tạo ra nhôm oxit

khi bề mặt của nó tiếp xúc với nước. Bạn có

thể sử dụng gali một lần nữa và thêm một lần

nữa. Gali không bao giờ tham gia vào phản

ứng", GS. Kalanter-zadeh nói. Quy trình sản

xuất rẻ tiền và chỉ cần chi phí năng lượng

thấp, nên các bộ lọc này thậm chí có thể được

tạo ra từ một nhà bếp.


chí Advanced Functional Materials.



**************

Các hạt xử lý nước tái sử dụng loại bỏ BPA hiệu quả

Các khối cầu có kích thước micron đã

được kỹ sư môi trường Pedro Alvarez tại

Phòng thí nghiệm của trường Đại học Rice

chế tạo để thu thập và loại bỏ bisphenol A

(BPA), hóa chất tổng hợp dùng để sản xuất

nhựa. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Environmental Science & Technology.

BPA thường được sử dụng để phủ bên

trong hộp thực phẩm, nắp chai và đường ống

cấp nước và từng là một thành phần của bình

sữa trẻ em. Dù liều lượng BPA ngấm vào

thức ăn và đồ uống thấp ở mức được coi là an

toàn, nhưng phơi nhiễm hóa chất này trong

thời gian dài bị nghi là gây ảnh hưởng đến

sức khỏe trẻ em và góp phần gây bệnh huyết

áp cao.

Bản thân các khối cầu là bộ sưu tập

giống như bông hoa bao gồm những cánh hoa

titan dioxit. Titan dioxit giá rẻ giải phóng các

loại oxy phản ứng (ROS) khi được kích hoạt

bởi ánh sáng cực tím. Những cánh hoa titan

dioxit cung cấp nhiều diện tích bề mặt cho

các phân tử cyclodextrin bám vào.

Cyclodextrin là phân tử từ đường

thường được sử dụng trong thực phẩm và

thuốc. Nó có cấu trúc hai mặt với một khoang

kỵ nước và bề mặt ngoài ưa nước. BPA cũng

kỵ nước và tự nhiên bị thu hút vào khoang.

Khi bị mắc kẹt, ROS do các khối cầu tạo ra

phân tách BPA thành các hóa chất vô hại.


Trong phòng thí nghiệm, các nhà

nghiên cứu xác định được rằng 200 miligram

khối cầu trên một lít nước ô nhiễm đã khử

được 90% BPA trong vòng một giờ, quá trình

này diễn ra trong thời gian dài hơn gấp hai lần

so với titan dioxit chưa được cải tiến.

"Hầu hết các quá trình xử lý đã được

báo cáo trong tài liệu liên quan đến các hạt

nano", Danning Zhang, trưởng nhóm nghiên

cứu cho biết. "Kích thước của các hạt chưa

đến 100 nanomet. Do kích thước rất nhỏ, nên

chúng rất khó thu hồi từ thể huyền phù trong

nước".

Các hạt xử lý nước do nhóm nghiên

cứu chế tạo, có kích thước lớn hơn nhiều. Khi

một hạt cỡ 100 nm, nhỏ hơn 1.000 lần sợi tóc

người, thì titan dioxit được nâng cấp sẽ dao

động từ 3 đến 5 micron, chỉ nhỏ hơn khoảng

20 lần so với một sợi tóc. "Điều đó có nghĩa là

chúng tôi có thể sử dụng phương pháp vi lọc

áp suất thấp kết hợp với màng để thu hồi các

hạt phục vụ tái sử dụng", Zhang nói. "Như vậy

sẽ tiết kiệm được rất nhiều năng lượng".

Vì ROS cũng có thể khử cyclodextrin,

nên các khối cầu bắt đầu mất khả năng “bẫy”

sau khoảng 400 giờ tiếp xúc tia cực tím liên

tục. Nhưng khi đã được thu hồi, chúng có thể

dễ dàng được tái sử dụng.

"Vật liệu mới giúp loại bỏ hai rào cản

công nghệ quan trọng để xử lý nước bằng

quang xúc tác", Alvarez nói. “Đầu tiên, nó

tăng cường hiệu quả xử lý bằng cách giảm

thiểu nhu cầu làm sạch ROS bằng các thành

phần trong nước nằm ngoài mục tiêu. Ở đây,

ROS chủ yếu được sử dụng để loại bỏ BPA.

Thứ hai, vật liệu cho phép tách với chi phí

thấp và tái sử dụng chất xúc tác, góp phần

giảm chi phí xử lý”.



**************

BẢN TIN THÁNG 11/2018 -...

Documents

Transcript of BẢN TIN THÁNG 11/2018 -...