bẢn tin thÁng 10/2018 -...

Dịch vụ Cung cấp Thông tin Trọn gói Tháng 10/2018 1/72

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

BẢN TIN THÁNG 10/2018

ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Phần mềm giúp tính toán năng lượng tiêu thụ khi đi bộ.

Máy tính bảng màn hình cuộn đầu tiên trên thế giới.

Nền tảng học máy dựa trên công nghệ Blockchain giúp các doanh nghiệp dự đoán hành vi

của người tiêu dùng.

Giảm kết quả dương tính giả trong phát hiện gian lận thẻ tín dụng.

Các thiết bị mới có thể giảm nhiệt dư thừa trong máy tính.

Ứng dụng do huyết áp trên điện thoại Iphone.

Công nghệ mới giúp điều khiển TV bằng giọng nói.

Loa và micro trong suốt cho phép da bạn phát nhạc.

Gốm sứ trong suốt đầu tiên với các tính chất dẫn điện anion.

Cách dừng xe từ xa.

Triển vọng chế tạo máy quét an ninh có khả năng phát hiện chất nổ.

Nhận diện khuôn mặt được xem là hệ thống “thân thiện với người sử dụng” tại các sân

bay.

Pin mặt trời hai lớp lập kỷ lục về hiệu quả sản xuất năng lượng.

Pin nhiên liệu được xử lý bằng plasma không quá ướt hoặc quá khô.

Lá chắn bảo vệ enzym rất nhạy trong pin nhiên liệu sinh học.

Phương pháp mới cải thiện hiệu suất pin.

Loại pin mới được chế tạo từ CO2.

Giới khoa học tìm ra cách mới biến ánh sáng Mặt Trời thành năng lượng tái tạo không

giới hạn.

Nghiên cứu mới trong lĩnh vực quang hợp bán nhân tạo.

Máy siêu âm nhỏ gọn, giá chỉ 100 USD.

Bộ cảm biến theo dõi nhiệt độ và độ ẩm xung quanh cây trồng.

Điện cực quang có thể khai thác 85% ánh sáng nhìn thấy.

Chế tạo thiết bị hoạt động như não người.

Sóng âm thanh giúp định dạng các vật in có kích thước siêu nhỏ.

Sử dụng vật liệu nano mới cho các thiết bị điện tử lượng tử.

Thời công nghệ, ngay cả vải cũng được 'dệt' từ sợi quang, đèn led.


CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY

Israel phát triển thiết bị bay không người lái cứu hộ trên biển.

Phương pháp mới làm tan băng mà không cần sử dụng điện hoặc hóa chất.

Thiết bị khai thác năng lượng từ các rung động tần số thấp.

Thiết bị đo sóng não để hiểu tâm trạng con người.

Bụi kim cương cho phép phát hiện từ trường với chi phí thấp, hiệu quả cao.

Lớp da lập trình biến đổi bất kỳ đồ gia dụng nào thành robot.

Hệ thống làm lạnh thử nghiệm sử dụng từ trường và hợp kim biến hình.

Thiết bị di động giúp dễ dàng dự đoán và kiểm soát hiện tượng tảo nở hoa gây hại.

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Phương pháp mới tăng gấp đôi sản lượng đường từ thực vật.

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hệ thống sản xuất nhiên liệu sinh học mới được hỗ trợ bởi cộng đồng tảo và nấm.

Hệ thống sử dụng các bong bóng siêu nhỏ để phá hủy màng sinh học nguy hiểm.

Y DƯỢC

Thiết bị chẩn đoán chính xác sự hình thành cục máu đông.

Giấy thử đơn giản phát hiện ra kháng sinh giả hoặc không đạt chuẩn.

Đột phá mới trong công nghệ tế bào tái tạo da chữa lành vết thương.

Bào chế được viên nang để đưa động cơ siêu nhỏ vào dạ dày.

Các hạt xốp nano bạch huyết cầu hấp thụ protein đóng vai trò quan trọng trong sự phát

triển bệnh viêm khớp dạng thấp.

Trung Quốc phát triển hợp chất kháng sinh mới.

Sự ra đời của thuốc kháng sinh hiệu quả gấp 500 lần so với các loại thuốc hiện có.

Sử dụng kim loại nặng gallium trong điều trị nhiễm trùng phổi.

Kỹ thuật tái lập trình tế bào giúp chuyển đổi các vết thương hở thành làn da khỏe mạnh.

Phát triển phương pháp mới điều trị chứng mất trí nhớ.

Phương pháp phun các phân tử thuốc vào mũi và sử dụng sóng siêu âm giúp phân phối

thuốc trực tiếp đến não.

Các hạt nano mới chờ giải phóng thuốc nhằm vào mục tiêu nhiễm trùng.

Kết hợp hai kỹ thuật để cải thiện khả năng phát hiện bệnh ngay khi trẻ chào đời.

Bộ Test kit mới cho phép sàng lọc bệnh nhanh chóng, chính xác, ít tốn kém.


Liệu pháp sử dụng enzym để tăng cường hệ thống miễn dịch trong điều trị ung thư .

Phát triển văcxin mới đánh bại 100% khối u hắc tố.

Các nhà khoa học tìm ra cách chữa một trong những loại ung thư nguy hiểm nhất.

Tối ưu hóa các công nghệ để phát hiện đột biến trong tế bào ung thư.

Mô cấy không dây, kết dính sinh học phát sáng để tiêu diệt tế bào ung thư.

Virus có triển vọng mới trong điều trị ung thư.

Mỹ bào chế được thuốc điều trị ung thư tuyến tụy.

Nghiên cứu đột phá về điều trị ung thư giành Nobel Y học 2018.

NÔNG NGHIỆP

Đất lọc kháng sinh từ nước đã qua xử lý.

Cơ chế tự nhiên có thể làm giảm phát thải từ các bãi than bùn nhiệt đới.

MÔI TRƯỜNG

Xử lý các chất ô nhiễm trong nước mưa.

Kim loại băng giá rẻ loại bỏ chất ô nhiễm trong nước chỉ vài phút.

Tái chế: hướng tới một nền kinh tế tuần hoàn.

LĨNH VỰC KHÁC

Tơ nhện tổng hợp chắc và dai hơn.

Vật liệu phỏng sinh học làm giảm lực cản cho chất lỏng.

Tạo ra một loại sơn phủ mới giúp "hạ nhiệt" các tòa nhà.

ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Phần mềm giúp tính toán năng lượng tiêu thụ khi đi bộ

Con người thường theo bản năng sử

dụng các dáng đi tốn ít năng lượng nhất khi đi

bộ bằng cách điều chỉnh tốc độ bước chân, độ

dài sải chân và độ cao nâng chân. Nhưng liệu

có thể điều chỉnh một cách có ý thức các

thông số này để chi phối mức năng lượng mà

mỗi chúng ta tiêu thụ khi đi bộ hay không?

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm

Biorobotics của Đại học Bách khoa liên bang


Thụy Sĩ (EPFL) đã nghiên cứu 8 thông số liên

quan đến dáng đi của con người, với mục tiêu

tạo là ra một chương trình phần mềm sử dụng

robot mô phỏng để dự đoán mức năng lượng

mà con người sử dụng khi đi bộ tùy thuộc vào

cách đi bộ của họ.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Scientific Reports.

Bắt đầu sử dụng sử dụng phần mềm

bằng cách nhập vào các thông số của người

dùng như chiều cao, cân nặng, tốc độ đi bộ,

chiều dài sải chân, độ cao nâng chân và độ

nghiêng của thân người so với mặt đất. Ngoài

ra, người dùng cũng có thể thêm các thông số

khối lượng mô phỏng lực đẩy, hoặc lực kéo ở

các phần khác nhau trên cơ thể. Sau đó, robot

có hình dạng thân mình con người sẽ dựa vào

các thông số trên để mô phỏng lại dáng đi,

đồng thời tính toán số lượng calo bị đốt cháy

và mức tiêu thụ năng lượng trong thời gian

thực.

Phần mềm mang tính tiên phong này

đã thu hút nhiều thí nghiệm ứng dụng cho các

lĩnh vực tiềm năng khác-đặc biệt là lĩnh vực y

tế. Amy Wu, một trong các đồng tác giả của

nghiên cứu cho biết, phần mềm có thể được

sử dụng để chọn ra các thiết kế tốt nhất cho

các khung xương robot hoặc các loại chi giả,

nhằm tăng cường khả năng hoạt động của con

người và hỗ trợ người khuyết tật trong sinh

hoạt hằng ngày. Thậm chí, nó có thể xác định

balô nên được đeo ở đâu trên cơ thể để giảm

thiểu tối đa chi phí năng lượng.

Đối với khung xương robot, phần mềm

có thể giúp tối ưu hóa vị trí của pin năng

lượng, bộ truyền động hoặc xác định dáng đi

bộ lý tưởng tùy theo tốc độ người dùng mong

muốn. Mặt khác, nếu mục tiêu của bạn là đốt

cháy calo, phần mềm vẫn có thể tìm ra một

loạt các chuyển động đốt cháy năng lượng và

tăng cường trao đổi chất cao.

Ban đầu, phần mềm này được tạo ra

trong một phòng thí nghiệm robot và các nhà

nghiên cứu dự định dùng nó để nghiên cứu cơ

chế dáng đi của con người ứng dụng cho các

loại robot hình người. "Cách đi bộ của con

người là cực kì phức tạp, vốn là một thách

thức lớn đối với các robot, vì dáng của

chúng trông không giống con người lắm”,

Faraji cho biết.

Theo cesti.gov.vn, 04/09/2018

Trở về đầu trang

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

Máy tính bảng màn hình cuộn đầu tiên trên thế giới

Các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm

Human Media Lab của Đại học Queen

(Canada) đã chế tạo thành công nguyên mẫu

của một loại máy tính bảng có màn hình cuộn

đầu tiên trên thế giới - được gọi là

“MagicScroll”.

Máy tính bảng cuộn được đầu tiên trên thế giới Ảnh: Human Media Lab

MagicScroll sở hữu một màn hình cảm

ứng dẻo, xoay quanh phần thân dạng ống

xilanh, được làm bằng công nghệ in 3D và có

thể kéo ra để tạo hình ảnh hiển thị phẳng.

Được mô phỏng lại theo hình dạng của những

cuộn giấy cổ, màn hình của MagicScroll còn

được cuộn quanh ống, và khi kéo ra sẽ có

dạng phẳng, rộng khoảng 7.5 inch. Các nhà

nghiên cứu còn lấy cảm hứng từ hộp đựng

danh thiếp rolodex – một dụng cụ giúp người

dùng tìm các thẻ danh bạ gắn trên một lõi


hình ống, người dùng sẽ chỉnh hai bánh quay

ở hai bên lõi cho đến khi thẻ cần tìm hiện ra.

Tương tự như vậy, nếu muốn thực hiện cuộc

gọi với MagicScroll, người dùng chỉ cần cuộn

màn hình lại thành dạng ống. Theo nhóm phát

triển, dạng ống cuộn sẽ thích hợp với việc

cầm nắm bằng một tay, nhất là khi nghe gọi

điện thoại. Ngoài ra, màn hình cũng có thể dễ

dàng được kéo phẳng để hiển thị toàn cảnh

bao quát hơn.

Màn hình độ phân giải 2K giúp cho

MagicScroll có khả năng hiển thị hình ảnh

hay video cực kỳ rõ nét và sinh động. Theo

nhóm chế tạo, bản nguyên mẫu của

MagicScroll có kích thước nhỏ gọn vừa để

đút túi và dễ cầm nắm bằng một tay, thuận

tiện hơn hẳn so với một chiếc máy tính bảng

thông thường. Giống với rolodex,

MagicScroll cũng được gắn hai bánh quay ở

hai đầu, cho phép người dùng lướt qua các

địa chỉ liên lạc chỉ bằng thao tác quay. Bên

cạnh chức năng truy cập mạng xã hội và nghe

gọi, các nhà nghiên cứu tin rằng chiếc máy

tính bảng còn có thể hoạt động như một máy

ghi âm hay thiết bị điều khiển (giống như

chuột, bút stylus, v.v)

Các nhà phát triển đã lấy cảm hứng từ

những cuộn giấy thời cổ đại, bởi hình dạng

của chúng đem lại trải nghiệm tự nhiên và

liền mạch, trong khi các bánh quay cho phép

thực hiện thao tác cuộn để tua nhanh danh

sách dài cần hiển thị. Hay như nếu muốn xem

chi tiết về đối tượng được chọn trong danh

sách, người dùng chỉ cần kéo dãn màn hình

ra. Ngoài ra, MagicScroll cũng sở hữu một

camera được điều khiển bằng cử chỉ tay giống

như Wiimote của Nitendo. Các bánh quay

còn được gắn với những bộ truyền động điện

tử, giúp cho màn hình tự động di chuyển ra

vào, tùy theo từng trường hợp, chẳng hạn như

khi cần hiển thị thông báo. Trong tương lai,

các nhà nghiên cứu hi vọng có thể dựng được

một phiên bản khác nhỏ gọn hơn với kích

thước chỉ bằng một chiếc bút.

Không chỉ có MagicScroll, Human

Media Lab cũng đã bắt đầu nghiên cứu chế

tạo các thiết bị có màn hình dẻo như “Reflex”

– thiết bị sử dụng “cảm biến bẻ cong” điều

khiển các tương tác với ứng dụng và kích

thích vật lý thông qua các rung động, hay

“TeleHuman2” - máy chiếu 3D cho phép

người dùng như đang nhìn thấy đối tượng ở

đầu dây bên kia, ngay trước mắt, được hứa

hẹn sẽ hỗ trợ đắc lực cho các “hội nghị qua

video” (video conference), trong đó người

tham dự có thể nhìn thấy hình ảnh 360 độ của

các diễn giả trong suốt cuộc gọi.

Theo khoahocphattrien.vn, 04/09/2018


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

Nền tảng học máy dựa trên công nghệ Blockchain giúp các doanh nghiệp dự đoán hành vi của người tiêu dùng

Một công ty cho biết họ đã tạo ra nền

tảng học máy phân cấp đầu tiên trên

blockchain, cung cấp cho các tổ chức khả

năng khám phá các mẫu mới trong dữ liệu

của họ, dự đoán thời điểm bán hàng sẽ được

thực hiện và tăng tỷ lệ nhấp chuột từ khách

hàng.


Theo GNY, động lực chính của họ khi

được thành lập vào năm 2015 là tìm cách cho

“một lượng lớn dữ liệu kỹ thuật số bị bỏ lại có

thể được tổ chức, và phân tích nhằm cung cấp

các giải pháp kinh doanh, tiếp thị và tác động

xã hội”.

Người sáng lập GNY và giám đốc

R&D Richard Jarritt giải thích: “Đó là một

trong những mục tiêu của chúng tôi để thúc

đẩy phát triển với blockchain - giúp mọi

người tránh xa suy nghĩ block chain như là

một cấu trúc cứng nhắc của các sự kiện tuyến

tính. Bạn có thể làm gì nếu bạn mang khả

năng lập trình phần mềm lên chuỗi? Kết quả

là, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một công nghệ

có thể phân tích dữ liệu an toàn trong thời

gian thực và thích ứng với hành vi của một cá

nhân khi hành vi này tiến triển và thay đổi”.

Thông qua hàng trăm thuật toán học

máy làm việc song song với nhau và đáp ứng

hàng triệu đặc tính biến độc lập, GNY cho

biết họ có thể giải quyết nhiều vấn đề kinh

doanh như gian lận trong ngành bảo hiểm,

lượng người xem xuất bản và dự đoán hành vi

người trong bán lẻ.

“Chúng tôi đã thử nghiệm nền tảng dự

đoán rất thành công trong hai năm qua.

Chúng tôi hiện đang làm việc với các công ty

bảo hiểm, công ty dịch vụ tài chính, nhà bán

lẻ và nhà tiếp thị. Chúng tôi nghĩ rằng ứng

dụng cho công nghệ này có thể còn rộng hơn

thế”, người sáng lập GNY Cosmas Wong nói

với Cointelegraph.

GNY cho biết các API thông minh của

họ đã được ghép nối với một ngôn ngữ hoạt

động phổ thông, và điều này cho phép các

nhà phát triển “dễ dàng truy cập vào sức

mạnh của học máy”. Công ty cho biết hệ sinh

thái của họ đã thử nghiệm thành công các

giao dịch xuyên chuỗi cho Bitcoin, Asch và

Ethereum, và trong tương lai, họ sẽ bổ sung

thêm khả năng bên chuỗi với Lisk và các

chuỗi khác để tạo điều kiện mở rộng hơn nữa.

"Dự đoán" người tiêu dùng

Cosmas Wong giải thích trong một bài

báo gần đây cho Silicon Review rằng hệ

thống có thể dự đoán thói quen mua hàng của

người tiêu dùng dựa trên những gì họ đã làm

trong quá khứ. Dường như các chi tiết không

quan trọng như vị trí và thời gian trong ngày

mà việc mua hàng được thực hiện có thể được

sử dụng để dự đoán những gì họ sẽ mua trong

tương lai.

Wong nói rằng một trong những tính

năng mạnh mẽ nhất của GNY là khả năng tự

sửa lỗi. Nếu một người mua hàng không tiếp

tục mua sản phẩm được khuyến nghị cho họ,

hệ thống sẽ tính toán lại và trình bày cho

người tiêu dùng một giải pháp thay thế.

GNY đã đặt trọng tâm là “không xâm

nhập, hiệu quả và tối ưu” - và nói nền tảng

của họ có tiềm năng lớn trong việc thay đổi

cuộc sống hàng ngày của chúng ta, đồng thời

bảo vệ an ninh và bảo mật dữ liệu.

Hỗ trợ các tổ chức từ thiện và phi

chính phủ

GNY đảm bảo rằng công nghệ học

máy của họ cũng có tác động xã hội tích cực.

Để khuyến khích các doanh nghiệp xã hội

tham gia vào công nghệ này, công ty đã khởi

động một sáng kiến mang tên Magic Wish

Technology Grant. Khoản tài trợ này sẽ được

trao cho một số tổ chức hai năm một lần, và

sẽ cung cấp cho họ dịch vụ đầy đủ dịch vụ

tùy chỉnh của GNY “hoàn toàn pro-bono” để

giúp họ giải quyết các vấn đề về dữ liệu phức

tạp và bức xúc.

GNY thông báo rằng tổ chức đầu tiên

nhận được khoản trợ cấp này là Liên minh

Cứu hộ Trẻ em (CRC). Tổ chức phi lợi nhuận

đang giúp cứu trẻ em khỏi lạm dụng tình dục

bằng cách phát triển công nghệ miễn phí mà

các cơ quan thực thi pháp luật có thể sử dụng

để theo dõi và bắt giữ những kẻ xấu. Theo

CRC, hệ thống của họ đã dẫn đến hơn 10,500

tội phạm bị bắt giữ, với hơn 2.400 nạn nhân

trẻ được giải cứu. Trang web của họ tiếp tục

tuyên bố rằng công nghệ của họ đã được sử

dụng trên khắp nước Mỹ, cũng như bởi 84

quốc gia trên toàn thế giới.

Công ty đang có kế hoạch sớm công

bố đối tác Magic Wish thứ hai.


Token ERC-20 của GNY sẽ được giới

thiệu trong đợt chào bán ban đầu của nền tảng

- vào ngày 3 tháng 9 - cung cấp cho chủ sở

hữu token cơ hội tận dụng tối đa khả năng

học máy của GNY. Trong hai giai đoạn đầu

tiên của đợt chào bán, 200 triệu token sẽ được

đưa ra cho hệ sinh thái.

Công ty tuyên bố ICO là token tiện ích

đầu tiên được khởi chạy ở Jersey. Richard

Jarritt nói rằng quần đảo Channel đã được

chọn vì khuôn khổ ổn định nhưng linh hoạt

của nó để khuyến khích ICO chất lượng.

Theo GNY, nhóm của họ có nhiều

kinh nghiệm trong lĩnh vực học máy và

blockchain - và lực lượng lao động của nó có

trụ sở tại Anh, Châu Á và Hoa Kỳ. Bằng sáng

chế về Blockchain phi tập trung của họ đang

chờ cấp tại Hoa Kỳ.

Theo vista.gov.vn, 10/09//2018


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

Giảm kết quả dương tính giả trong phát hiện gian lận thẻ tín dụng

Ảnh: Các nhà nghiên cứu tại MIT đã sử dụng

kỹ thuật học máy mới để giảm đáng kể kết quả dương tính giả của các công nghệ

phát hiện gian lận

Thẻ tín dụng của người tiêu dùng

thường bị từ chối một cách đáng ngạc nhiên

trong các giao dịch hợp pháp. Nguyên nhân là

do các công nghệ được ngân hàng mà chủ thẻ

sử dụng, phát ra tín hiệu không chính xác về

giao dịch được xem là đáng ngờ. Nhưng giờ

đây, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ

Massachusetts (MIT) đã sử dụng kỹ thuật học

máy mới để giảm thiểu kết quả sai lệnh, tiết

kiệm chi phí cho ngân hàng và giảm bớt sự

thất vọng của khách hàng.

Sử dụng máy học để phát hiện gian lận

tài chính đã bắt đầu được áp dụng từ thập

niên 90 và được cải tiến qua nhiều năm.

Nhóm nghiên cứu đã lập trình để các mô hình

trích xuất những mẫu hành vi từ các giao dịch

trong quá khứ, được gọi là "đặc trưng”, có

khả năng báo hiệu gian lận. Khi bạn quẹt thẻ,

thẻ sẽ kết nối với mô hình và nếu các đặc

trưng tương ứng với hành vi lừa đảo, giao

dịch sẽ bị ngăn chặn.

Tuy nhiên, trên thực tế, các nhà khoa

học dữ liệu phải tượng tượng ra các đặc trưng

đó, chủ yếu tập trung vào các quy tắc đảm

bảo về số lượng và vị trí. Nếu bất kỳ khách

hàng nào tiêu nhiều hơn, ví dụ: 2.000 USD

cho một lần mua sắm hoặc thực hiện nhiều

giao dịch mua trong một ngày, thì có thể bị

nghi ngờ. Nhưng do thói quen chi tiêu của

người tiêu dùng thay đổi, nên ngay cả trong

tài khoản cá nhân, các mô hình này đôi khi

cũng không chính xác: Một báo cáo năm

2015 của Công ty Chiến lược và Nghiên cứu

Javelin ước tính trong 5 dự báo gian lận thì có

1 dự báo là chính xác và lỗi xảy ra làm giảm

đến 118 tỷ USD doanh thu của ngân hàng, khi

các khách hàng bị từ chối và sau đó không sử

dụng thẻ tín dụng của ngân hàng này nữa.

Nhóm nghiên cứu tại MIT đã đưa ra phương

pháp "kỹ thuật đặc trưng tự động", trích xuất

hơn 200 đặc trưng chi tiết cho từng giao dịch

cá nhân, nếu người dùng có mặt trong quá

trình mua hàng và số tiền trung bình được chi

tiêu vào các ngày cụ thể tại một số nhà cung

cấp nhất định. Theo đó, có thể xác định chính

xác hơn thời điểm những thói quen chi tiêu

của một chủ thẻ đi lệch tiêu chuẩn.

Thử nghiệm trên một bộ dữ liệu gồm

1,8 triệu giao dịch từ một ngân hàng lớn, mô

hình đã giảm 54% các kết quả được dự báo

dương tính giả so với các mô hình truyền

thống. Theo ước tính của các nhà nghiên cứu,


ngân hàng có thể tiết kiệm 190.000 euro

(khoảng 220.000 USD) tổn thất doanh thu.

"Thách thức lớn trong ngành ngân

hàng là kết quả dương tính giả", Kalyan

Veeramachaneni, đồng tác giả nghiên cứu

nói. "Chúng tôi cho rằng có sự kết nối trực

tiếp giữa kỹ thuật đặc trưng với việc giảm kết

quả dương tính giả... Đó là yếu tố tác động

mạnh nhất đến việc làm tăng độ chính xác

của các mô hình học máy này".

Theo vista.gov.vn, 28/09/2018

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

Các thiết bị mới có thể giảm nhiệt dư thừa trong máy tính

Các nhà khoa học đã thành công trong

việc quan sát khả năng truyền thông tin giữa

khoảng cách xa trong nhóm vật liệu từ tính

được gọi là là chất phản sắt từ. Những vật liệu

này giúp thiết bị đạt được tốc độ tính toán

nhanh hơn nhiều so với các thiết bị hiện có.

Các thiết bị thông thường ứng dụng công

nghệ hiện có, gây tác dụng phụ ngoài mong

muốn khi trở nên nóng và bị giới hạn về tốc

độ. Điều này cản trở sự phát triển của công

nghệ thông tin.

Lĩnh vực mới nổi của Spin điện tử học

macnon nhằm sử dụng nam châm cách điện

với khả năng chứa sóng từ tính được gọi là

macnon để có thể giải quyết những vấn đề

này. Sóng Macnon mang thông tin nhưng gây

bất lợi do sản sinh nhiệt thừa. Các nhà vật lý

tại trường Đại học Johannes Gutenberg Mainz

(JGU) ở Đức đã hợp tác với các nhà lý thuyết

từ trường Đại học Utrecht ở Hà Lan và Trung

tâm Spin điện tử học lượng tử (QuSpin) thuộc

trường Đại học Khoa học và Công nghệ Na

Uy (NTNU), đã chứng minh rằng oxit sắt

phản sắt từ, một thành phần chính của gỉ sét,

là vật liệu rẻ tiền có triển vọng để truyền tải

thông tin với mức nhiệt dư thừa thấp và tốc

độ gia tăng. Nghiên cứu đã được công bố trên

tạp chí khoa học Nature.

Bằng cách giảm lượng nhiệt sản sinh,

các thành phần có thể tiếp tục được giảm kích

thước nhỏ hơn cùng với sự gia tăng mật độ

thông tin. Chất phản sắt từ, một nhóm vật liệu

từ tính lớn nhất, có một số ưu điểm quan

trọng so với các thành phần từ tính khác được

sử dụng phổ biến dựa vào sắt hoặc niken. Ví

dụ, chúng ổn định và không bị ảnh hưởng bởi

từ trường bên ngoài, là một yêu cầu quan

trọng để lưu trữ dữ liệu trong tương lai. Ngoài

ra, các thiết bị sử dụng chất phản sắt từ có thể

hoạt động nhanh hơn hàng nghìn lần so với

các công nghệ hiện nay vì động lực bên trong

của chúng nằm trong phạm vi terahertz, có

khả năng vượt quá một nghìn tỷ phép tính

mỗi giây.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học

đã sử dụng dây bạch kim ở phía trên của oxit

sắt cách điện, cho phép dòng điện chạy qua.

Dòng điện này dẫn đến việc truyền năng

lượng từ bạch kim vào oxit sắt, qua đó, tạo ra

các macnon. Oxit sắt đã được phát hiện thấy

có khả năng tải thông tin trên những quãng

đường dài, yếu tố cần thiết cho các thiết bị

máy tính. TS. Romain Lebrun tại JGU cho

biết: “Kết quả này chứng tỏ các chất phản sắt

từ phù hợp để thay thế các thành phần hiện

đang được sử dụng. Các thiết bị sử dụng chất

cách điện phản sắt từ với tốc độ nhanh hiện

nay có thể được hiểu rõ”.

Andrew Ross, một trong những tác giả

chính của nghiên cứu, cho biết thêm: "Nếu

bạn có thể kiểm soát các chất phản sắt từ

cách điện, thì chúng có thể hoạt động mà

không sản sinh quá nhiều nhiệt và có khả

Ảnh: Dòng điện trong dây bạch kim (l.) Tạo ra

sóng từ trong oxit sắt phản (chống) sắt từ (sóng đỏ và xanh) được đo bằng điện áp trong dây bạch kim thứ hai (r.). Các mũi tên thể hiện trật tự phản

sắt từ của oxit sắt


năng mạnh mẽ chống lại những nhiễu loạn

bên ngoài".



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

Ứng dụng do huyết áp trên điện thoại Iphone

Các nhà khoa học thuộc Đại học bang

Michigan (MSU), Hoa Kỳ đã tạo ra một ứng

dụng để đo huyết áp trên điện thoại iPhone có

độ chính xác cao mà không cần dùng thêm

bất cứ thiết bị nào khác.

Được thực hiện bởi nhóm các nhà

khoa học do GS. Ramakrishna Mukkamala

thuộc Khoa Kỹ thuật điện và Máy tính của

MSU đứng đầu, sáng tạo này đã được đăng

trên tạp chí khoa học Scientific Reports.

GS. Mukkamala cho biết, bằng cách sử

dụng cảm biến quang học và cảm ứng lực

dùng cho chức năng chụp ảnh chân dung và

3D Touch trên điện thoại iPhone, nhóm

nghiên cứu đã biến iPhone thành một công cụ

theo dõi và kiểm tra huyết áp ở bất kỳ nơi

nào. Mục tiêu của sáng tạo này nhằm nâng

cao nhận thức và kiểm soát tỷ lệ người

bị bệnh cao huyết áp, giúp giảm tỷ lệ người

mắc và tử vong do bệnh tim mạch.

Trong một ấn bản của tạp chí Science

Translational Medicine xuất bản vào đầu năm

nay, nhóm nghiên cứu của GS. Mukkamala

đã đề cập đến một ứng dụng để đo huyết áp

bằng cảm biến quang học và cảm ứng lực, tạo

ra một thiết bị cạnh tranh với các thiết bị đo

huyết áp tiêu chuẩn trên thị trường.

Tuy nhiên, với những tiến bộ của điện

thoại thông minh hiện nay, ứng dụng đo huyết

áp mới không còn phải đi kèm với các thiết bị

cảm biến quang học và cảm ứng lực tách rời

như ban đầu. Hai cảm biến này đã được tích

hợp sẵn trong điện thoại iPhone và một số

dòng máy Android.

Nếu công việc tiếp tục tiến triển như

tốc độ hiện tại, ứng dụng đo huyết áp trên

điện thoại iPhone sẽ được ra mắt vào cuối

năm 2019.

"Cũng giống như thiết bị, ứng dụng

cần phải được đánh giá theo một số thử

nghiệm tiêu chuẩn. Và vì không cần sử dụng

bất kỳ phần cứng nào đi kèm, nên chúng tôi

tin rằng ứng dụng sẽ có tốc độ tiếp cận với

cộng đồng nhanh hơn", GS. Mukkamala nói.

Tuy bệnh cao huyết áp có thể được cải

thiện bằng cách thay đổi lối sống và tuân thủ

việc sử dụng thuốc, nhưng chỉ có khoảng

20% người bệnh có thể kiểm soát được tình

trạng huyết áp của họ. Vì vậy, giải pháp này

sẽ giúp bệnh nhân thuận tiện hơn trong việc

lựa chọn phương pháp đo và theo dõi chính

xác huyết áp trung bình của cơ thể mỗi ngày,

GS. Mukkamala bổ sung.

Nghiên cứu này được tài trợ một phần

từ Viện Y học Quốc gia Hoa Kỳ.



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

Công nghệ mới giúp điều khiển TV bằng giọng nói


Nghiên cứu mới của các nhà khoa học

thuộc Đại học Waterloo (Canada) đã tìm ra

phương pháp để cải thiện khả năng tiếp nhận

truy vấn bằng giọng nói cho các thiết bị giải

trí gia đình.

Nghiên cứu (được hỗ trợ bởi Đại học

Maryland và Phòng thí nghiệm Ứng dụng Trí

tuệ nhân tạo Comcast) đã sử dụng công nghệ

trí thông minh nhân tạo (AI) để cải tiến các

tương tác bằng lời nói giữa người dùng với

máy thu truyền hình (TV) theo một cách tự

nhiên nhất.

"Ngày nay, chúng ta đã quá quen với

việc đặt ra yêu cầu với các trợ lý ảo như Siri

trên điện thoại thông minh hoặc Alexa khi ở

nhà. Vậy tại sao chúng ta không thể làm điều

tương tự với TV?" Jimmy Lin, GS. tại Đại học

Waterloo, thành viên Hội đồng Trường Khoa

học Máy tính David R. Cheriton, đặt vấn đề.

Xfinity X1 của Comcast nhắm đến

việc tạo nên một nền tảng đi kèm với một

điều khiển từ xa có thể hiểu được các câu hỏi

bằng giọng nói. Khi đó, bạn chỉ cần nói để

yêu cầu TV của bạn đổi kênh, hỏi về những

bộ phim miễn phí cho trẻ em hoặc thậm chí là

về thời tiết của ngày hôm đó.

Để giải quyết yêu cầu các thiết bị giải

trí gia đình có thể hiểu các truy vấn bằng

giọng nói, nghiên cứu đã tận dụng tiến bộ mới

nhất của công nghệ AI là các mạng nơron hồi

quy thứ bậc để mô hình hóa tình huống và cải

thiện độ chính xác của hệ thống.

Vào tháng 1/2018, mô hình mạng

nơron mới của các nhà nghiên cứu đã được

ứng dụng trong thực tế để phản hồi các câu

hỏi được người dùng trực tiếp đưa ra. Không

giống như những hệ thống trước đó có tỷ lệ

nhầm lẫn trong việc tiếp thu truy vấn ở

khoảng 8%, kết quả triển khai cho thấy mô

hình mới đã xử lý thích đáng hầu hết các câu

hỏi phức tạp và làm tăng đáng kể trải nghiệm

cho người dùng.

"Nếu người dùng đưa ra yêu cầu là

“Chicago Fire" - từ đề cập đến một bộ phim

truyền hình hoặc một đội bóng, thì hệ thống

sẽ giải mã những gì người dùng thực sự

muốn, bằng cách phân tích các tình huống đã

xảy ra trước đây, như các chương trình

truyền hình đã xem, hoặc các kênh yêu thích

để cá nhân hóa kết quả và tăng độ chính

xác." GS. Lin cho biết.

Bài giới thiệu về công nghệ mới này

được trình bày tại Hội nghị quốc tế ACM

SIGKDD lần thứ 24 về Khám phá tri thức và

Khai thác dữ liệu, tổ chức tại Vương quốc

Anh. Nghiên cứu được thực hiện bởi TS.

Jinfeng Rao thuộc Đại học Maryland, GS.

Jimmy Lin của Đại học Waterloo và cố vấn

khoa học Ferhan Ture, nhà nghiên cứu tại

Phòng thí nghiệm Ứng dụng Trí tuệ nhân tạo

Comcast.



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

Loa và micro trong suốt cho phép da bạn phát nhạc


Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế

đã liên kết với Viện Nghiên cứu khoa học và

công nghệ quốc gia Ulsan (UNIST) để trình

diễn công nghệ mới mang theo người, sẽ biến

làn da của bạn thành một chiếc loa. Công

nghệ mới không chỉ hỗ trợ người khiếm thính

và khiếm ngôn, mà còn có nhiều ứng dụng

tiềm năng như cảm biến Internet kết nối vạn

vật (IoT) mang theo người và các thiết bị

chăm sóc sức khỏe.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học

đã tạo ra lớp màng nano hybrid siêu mỏng,

trong suốt và dẫn điện với độ dày cỡ nano,

bao gồm một dãy dây nano bạc trực giao

được đưa vào trong chất nền polyme. Sau đó,

họ đã chứng minh màng nano này bằng cách

biến nó thành một chiếc loa có thể gắn vào

hầu hết mọi thứ để phát ra âm thanh. Các nhà

nghiên cứu cũng giới thiệu một thiết bị tương

tự, hoạt động như một micro, có thể kết nối

với điện thoại thông minh và máy tính để mở

khóa các hệ thống bảo mật được kích hoạt

bằng giọng nói.

Màng nano là lớp phân tách mỏng có

độ dày nano. Màng nano polyme đã được chú

ý đến nhiều do những ưu điểm vượt trội của

nó như tính chất siêu dẻo, trọng lượng siêu

nhẹ và khả năng kết dính tuyệt vời nên nó có

thể dính trực tiếp vào hầu hết mọi bề mặt.

Tuy nhiên, loại màng này dễ bị xước và

không dẫn điện.

Nhóm nghiên cứu đã khắc những hạn

chế trên bằng cách gắn mạng lưới dây nano

bạc vào trong màng nano chế từ polyme. Điều

này đã cho phép tạo ra loa và micro có thể

gắn vào da nhưng không dễ phát hiện.

"Màng nano hybrid siêu mỏng, trong

suốt và dẫn điện của chúng tôi tạo thuận lợi

cho sự tiếp xúc bảo giác với các bề mặt cong

và động mà không gây bất cứ vết nứt hoặc vỡ

nào", Kang Saewon, đồng tác giả nghiên cứu

nói. “Các lớp nano này có khả năng phát hiện

âm thanh và những rung động thanh âm được

tạo ra bởi các tín hiệu điện áp điện ma sát

tương ứng với âm thanh, với nhiều ứng dụng

tiềm năng như các thiết bị đầu vào/đầu ra âm

thanh".

Sử dụng màng nano hybrid, nhóm

nghiên cứu đã chế tạo được loa và micro dán

lên da, nhưng trông không lộ liễu vì độ trong

suốt và khả năng tiếp xúc bảo giác tuyệt vời.

Loa và micro mang theo người mới mỏng

như tờ giấy, nhưng vẫn chưa có khả năng

truyền tín hiệu âm thanh.

Theo Giáo sư Hyunhyub Ko, trưởng

nhóm nghiên cứu, đột phá lớn nhất của

nghiên cứu là sự phát triển của màng nano

hybrid siêu mỏng, trong suốt và dẫn điện với

độ dày chưa đến 100nm.

Loa màng nano gắn trên da hoạt động

bằng cách phát ra âm thanh nhiệt âm do dao

động của không khí xung quanh sinh ra bởi

tác động của nhiệt độ. Sự gia tăng nhiệt xuất

hiện khi dòng điện truyền qua dây dẫn và sản

sinh nhiệt gây ra các dao động nhiệt độ này.

Micro mang theo người là cảm biến,

được gắn vào cổ của người nói để thậm chí có

thể cảm nhận được rung động của dây thanh

quản. Cảm biến này hoạt động bằng cách

chuyển đổi lực ma sát được tạo ra bởi sự dao

động của sợi nano dẫn điện trong suốt thành

điện năng. Đối với hoạt động của micro,

màng nano hybrid được chèn vào giữa màng

dẻo với các mô hình nhỏ để phát hiện chính

xác âm thanh và rung động của dây thanh

quản dựa vào điện áp ma sát do tiếp xúc với

màng co giãn.

GS. Ko cho rằng: “Đối với các ứng

dụng thương mại, độ bền cơ học của màng

nano và hiệu suất của loa và micrô cần được

cải thiện”.




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

Gốm sứ trong suốt đầu tiên với các tính chất dẫn điện anion

Các nhà nghiên cứu từ CEMHTI

(Phòng thí nghiệm “Điều kiện khắc nghiệt và

Vật liệu: Nhiệt độ cao và chiếu xạ”) ở

Orléans đã tinh thể hóa một vật liệu để tổng

hợp gốm sứ trong suốt đầu tiên với các tính

chất dẫn điện anion. Công trình này, được

công bố trên Tạp chí Hóa học Vật liệu A, mở

đường cho sản xuất năng lượng sạch hơn.

Gốm sứ là vật liệu đa tinh thể có nhiều

đặc tính, bao gồm cơ, điện, từ, đặc biệt quang

hoặc siêu dẫn và được sử dụng như vật liệu

cách nhiệt hoặc các vật liệu che chắn điện

hoặc lưu trữ dữ liệu, bộ phận giả, v.v.... Đơn

giản và không tốn kém, loại vật liệu mới cho

phép tiếp cận với gốm sứ trong suốt. Quy

trình này đã được phát triển trong 10 năm

trong Phòng thí nghiệm CEMHTI. Nhờ

phương pháp này, các nhà nghiên cứu từ

phòng thí nghiệm này đã sản xuất gốm sứ đầu

tiên kết hợp tính dẫn điện anion và tính trong

suốt cho các ứng dụng năng lượng.

Phương pháp thông thường để sản xuất

gốm sứ trong suốt là sự thiêu kết dưới áp lực

của bột nano. Sự kết tinh từ một giai đoạn vô

định hình (không kết tinh) như thủy tinh cho

phép tổng hợp ở nhiệt độ vừa phải (<1000°

C) của giai đoạn kết tinh mới không thể tiếp

cận ở nhiệt độ cao. Bên cạnh đó, nhờ vào sự

vắng mặt của độ xốp và lưỡng chiết thấp của

cấu trúc thu được, những đồ gốm được tổng

hợp trong suốt trong vùng hồng ngoại có thể

nhìn thấy. Đây là những loại gốm đầu tiên kết

hợp các tính chất của độ dẫn điện anion và độ

trong suốt.

Về mặt dẫn điện, loại vật liệu này có

thể được sử dụng như chất điện phân rắn

trong các tế bào nhiên liệu oxit rắn (IT-

SOFC) ở nhiệt độ trung bình, ít gây ô nhiễm

hơn so với các SOFC nhiệt độ cao thông

thường.



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

Cách dừng xe từ xa


Một nhóm nghiên cứu của EU đã đưa

ra những cách an toàn để ngăn chặn chiếc xe

của một nghi can bằng cách sử dụng các

trường điện từ năng lượng cao. Họ cũng đã

tiến hành kiểm tra an ninh và nghiên cứu các

vấn đề pháp lý và đạo đức liên quan đến

công nghệ này.

Khi cần thiết, cảnh sát có một số

phương pháp để ngăn chặn/dừng xe chiếc xe,

nhưng hầu hết trong số đó gây thiệt hại và

mang theo những rủi ro nhất định. Thực thi

pháp luật cần một phương pháp an toàn hơn

và đơn giản hơn. Dự án SAVELEC do EU tài

trợ (Kiểm soát an toàn các phương tiện) đã và

đang nghiên cứu phát triển phương pháp như

vậy. Dự án đã khám phá cách để dừng một

chiếc xe bằng cách sử dụng phương pháp điện

tử, bao gồm xung điện từ và vi sóng công suất

cao.

Các đối tác dự án đã thảo luận các vấn

đề liên quan đến các đề xuất, bao gồm các

vấn đề an ninh, pháp lý và đạo đức. Để đạt

được các mục tiêu, dự án bắt đầu bằng cách

xác định các ứng dụng tiềm năng của công

nghệ này và bằng cách thu thập ý kiến đóng

góp từ các bên liên quan về chủ đề này.

Nhóm nghiên cứu cũng xác định các

yêu cầu chính của nhiệm vụ, chẳng hạn như

tốc độ và khoảng cách của mục tiêu. Các cân

nhắc khác bao gồm tính khả dụng thương mại

của các thành phần và giá trị kinh tế của

chúng. Các nhà nghiên cứu cũng nghiên cứu

các yêu cầu về khả năng tương thích điện từ

cho xe cộ và xác định các hệ thống ô tô dễ bị

tổn thương.

SAVELEC đã phổ biến nghiên cứu

của mình thông qua trang web và hội thảo về

chủ đề này. Song song với đó, nhóm phát

triển các cơ chế tuân thủ đạo đức và thành lập

một hội đồng tư vấn đạo đức. Dự án cũng tiến

hành các nghiên cứu về mô phỏng lái xe và

tìm kiếm một thỏa thuận cho một chiến dịch

thử nghiệm với các tình nguyện viên. Sử

dụng mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã phân

tích hậu quả của sự tiếp xúc của người dân

đối với xung điện từ và vi sóng công suất cao.

Dự án cũng đánh giá các rủi ro liên quan đến

việc sử dụng các thiết bị này trong vùng lân

cận của các môi trường nổ.



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

Triển vọng chế tạo máy quét an ninh có khả năng phát hiện chất nổ

Sử dụng camera 1 pixel và sóng điện

từ Terahertz, nhóm các nhà vật lý tại trường

Đại học Sussex đã đưa ra một kế hoạch chi

tiết có thể dẫn đến sự phát triển của máy quét

an ninh sân bay có khả năng phát hiện chất

nổ.

Bà Luana Olivieri, nghiên cứu sinh

tiến sỹ và tiến sĩ Juan Sebastian Totero

Gongora, một thành viên nghiên cứu về

quang tử tại Phòng thí nghiệm Quang tử

Emergent của GS. Marco Peccianti và TS.

Alessia Pasquazi đã tìm ra một phương pháp

sáng tạo để thu với độ chính xác cao không

chỉ hình dạng của đồ vật, mà cả thành phần

hóa học của đồ vật đó bằng cách sử dụng

camera 1 pixel đặc biệt có khả năng hoạt

động ở tần số Terahertz (THz).

Dù nghiên cứu ở giai đoạn này gần

như là về mặt lý thuyết, nhưng các nhà khoa

học đã đưa ra một khái niệm chụp hình mới

Dịch vụ Cung cấp Thông tin Trọn gói Tháng 10 14/72

được gọi là Nonlinear Ghost Imaging với khả

năng cho ra hình ảnh chi tiết hơn so với các

nghiên cứu trước đây. Nghiên cứu mới đã

được công bố trên tạp chí khoa học ACS

Photonics.

TS. Juan Sebastian Totero Gongora

cho rằng: Phương pháp của họ tạo nên một

loại hình ảnh mới hoàn toàn khác so với

những gì bạn thu được từ camera 1 pixel

thông thường vì nó cung cấp nhiều thông tin

về đồ vật. Hơn nữa, hình ảnh thu được có độ

phân giải cao hơn.

Bức xạ Terahertz nằm giữa vi sóng và

hồng ngoại trong quang phổ điện từ, có bước

sóng lớn hơn nhiều ánh sáng nhìn thấy. Bức

xạ THz có thể dễ dàng thâm nhập một số vật

liệu phổ biến như giấy, quần áo và nhựa dẫn

đến sự phát triển của công nghệ để ứng dụng

trong kiểm tra an ninh và kiểm soát hoạt động

sản xuất, cho phép mọi người quan sát bên

trong các đồ vật và bao bì. Bức xạ gây ra một

phản ứng khác với các mẫu sinh học, cho

phép các nhà nghiên cứu phân loại các vật

liệu gần như không thể phân biệt được bằng

ánh sáng nhìn thấy.

Các nhà khoa học tin rằng sóng THz

có tiềm năng to lớn trong việc phát triển các

ứng dụng quan trọng như phát hiện chất nổ,

chẩn đoán y tế, kiểm soát chất lượng trong

sản xuất và an toàn thực phẩm. Tuy nhiên,

việc chế tạo camera ổn định và chi phí-hiệu

quả cũng như xác định các đồ vật nhỏ hơn

bước sóng gặp khó khăn. Nhưng nhờ sử dụng

một phương pháp mới, nhóm nghiên cứu đã

tìm ra cách khắc phục được những hạn chế

đó.

Trong khi nghiên cứu trước đây chiếu

nhiều mẫu ánh sáng laser chỉ có 1 màu vào

các đồ vật để trích xuất hình ảnh, nhưng trong

nghiên cứu này, các nhà khoa học đã chiếu

sáng đồ vật bằng các mẫu ánh sáng THz chứa

màu sắc phổ rộng.

Camera 1 pixel (thay cho camera

thông thường chứa nhiều pixel được thương

mại phổ biến) có thể thu ánh sáng được phản

chiếu bởi đồ vật. Trong nghiên cứu mới, các

nhà khoa học đã phát hiện ra rằng camera có

thể phát hiện ra cách xung ánh sáng thay đổi

bởi đồ vật (ngay cả khi xung THz xuất hiện

rất ngắn). Bằng cách kết hợp thông tin này

với hình dạng đã được xác định qua các mẫu,

thì hình dạng và bản chất của đồ vật đã được

thể hiện. Kết quả nghiên cứu là sự cải tiến

mạnh mẽ các công nghệ cũ và có thể gây tác

động lớn ngoài lĩnh vực camera THz.



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

Nhận diện khuôn mặt được xem là hệ thống “thân thiện với người sử dụng” tại các sân bay

Hệ thống nhận dạng khuôn mặt đang

được sử dụng để tăng tốc quá trình kiểm tra

trước khi lên máy bay tại Sân bay quốc tế

Dulles và cuối cùng sẽ không cần sử dụng thẻ

lên máy bay.

Trong bối cảnh công nghệ nhận dạng

khuôn mặt được sử dụng để thực hiện giám

sát chặt chẽ hơn, thì một hệ thống mới được

công bố tại Sân bay quốc tế Dulles của

Washington đang được chào đón như một

phương thức "thân thiện với người dùng" để

giúp giảm bớt tình trạng ùn tắc trong khi làm

thủ tục xuất nhập cảnh cho du khách hàng

không.

Các quan chức ở Dulles đã công bố hai

hệ thống nhận dạng khuôn mặt mới, trong đó

Một phụ nữ lên máy bay SAS đến Copenhagen qua hệ thống xác minh nhận dạng khuôn mặt tại

Sân bay quốc tế Dulles


một hệ thống để đáp ứng các yêu cầu pháp lý

đối với hồ sơ xuất nhập cảnh sinh trắc học và

hệ thống thứ hai giúp tăng tốc độ kiểm tra du

khách đến trên các chuyến bay quốc tế bằng

cách kết hợp hình ảnh thời gian thực với các

bức ảnh đã lưu trữ.

Việc sử dụng ngày càng nhiều phương

thức nhận dạng khuôn mặt đã gây tranh cãi về

quyền riêng tư trên toàn thế giới, nhưng các

quan chức cho rằng hệ thống này là cách để

giảm phiền toái và thời gian chờ đợi mà

không ảnh hưởng đến an ninh.

Kevin McAleenan, cán bộ hải quan

Hoa Kỳ cho rằng: “Công nghệ nhận dạng

khuôn mặt đang hoạt động. Đây là công nghệ

diễn ra nhanh chóng, thân thiện với người

dùng, linh hoạt và có chi phí hiệu quả. Chúng

tôi tin rằng công nghệ này sẽ làm thay đổi bộ

mặt của du lịch quốc tế". Theo thời gian, các

quan chức cho rằng hệ thống nhận dạng sinh

trắc học sẽ cho phép nhận diện khuôn mặt của

du khách hàng không mà không cần sử dụng

thẻ lên máy bay.

Trong một thử nghiệm đối với hệ

thống, McAleenan cho biết 350 hành khách

đã được làm thủ tục lên máy bay Airbus

A380 trong vòng 20 phút, bằng một nửa thời

gian bình thường. Tại sân bay Dulles, các hệ

thống mới hoạt động với iPad gắn trên các

cột, đã xác định và khớp nối với hình ảnh của

du khách trong quá trình lên máy bay.

Tăng tốc, đảm bảo an ninh

Hệ thống được thiết kế để tăng cường

an ninh bằng cách đảm bảo rằng du khách

đang sử dụng hộ chiếu thực của họ, mà không

phải giấy tờ giả, phù hợp với ảnh trên hộ

chiếu hoặc hình ảnh được thu thập từ người

nước ngoài khi họ nhập cảnh.

Hệ thống Dulles bắt đầu hoạt động vào

giữa tháng 8 trước một sự kiện truyền thông

diễn ra tại quốc gia này. Trong vòng ba ngày,

nhờ có hệ thống này, một người đàn ông đã bị

bắt giữ khi đang cố gắng sử dụng hộ chiếu giả

để vào Hoa Kỳ. Cụ thể, người đàn ông 26 tuổi

đi từ Sao Paulo, Braxin đã tìm cách nhập

cảnh bằng hộ chiếu Pháp nhưng hệ thống sinh

trắc học so sánh khuôn mặt đã xác định

khuôn mặt của đối tượng này không giống

với ảnh trên hộ chiếu của anh ta.

Các quan chức cho rằng những hệ

thống mới đang được phát triển chỉ phục vụ

cho quá trình làm thủ tục lên máy bay và

nhập cảnh, mà không có liên quan đến các cơ

sở dữ liệu khác giám sát việc thực thi pháp

luật.

Dulles là một trong 14 sân bay áp dụng

sớm công nghệ nhận dạng khuôn mặt cho

hoạt động nhập cảnh. McAleenan cho rằng do

hệ thống mới chỉ sử dụng hình ảnh và ảnh hộ

chiếu của chính du khách, nên tỷ lệ chính xác

lên đến 99%. Hệ thống được phát triển tại

một đơn vị trực thuộc Bộ Nội An cùng với

các đối tác công nghệ khác.



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

Pin mặt trời hai lớp lập kỷ lục về hiệu quả sản xuất năng lượng


Các nhà khoa học vật liệu tại Trường

Kỹ thuật Samueli thuộc trường Đại học

California, Los Angeles (UCLA) đã chế tạo

được loại pin mặt trời màng mỏng có hiệu

quả cao với khả năng sản sinh nhiều năng

lượng từ ánh nắng mặt trời hơn là các tấm

pin mặt trời thông thường nhờ có thiết kế hai

lớp. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí

Science.

Hệ thống này được tạo ra bằng cách

phun một lớp perovskite mỏng, hợp chất chì

và iốt rẻ tiền đã được chứng minh rất hiệu quả

trong việc thu năng lượng từ ánh nắng mặt

trời, lên trên pin mặt trời thương mại. Pin mặt

trời tạo thành lớp dưới của hệ thống được tạo

thành từ hợp chất đồng, indium, gallium và

selenide hoặc CIGS.

Pin mới chuyển đổi 22,4% năng lượng

từ ánh nắng mặt trời, lập kỷ lục về hiệu suất

chuyển đổi năng lượng cho pin mặt trời

perovskite-CIGS được nối song song. Hiệu

suất đã được xác nhận trong các thử nghiệm

độc lập tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái

tạo quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.

(Kỷ lục trước đó được thiết lập vào năm 2015

bởi một nhóm nghiên cứu tại Trung tâm

nghiên cứu Thomas J. Watson thuộc Tập

đoàn máy tính IBM, là 10,9%). Hiệu suất của

loại pin mới tương tự như các loại pin mặt

trời poly-silic hiện đang thống trị trên thị

trường quang điện.

Yang Yang, trưởng nhóm nghiên cứu

cho biết: "Với thiết kế pin mặt trời song song,

chúng tôi đang khai thác năng lượng từ hai

phần khác nhau của quang phổ mặt trời trên

cùng một khu vực của thiết bị. Điều này làm

tăng năng lượng sản sinh từ ánh nắng mặt

trời nhiều hơn so với chỉ riêng lớp CIGS". Kỹ

thuật phun lớp perovskite có thể được kết hợp

dễ dàng và với chi phí thấp vào các quy trình

sản xuất pin mặt trời hiện có.

Lớp nền CIGS của pin mặt trời dày

khoảng 2 micron (hoặc hai phần nghìn

milimet), hấp thụ ánh nắng mặt trời và tạo ra

năng lượng với hiệu suất đạt 18,7%, nhưng

khi thêm một lớp perovskite dày 1 micron thì

hiệu suất sẽ được cải thiện giống như cách

gắn thêm bộ tăng áp vào động cơ ô tô để tăng

hiệu quả hoạt động của xe. Hai lớp được nối

với nhau bằng một giao diện cỡ nano do các

nhà nghiên cứu tại UCLA thiết kế; giao diện

làm tăng điện áp cho thiết bị, làm tăng sản

lượng điện cung cấp. Và toàn bộ khối lắp ráp

được đặt trên bề mặt thủy tinh dày khoảng 2

mm.

Yang cho rằng công nghệ của nhóm đã

tăng gần 20% hiệu suất của pin mặt trời CIGS

so với hiệu suất ban đầu. Điều đó có nghĩa là

giảm 20% chi phí năng lượng. Các thiết bị sử

dụng thiết kế hai lớp cuối cùng có thể đạt

hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở mức 30%.

Đây sẽ là mục tiêu tiếp theo của nhóm nghiên

cứu.



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

Pin nhiên liệu được xử lý bằng plasma không quá ướt hoặc quá khô


Pin nhiên liệu có triển vọng trở thành

một nguồn năng lượng sạch và tái tạo. Nhưng

để giữ cho pin khô từ lâu đã là một thách

thức, vì pin sản sinh ra nước trong quá trình

chuyển đổi hydro và oxy thành điện.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại

trường Đại học British Columbia đã tìm ra

giải pháp: đó là tiền xử lý điện cực, một thành

phần quan trọng của pin nhiên liệu, bằng khí

oxy ion hóa hay plasma.

Beniamin Zahiri, nhà khoa học vật liệu

và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết:

"Pin nhiên liệu cần có độ ẩm nhất định để

hoạt động, nhưng quá nhiều nước sẽ ngăn

chặn dòng khí đi qua pin. Xử lý pin bằng

plasma làm thay đổi bề mặt của điện cực sao

cho lượng nước dư thừa có thể chìm xuống

các lớp bên dưới và thoát ra ngoài mà không

làm khô pin".

Các nhà nghiên cứu đã cho bề mặt của

một điện cực pin nhiên liệu chứa các lớp

cacbon xốp tiếp xúc với khí oxy ion hóa trong

vòng một phút. Công đoạn xử lý đã làm lắng

đọng trên bề mặt khối lượng phân tử chứa

oxy có khả năng hút nước.

“Các lớp trên nhận được nhiều phân

tử nhất và các lớp tiếp theo nhận được ít

phân tử hơn”, Zahiri nói. "Bằng cách tạo "độ

ẩm ướt" giảm dần, nước được rút từ các lớp

trên xuống các lớp dưới, từ đó nước thoát ra

khỏi pin. Bản thân cấu trúc của lớp cacbon

chính vẫn không thay đổi".

Nghiên cứu tập trung vào pin nhiên

liệu màng trao đổi proton (PEM), một loại pin

nhiên liệu thường được sử dụng cho xe hơi và

xe tải. Zahiri cho biết: “Kết quả của chúng tôi

cho thấy việc xử lý bằng plasma có hiệu quả

trong việc thúc đẩy vận chuyển nước trong

pin nhiên liệu PEM. Các chiến lược vận

chuyển nước khác như sử dụng lớp phủ kỵ

nước hoặc chống thấm nước quá tốn kém

hoặc quá phức tạp để có thể khả thi".

Ngoài ra, theo các nhà nghiên cứu, xử

lý pin bằng plasma cũng có thể dễ dàng được

tích hợp vào trong sản xuất các bộ phận của

pin nhiên liệu. Walter Merida, giáo sư kỹ

thuật cơ khí, đồng tác giả nghiên cứu cho

rằng: "Phương pháp xử lý bằng plasma nhanh

chóng, chi phí thấp và đã được sử dụng rộng

rãi trong sản xuất. Quá trình này không tạo

ra chất thải hóa học, nên thân thiện với môi

trường".

Nhóm nghiên cứu hiện đang khám phá

các ứng dụng khác của việc xử lý bằng

plasma. Theo Merida, phương pháp xử lý

bằng plasma có thể được áp dụng trên các vật

liệu xốp khác dùng trong lưu trữ năng lượng.

Ngoài ra, nó cũng có thể được tích hợp vào

các ngành công nghiệp sử dụng natri

hydroxit, một thị trường trị giá 80 tỷ USD.



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

Lá chắn bảo vệ enzym rất nhạy trong pin nhiên liệu sinh học


Ảnh: Các thử nghiệm pin nhiên liệu sinh học

được thực hiện trong pin điện hóa

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế

đã phát triển được cơ chế mới để bảo vệ các

enzym từ oxy đóng vai trò là chất xúc tác sinh

học trong pin nhiên liệu. Các enzym này được

gọi là hydrogenase, cũng có hiệu quả tương

tự như các chất xúc tác kim loại quý, nhưng

không ổn định khi chúng tiếp xúc với oxy. Do

đó, chúng chưa phù hợp cho các ứng dụng

công nghệ.

Cơ chế bảo vệ mới dựa vào enzym tiêu

thụ oxy, khai thác năng lượng từ đường. Các

nhà nghiên cứu đã chỉ ra khả năng sử dụng cơ

chế bảo vệ này để chế tạo pin nhiên liệu sinh

học chức năng hoạt động bằng nhiên liệu là

hydro và glucose.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu là tiến sĩ

Adrian Ruff và Giáo sư Wolfgang

Schuhmann tại Trung tâm Khoa học điện hóa

thuộc trường Đại học Ruhr- Bochum đã mô tả

các kết quả nghiên cứu trên tạp chí Nature

Communications. Nghiên cứu có sự cộng tác

của các đồng nghiệp đến từ Viện chuyển đổi

năng lượng hóa học Max Planck và trường

Đại học Lisbon.

Các nhà khoa học đã chứng minh trong

các nghiên cứu trước đây rằng hydrogease có

thể được bảo vệ khỏi oxy bằng cách đưa

chúng vào trong một polyme. "Tuy nhiên, cơ

chế này tiêu thụ các điện tử, làm giảm hiệu

suất của pin nhiên liệu", TS. Adrian Ruff nói.

"Ngoài ra, một phần chất xúc tác được sử

dụng để bảo vệ enzym". Do đó, các nhà khoa

học đã tìm cách tách hệ thống hoạt động xúc

tác khỏi cơ chế bảo vệ.

Enzym bẫy oxy

Với sự hỗ trợ của hai enzym, nhóm

nghiên cứu đã chế tạo được một hệ thống khử

oxy xung quanh điện cực sản sinh dòng điện.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã phủ lên điện

cực các hydrogenase, được gắn vào chất nền

polime để cố định chúng. Sau đó, họ đặt một

chất nền polime khác lên phía trên của

hydrogenase, bao bọc toàn bộ lớp xúc tác cơ

bản. Lớp xúc tác chứa hai enzym sử dụng

đường để chuyển đổi oxy thành nước.

Hydro được oxy hóa trong lớp chứa

hydrogenase ở phía dưới. Điện cực hấp thụ

các điện tử được giải phóng trong quá trình

này. Lớp trên cùng khử oxy độc hại.

Pin nhiên liệu chức năng đã được chế

tạo

Trong các thí nghiệm tiếp theo, nhóm

nghiên cứu đã kết hợp các cực dương sinh

học được mô tả ở trên với cực âm sinh học,

cũng dựa vào sự chuyển đổi của glucose.

Theo đó, các nhà khoa học đã chế tạo được

pin nhiên liệu sinh học chức năng. Wolfgang

Schuhmann, đồng tác giả nghiên cứu đã đưa

ra kết luận: "Glucose từ sinh khối giá rẻ và

dồi dào không chỉ là nhiên liệu cho hệ thống

bảo vệ, mà còn thúc đẩy hoạt động của cực

âm sinh học và sau đó tạo ra một dòng điện

trong pin". Pin nhiên liệu này có điện áp

mạch hở là 1,15V, giá trị cao nhất mà pin

chứa cực dương sinh học từ polime có thể đạt

được cho đến nay.

Wolfgang Schuhmann cho biết:

"Nguyên lý đằng sau cơ chế lá chắn bảo vệ

này có thể được chuyển giao cho bất kỳ chất

xúc tác nhạy nào nếu enzym thích hợp được

chọn lọc, có khả năng xúc tác phản ứng ngăn

chặn tương ứng".



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

Phương pháp mới cải thiện hiệu suất pin


Những phát triển công nghệ mới của

các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và

Công nghệ quốc gia Ulsan (UNIST), Hàn

Quốc và các cộng sự tại Cục Khoa học, Công

nghệ và Nghiên cứu (A*Star) ở Singapo có

triển vọng làm tăng đáng kể hiệu suất của pin

lithium kim loại tiến tới cho ra đời loại pin

sạc thế hệ mới. Nghiên cứu cũng xác nhận

nguyên lý nâng cao hiệu quả hoạt động của

pin thông qua quan sát tại chỗ trong thời gian

thực chu trình sạc-xả sạc.

Pin lithium kim loại là loại pin sạc có

lithium ở cực dương. Trong một số vật liệu

cực âm khác nhau, kim loại lithium có điện

áp phụ thấp nhất và có công suất gấp khoảng

10 lần so với các cực dương than chì thông

dụng. Do đó, kim loại lithium đã thu hút

nhiều sự chú ý với vai trò là vật liệu cực

dương thế hệ mới cho xe điện và các hệ thống

lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Trong khi cực dương kim loại lithium

là ứng cử viên lý tưởng cho pin có mật độ

năng lượng cao, thì việc sử dụng chúng làm

cực dương trong pin thương mại cần có sự cải

tiến hơn nữa. Ví dụ, kim loại lithium có xu

hướng phát triển thành các cấu trúc dạng phân

nhánh trong quá trình sạc/xả liên tục của pin,

điều này có thể làm giảm hiệu suất pin.

Nguyên nhân là do cấu trúc phân nhánh trên

lớp bề mặt kim loại lithium này gây ra hiện

tượng đoản mạch bên trong bằng cách xuyên

qua tấm ngăn cách trong pin.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên

cứu đã ngăn chặn sự phát triển của cấu trúc

phân nhánh bằng cách phủ lớp silic lithium

(LixSi) lên lõi lithium. Kết quả cho thấy hiệu

suất điện hóa đã đạt mức tuyệt vời.

Quan sát bằng kính hiển vi quang học

tại chỗ đã được thực hiện để theo dõi sự lắng

đọng điện hóa của lithium trên các điện cực

lithium biến đổi LixSi và các điện cực lithium

trần. Kết quả quan sát cho thấy sự hòa

tan/lắng đọng lithium trên cực dương lithium

được biến đổi bởi LixSi có thể đạt được.

GS. Lee cho biết: “Nghiên cứu của

chúng tôi cung cấp quan sát trực tiếp về hành

vi điện hóa, tăng thể tích, cũng như sự phát

triển cấu trúc phân nhánh của các cực dương

kim loại lithium. Kết quả này được áp dụng

trong pin thực cũng sẽ góp phần cho hoạt

động thương mại hóa pin lithium kim loại".

Nghiên cứu này đã được công bố trên

tạp chí Advanced Materials.



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

Loại pin mới được chế tạo từ CO2

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Công

nghệ Massachusetts (MIT) đã chế tạo được

loại pin mới từ các thành phần trong đó có khí

CO2 thu được từ các nhà máy điện. Thay vì

cố gắng chuyển đổi khí CO2 thành hóa chất

chuyên dụng bằng cách sử dụng các chất xúc

tác kim loại khan hiếm, pin mới có thể liên

tục biến đổi khí CO2 thành khoáng cacbonat

rắn khi nó thải ra. Công thức pin CO2 dù vẫn

đang trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu và

Ảnh: Sơ đồ thể hiện quá trình chuẩn bị và hành vi điện hóa của lõi lithium được biến đổi bởi LixSi

Hình ảnh kính hiển vi quét điện tử cho thấy cacbon ở cực âm của pin CO2 do các nhà khoa

học tại MIT chế tạo, sau khi pin được xả sạc


còn xa mới được thương mại hóa, nhưng cuối

cùng sẽ giúp giảm phát thải khí nhà kính vào

khí quyển. Pin được làm từ kim loại lithium,

cacbon và chất điện phân do các nhà nghiên

cứu thiết kế. Nghiên cứu đã được công bố

trên tạp chí Joule.

Hiện nay, các nhà máy điện được trang

bị hệ thống thu giữ cacbon thường sử dụng

đến 30% điện năng phục vụ sản xuất để cung

cấp năng lượng cho hoạt động thu giữ, giải

phóng và lưu trữ CO2. Phương thức để giảm

chi phí của quá trình thu cacbon hoặc cho ra

đời một sản phẩm cuối cùng có giá trị có thể

làm thay đổi lớn khía cạnh kinh tế của các hệ

thống này.

Tuy nhiên, "CO2 không phải có phản

ứng rất mạnh", Betar Gallant, phó giáo sư kỹ

thuật cơ khí giải thích, do đó, "việc tìm ra

những con đường phản ứng mới là rất quan

trọng". Nhìn chung, cách duy nhất để CO2

hoạt động mạnh trong điều kiện điện hóa là

với đầu vào năng lượng lớn dưới dạng điện áp

cao, có thể là một quá trình tốn kém và không

hiệu quả. Lý tưởng nhất, khí thải này sẽ phải

trải qua các phản ứng sinh ra chất gì đó đáng

giá như một hóa chất hữu ích hoặc nhiên liệu.

Tuy nhiên, những nỗ lực chuyển đổi điện hóa

thường được thực hiện trong nước, vẫn bị cản

trở bởi đầu vào năng lượng cao và mức độ

chọn lọc kém của các hóa chất được tạo ra.

Các nhà khoa học với kinh nghiệm

nghiên cứu các phản ứng điện hóa khô

(không dùng nước) như các phản ứng tạo ra

pin lithium, đã xem xét khía cạnh hóa học của

việc thu CO2 để tạo ra chất điện phân chứa

CO2 - một trong 3 bộ phận thiết yếu của pin -

nơi khí được thu để sử dụng trong quá trình

xả sạc để cung cấp công suất đầu ra.

Phương pháp này khác với việc giải

phóng CO2 trở lại giai đoạn khí để lưu trữ lâu

dài, như hiện nay được sử dụng trong công

nghệ thu giữ và cô lập cacbon (CCS). Lĩnh

vực này thường chú trọng đến cách thu CO2

từ nhà máy điện thông qua quá trình hấp thụ

hóa chất và sau đó lưu trữ dưới lòng đất hoặc

thay đổi hóa học thành nhiên liệu hoặc

nguyên liệu hóa học. Thay vào đó, nhóm

nghiên cứu đã đưa ra một phương pháp mới

có khả năng được sử dụng ngay trong dòng

chất thải của nhà máy điện để tạo ra vật liệu

cho một trong những thành phần chính của

pin.

Dù trong thời gian gần đây, pin lithium

CO2 sử dụng khí như chất phản ứng trong

quá trình xả sạc, đang ngày càng được quan

tâm phát triển, nhưng phản ứng yếu của CO2

thường cần đến các chất xúc tác kim loại. Các

chất xúc tác này không chỉ có giá thành cao,

mà chức năng của chúng vẫn chưa được xác

định rõ và các phản ứng rất khó kiểm soát.

Tuy nhiên, bằng cách kết hợp khí ở

trạng thái lỏng, nhóm nghiên cứu đã tìm cách

để đạt được khả năng chuyển đổi CO2 điện

hóa mà chỉ sử dụng điện cực cacbon. Điểm

mấu chốt là phải kích hoạt trước CO2 bằng

cách kết hợp nó thành dung dịch amin. Kết

quả thử nghiệm cho thấy phương pháp này

hoạt động và có thể tạo ra pin lithium CO2

với điện áp và công suất cạnh tranh với pin

khí lithium hiện đại. Hơn nữa, các amin đóng

vai trò như chất xúc tác phân tử không bị tiêu

hao trong phản ứng.

Điểm mấu chốt là phải phát triển hệ

thống chất điện phân phù hợp. Trong nghiên

cứu ban đầu, các nhà khoa học đã sử dụng

chất điện phân khô vì nó sẽ hạn chế các con

đường phản ứng sẵn có và qua đó tạo điều

kiện thuận lợi để mô tả phản ứng và xác định

tính khả thi của nó. Vật liệu amin trong

nghiên cứu hiện đang được sử dụng cho công

nghệ CCS, trước đây chưa được dùng cho

pin.

Hệ thống sơ khai này vẫn chưa được

tối ưu và cần được phát triển hơn nữa. Vòng

đời của pin chỉ giới hạn ở 10 chu kỳ sạc-xả

sạc, nên cần nghiên cứu sâu hơn để tăng khả

năng nạp bổ sung và ngăn chặn sự suy giảm

của các thành phần pin.

Các nhà khoa học cũng đang nghiên

cứu khả năng phát triển một hệ thống hoạt

động liên tục sử dụng dòng khí CO2 ổn định

trong điều kiện áp suất nhờ có vật liệu amin,

cho phép tạo ra công suất điện ổn định trong


thời gian dài như pin được cung cấp CO2.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu hy vọng biến

đổi thành một hệ thống tích hợp sẽ thực hiện

đồng thời cả thu giữ CO2 từ dòng thải của

nhà máy điện và chuyển đổi nó thành vật liệu

điện hóa để sử dụng trong pin. "Đó là cách để

cô lập nó dưới dạng một sản phẩm hữu ích",

Gallant nói.



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

Giới khoa học tìm ra cách mới biến ánh sáng Mặt Trời thành năng lượng tái tạo không giới hạn

Sự sống trên Trái Đất đã hấp thụ ánh

sáng mặt trời và lưu trữ nó như một nguồn

nhiên liệu trong hàng tỷ năm. Nhưng các nhà

khoa học vừa tạo ra bước ngoặt mới trong quá

trình này, với hiệu quả sử dụng ngang ngửa

nhiên liệu hóa thạch.

Theo Science Alert, Đại học

Cambridge ở Anh đã phát triển thành công

một phương pháp mới hiệu quả hơn để tách

nước thành hydro và oxy bằng cách liên kết

quang hợp với hydrogenase, một loại enzim

có trong tảo.

Tuy dùng phương pháp tách nước để

tạo ra nguồn năng lượng sạch không phải là

mới, nhưng hầu hết những phương pháp đó

đều cần đến các chất xúc tác đắt tiền khiến nó

trở thành một thách thức đối với nền kinh tế.

Và quy trình mới này có thể thay đổi

điều đó.

Quang hợp là quá trình tạo ra glucozo

từ nước và CO2, giữ lại năng lượng ánh sáng

và giải phóng khí oxy. Quá trình này đã giúp

cho thực vật, tảo và một số vi khuẩn sống sót

qua hàng tỷ năm, và nó cũng chịu trách nhiệm

trong việc tạo ra năng lượng hóa thạch mà

chúng ta đốt mỗi ngày.

Nhưng nó cũng không phải là giải

pháp quá hiệu quả, bởi xét cho cùng, cây cối

cũng chỉ cần một phần trăm rất nhỏ trong

tổng số năng lượng được gửi đến cho chúng

ta mỗi ngày. Giải phóng năng lượng hóa

thạch ở dạng than cũng tạo ra lượng khí CO2,

mà như chúng ta đã biết, nó ảnh hưởng rất lớn

đến môi trường.

Các nhà khoa học đã phát minh ra một

phiên bản quang hợp bán nhân tạo để cải

thiện quá trình của thiên nhiên, kích hoạt lại

một quá trình mà sự tiến hóa đã bỏ lại phía

sau. Và trong phiên bản quang hợp mới này,

nhân tố quan trọng nhất là một loại enzim cổ

xưa được gọi là hydrogenase.

"Hydrogenase là một loại enzim có

trong tảo có khả năng làm giảm proton thành

hydro", nhà hóa học Katarzyna Sokół nói.

"Khi sự sống tiến hóa, quá trình này

đã bị ngừng hoạt động vì nó không cần thiết

cho việc sinh tồn nhưng chúng tôi đã thành

công trong việc kích hoạt lại nó để đạt được

phản ứng mà chúng tôi muốn - tách nước

thành hydro và oxy."

Bắt chước quá trình quang hợp để thu

thập và tích trữ năng lượng là điều mà các

nhà khoa học đã thử nghiệm trong nhiều năm.

Không chỉ là một nguồn năng lượng tiềm

năng, nó còn có thể giúp làm sạch khí CO2.

Nhưng theo Sokół, hầu hết các công

nghệ đơn giản trước đây sẽ không thể mở

rộng quy mô lên tầm công nghiệp bởi vì

chúng quá đắt, không hiệu quả hoặc sử dụng

vật liệu có nguy cơ ô nhiễm môi trường.

Cách tiếp cận của nhóm nghiên cứu là

tạo ra một tế bào điện hóa (giống như pin)

dựa trên sinh hóa thu ánh sáng của một quá

trình được gọi là photosystem II. Nó cung cấp

điện áp cần thiết cho enzim hydrogenase hoạt

động, làm giảm hydro trong nước để nó có

thể tách khỏi oxy và hóa thành khí.


Về nguyên tắc nó nghe có vẻ đơn giản,

nhưng việc kết nối các hệ thống nhân tạo với

các quá trình hữu cơ khá phức tạp.

"Quy trình này đã vượt qua nhiều

thách thức liên quan đến việc tích hợp thành

phần sinh học và hữu cơ vào vật liệu vô cơ để

lắp ráp các thiết bị bán nhân tạo và mở ra

'hộp dụng cụ' để phát triển các hệ thống

chuyển đổi năng lượng mặt trời trong tương

lai", ông Erwin Reisner cho biết.

Quá trình này vẫn chưa hoàn thiện và

cần phải nghiên cứu nhiều hơn nữa. Tìm kiếm

sự cân bằng giữa tự nhiên và nhân tạo có thể

là tấm vé để con người sử dụng năng lượng

mặt trời không tốn kém và thực sự sạch.

"Đây có thể là một nền tảng tuyệt vời

để phát triển công nghệ năng lượng mặt trời",

Sokół nói.

"Cách tiếp cận này có thể được sử

dụng để kết hợp các phản ứng khác với nhau

để xem những gì có thể xảy ra, xem xét từ các

phản ứng này và sau đó xây dựng công nghệ

năng lượng mặt trời tổng hợp trở nên mạnh

mẽ hơn".

Nền kinh tế hydrogen sẽ phát triển

trong tương lai, cùng với những thách thức

khác trong lưu trữ và vận chuyển. Với việc

chúng ta tiếp tục phụ thuộc vào năng lượng

hóa thạch đang dẫn đến cuộc khủng hoảng

khí hậu toàn cầu, trong khi các loại nhiên liệu

thay thế vẫn chưa đủ khả năng đáp ứng nhu

cầu của con người, phương pháp này của các

nhà khoa học có thể mở ra một kỷ nguyên

mới cho sự sống trên Trái Đất.


Nature Energy.

Theo vnreview.vn, 10/09/2018


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

Nghiên cứu mới trong lĩnh vực quang hợp bán nhân tạo

Công cuộc tìm kiếm những phương

pháp mới để khai thác năng lượng mặt trời đã

tiến thêm một bước sau khi các nhà nghiên

cứu tách thành công nước thành hydro và oxy

bằng cách thay đổi bộ máy quang hợp của

thực vật.

Quang hợp là quá trình thực vật sử

dụng để chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành

năng lượng. Oxy được tạo thành như sản

phẩm phụ của quá trình quang hợp khi nước

do thực vật hấp thụ được “tách”. Đây là một

trong những phản ứng quan trọng nhất trên

hành tinh vì nó là nguồn gốc sản sinh gần như

toàn bộ 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 nhà khoa

học tại trường Cao đẳng St John's thuộc

trường Đại học Cambridge dẫn đầu, đã sử

dụng quang hợp bán nhân tạo để khám phá

những phương thức mới sản xuất và lưu trữ

năng lượng mặt trời. Nhóm nghiên cứu đã sử

dụng ánh nắng 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. Báo cáo nghiên

cứu đã được công bố trên tạp chí Nature

Energy, đề cập đến cách các nhà nghiên cứu

tại phòng thí nghiệm Reisner ở Cambridge đã

phát triển nền tảng để đạt khả năng tách nước

bằng năng lượng mặt trời. Phương pháp này

cũng hấp thu nhiều ánh nắng mặt trời hơn

quang hợp tự nhiên.


Katarzyna Sokól, tác giả đầu tiên và là

nghiên cứu sinh tại trường Cao đẳng St John's

cho biết: “Quang hợp tự nhiên không hiệu

quả vì quá trình này diễn ra chỉ để giúp thực

vật sinh tồn nên tạo ra khối lượng năng lượng

tối thiểu cần thiết, khoảng 1-2% mức thực vật

có khả năng chuyển đổi và lưu trữ".

Quang hợp nhân tạo đã tồn tại trong

nhiều thập kỷ qua nhưng vẫn chưa được sử

dụng thành công để sản xuất năng lượng tái

tạo vì cần có các chất xúc tác đắt tiền và độc

hại. Có nghĩa là quá trình này vẫn chưa được

sử dụng để mở rộng trên quy mô công nghiệp.

Nghiên cứu mới 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 thông qua sử dụng

các enzym để thực hiện phản ứng như mong

đợi. Nhóm nghiên cứu không chỉ tăng nguồn

năng lượng được sản xuất và lưu trữ, mà còn

tái kích hoạt một quá trình trong tảo không

còn hoạt động trong hàng thiên niên kỷ.

Sokól giải thích: "Hydrogenase là một

loại enzyme trong tảo có khả năng khử proton

thành hydro. Trong giai đoạn tiến hóa, quá

trình này đã ngừng hoạt động vì không cần

thiết cho sự sinh tồn của tảo, nhưng chúng tôi

đã kích hoạt thành công quá trình đó để thực

hiện phản ứng như mong đợi. Đó là tách

nước thành hydro và oxy”. Sokól hy vọng

những phát hiện này sẽ cho phép phát triển

các hệ thống mô hình mới chuyển đổi năng

lượng mặt trời.

Đây là mô hình đầu tiên sử dụng thành

công hydrogenase và hệ thống quang II để tạo

nên quá trình quang hợp bán nhân tạo hoàn

toàn bằng năng lượng mặt trời. TS. Erwin

Reisner, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng

nghiên cứu mới là cột mốc quan trọng.

Nghiên cứu đã khắc phục được nhiều khó

khăn liên quan đến việc kết hợp các thành

phần sinh học và hữu cơ vào trong các vật

liệu vô cơ phục vụ lắp ráp các thiết bị bán

nhân tạo và là một công cụ để phát triển các

hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời

trong tương lai.



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

Máy siêu âm nhỏ gọn, giá chỉ 100 USD

Trong khi phần lớn các máy siêu âm

hiện nay đều khá cồng kềnh và đắt tiền, một

nhóm nghiên cứu tại ĐH British Columbia

(UBC, Canada) vừa chế tạo thành công thiết

bị với tính năng tương tự, có kích thước chỉ

bằng miếng băng gạc và giá thành dưới 100

USD.

Nhờ sự nhỏ gọn đáng kinh ngạc như

vậy, chiếc máy này được hứa hẹn sẽ đem

công nghệ siêu âm tới tận những nơi xa xôi.

Hôm 27/08, kết quả nghiên cứu của nhóm đã

được công bố trên Tạp chí Microsystems &

Nanoengineering.

Thiết bị siêu âm vô cùng nhỏ gọn do các nhà nghiên cứu tại UBC chế tạo. Ảnh: Futurism

Thành phần chiếm vai quan trọng nhất

đối với bất cứ cỗ máy siêu âm nào chính là bộ

cảm biến hoặc đầu dò – có khả năng phát ra

sóng âm thanh, sóng âm này sẽ bị phản hồi lại

khi tiếp xúc với các mô trên cơ thể và hình

thành tiếng dội. Tiếp đó, bộ cảm biến (hay

đầu dò) sẽ lọc ra những tín hiệu dội để gửi

đến máy tính – nơi dữ liệu sẽ được sử dụng

để tạo thành đồ thị âm (sonogram).


Hiện nay, hầu hết các bộ cảm biến đều

được tích hợp tinh thể áp điện (piezoelectric

crystal) – tinh thể nhỏ có khả năng tạo ra điện

áp khi trải qua rung động. Tuy nhiên, các tinh

thể như vậy rất khó chế tạo và tốn kém – điều

góp phần làm tăng chi phí của bộ cảm biến.

Do đó, một số kỹ sư đã thử chuyển sang loại

cảm biến siêu âm điện dung (CMUT) – chứa

những lớp màng rung nhỏ, dao động mỗi khi

tiếp xúc với dòng điện. Loại màng này

thường được chế tạo từ silicon cứng, tuy

nhiên nhóm nghiên cứu của UBC đã tìm cách

thay thế bằng một loại nhựa polymer rẻ tiền

hơn. Trong các cuộc thử nghiệm, bộ cảm biến

chứa polyCMUT đã cho ra kết quả là hình

ảnh siêu âm với chất lượng không hề thua

kém so với tinh thể áp điện.

Cũng theo thông cáo báo chí của UBC,

chi phí cho việc sản xuất polyCMUT là rất rẻ,

chưa tới 100 USD, bên cạnh yêu cầu về thiết

bị chỉ ở mức tối thiểu. Ngoài ra, bộ cảm biến

cũng chỉ cần nguồn điện nhỏ (cỡ khoảng 10

V) để hoạt động, nghĩa là điện thoại thông

minh có thể cấp nguồn cho nó, điều này mở

ra khả năng sử dụng ở những nơi thiếu điện.

Hơn nữa, nhờ vào kích thước nhỏ gọn mà các

tùy chọn thiết kế mới dựa trên công nghệ này

trở nên khả dĩ hơn hết, chẳng hạn bác sĩ có

thể quấn những đầu dò quanh cơ thể bệnh

nhân một cách linh hoạt nhằm tạo ra hình ảnh

chính xác nhất.



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

Bộ cảm biến theo dõi nhiệt độ và độ ẩm xung quanh cây trồng

Các bộ cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đặt trên lá cây - Ảnh: Tạp chí npj Flexible Electronics

2 loại cảm biến dẻo và hoạt động tự trị

do các kỹ sư Ả Rập Saudi phát triển có thể

được sử dụng để thu thập dữ liệu không dây

về trạng thái phát triển của thực vật cũng như

nhiệt độ và độ ẩm xung quanh cây trồng.

Theo tạp chí npj Flexible Electronics,

các kỹ sư Ả Rập Saudi đã phát triển 2 loại

cảm biến dẻo và hoạt động tự trị có thể được

sử dụng để thu thập dữ liệu không dây về

trạng thái thực vật cũng như nhiệt độ và độ

ẩm xung quanh cây trồng. Một trong 2 loại

cảm biến được điều chỉnh để rải từ máy bay

không người lái hoặc các thiết bị bay khác.

Được biết, tốc độ tăng trưởng của thực

vật phụ thuộc trực tiếp vào trạng thái của môi

trường, bao gồm nhiệt độ và độ ẩm. Hiện đã

có các hệ thống giám sát các thông số này và

một số trong số đó cũng có thể tự động diễn

giải dữ liệu và giúp tăng cường độ hoặc tần

suất tưới nước.Tuy nhiên, các cảm biến này

khá đắt và khó lắp đặt hoặc có những nhược

điểm khác.

Một nhóm kỹ sư đứng đầu Muhammad

Hussain ở Đại học khoa học và công nghệ

quốc vương Abdullah đã phát triển 2 bộ cảm

biến khác nhau, đều cùng cho phép theo dõi

tác động của các yếu tố môi trường đối với sự

phát triển của thực vật.

Một trong số đó là một cảm biến để

theo dõi độ giãn rộng của thân cây,bao gồm

một màng kim loại vàng và titan dày 190

nanomet, đặt trong một loại polymer

polydimetylsiloxan (PDMS), đàn hồi trong

suốt. Để mỗi cây trồng không phải nối với

nhau bằng dây với một hệ thống nhất, các kỹ

sư đã tạo ra một khối nhỏ điều khiển và

nguồn nuôi bộ vi điều khiển, có Bluetooth

module để truyền dữ liệu và 256 kilobyte bộ

nhớ để lưu trữ cùng pin lithium-ion, đủ cho

khoảng 150 ngày. Khối điều khiển có thể

được đặt ở gốc cây và gắn với cảm biến bằng

dây dẫn.

Ngoài cảm biến theo dõi độ giãn của

thân cây, các kỹ sư còn phát triển cảm biến độ

ẩm và nhiệt độ giống hình dạng của con


bướm, không dứt khoát cần gắn cố định vào

thân cây mà có thể đặt trên cành và lá và

được kết nối với bộ điều khiển và nguồn nuôi.

Cấu tạo của các cảm biến này có thể được xếp

gọn sau khi được in trên máy in 3D. Trong

trạng thái gập, kết cấu có một đế rỗng hình

lục giác,dễ dàng đặt cảm biến và bộ điều

khiển, còn khi được tung từ thiết bị bay

không người lái, bộ điều khiển xòe ra 6 cánh

nhỏ để đậu trên mặt lá và cây.



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

Điện cực quang có thể khai thác 85% ánh sáng nhìn thấy

Các nhà khoa học đã chế tạo được một

điện cực quang có thể thu 85% ánh sáng nhìn

thấy trong lớp bán dẫn mỏng 30 nanomet nằm

giữa các lớp vàng và chuyển đổi năng lượng

từ ánh sáng hiệu quả gấp 11 lần so với các

phương pháp trước đây.

Trong công cuộc hiện thực hóa xã hội

bền vững, nhu cầu chế tạo pin mặt trời đột

phá hoặc các hệ thống quang hợp nhân tạo sử

dụng năng lượng ánh sáng nhìn thấy từ mặt

trời gia tăng chưa từng có, trong khi sử dụng

ít vật liệu nhất có thể.

Nhóm nghiên cứu do GS. Hiroaki

Misawa tại Viện Nghiên cứu khoa học điện tử

thuộc trường Đại học Hokkaido, đã đặt mục

tiêu phát triển điện cực quang với khả năng

thu ánh sáng nhìn thấy trên một phạm vi phổ

rộng bằng cách sử dụng các hạt nano vàng

gắn trên chất bán dẫn. Nhưng chỉ đơn thuần

sử dụng một lớp hạt nano vàng không thể hấp

thụ đủ lượng ánh sáng, vì chúng thu ánh sáng

bằng dải quang phổ hẹp.

Trong nghiên cứu được công bố trên

tạp chí Nature Nanotechnology, các nhà khoa

học đã kẹp một chất bán dẫn và một màng

mỏng titan dioxit 30nm giữa một lớp vàng

100 nm và các hạt nano vàng để tăng cường

khả năng hấp thụ ánh sáng. Khi hệ thống

được chiếu sáng từ phía hạt nano vàng, thì

lớp vàng hoạt động như một tấm gương, bẫy

ánh sáng trong một khoang giữa hai lớp vàng

và giúp các hạt nano hấp thụ nhiều ánh sáng

hơn.

Nhóm nghiên cứu rất ngạc nhiên khi

thấy điện cực quang thu được hơn 85% ánh

sáng nhìn thấy, hiệu quả hơn nhiều so với

phương pháp trước đây. Các hạt nano vàng

được biết với hiện tượng được gọi là cộng

hưởng plasmon cục bộ, hấp thụ một bước

sóng ánh sáng nhất định. Hiroaki Misawa cho

biết: “Điện cực quang của chúng tôi đã tạo ra

một môi trường mới, trong đó, plasmon và

ánh sáng nhìn thấy được bẫy trong lớp oxit

titan phản ứng mạnh mẽ, cho phép ánh sáng

có bước sóng phổ rộng được hấp thụ bởi các

hạt nano vàng”.

Khi các hạt nano vàng hấp thụ ánh

sáng, năng lượng bổ sung sẽ kích thích điện

tử trong vàng chuyển giao điện tử cho chất

bán dẫn. “Hiệu quả chuyển đổi năng lượng từ

ánh sáng cao hơn 11 lần so với các hạt nano

không có chức năng bẫy ánh sáng”, Misawa

giải thích. Hiệu quả nâng lên cũng dẫn đến sự

phân tách nước tăng cường: các điện tử khử

các ion hydro thành hydro, trong khi các lỗ

điện tử còn lại đã ôxy hóa nước để sản sinh

oxy, một quá trình đầy triển vọng để tạo ra

năng lượng sạch.

Các nhà nghiên cứu đã đi đến kết luận:

"Điện cực quang sử dụng rất ít vật liệu, cho

phép chuyển đổi hiệu quả ánh nắng mặt trời

thành năng lượng tái tạo, góp phần vào hiện

thực hóa xã hội bền vững".


Theo vista.gov.vn, 20/09/2018 Trở về đầu trang

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

Chế tạo thiết bị hoạt động như não người

Các nhà khoa học vừa chế tạo thành

công thiết bị kết hợp chức năng nơ ron (tế bào

thần kinh) và khớp thần kinh. Thiết bị có khả

năng ghi nhớ các sự kiện, tương tự như não

người.

Trong não người có hàng trăm triệu

khớp thần kinh. Các khớp thần kinh chịu

trách nhiệm chuyển giao xung thần kinh.

Thông qua khớp thần kinh, các nơ ron tiếp

xúc với nhau, tạo thành mạng nơ ron. Thông

tin từ các nơ ron được thu nhận qua các khớp

thần kinh trên sợi nhánh (đoạn kéo dài

nguyên sinh phân nhánh từ một tế bào thần

kinh).

Sau đó, thông tin được dẫn dọc theo nơ

ron và chuyển đến khớp thần kinh ở đầu cuối

sợi thần kinh, tức là sợi trục (axon). Đây là hệ

thống hóa học chuyển giao thông tin, có thể

thực hiện những nhiệm vụ rất phức tạp với

lượng năng lượng sử dụng thấp. Chính vì lẽ

đó, nghiên cứu khớp thần kinh nhân tạo, bắt

chước các khả năng sinh học của não, là đối

tượng quan tâm của các nhà khoa học trên

toàn thế giới.

Nhóm nghiên cứu do nhà khoa học

Myoung-Jae Lee ở Viện Khoa học Công nghệ

Daegu Gyeongbuk (DGIST) ở Hàn Quốc đã

phát triển thành công thiết bị như vậy. Đây là

thiết bị khớp thần kinh điện tử, mô phỏng

chức năng các khớp thần kinh trong não. Các

nhà khoa học đã thực hiện thí nghiệm, trong

đó họ tái tạo quá trình hình thành, lưu giữ và

xóa bỏ ký ức.

Phương pháp do nhóm các nhà nghiên

cứu sử dụng có ưu điểm công nghệ là chiếm

diện tích không lớn, sử dụng ít năng lượng.

Nhu cầu năng lượng của giải pháp này nhỏ

hơn 10 lần so với nhu cầu năng lượng trong

các phương pháp dựa trên các hệ thống 0 - 1

(không – một).

Thiết bị do nhóm nghiên cứu của

Myoung - Jae Lee phát triển có thể được sử

dụng trong các thiết bị hoặc mạch điện có

năng suất thấp để tái tạo lượng dữ liệu khổng

lồ. Các nhà khoa học cho rằng khớp thần kinh

nhân tạo sẽ được sử dụng trong các thiết bị

bán dẫn thế hệ mới và thúc đẩy sự phát triển

trí tuệ nhân tạo và học sâu (deep learning).

“Chúng tôi hi vọng sẽ phát triển được trí tuệ

nhân tạo dựa trên hệ thống mô phỏng não

người, tạo thành mạch thứ cấp, bắt chước các

chức năng của nơ ron” - ông Myoung - Jae

Lee cho biết như vậy.

Theo giaoducthoidai.vn, 19/09/2018


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

Sóng âm thanh giúp định dạng các vật in có kích thước siêu nhỏ

Các nhà khoa học đã tìm ra cách in

bằng âm thanh. Công nghệ này giúp máy in

kiểm soát tốt hơn hình dạng mực in và lượng

mực in được dùng.

Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học

Harvard đã thành công trong việc phát triển

công nghệ in ấn mới có thể điều khiển được

hình dạng và lượng mực in sử dụng. Máy in

này không phải để in giấy tờ hay thiệp chúc,

mà được ứng dụng trong công nghệ sinh học

và tạo ra các loại vật liệu dẫn điện.

Sóng âm thanh từ lâu đã được sử dụng

để thổi bay các hạt bụi gây ô nhiễm, từ đó tạo

ra cách thức làm vệ sinh gọn nhẹ và đơn giản.

Các nhà khoa học cũng sử dụng sóng âm để

lập bản đồ những khu vực khó tiếp cận bằng


cách phát và nhận âm phản xạ. Giờ đây, sóng

âm được dùng để thúc đẩy công nghệ in ấn.

Các nhà khoa học sử dụng sóng âm thanh để định hình dạng của giọt mực in, qua đó kiểm soát được lượng mực in cần dùng nhằm tạo ra cách thức in

ấn vật liệu tiết kiệm hơn. (Ảnh: Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Harvard University)

“Bằng cách khai thác sóng âm, chúng

tôi đã phát triển công nghệ mới giúp điều

khiển mực in theo ý muốn. Mục tiêu của

chúng tôi là giúp quản lý được lượng mực in

và giúp hệ thống này vận hành một cách độc

lập, không cần phụ thuộc vào máy móc điều

khiển hay tính chất của chất lỏng”, Jennifer

Lewis, giáo sư sinh học tại Đại học Harvard

chia sẻ về nghiên cứu mới.

Hiện tại, các hệ thống sử dụng những

viên nang có kích thước siêu nhỏ giúp phân

luồng dòng chảy của mực in trong các máy in

phun. Nhưng công nghệ mới này có thể xử lý

được chất lỏng với độ nhớt cao gấp 10 lần so

với nước lỏng thông thường, và qua đó định

hình được hình dạng của mực in.

Dòng chất lỏng siêu nhỏ được phun ra từ mực của máy in đặc biệt sử dụng sóng âm để định

hình mực in. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ ứng dụng và thay đổi mạnh mẽ nhiều

ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp

dược phẩm (Ảnh: Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Harvard University)

Thông thường, mực in từ nguồn sẽ

chảy qua các ống dẫn chứa những viên nang

nhỏ, mực in khi đi ra sẽ được phân luồng và

định hình như vậy. Nhưng ở những chi tiết in

đòi hỏi kích thước nhỏ hơn, các nhà sản xuất

sẽ gặp khó khăn trong việc sản xuất những

viên nang có kích thước siêu nhỏ.

“Sóng âm tác động vào dòng chảy của

mực in, làm chúng thay đổi hình dạng và mực

in khi in ra sẽ mang hình dạng như mong

muốn. Không chỉ xử lý được chất lỏng có độ

nhớt cao hơn so với máy in dùng viên nang,

mà công nghệ này có thể kiểm soát được

lượng mực in đã dùng, giúp tiết kiệm hơn

trong chi phí in ấn và sản xuất máy in”,

Foresti cho biết thêm.

Khi tiến hành thử nghiệm trong phòng

thí nghiệm, các nhà khoa học đã thực hiện in

thành công các vật có kích thước nhỏ bằng

những chất lỏng có độ nhớt cao, như mật ong

nhân tạo, tế bào gốc, nhựa quang học và kim

loại lỏng.

“Công nghệ này khi được ứng dụng

trong thực tế sẽ có những đóng góp và tác

động ngay với ngành công nghiệp dược

phẩm. Không những thế, nhìn xa rộng thì

công nghệ này sẽ tác động và thay đổi sâu

rộng ở những ngành công nghiệp khác nữa”,

Lewis chia sẻ về công nghệ của nhóm nghiên

cứu của ông.

Theo khampha.vn, 21/09/2018


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

Sử dụng vật liệu nano mới cho các thiết bị điện tử lượng tử


Một nhóm nghiên cứu quốc tế do giáo

sư Kasper Steen Pedersen tại trường Đại học

Kỹ thuật Đan Mạch dẫn đầu, đã tổng hợp vật

liệu nano mới có các tính chất điện và từ tính

phù hợp cho các máy tính lượng tử trong

tương lai và các ứng dụng khác trong điện tử.

Chromium-Chloride-Pyrazine (công

thức hóa học CrCl2 (pyrazine) 2) là một vật

liệu phân lớp - tiền thân của vật liệu 2D. Về

nguyên tắc, vật liệu 2D chỉ dày một phân tử

nên thường mang đến cho vật liệu các tính

chất rất khác so với vật liệu tương tự nhưng ở

dạng 3D. ]

Ít nhất các tính chất điện không giống

nhau. Trong khi vật liệu ở dạng 3D, các điện

tử có thể di chuyển mọi hướng nhưng vật liệu

ở dạng 2D, chúng sẽ bị hạn chế di chuyển

theo chiều ngang - miễn là bước sóng của

điện tử dài hơn độ dày của lớp 2D.

Vật liệu hybrid hữu cơ/vô cơ

Graphene là vật liệu 2D nổi tiếng nhất,

bao gồm các nguyên tử cacbon trong cấu trúc

mạng lưới, tạo độ bền cao cho vật liệu. Kể từ

lần đầu tiên graphene được tổng hợp vào năm

2004, hàng trăm vật liệu 2D khác đã ra đời,

trong đó một số vật liệu là có triển vọng sử

dụng cho các thiết bị điện tử lượng tử.

Tuy nhiên, vật liệu mới dựa vào một

khái niệm rất khác. Trong khi các vật liệu ứng

viên khác đều là vô cơ như graphene, thì

Chromium-Chloride-Pyrazine lại là vật liệu

hybrid hữu cơ/vô cơ.

"Vật liệu có tính chất hóa học mới,

trong đó, chúng tôi có thể thay thế các yếu tố

cấu thành vật liệu và làm thay đổi tính chất

vật lý và hóa học của nó. Đây là điều không

thể thực hiện được với graphene. Ví dụ,

không thể lựa chọn thay thế một nửa số

nguyên tử cacbon trong graphene bằng loại

nguyên tử khác. Cách tiếp cận của chúng tôi

cho phép mang lại các tính chất cho vật liệu

một cách chính xác hơn nhiều so với các vật

liệu 2D khác”, Kasper Steen Pedersen giải

thích. Ngoài các tính chất điện, các tính chất

từ tính trong Chromium-Chloride-Pyrazine có

thể được tạo ra một cách chính xác. Điều này

đặc biệt liên quan đến "spin điện tử học".

Thế giới vật liệu 2D mới

Ngoài phục vụ tính toán lượng tử,

Chromium-Chloride-Pyrazine có thể được sử

dụng trong các chất siêu dẫn, chất xúc tác,

pin, pin nhiên liệu và các thiết bị điện tử nói

chung trong tương lai. Tuy nhiên, các công ty

vẫn chưa muốn tiến hành sản xuất ngay vật

liệu này.

Các nhà khoa học cho rằng đây vẫn là

nghiên cứu cơ bản. Vì nhóm nghiên cứu đang

gợi ý tổng hợp vật liệu từ một cách tiếp cận

hoàn toàn mới, nhưng một số vấn đề được đặt

ra chưa có lời giải đáp. Ví dụ, các nhà nghiên

cứu chưa thể xác định mức độ ổn định của vật

liệu trong các ứng dụng khác nhau. Tuy

nhiên, ngay cả khi Chromium-Chloride-

Pyrazine vì một lý do nào đó chứng tỏ không

phù hợp cho các ứng dụng khác nhau, thì các

nguyên tắc mới tổng hợp vật liệu vẫn sẽ có

liên quan. Điều đó mở đường cho một thế

giới mới với các vật liệu 2D tiên tiến.

Theo vista.gov.vn,21/09/2018


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

Thời công nghệ, ngay cả vải cũng được 'dệt' từ sợi quang, đèn led


Với các loại vải này, quần áo không

còn là vật giữ ấm và làm đẹp mà còn thực sự

hữu ích với cuộc sống của hiện đại của con

người.

Vải dệt bằng sợi quang

Trong thời đại các thiết bị điện tử đa

năng lên ngôi, mới đây, nhóm nghiên cứu của

Yoel Fink tại Viện Công nghệ Massachusetts

MIT (Mỹ) do Michael Rein chủ trì, đã sản

xuất được một loại sợi quang kết hợp với các

thành phần quang điện như diode, có thể

được dệt thành vải và thậm chí cả giặt sạch

mà không làm hỏng các thành phần điện tử

của nó.

Loại vải dệt bằng sợi quang này rất có công dụng trong ngành truyền thông và y sinh học. Cụ thể như việc đo lường mức độ oxy hóa trong máu

Các nhà nghiên cứu sử dụng một thanh

polymer rộng khoảng vài centimét được đục

hai lỗ, trong đó có các dây đồng và các thành

phần cần thiết khác. Sau đó, một đầu của

thanh polymer được đốt nóng cho tan chảy,

sau đó được kéo thành sợi thật mảnh, cũng

giống như kiểu chúng ta kéo dài kẹo cao su

vậy. Những dây chỉ có đường kính vài

micromét được tạo thành do sự kết hợp với

các thành phần khác sau đó được tách ra khỏi

sợi.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng loại

sợi này để dệt thành vải. Tấm vải sau đó được

đem rửa sạch thật nhiều lần để bảo đảm rằng

các thiết bị điện tử vẫn hoạt động.

Được biết, loại vải dệt bằng sợi quang

này rất có công dụng trong ngành truyền

thông và y sinh học. Cụ thể như việc đo

lường mức độ oxy hóa trong máu. Các ứng

dụng đầu tiên dự kiến sẽ bắt đầu vào năm

2019.

Vải tích hợp màn hình

Nhiều năm nay, các nhà khoa học đã

nghiên cứu đưa ra nhiều loại vải được gọi là

"hàng dệt thông minh", về căn bản là áo thun

kết nối với các cảm biến hoặc được gắn các

màn hình nhỏ. Nhưng mới đây là bước phức

tạp cuối cùng khi các kỹ sư tích hợp được

một màn hình thật linh hoạt trực tiếp ngay

vào vải.

Với loại vải này, các thông tin như nhịp tim, lượng calo tiêu thụ sẽ hiển thị trực tiếp lên áo

Thách thức này đã được các nhà

nghiên cứu tại Trung tâm Holst ở Eindhoven

(Hà Lan) đáp ứng. Do cho đến nay, các loại

màn hình gọi là linh hoạt cũng không thể co

giãn và uốn cong theo mọi hướng như vải dệt

thông thường, và nguy cơ nứt bể là việc

đương nhiên. Vì vậy các nhà nghiên cứu đã

tìm ra được giải pháp: gắn đèn LED, thường

là ở trạng thái cứng, lên trên một chất nền

polyimide và gói gọn trong cao su.

Màn hình được thiết kế có tên

AMOLED với độ phân giải 32 x 32 pixel, có

thể được tích hợp vào các loại vải. Đặc biệt

màn hình nảy chỉ mỏng có 3 mm, một khi kết

hợp với các cảm biến khác nhau sẽ cho ra các

thông tin chẳng hạn như nhịp tim và lượng

calo đốt cháy, hiển thị trực tiếp lên áo thun.

Theo Jeroen van den Brand, một trong

số các nhà nghiên cứu, họ đang tiếp tục cải

thiện hiệu suất và độ phân giải màn hình cũng

như làm cho vải có thể cho vào máy giặt như

các loại vải thông thường khác.

Theo khampha.vn, 25/09/2018



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

CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY

Israel phát triển thiết bị bay không người lái cứu hộ trên biển

Ảnh minh họa. (Nguồn: Youtube)

Israel đã phát triển một loại thiết bị

bay không người lái mới, có thể được sử dụng

để cứu hộ những trường hợp bị đuối nước

trên biển.

Nhật báo Yedioth Ahronoth của Israel

ngày 2/9 cho biết thiết bị bay không người lái

mới do công ty tư nhân Blueskimmer phát

triển, được trang bị 3 phao cứu sinh.

Thiết bị bay này cũng được thiết kế để

mở rộng tầm nhìn của các nhân viên cứu hộ

trên bờ biển.

Khi nhân viên cứu hộ xác định được

một người bị nạn dưới nước ở khoảng cách

200 mét, thiết bị bay không người lái có thể

thả các phao cứu sinh nói trên chỉ trong 15

giây.

Nhân viên cứu hộ còn có thể hướng

dẫn người bị đuối nước thông qua một hệ

thống gắn trên thiết bị bay này.

Thiết bị bay này được chế tạo bằng sợi

carbon và có thể hoạt động trong bán kính lên

tới 2 km, do đó rút ngắn đáng kể thời gian

phản ứng ban đầu trong trường hợp đuối

nước.

Tel Aviv-Yafo, một trong những thành

phố lớn nhất Israel, với 13 bãi biển có tổng

chiều dài 13,5km, thu hút hàng nghìn du

khách trong và ngoài nước vào mùa Hè.

Tuy nhiên, kể từ đầu năm 2018, trên

các bãi biển của Israel đã xảy ra nhiều vụ

đuối nước khiến 51 người thiệt mạng.

Theo vietnamplus.vn, 02/09/2018


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

Phương pháp mới làm tan băng mà không cần sử dụng điện hoặc hóa chất

Hiện tượng tích tụ băng tuyết dù là

hình thành ở cánh máy bay, đường dây điện

trên không hay trong lưỡi cánh quạt khổng lồ

của tuabin gió thì đều có thể gây ra các hậu

quả rất nghiêm trọng, có thể làm giảm hiệu

suất hoặc gây hư hỏng hoặc có những tình

huống có thể gây ra tai nạn. Làm tan băng có

thể được thực hiện bằng các phương pháp

như sử dụng hệ thống sưởi tiêu tốn năng

lượng hoặc thuốc xịt hóa chất có hại cho môi

trường. Tuy nhiên, hiện nay, các nhà nghiên

cứu MIT do giáo sư kỹ sư cơ khí Kripa

Varanasi đứng đầu cùng hai nhà nghiên cứu

sau tiến sĩ là Susmita Dash và Jolet de Ruiter

đã phát triển một phương pháp mới mang tính

thụ động hoàn toàn, sử dụng chính nguồn

năng lượng mặt trời để làm công cụ loại bỏ sự

hình thành và tích tụ tuyết, băng giá. Bài báo


về nghiên cứu được mô tả trên tạp chí

Science Advances.

Hệ thống mới có cấu tạo tương đối đơn

giản, dựa trên một loại vật liệu ba lớp có thể

được gắn trực tiếp hoặc thậm chí gá lên bề

mặt cần xử lý. Vật liệu hấp thu bức xạ mặt

trời và chuyển đổi nó thành dạng nhiệt, sau

đó, truyền nhiệt ra xung quanh bề mặt cần xử

lý để làm tan lớp băng không chỉ giới hạn tại

các vị trí tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt

trời mà còn ở những vị trí lân cận. Đặc biệt,

phương pháp mới không đòi hỏi phải sử dụng

nguồn điện. Hệ thống thậm chí có thể vận

hành vào ban đêm bằng cách sử dụng ánh

sáng nhân tạo.

"Sự hình thành và tích tụ băng giá gây

nguy hiểm cho các động cơ của máy bay,

tuabin gió, đường dây điện, giàn khai thác

dầu khí ngoài khơi…..", Varanasi cho biết.

"Những cách xử lý thông thường là sử dụng

hóa chất khô hoặc lỏng được thiết kế để hạ

thấp điểm đông đặc của nước (các loại muối

khác nhau, rượu, glycol) hoặc thông qua áp

dụng nhiệt,.., tuy nhiên, những cách trên đều

chưa thực sự mang lại hiệu quả".

Lấy cảm hứng từ Mặt trời

Các loại thuốc xịt khử băng thông

thường cho máy bay và các ứng dụng khác sử

dụng ethylene glycol - một loại hóa chất độc

hại, không thân thiện với môi trường. Bên

cạnh đó, hệ thống sưởi cũng đã được phát

triển như một kỹ thuật làm tan băng cho máy

bay. Tuy nhiên, nhiều hãng hàng không trên

thế giới không lựa chọn sử dụng hệ thống

sưởi vì lý do chi phí và tính an toàn. Cũng vì

lẽ đó, Varanasi và các cộng sự đã nghiên cứu

việc sử dụng bề mặt siêu nước để ngăn chặn

một cách thụ động hiện tượng đóng băng.

Song, những lớp phủ có thể bị ảnh hưởng bởi

sự hình thành sương giá, từ đó, chúng có xu

hướng lấp đầy các kết cấu vi mô vốn là cơ sở

tạo nên thuộc tính phá băng cho bề mặt.

Varanasi và nhóm của ông nhận định

năng lượng mặt trời có thể được xem là

nguồn năng lượng thay thế. Họ quyết định

nghiên cứu phương thức để có thể nắm bắt

nguồn năng lượng dồi dào này và sử dụng nó

một cách thụ động.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng

việc sản xuất đủ nhiệt để làm tan chảy phần

lớn băng hình thành là không cần thiết. Thay

vào đó, cần phải làm tan chảy lớp ranh giới -

ngay nơi băng tiếp xúc bề mặt, từ đó, hình

thành một lớp nước mỏng, làm cho bề mặt trở

nên trơn trượt, từ đó ngăn băng tuyết hay

sương giá bám vào bề mặt nền cần xử lý.

“Lớp trên cùng là một chất hấp thụ, có

khả năng bẫy ánh sáng tới và chuyển đổi nó

thành dạng nhiệt. Vật liệu mà chúng tôi sử

dụng có hiệu quả cao, hấp thụ 95% nguồn

ánh sáng tới và chỉ mất 3% để tái bức xạ”,

Varanasi chia sẻ.

Về nguyên tắc, lớp trên cùng giúp

ngăn chặn sự hình thành sương giá, nhưng

điểm hạn chế của nó là: thứ nhất, chỉ hoạt

động tại các vị trí tiếp xúc trực tiếp với ánh

sáng mặt trời, thứ hai: phần lớn nhiệt sẽ bị

truyền ngược trở lại vật liệu nền như cánh

máy bay hoặc đường dây điện, và do đó, sẽ

không hỗ trợ phá băng.

Từ đây, nhóm nghiên cứu đã nghiên

cứu thêm một lớp rải làm bằng nhôm rất

mỏng, chỉ dày 400 micromet. Lớp này được

làm nóng bằng lớp hấp thụ ở phía trên nó và

truyền nhiệt rất hiệu quả để tỏa nhiệt bên

ngoài, che phủ toàn bộ bề mặt. Lớp vật liệu

này đã được lựa chọn để thực hiện "phản ứng

nhiệt đủ nhanh để làm sao cho quá trình sưởi

ấm diễn ra nhanh hơn quá trình đóng băng",

Varanasi nói.

Lớp dưới cùng chỉ đơn giản là lớp

cách nhiệt bằng bọt, nhiệm vụ của nó là giữ

không cho nhiệt bị hao tổn mà giữ nó tại

những vị trí cần thiết trên bề mặt cần xử lý.

"Ngoài việc khử băng thụ động, bẫy

quang nhiệt vẫn duy trì nhiệt độ cao, do đó,

giúp ngăn ngừa sự tích tụ băng hoàn toàn",

Dash nói.

Ba lớp đều được làm bằng các loại vật

liệu rẻ tiền có sẵn trên thị trường, sau đó được

gắn kết với nhau, và được gá lên bề mặt cần


được bảo vệ, xử lý. Các nhà nghiên cứu cho

biết: đối với một số ứng dụng, vật liệu có thể

được gá lên bề mặt, từng lớp một tại mỗi thời

điểm.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thử

nghiệm trên vật liệu trong điều kiện ngoài

trời, trong thế giới thực và các phép đo chi

tiết trong phạm vi phòng thí nghiệm để chứng

minh tính hiệu quả của hệ thống.

Varanasi nhấn mạnh: “Hệ thống mới

thậm chí còn có thể được áp dụng trong nhiều

mục đích thương mại khác, chẳng hạn như

các tấm ngăn đóng băng trên mái nhà, trường

học và các tòa nhà khác. Chúng tôi đang có

kế hoạch tiếp tục thực hiện những nghiên cứu

sâu hơn về hệ thống, những thử nghiệm về

tuổi thọ và các phương pháp tối ưu của ứng

dụng. Nhưng hệ thống về cơ bản có thể được

áp dụng gần như ngay lập tức cho một số ứng

dụng, đặc biệt là các ứng dụng văn phòng

phẩm”.



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

Thiết bị khai thác năng lượng từ các rung động tần số thấp

Một nhóm các nhà khoa học tại Viện

Nghiên cứu vật liệu thuộc trường Đại học

Penn và Đại học Utah đã chế tạo được thiết bị

khai thác năng lượng đeo trên người với khả

năng sản sinh năng lượng từ các thao tác như

vung cánh tay trong khi đi bộ hoặc chạy.

Thiết bị này có kích thước bằng đồng hồ đeo

tay, tạo ra đủ năng lượng cho hoạt động của

một hệ thống theo dõi sức khỏe cá nhân.

Susan Trolier-McKinstry, Giáo sư

Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu và Steward S.

Flaschen, Giáo sư kỹ thuật điện cho biết:

"Các thiết bị do chúng tôi chế tạo bằng cách

sử dụng vật liệu tối ưu, hoạt động ở mọi nơi

với hiệu quả cao hơn từ 5 - 50 lần so với bất

cứ thiết bị nào trước đây".

Các thiết bị khai thác năng lượng hiệu

quả cao này có khả năng cung cấp điện cho

hàng triệu thiết bị cấu thành hệ thống Internet

kết nối vạn vật. Thông qua cung cấp năng

lượng liên tục cho pin sạc hoặc siêu tụ điện,

thiết bị khai thác năng lượng có thể giảm chi

phí cho nhân công làm công việc thay pin khi

pin hỏng và tránh tình trạng vứt pin thải ra bãi

chôn lấp.

Một số tinh thể có thể sản sinh dòng

điện khi được nén hoặc thay đổi hình dạng

khi có sự xuất hiện của điện tích. Hiệu ứng áp

điện này được sử dụng trong các thiết bị siêu

âm, cũng như khai thác năng lượng. Trong

nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng

PZT, vật liệu áp điện nổi tiếng để phủ lên cả

hai mặt của một lá kim loại dẻo có độ dày gấp

bốn hoặc năm lần so với trong các thiết bị cũ.

Khối lượng lớn vật liệu hoạt tính tương ứng

với việc sản sinh nhiều năng lượng hơn. Bằng

cách định hướng cấu trúc tinh thể của màng

để tối ưu hóa khả năng phân cực, hiệu quả

khai thác năng lượng gia tăng. Áp lực nén

sinh ra trong màng khi màng được gắn trên lá

kim loại dẻo, cũng có nghĩa là màng PZT có

thể chịu được biến dạng lớn mà không bị nứt,

nên thiết bị sẽ mạnh hơn.

Trolier-McKinstry cho biết: "Một số

thách thức đặt ra trong lĩnh vực khoa học vật

liệu. Đầu tiên là làm thế nào để tăng độ dày

của màng trên một lá kim loại dẻo. Sau đó,

chúng ta cần định hướng tinh thể phù hợp để

đạt được hiệu ứng áp điện mạnh nhất".

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một thiết

bị mới giống đồng hồ đeo tay kết hợp vật liệu

lá kim loại/PZT. Thiết bị này sử dụng rotor

đồng trục lệch tâm, xoay tự do có gắn một


nam châm và nhiều chùm tia PZT với mỗi

chùm tia được gắn một nam châm. Khi nam

châm trên rotor tiếp cận một trong các chùm

tia, các nam châm đẩy nhau và làm chệch

hướng chùm tia, tách chùm tia trong một quá

trình được gọi là tăng tốc chuyển đổi tần số.

Tần số chậm của cổ tay xoay được chuyển

đổi thành dao động tần số cao hơn. Theo

Trolier-McKinstry, thiết kế của thiết bị này

hiệu quả hơn thiết bị khai thác điện từ thông

thường giống như những thiết bị được sử

dụng cho đồng hồ tự cấp điện.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu tin

rằng có thể tăng gấp đôi sản lượng điện bằng

cách sử dụng quá trình thiêu kết lạnh, công

nghệ tổng hợp ở nhiệt độ thấp đã được phát

triển tại trường Đại học Penn. Ngoài ra, các

nhà khoa học đang nghiên cứu bổ sung một

thành phần từ tính vào máy gặt cơ học hiện

nay để xử lý năng lượng trong phần lớn thời

gian trong ngày khi không có hoạt động thể

chất.



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

Thiết bị đo sóng não để hiểu tâm trạng con người

Làm thế nào để các nhà nghiên cứu

biết được, rằng liệu những đối tượng tham gia

thử nghiệm của họ có vui vẻ hay buồn chán?

Có thể đọc được tâm trạng nhờ phân tích các tín hiệu sóng não. Ảnh: Futurism

Mới đây, một nhóm chuyên gia thần

kinh học vừa đề xuất phương pháp đọc tâm

trạng nhờ phân tích sóng não. Đây cũng là lần

đầu tiên khoa học đi vào làm rõ mối liên hệ

giữa sóng não với các trạng thái tình cảm của

con người – công việc hứa hẹn sẽ đem lại

nhiều ứng dụng thiết thực, nhất là trong việc

điều trị chứng rối loạn tâm trạng. Kết quả này

đã được công bố trên Tạp chí Nature

Biotechnology vào hôm 10/09.

Các nhà khoa học đã làm việc với 7

tình nguyện viên – những người có não bộ

được cấy ghép điện cực để hỗ trợ việc điều trị

chứng động kinh. Trong một vài ngày, nhóm

nghiên cứu đã thu thập dữ liệu về tín hiệu

thần kinh phát đi từ não bộ người bệnh, bên

cạnh việc cho họ hoàn thành bảng câu hỏi

liên quan đến tâm trạng. Sau khi nhận thấy

sóng não chắc chắn đã có một mối liên hệ

nhất định đối với những trạng thái tình cảm

khác nhau ở từng bệnh nhân, nhóm đã phát

triển một phần mềm nhằm để tìm kiếm mối

tương quan đó, dựa trên kết quả trả lời bảng

câu hỏi tương ứng. Cuối cùng, các nhà khoa

học có thể suy ra tâm trạng của người bệnh

bằng cách phân tích những tín hiệu thần kinh

riêng lẻ.

Hiển nhiên, nghiên cứu trên mới chỉ

bao gồm một số ít người bệnh (có não bộ

được gắn thêm các thiết bị cảm biến nhạy) và

được thực hiện trong khoảng thời gian tương

đối ngắn. Bên cạnh đó, các nhà khoa học

cũng vẫn chưa thể xác định nguyên nhân

chính xác, tại sao một số dạng sóng não lại

quyết định những trạng thái cảm xúc cụ thể.

Tuy nhiên, nhóm tin rằng công việc mà họ

đang làm rất có khả năng sẽ mở đường cho

những phương án điều trị dựa trên kích thích

sâu ở não bộ (kỹ thuật trong đó não bộ được

cấy ghép thêm một thiết bị có khả năng tạo ra

những kích thích), nhất là đối với chứng rối

loạn ám ảnh cưỡng chế hay trầm cảm nặng,

kéo dài.



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


Bụi kim cương cho phép phát hiện từ trường với chi phí thấp, hiệu quả cao

Các kỹ sư tại trường Đại học

California Berkeley đã chế tạo được thiết bị

làm giảm đáng kể năng lượng cần cho các

máy dò từ trường, có thể cách mạng hóa cách

chúng ta đo từ trường di chuyển qua các thiết

bị điện tử, hành tinh của chúng ta và thậm chí

cả cơ thể chúng ta.

Ảnh: Trong thiết bị có kích thước bằng một móng tay, các cụm tinh thể nano kim cương (đốm đen) nằm phía trên vật liệu multiferroic. Multiferroic

truyền năng lượng vi sóng vào các tinh thể hiệu quả hơn nhiều các phương pháp khác

Dominic Labanowski, nghiên cứu sinh

tiến sỹ và là đồng tác giả nghiên cứu cho

rằng: "Các cảm biến từ trường tốt nhất hiện

nay có kích thước cồng kềnh, chỉ hoạt động ở

nhiệt độ khắc nghiệt và có giá thành lên đến

hàng chục nghìn đô. Các cảm biến của chúng

tôi có thể thay thế những cảm biến khó sử

dụng hơn trong rất nhiều ứng dụng từ điều

hướng, xạ hình y tế đến thăm dò tài nguyên

thiên nhiên".

Mỗi khi cảm biến kim cương đo từ

trường, trước tiên nó phải được thổi bằng bức

xạ vi sóng cỡ từ 1 - 10W để nhạy hơn với từ

trường, mới có đủ năng lượng để làm tan

chảy các linh kiện điện tử. Các nhà nghiên

cứu đã tìm ra một phương pháp mới để kích

thích những viên kim cương nhỏ bằng vi sóng

thông qua sử dụng ít năng lượng hơn 1000

lần, giúp tạo ra các thiết bị cảm biến từ có thể

phù hợp với các thiết bị điện tử như điện

thoại di động.

Để chế tạo thiết bị, các nhà nghiên cứu

đã đặt các tinh thể nano kim cương lên màng

multiferroic. Loại vật liệu mới này có khả

năng truyền năng lượng vi sóng cho các tinh

thể hiệu quả hơn nhiều.

"Kỹ thuật này làm giảm đáng kể mức

tiêu thụ điện năng của các cảm biến để có thể

sử dụng cho các ứng dụng thực tế",

Labanowski cho biết.

Nhiều ứng dụng trong y học của các

cảm biến từ tính như chụp não điện từ sử

dụng từ trường để đo sóng não hoặc từ tâm đồ

sử dụng từ trường để chụp hình chức năng

tim. Hiện nay, các máy móc này có kích

thước bằng một căn phòng nhỏ và có giá

thành lên đến 3 triệu USD.

Các cảm biến cũng có thể được đặt

trong máy bay thông dụng hoặc máy bay

không người lái để hỗ trợ phát hiện kim loại

đất hiếm dưới lòng đất hoặc được sử dụng

trong điện thoại di động để cải thiện khả năng

điều hướng.

Công trình nghiên cứu mới đã được

thực hiện bởi phòng thí nghiệm của Sayeef

Salahuddin tại UC Berkeley cùng phối hợp

với các nhà nghiên cứu đến từ trường Đại học

Ohio. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Science Advances.



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


Lớp da lập trình biến đổi bất kỳ đồ gia dụng nào thành robot

Khi bạn nghĩ về robot, một hình ảnh

nào đó có thể xuất hiện trong đầu của bạn.

Có lẽ là robot có bánh xe, có thể là một con

chó, nhưng cũng có thể là thiết bị điện tử khá

lớn được chế tạo chuyên dụng cho một mục

đích. Nhưng liệu bạn có thể tạo ra loại robot

linh hoạt phục vụ vô số mục đích và có bất cứ

hình dạng nào bạn mong muốn hay không?

Đó là những gì các nhà nghiên cứu tại trường

Đại học Yale đã tạo ra, chính là lớp “da”

robot có thể lập trình với khả năng biến đổi

bất cứ đồ vật nào thành robot.

Các nhà nghiên cứu tại phòng thí

nghiệm của Rebecca Kramer-Bottoglio đã đặt

các cảm biến và bộ truyền động vào tấm phủ

dẻo. Khi các tấm phủ dẻo được đặt lên một đồ

vật - ví dụ, thú nhồi bông - lớp da robot có thể

tạo hiệu ứng cho đồ vật. Sau đó, các cảm biến

và bộ truyền động có thể được lập trình để

thực hiện các nhiệm vụ khác nhau theo yêu

cầu và cách các tấm phủ được đặt lên đó.

Ngoài ra, việc bổ sung nhiều tấm phủ dẻo có

thể làm tăng hoặc thay đổi chức năng. Nghiên

cứu đã được công bố trên tạp chí Science

Robotics.

"Chúng ta có thể lấy da và quấn xung

quanh một đồ vật để thực hiện một nhiệm vụ -

ví dụ vận động - và sau đó, lại tách ra và đặt

vào một đồ vật khác để thực hiện nhiệm vụ

khác như nắm và di chuyển đồ vật", Kramer-

Bottoglio nói. "Sau đó, chúng tôi có thể bóc

chính các lớp da này khỏi đồ vật đó và đặt lên

một chiếc áo để chế tạo thiết bị mang theo

người hoạt động được".

Điểm mấu chốt ở đây đó là chúng

không phải các thiết bị đơn mục đích. Tính di

động của những lớp da robot này, cũng như

khả năng lập trình để thực hiện những công

việc khác nhau, có nghĩa là bạn có thể biến

bất kỳ đồ vật nào thành robot. Điều đó tạo ra

nhiều ứng dụng rộng rãi mà không cần đầu tư

lớn để chế tạo robot ngay từ đầu. Lớp da lập

trình còn xa mới được sử dụng thương mại,

nhưng chắc chắn có triển vọng đối với những

gì chúng ta có thể làm với robot trong tương

lai.



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

Hệ thống làm lạnh thử nghiệm sử dụng từ trường và hợp kim biến hình

Ngoài các tính năng không cần thiết

như màn hình cảm ứng và camera nội bộ,

công nghệ tủ lạnh cơ bản không thay đổi lớn

trong nhiều thập kỷ qua. Công nghệ này vẫn

làm lạnh bằng hóa chất làm lạnh và máy nén,

hơn nữa, còn tiêu hao nhiều điện năng. Giờ

đây, các nhà nghiên cứu ở châu Âu đã cho

thấy các kết quả ban đầu đầy triển vọng với

hệ thống làm mát thử nghiệm sử dụng từ

trường và hợp kim biến hình.

Các hệ thống làm mát từ tính hoạt

động bằng cách khai thác hiệu ứng từ nhiệt,

về cơ bản có nghĩa là một số vật liệu sẽ thay

đổi nhiệt độ khi tiếp xúc với từ trường. Công

nghệ này đã tồn tại gần như lâu bằng công

nghệ tủ lạnh thông thường, nhưng thực sự

chưa bao giờ được phát triển vì sự phức tạp

của thiết bị có thể làm giảm hiệu quả năng

lượng. Vấn đề thường nằm ở nam châm siêu


dẫn được sử dụng cần có hệ thống làm mát

riêng.

Để giải quyết vấn đề đó, các nhà

nghiên cứu tại trường Đại học Kỹ thuật

Darmstadt và Helmholtz-Zentrum Dresden-

Rossendorf (HZDR) ở Đức đã khai thác sự

kết hợp độc đáo của nam châm và các hợp

kim đặc biệt. Các nam châm chứa

neodymium kim loại đất hiếm, sắt và boron.

Hợp kim này là hỗn hợp của niken, mangan

và indi.

Sự kết hợp đó là chìa khóa đưa hệ

thống này trở nên thực tế. Các nam châm đó

là những nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện

nay, có khả năng tạo ra từ trường mạnh gấp

40.000 lần so với từ trường Trái đất. Hợp kim

đặc biệt này sẽ hạ nhiệt khi tiếp xúc với từ

trường và ngoài ra, nó có thể trở lại hình dạng

ban đầu sau khi bị biến dạng.

Dựa vào sự kết hợp của nam châm và

các hợp kim đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã

phát triển một chu trình làm lạnh gồm sáu

bước. Thứ nhất, chất làm mát (hợp kim) được

tiếp xúc với từ trường chỉ trong một phần

nghìn giây, thời gian đủ để nó bị từ hóa và hạ

nhiệt. Sau đó, hợp kim được lấy ra từ từ

trường và cần có một bộ tản nhiệt làm mát.

Khi hợp kim ấm trở lại, nó sẽ lại bị từ hóa.

Tiếp theo, hợp kim được nén bởi một con lăn,

làm cho nó thay đổi hình dạng, mất từ tính và

nóng lên. Khi con lăn được lấy ra, hợp kim

trở lại hình dạng ban đầu vì chuyển về nhiệt

độ bình thường, sẵn sàng để tái khởi động chu

kỳ.

Nhóm nghiên cứu dự định xây dựng

một đơn vị trình diễn vào năm 2022 để tìm

hiểu kỹ hơn về cách hệ thống làm mát mọi

thứ, cũng như hiệu quả năng lượng của nó.


chí Nature Materials.



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

Thiết bị di động giúp dễ dàng dự đoán và kiểm soát hiện tượng tảo nở hoa gây hại

Theo University of California, Los AngeleS

Trong 10 năm qua, hiện tượng nở hoa

của tảo độc tăng đột biến trong quần thể tảo,

điển hình là tại các vùng ven biển và hệ thống

nước ngọt, đã đe dọa nghiêm trọng đến sinh

vật biển trên khắp đất nước Hoa Kỳ. Nguyên

nhân là do thực vật phù du sản sinh tự nhiên

chất độc sinh học không chỉ gây ảnh hưởng

đến cá và thực vật thủy sinh, mà cả động vật

có vú, chim và con người sống gần những

khu vực đó.

Theo Cơ quan Khí quyển và Đại

dương quốc gia, tình trạng tảo nở hoa đã trở

nên phổ biến hơn và diễn ra tại nhiều khu vực

trên thế giới hơn bao giờ hết. Khả năng dự

báo tảo nở hoa gây hại và vị trí của chúng,

kích thước và mức độ nghiêm trọng có thể

giúp các nhà khoa học ngăn chặn các tác

động nguy hiểm của chúng. Nhưng khó dự

đoán thời điểm và nơi hiện tượng này sẽ xảy

ra. Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại trường

Đại học California đã chế tạo được một thiết

bị rẻ tiền và di động với khả năng phân tích

các mẫu nước ngay tức thì, sẽ cung cấp cho

các nhà sinh học biển hiểu biết sâu sắc về khả

năng tình trạng tảo nở hoa xuất hiện trong các

khu vực họ đang thử nghiệm. Điều đó sẽ cho

phép các cán bộ quản lý vùng ven biển đưa ra

quyết định nhanh chóng và sáng suốt hơn như

đóng cửa các bãi biển trước khi nở hoa tảo

gây thiệt hại nghiêm trọng.


Nhóm nghiên cứu đã tạo ra máy đếm

tế bào theo dòng (flow cytometer) (công nghệ

laser được sử dụng để đếm và phân loại tế

bào, phát hiện các chỉ dấu sinh học và protein

biến đổi), phát hiện và đo lường tính chất vật

lý và hóa học của các vật thể nhỏ trong một

mẫu dựa vào hình ảnh ba chiều và trí tuệ nhân

tạo. Thiết bị có thể nhanh chóng phân tích

thành phần của các loài sinh vật phù du khác

nhau trong vài giây, nhanh hơn nhiều so với

phương pháp tiêu chuẩn hiện nay, bao gồm

lấy mẫu nước theo cách thủ công và phân tích

chúng qua vài bước.

Mối đe dọa do tảo nở hoa đang ngày

càng tăng, một phần là do nhiệt độ nước biển

cao hơn do biến đổi khí hậu và một phần bởi

hàm lượng chất dinh dưỡng cao (chủ yếu là

phốt-pho, nitơ và cacbon) từ phân bón sử

dụng cho đồng cỏ và đất nông nghiệp.

Các hợp chất độc hại được sản sinh bởi

tảo nở hoa có thể làm cạn kiệt oxy từ mặt

nước và ngăn chặn ánh nắng mặt trời chiếu

xuống cá và thực vật thủy sinh, khiến cho

chúng chết hoặc di cư đi nơi khác. Ngoài ra,

cá và động vật hoang dã gần đó thậm chí có

thể ăn độc tố; và trong một số trường hợp

hiếm hoi, nếu chúng gần đến lúc nở hoa, con

người hít phải có thể bị ảnh hưởng đến hệ

thần kinh, não, gan và cuối cùng dẫn đến tử

vong.

Các nhà khoa học đã cố gắng để tìm

hiểu hiện tượng này thông qua lấy mẫu bằng

tay và sử dụng kính hiển vi quang học truyền

thống, mà họ sử dụng để lập bản đồ có độ

phân giải cao cho thấy một thành phần thực

vật phù du trong khu vực đó trong thời gian

dài. Để lập các bản đồ này, kỹ thuật viên phải

thu thập mẫu nước bằng tay bằng lưới thu

gom sinh vật phù du và sau đó đưa chúng vào

phòng thí nghiệm để phân tích. Quá trình này

đang gặp khó khăn một phần là vì nồng độ và

thành phần của tảo trong một thủy vực nhất

định có thể thay đổi nhanh ngay cả trong thời

gian cần để phân tích mẫu.

Thiết bị mới có thể tăng tốc toàn bộ

quá trình này vì không sử dụng ống kính hoặc

các thành phần quang học khác. Thiết bị thực

hiện các thử nghiệm với chi phí thấp hơn

nhiều và có thể chụp hình các mẫu tảo và có

khả năng quét nhiều loại chất bằng cách sử

dụng kỹ thuật ảnh toàn ký và trí tuệ nhân tạo.

Các thiết bị hiện được sử dụng trong vi sinh

môi trường có giá thành từ 40.000 đến

100.000 USD, đã hạn chế việc sử dụng rộng

rãi. Thiết bị của UCLA nhỏ gọn và nhẹ, có

thể được lắp ráp từ các bộ phận với chi phí

chưa đến 2.500 USD. Tuy nhiên, thách thức

mà các nhà nghiên cứu phải vượt qua là đảm

bảo rằng thiết bị sẽ có đủ ánh sáng để tạo ra

những hình ảnh đủ chất lượng ánh sáng với

tốc độ cao mà không có sự xuất hiện của

chuyển động mờ.

"Nó tương tự như chụp một chiếc xe

đua công thức 1", Aydogan Ozcan, trưởng

nhóm nghiên cứu nói. "Người quay cần tiếp

xúc rất ngắn để tránh hiệu ứng nhòe chuyển

động. Trong trường hợp của chúng tôi, có

nghĩa là sử dụng một nguồn xung ánh sáng

với chiều dài xung khoảng một phần nghìn

thời gian của 1 lần chớp mắt".

Để kiểm tra thiết bị, các nhà khoa học

đã đo các mẫu nước biển dọc theo bờ biển

Los Angeles và thu được hình ảnh về thành

phần thực vật phù du trong đó. Họ cũng đo

nồng độ của loại tảo độc hại có tên là Pseudo-

nitzschia dọc theo sáu bãi biển công cộng

trong khu vực này. Các số đo của các nhà

nghiên cứu tại UCLA có thể sánh ngang với

số đo trong nghiên cứu gần đây của Chương

trình Giám sát độc tố sinh học biển của Sở Y

tế công cộng California.



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

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Phương pháp mới tăng gấp đôi sản lượng đường từ thực vật


Ảnh: Gỗ sồi trải qua quá trình phân tách

Sản xuất nhiên liệu và hóa chất từ sinh

khối (gỗ, cỏ..) là một trong những giải pháp

triển vọng nhất để xây dựng nền kinh tế tái

tạo. Quá trình này liên quan đến việc phân

tách thực vật thành các cacbohydrate đơn, chủ

yếu ở dạng đường đơn như xylose và glucose.

Nhưng dù các loại đường này có giá trị,

nhưng các quy trình phân tách thực vật hiện

nay thường kết thúc bằng việc phân hủy

chúng.

Giờ đây, phòng thí nghiệm của Jeremy

Luterbacher tại Trường Đại học bách khoa

liên bang Lausanne Thụy Sỹ (EPFL) đã đưa

ra một phương pháp hóa học giúp ổn định

đường đơn và khiến chúng không bị phân

hủy. Như vậy, các nhà hóa học sẽ không phải

cân bằng giữa việc phân tách thực vật với

tránh tình trạng làm phân hủy sản phẩm.

Phương pháp mới làm thay đổi độ

nhạy hóa học của các loại đường do hiện

tượng khử nước và phân hủy bằng cách bổ

sung aldehyde vào. Quá trình này có thể đảo

ngược, có nghĩa là các loại đường có thể được

thu hồi sau khi đã phân tách.

Các nhà hóa học đã thử phương pháp

mới cho gỗ sồi. Đầu tiên, họ biến đổi gỗ sồi

thành bột giấy bằng kỹ thuật sản xuất giấy gọi

là organosolv, hòa tan gỗ thành acetone hoặc

ethanol. Nhưng để kết hợp aldehyd vào

đường, các nhà khoa học đã trộn lẫn gỗ sồi

với formaldehyde.

Thông qua phương pháp này, nhóm

nghiên cứu đã có thể thu hồi trên 90% đường

xylose thay vì chỉ 16% xylose mà không cần

sử dụng formaldehyde. Khi họ phân tách bột

giấy còn lại thành glucose, năng suất

cacbohydrate đạt trên 70%, so với 28% khi

không có formaldehyde.

Jeremy Luterbacher cho rằng: “Trước

đây, người ta luôn tìm kiếm những hệ thống

đắt tiền để hạn chế sự phân hủy của đường.

Nhờ sự ổn định, bạn ít phải lo lắng về hoạt

động phân hủy này để từ đó đưa ra các

phương thức chuyển đổi chi phí thấp và

nhanh hơn cho thực vật, có tiềm năng thúc

đẩy sự ra đời của các sản phẩm tiêu dùng tái

tạo".

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí

Nature Chemistry.



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

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hệ thống sản xuất nhiên liệu sinh học mới được hỗ trợ bởi cộng đồng tảo và nấm


Ảnh: Khi các nhà khoa học đặt các sinh vật trong cùng một môi trường, tảo (màu xanh lá cây) bám

vào nấm (màu nâu)

Các nhà khoa học tại trường Đại học

Michigan đã bước đầu chứng minh khái niệm

cho nền tảng sản xuất nhiên liệu sinh học sử

dụng hai loài tảo biển và nấm đất. Hệ thống

này không chỉ làm giảm chi phí canh tác và

thu hoạch mà còn tăng năng suất, các yếu tố

hiện đang cản trở việc sử dụng phổ biến nhiên

liệu sinh học.

Loài tảo Nannochloropsis oceanica và

nấm Mortierella elongata đều sản sinh dầu để

có thể chiết xuất cho con người sử dụng. Từ

những loại dầu này, có thể sản xuất các sản

phẩm như nhiên liệu sinh học để cấp năng

lượng cho xe hơi hoặc axit béo omega-3 có

lợi cho sức khỏe tim mạch.

Khi các nhà khoa học đặt hai sinh vật

trong cùng một môi trường, tảo nhỏ bám vào

nấm tạo thành các khối lớn mà mắt thường có

thể nhìn thấy. Phương pháp tổng hợp này

được gọi là keo tụ sinh học. Khi được thu

hoạch cùng với nhau, các sinh vật này tạo ra

nhiều dầu hơn là nếu chúng được nuôi trồng

và thu hoạch riêng.

Zhi-Yan (Rock) Du, tác giả đầu tiên

của nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã sử

dụng các sinh vật tự nhiên có ái lực liên kết

cao. Tảo sản sinh rất mạnh và nấm được

chúng tôi sử dụng không độc hại với con

người và cũng không ăn được. Đây là loại

nấm đất rất phổ biến có thể tìm thấy ở sân

sau nhà bạn".

Các lợi ích khác được các nhà nghiên

cứu đề cập trong báo cáo:

• Hệ thống này bền vững vì không phụ

thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nấm sinh

trưởng trong nước thải hoặc chất thải thực

phẩm, trong khi tảo phát triển trong nước

biển.

• Chi phí thu hoạch sẽ rẻ hơn, vì khối

lượng lớn tảo và nấm dễ dàng được thu hoạch

bằng các công cụ đơn giản giống như một

tấm lưới.

• Phương pháp này dễ được mở rộng,

vì các sinh vật là các chủng hoang dã chưa bị

biến đổi gen. Chúng không gây nguy cơ lây

nhiễm cho bất kỳ môi trường nào mà chúng

tiếp xúc.

Giải quyết các vấn đề cản trở sản xuất

nhiên liệu sinh học

Keo tụ sinh học là một phương pháp

tương đối mới. Các hệ thống nhiên liệu sinh

học có xu hướng dựa vào một loài như tảo,

nhưng chúng bị hạn chế bởi các vấn đề về

năng suất và chi phí.

Hạn chế thứ nhất là các hệ thống chỉ

dựa vào tảo cho năng suất dầu thấp.

Ông Du cho rằng: "Tảo có thể sản sinh

khối lượng lớn dầu khi sự sinh trưởng của

chúng bị cản trở bởi những áp lực môi trường

như thiếu nitơ. Phương pháp phổ biến trong

phòng thí nghiệm để tạo ra dầu từ tảo là nuôi

cấy các tế bào có mật độ cao và sau đó, bỏ

đói chúng bằng cách tách chúng khỏi chất

dinh dưỡng bằng phương pháp ly tâm và một

số phương pháp khác. Cách tiếp cận này bao

gồm rất nhiều bước, thời gian và lao động và

không thực tế cho sản xuất trên quy mô công

nghiệp".

Cách tiếp cận mới này cung cấp cho

tảo amoni, một nguồn nitơ mà tảo có thể

nhanh chóng sử dụng để sinh trưởng. Tuy

nhiên, nguồn cung cấp amoni được kiểm soát

để tảo tạo ra mật độ tế bào tối đa và tự động

gây ra hiện tượng thiếu nitơ. Chế độ ăn nitơ

được theo dõi chặt chẽ, có thể làm tăng sản

lượng dầu và giảm chi phí.

Vấn đề thứ hai là chi phí thu hoạch dầu

cao, vì tảo rất nhỏ và khó thu gom. Chi phí

thu hoạch có thể chiếm đến 50% chi phí sản

xuất dầu. Nhờ phương pháp keo tụ sinh học,


hỗn hợp nấm và tảo dễ dàng thu hoạch bằng

các công cụ đơn giản và rẻ tiền.

Trong tương lai, các nhà khoa học

mong muốn sản xuất nhiên liệu sinh học với

số lượng lớn bằng hệ thống này. Nhóm

nghiên cứu cũng hiểu rõ về cả bộ gen của hai

sinh vật tảo và nấm và có thể sử dụng các

công cụ kỹ thuật di truyền để cải tiến phương

pháp này.



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

Hệ thống sử dụng các bong bóng siêu nhỏ để phá hủy màng sinh học nguy hiểm

Màng vi khuẩn cứng đầu thường phủ

lên các thiết bị y tế, vật dụng gia đình và cơ

sở hạ tầng như bên trong đường ống nước và

có thể gây ra các bệnh nhiễm trùng nguy

hiểm. Nhưng giờ đây, các nhà nghiên cứu tại

trường Đại học Illinois đã chế tạo được một

hệ thống khai thác sức mạnh của bong bóng

để đẩy các hạt siêu nhỏ qua bề mặt của các

màng vi khuẩn cứng đầu này và giáng một

đòn trí mạng vào các vi khuẩn sống bên trong

Màng sinh học là cụm vi khuẩn nhớt kết lại

với nhau nhờ bộ khung bên trong và bám vào

bất cứ bề mặt nào mà chúng chạm tới.

Khoảng 80% tổng số các bệnh nhiễm trùng y

tế có nguồn gốc từ màng sinh học, xâm nhập

vào hoạt động bên trong của thiết bị tại bệnh

viện và mô cấy trong cơ thể bệnh nhân. Việc

loại bỏ màng sinh học là việc làm khó khăn vì

các chất khử trùng và kháng sinh truyền

thống không thể có hiệu quả thâm nhập bề

mặt cứng của màng sinh học.

Nghiên cứu của trường Đại học Illinois

đã được đăng trên tạp chí Applied Materials,

mô tả cách các nhà khoa học sử dụng tảo cát,

bộ xương nhỏ của tảo, chứa hóa chất tạo oxy

để tiêu diệt vi khuẩn.

"Hầu hết chúng ta đều nhìn thấy

những đốm đen hoặc vàng trên vòi hoa sen

tại nhà", đồng tác giả Hyunjoon Kong, giáo

sư kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử và là

đồng tác giả nghiên cứu nói. "Các đốm này

chính là màng sinh học và hầu hết chúng ta

đều biết phải mất rất nhiều năng lượng để cọ

sạch chúng. Hãy tưởng tượng bạn phải làm

điều này bên trong một không gian hạn chế

của đường ống trong thiết bị y tế hoặc mô

cấy. Công việc này sẽ rất khó khăn". Vì thế,

nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống

sử dụng tảo cát dồi dào trong tự nhiên cùng

với hydro peroxit và tấm nano oxit mangan

sản sinh oxy.

"Chúng tôi có thể tạo ra một hạt bằng

máy in 3D, nhưng may thay, thiên nhiên đã

cung cấp cho chúng ta một lựa chọn giá rẻ và

dồi dào trong tảo cát", Yongbeom Seo, đồng

tác giả nghiên cứu cho biết. "Các loài tảo cát

chúng tôi đã chọn đều rỗng, có độ xốp cao và

hình que, cung cấp nhiều diện tích bề mặt cho

các bong bóng tạo thành và một rãnh cho các

bong bóng thoát ra".

Phản ứng hóa học giữa hydro peroxit

và các tấm nano oxit mangan diễn ra tại

không gian trống bên trong tảo cát. Kết quả là

sự nở rộ của các bong bóng nhỏ chảy qua

rãnh, đẩy tảo cát cứng về phía trước với lực

đủ để phá vỡ các bề mặt và cấu trúc bên trong

của màng sinh học.

"Chúng tôi đã cho các hạt vào tấm

nano oxit mangan, sau đó trộn chúng với

hydro peroxit và sử dụng cho bề mặt của

màng sinh học", GS. Kong nói. "Khi tảo cát

phá vỡ các cấu trúc bên trong của màng sinh

học, chúng tiếp tục đẩy các bong bóng ra và

tạo điều kiện cho sự xâm nhập của hydro

peroxit, một chất khử trùng chống lại vi

khuẩn và nấm một cách hiệu quả".


Các nhà nghiên cứu tin rằng thành

công của họ là kết quả của quyết định tập

trung vào các khía cạnh cơ học để phá vỡ

màng sinh học, mà không phải là khía cạnh

hóa học chỉ đơn giản là tiêu diệt vi khuẩn.



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

Y DƯỢC

Thiết bị chẩn đoán chính xác sự hình thành cục máu đông

Công nghệ mới sẽ cách mạng hóa cách các bác sĩ điều trị cục máu đông Ảnh : Australian National University

Thiết bị chẩn đoán quang sinh học do

các nhà khoa học Úc phát triển có thể phát

hiện các cục máu đông nguy hiểm trước khi

chúng hình thành hoàn chỉnh và như vậy giúp

cứu sống nhiều sinh mạng.

Theo thông cáo báo chí của Đại học

quốc gia Úc (ANU), các nhà nghiên cứu của

trường đã phát triển một thiết bị chẩn đoán

quang sinh học (bio-optics diagnostic device)

có thể giúp ngăn ngừa các cơn đau tim và đột

quỵ.Thiết bị có thể phát hiện các cục máu

đông nguy hiểm trước khi chúng hình thành

hoàn chỉnh và như vậy, có khả năng giúp

bệnh nhân tránh không bị đột quỵ hoặc đau

tim.

Khi sử dụng mẫu máu của bệnh nhân,

chỉ trong vài phút là thiết bị cung cấp bản đồ

3D về cách tiểu cầu của bệnh nhân phản ứng

khi bị tổn thương. Đây chính là thời điểm

nguy cơ hình thành cục máu đông rất cao.

Steve Lee - trưởng nhóm dự án, cho biết đây

là lần đầu tiên bản đồ 3D tương tự cung cấp

cho các nhân viên y tế một hồ sơ về cách tiểu

cầu của bệnh nhân phản ứng khi xuất hiện

nguy cơ phát triển cục máu đông mà không

cần phải đánh dấu tiểu cầu rồi sau đó theo dõi

qua kính hiển vi. Bản đồ 3D được lập nhờ đo

lượng thời gian cần thiết để ánh sáng xuyên

qua các tiểu cầu bị tổn thương. Qua đó, bác sĩ

chỉ định phác đồ điều trị cần thiêt đồng thời

tránh được việc dùng các loại thuốc không

cần thiết.

Các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ

mới sẽ cách mạng hóa cách các bác sĩ điều trị

cục máu đông trong khi cách tiếp cận hiện tại

là kê toa thuốc làm loãng máu thông thường.

Còn thiết bị mới sẽ cho phép bác sĩ đánh giá

chính xác nguy cơ đau tim hoặc đột quỵ của

bệnh nhân và thực hiện điều trị phù hợp. Các

nhà khoa học Úc tin rằng phương pháp mới sẽ

trở nên phổ biến trong vòng 2 năm nữa.

Theo motthegioi.vn, 03/09/2018


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


Giấy thử đơn giản phát hiện ra kháng sinh giả hoặc không đạt chuẩn

Thuốc kháng sinh điều trị nhiễm khuẩn

đã cứu sống hàng triệu người trên thế giới kể

từ khi được phát hiện vào đầu thế kỷ 20. Hiện

nay, khi mua thuốc theo đơn tại phòng khám

bác sỹ hoặc hiệu thuốc, thì hầu hết chúng ta

đều cho rằng các loại thuốc thường được kê

này là thật và có chất lượng tốt.

Nhưng trong thế giới đang phát triển,

việc sản xuất và phân phối các loại thuốc

không đạt chuẩn, không phù hợp rất phổ biến.

Tổ chức Y tế thế giới ước tính có tới 10% các

loại thuốc trên toàn thế giới có thể là giả với

50% trong số đó là kháng sinh. Kháng sinh

giả hoặc pha loãng không chỉ gây nguy hiểm

cho bệnh nhân, mà còn có thể góp phần vào

thực trạng kháng kháng sinh trên diện rộng.

Phòng thí nghiệm của trường Đại học

Colorado đang sử dụng phương pháp đơn

giản, giá rẻ để xác định thuốc kháng sinh giả

và không đạt chuẩn, là giải pháp thiết thực

cho vấn đề rất thực tế. Các nhà nghiên cứu đã

tạo ra loại giấy thử có thể phát hiện nhanh

mẫu kháng sinh có tác dụng phù hợp hoặc

pha loãng với các chất độn như baking soda

hay không. Tương tự như cơ chế xét nghiệm

mang thai tại nhà, băng giấy biến đổi thành

màu đặc biệt nếu kháng sinh là giả. Đây là

thử nghiệm hóa học dựa vào giấy thử mới

nhất do trong phòng thí nghiệm của GS.

Chuck Henry thực hiện.

Đây là cách vi khuẩn hoạt động: Vi

khuẩn trong tự nhiên sản sinh một loại

enzyme có khả năng kháng kháng sinh bằng

cách liên kết hóa học với các phần của phân

tử kháng sinh. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng

loại enzyme có tên là beta-lactamase để thiết

bị có thể phát hiện sự hiện diện của thuốc

kháng sinh trong một mẫu nhất định.

Trong thử nghiệm, người sử dụng hòa

tan kháng sinh trong nước và thêm dung dịch

vào thiết bị giấy thử cỡ nhỏ. Giấy thử chứa

một phân tử có tên là nitrocefin thay đổi màu

sắc khi phản ứng với enzyme. Trong trường

hợp này, kháng sinh và nitrocefin trên giấy

thử tìm cách liên kết với enzyme trong khu

vực cần phát hiện.

Với liều lượng kháng sinh thật, giấy

thử ít thay đổi màu sắc, bởi kháng sinh vượt

trội hơn nitrocefin và liên kết thành công với

enzyme beta-lactamase. Nhưng đối với loại

kháng sinh giả hoặc chất lượng kém, giấy thử

chuyển sang màu đỏ vì thay vào đó, enzyme

phản ứng với nitrocefin. Trước mắt, màu

vàng có nghĩa là tốt (kháng sinh có tác dụng

mạnh phù hợp); màu đỏ có nghĩa là xấu

(kháng sinh bị pha loãng).

Thiết bị này cũng bao gồm chỉ dấu pH

để xác định xem mẫu kháng sinh có tính axit

hay tính kiềm. Thông tin bổ sung này có thể

tiếp tục cảnh báo người dùng về việc một

mẫu là kháng sinh giả chứa các thành phần

độn hay không, có thể gây trở ngại cho thử

nghiệm chính.

Thử nghiệm đơn giản này chỉ diễn ra

trong khoảng 15 phút và có thể được sử dụng

bởi một người chưa được đào tạo. Các

phương pháp truyền thống để kiểm tra độ tinh

khiết của thuốc dựa vào thiết bị phân tích

cồng kềnh, đắt tiền trong phòng thí nghiệm,

bao gồm khối phổ, khiến cho các nước đang

phát triển gặp khó khăn hoặc không thể sử

dụng dễ dàng.

Để đảm bảo tính khả dụng của thiết bị,

các nhà nghiên cứu đã thực hiện thử nghiệm

với năm người dùng không quen với thiết bị.

Tất cả đều xác định thành công 29 trong số 32

mẫu kháng sinh là thật hoặc giả.

Xét nghiệm này có hiệu quả đối với

một loạt kháng sinh beta-lactam phổ rộng,

nhưng cần được điều chỉnh. Mẫu kháng sinh


được xác định nhầm bởi người dùng chưa

được đào tạo, là axít acetylsalicylic thường

được gọi là aspirin bởi nó không chuyển sang

màu đỏ như các mẫu thuốc giả khác, vì độ pH

của axit này làm mất ổn định phản ứng. Khả

năng phân biệt chính xác hơn các hóa chất cụ

thể đó sẽ là chủ đề của việc tối ưu hóa trong

tương lai của thử nghiệm mới.



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

Đột phá mới trong công nghệ tế bào tái tạo da chữa lành vết thương

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà

khoa học đã thực hiện thành công biến đổi tế

bào mô thành tế bào da, giúp chữa lành các

vết thương nghiêm trọng. Kỹ thuật này được

kỳ vọng sẽ mở ra một cuộc cách mạng trong

điều trị cho các nạn nhân bỏng hoặc các vết

thương nghiêm trọng khác.


Nature số ra ngày 6/9. Các nhà nghiên cứu sử

dụng công nghệ được gọi là "lập trình lại tế

bào," theo đó đưa các gene vào tế bào để biến

đổi từ loại tế bào này sang một loại tế bào

khác.

Tác giả chính của nghiên cứu, chuyên

gia phẫu thuật đồng thời là giáo sư giảng dạy

tại trường Đại học Tokyo Masakazu Kurita

cho biết ông đã bắt đầu nghiên cứu về kỹ

thuật này từ 10 năm trước với hàng loạt thí

nghiệm và nhiều lần thất bại.

Giai đoạn đầu là xác định các gene có

trong tế bào da nhưng không có trong tế bào

thuộc mô, sau đó tách riêng các gene này và

đưa vào các tế bào mô để biến đổi những tế

bào này thành tế bào da.

Khi thực hiện nghiên cứu, nhà khoa

học đã tách 80 gene có trong tế bào da sau đó

thử nghiệm kết hợp các gien. Lần đầu tiên

nghiên cứu của ông đạt được kết quả đột phá

là vào năm 2014 khi biến đổi thành công các

tế bào mô thành các tế bào da qua thí nghiêm

kết hợp 28 gene.

Năm 2015, giáo sư Kurrita đã mang

công trình của mình sang viện nghiên cứu

sinh học Salk ở California để phối hợp với

các chuyên gia đầu ngành trên toàn thế giới.

Tổng cộng, các nhà nghiên cứu đã tiến

hành khoảng 2.000 thí nghiệm với các nhóm

gene kết hợp khác nhau để tìm ra cách biến

đổi tế bào hiệu quả nhất.

Cuối cùng họ tìm ra một công thức kết

hợp 4 loại gene và thử nghiệm điều trị vết

thương trên chuột. Nhóm nghiên cứu đã

khoanh vùng các vết thương tách biệt với

vùng da xung quanh để tập trung những điều

kiện khắc nghiệt nhất ở trung tâm vết bỏng

hoặc vết thương nghiêm trọng, theo đó vùng

da xung vết thương không tác động làm lành

vết thương.

Sau đó họ áp dụng kỹ thuật biến đổi tế

bào kể trên kết hợp với những loại thuốc trị

liệu hiện có. Kết quả là, trong khoảng 2 tuần,

một vết thương có đường kính khoảng 1cm

đã được chữa lành.

Giáo sư Kurita khẳng định phương

pháp này hoàn toàn có thể trở thành một cách

trị liệu mới đối với các vết thương khác nhau,

trong đó một ứng dụng rõ rệt nhất là với

những vết bỏng lớn trên cơ thể.

Thông thường, các vết bỏng thường

được điều trị bằng phương pháp cấy ghép da

nhưng nếu vết bỏng quá lớn và không có da

để cấy ghép thì phương pháp mới này sẽ thật

sự là lựa chọn tối ưu.

Tuy nhiên, Giáo sư Kurita cũng thận

trọng lưu ý sẽ phải mất khoảng thời gian

nghiên cứu khá lâu nữa, có thể là 10 năm, để

hoàn thiện kỹ thuật này đưa ra chữa trị cho

con người.


Ông muốn tìm ra một phương thức đặc

thù hơn để vận chuyển nhóm 4 gene kết hợp

vào tế bào mô để biến đổi thành tế bào da.

Hiện trong thí nghiệm, các nhà khoa

học sử dụng một loại virus từng được dùng

trong các thí nghiệm biến đổi tế bào khác để

thực hiện việc vận chuyển này. Ngoài ra, ông

cũng mong muốn tìm ra một toa thuốc hỗ trợ

điều trị hiệu quả hơn để đạt được kết quả tốt

hơn nữa, nhằm rút ngắn thời gian trị liệu.

Cuối cùng, điều mà Giáo sư Kurita lo

lắng là nguy cơ đột biến trong quy trình biến

đổi tế bào, trong đó không loại trừ nguy cơ

tạo tế bào ung thư. Các nhà nghiên cứu đã

theo dõi những con chuột thí nghiệm được áp

dụng công nghệ này trong suốt 8 tháng sau đó

nhưng chưa thấy dấu hiệu đột biến hay bất

thường nào.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng

khoảng thời gian này chưa đủ lâu để khẳng

định và cần phải làm việc cẩn trọng nhất có

thể để loại bỏ những tác dụng phụ có thể xảy

ra khi sử dụng công nghệ này.



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

Bào chế được viên nang để đưa động cơ siêu nhỏ vào dạ dày

Sơ đồ giải phóng động cơ siêu nhỏ khỏi viên nang trong dạ dày - Ảnh: ACS Nano

Các kỹ sư Mỹ đã bào chế thành công

các viên nang có chứa động cơ siêu nhỏ, đơn

giản hóa việc đưa chúng đến dạ dày để chẩn

đoán và điều trị bệnh.

Theo tạp chí ACS Nano, các nhà

nghiên cứu Mỹ đã học được cách tạo ra các

viên nang chứa động cơ nhỏ xíu - các hạt tự

chuyển động có thể giải phóng một loại thuốc

hoặc các chất khác khi người bệnh nuốt vào

dạ dày. Cấu tạo của viên thuốc giúp đơn giản

hóa việc đưa các động cơ nhỏ vào dạ dày và

bảo vệ chúng.

Từ trước đến nay có nhiều nhóm

nghiên cứu phát triển các động cơ nhỏ xíu để

sử dụng trong cơ thể con người. Thông

thường, đó là những vi hạt, chủ yếu làm bằng

kẽm hoặc magiê, mà khi nuốt vào dạ dày thì

phản ứng với axit hydrochloric và di chuyển

khi hydro được giải phóng.

Các động cơ siêu nhỏ như vậy đã bắt

đầu được thử nghiệm ở chuột để cung cấp các

loại thuốc, chứ không phải là các chất đánh

dấu. Một trong những vấn đề chưa được giải

quyết của các động cơ đó là cách thức đưa

chúng vào cơ thể. Thông thường, trong các

thử nghiệm trên chuột hoặc các đối tượng

khác, các động cơ siêu nhỏ được tiêm vào cơ

thể.

Nhóm nghiên cứu do Joseph Wang

thuộc Đại học California tại San Diego đứng

đầu, đã phát triển các động cơ siêu nhỏ trong

nhiều năm. Họ đã học được cách tạo ra các

viên nang có chứa động cơ siêu nhỏ, đơn giản

hóa việc đưa chúng đến dạ dày.

Các động cơ siêu nhỏ đó là các hạt

hình cầu nhiều lớp có kích thước khoảng 20

micromet. Hầu hết đó là các hạt có lõi magiê

và ở trên đó có một lớp titanium dioxide và

một loại chất chứa thuốc. Ngoài ra, các nhà

khoa học cũng phủ một lớp chitosan 100

nanomet trên một số động cơ để bảo đảm

chúng bám dính vào thành dạ dày trong khi

lõi magiê vẫn mở để tương tác với axit

clohydric.

Các thử nghiệm trong phòng thí

nghiệm và trên chuột cho thấy rằng cấu tạo

viên nang không gây trở ngại cho việc giải

phóng các động cơ vi mô và phân phối đồng

đều chất đánh dấu huỳnh quang trong dạ dày,


một việc làm cần thiết trong chẩn đoán và

điều trị bệnh.

Trước đó, cuối năm ngoái, Cục quản lý

thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) lần đầu

tiên đã phê duyệt việc sử dụng viên thuốc

điện tử. Đây là viên thuốc chứa một bộ cảm

biến giúp gửi dữ liệu về kết quả dùng thuốc

đến điện thoại thông minh của bệnh nhân và

cũng có thể tới bác sĩ điều trị và người thân

bệnh nhân.



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

Các hạt xốp nano bạch huyết cầu hấp thụ protein đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển bệnh viêm khớp dạng thấp

Một nhóm kỹ sư tại trường Đại học

California San Diego (Hoa Kỳ) đã tổng hợp

và phát triển một loại hạt xốp nano polymer

(nanosponges) dạng bạch huyết cầu có khả

năng hấp thu và trung hòa một cách an toàn

một loạt các protein đóng vai trò quan trọng

sự phát triển của bệnh viêm khớp dạng thấp.

Thử nghiệm tiêm những hạt xốp nano này

trên hai mô hình chuột cho thấy mức độ hiệu

quả trong điều trị viêm khớp dạng thấp thể

nặng. Các nhà nghiên cứu cho biết việc kiểm

soát các nanosponges ngay từ giai đoạn sớm

cũng giúp ngăn ngừa bệnh phát triển. Công

trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí

Nature Nanotechnology.

Tác giả cao cấp Liangfang Zhang -

giáo sư công nghệ nano tại Khoa Kỹ thuật

Jacobs, UC San Diego cho biết:

"Nanosponges là một kỹ thuật điều trị mới

giúp ngăn chặn các phân tử bệnh lý gây bệnh

trong cơ thể. Thay vì ngăn chặn một số loại

phân tử bệnh lý cụ thể, chúng tôi đang phát

triển một nền tảng có thể chặn phổ rộng của

chúng, và chúng tôi nhận thấy phương pháp

mới mang lại hiệu quả trong điều trị và ngăn

ngừa bệnh".

Công trình nghiên cứu là một trong

những ví dụ mới nhất về kỹ thuật

nanosponges trị liệu được phát triển bởi

phòng thí nghiệm của Zhang. Zhang đã hợp

tác với Viện Kỹ thuật Y học và Trung tâm

Ung thư Moores ở UC San Diego, và nhóm

của ông trước đó đã phát triển các

nanosponges dạng tế bào bạch cầu có khả

năng chống lại và ngăn ngừa nhiễm trùng

MRSA và các ống nano khổng lồ áp dụng

trong điều trị và kiểm soát nhiễm trùng huyết.

Nanospong mới là các hạt nano

polymer có khả năng phân hủy sinh học, bên

ngoài được phủ màng tế bào bạch cầu trung

tính - một loại tế bào bạch cầu.

Bạch cầu trung tính là một dạng phổ

biến của tế bào máu trắng, là các tế bào đầu

tiên của hệ thống miễn dịch đáp ứng lại hầu

hết các tác nhân gây bệnh xâm nhập, các loại

nhiễm trùng, đặc biệt là nhiễm vi khuẩn và

nhiễm nấm. Các tế bào này đóng vai trò trong

sự phát triển của bệnh viêm khớp dạng thấp -

một bệnh tự miễn mạn tính gây viêm đau ở

các khớp và cuối cùng có thể dẫn đến tổn

thương sụn và mô xương.

Khi bệnh viêm khớp dạng thấp phát

triển, các tế bào ở các khớp sản sinh ra các

protein được sản xuất và phóng thích bởi các

tế bào bạch cầu viêm được gọi là cytokine.

Việc các cytokine được giải phóng là tín hiệu

cho thấy tế bào bạch cầu trung tính xâm nhập

vào các khớp. Các cytokine này liên kết với

các thụ thể trên bề mặt tế bào bạch cầu trung

tính, kích hoạt chúng giải phóng thêm các

cytokine, kết quả là số lượng tế bào bạch cầu


trung tính xâm nhập vào các khớp ngày một

nhiều hơn.

Các nanosponges về cơ bản có chức

năng giữ các dây chuyền viêm này trong chồi.

Chúng hoạt động với vai trò những con mồi

nhử tế bào bạch cầu trung tính nhỏ bé, ngăn

chặn các cytokine và không cho chúng truyền

tín hiệu của các bạch cầu trung tính đến các

khớp, từ đó, giảm thiểu tình trạng viêm nhiễm

và tổn thương khớp.

Công nghệ nanosponges là giải pháp

thay thế đầy hứa hẹn cho các phương pháp

điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp hiện tại.

Hiện nay, một số loại thuốc kháng thể đơn

dòng đã được thử nghiệm và chứng minh tính

hiệu quả trong kiểm soát các triệu chứng của

bệnh, nhưng chúng hoạt động bằng cách

trung hòa chỉ một số loại cytokine cụ thể. Tuy

nhiên, Zhang cho biết chỉ điều kiện này thôi

thì chưa đủ để điều trị bệnh, bởi vì có rất

nhiều loại cytokine và các phân tử bệnh lý có

liên quan khác nhau.

"Phương pháp trung hòa chỉ một hoặc

hai loại cytokine thường không mang lại hiệu

quả Trong khi đó, phương pháp tiếp cận của

chúng tôi nhắm đến màng tế bào bạch cầu

trung tính vốn chứa rất nhiều thụ thể có khả

năng liên kết với tất cả các loại cytokine khác

nhau và sử dụng chúng để kiểm soát số lượng

các phân tử viêm”, Zhang nhấn mạnh.

"Kỹ thuật mới loại bỏ sự cần thiết phải

xác định các cytokine cụ thể hoặc các tín hiệu

biểu hiện viêm trong quá trình này. Sử dụng

toàn bộ màng tế bào bạch cầu trung tính

nghĩa là chúng tôi đang loại bỏ tất cả các tín

hiệu viêm cùng một lúc", TS. Qiangzhe

Zhang, sinh viên trong nhóm nghiên cứu của

Giáo sư Liangfang Zhang tại UC San Diego

và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết.

Để tạo ra các hạt nano bạch cầu trung

tính, các nhà nghiên cứu ban đầu đã phát triển

một phương pháp tách bạch cầu trung tính

khỏi toàn bộ máu. Sau đó, họ xử lý các tế bào

trong một dung dịch làm cho chúng sưng lên

và vỡ ra để giữ lại lớp màng. Các màng sau

đó được chia thành nhiều phần nhỏ hơn và

được trộn lẫn với các hạt nano hình quả bóng

làm bằng polymer phân hủy sinh học, từ đó,

hợp nhất màng tế bào bạch cầu trung tính lên

bề mặt hạt nano.

"Một trong những thách thức chính

của kỹ thuật mới là làm sao tinh giản hóa

toàn bộ quá trình, từ việc cô lập bạch cầu

trung tính khỏi máu để loại bỏ các màng, và

lặp lại quá trình. Chúng tôi đã mất rất nhiều

thời gian để tìm kiếm và cuối cùng tạo ra một

dây chuyền sản xuất nanosponge bạch cầu

trung tính nhất quán", Qiangzhe Zhang cho

biết.

Trong các mô hình chuột bị viêm khớp

dạng thấp thể nặng, việc tiêm các hạt xốp

nano vào các khớp bị viêm giúp giảm sưng và

giảm mức độ tổn thương sụn. Phương pháp

sử dụng nanosponges và các phương pháp

điều trị ở chuột thường yêu cầu sử dụng một

liều cao các kháng thể đơn dòng.

Bên cạnh đó, kỹ thuật mới cũng là một

liệu pháp phòng ngừa, được lựa chọn sử dụng

trước khi gieo mầm bệnh ở một nhóm chuột

khác.

Giáo sư Liangfang Zhang cảnh báo

rằng liệu pháp mới không hoàn toàn loại bỏ

mà về cơ bản có thể kiểm soát được căn bệnh

này. Tuy nhiên, tình trạng sưng được giảm

đáng kể cũng như mức độ tổn thương sụn

cũng hạn chế.

Nhóm nghiên cứu hy vọng trong tương

lai gần sẽ tiến tới tiến hành các thử nghiệm

lâm sàng.



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


Trung Quốc phát triển hợp chất kháng sinh mới

Hợp chất nấm đã chứng tỏ hiệu quả trong cuộc chiến chống lại các chủng vi khuẩn khác nhau -

Ảnh: Pixabay

Sử dụng công nghệ mới để tổng hợp

albomycins, các nhà khoa học Trung Quốc đã

xác định được một hợp chất nấm là một ứng

cử viên cho loại kháng sinh mạnh, đầy hứa

hẹn.

Theo tạp chí Nature Communication,

một hợp chất nấm đã được nhóm nghiên cứu

ở Đại học Trùng Khánh,Trung Quốc, xác

định như là một ứng cử viên cho loại kháng

sinh mạnh, đầy hứa hẹn, khi sử dụng công

nghệ mới để tổng hợp albomycins.

Được biết, các cơ quan y tế trên toàn

thế giới đang cố gắng giảm sử dụng kháng

sinh. Bởi vì việc lạm dụng thuốc kháng sinh

trong những năm gần đây đã khiến thuốc trở

nên kém hiệu quả, dẫn đến sự xuất hiện của

"siêu khuẩn" - các chủng vi khuẩn đã phát

triển đề kháng với nhiều loại kháng sinh khác

nhau.

Hợp chất nấm mà các nhà khoa học

Trung Quốc phát hiện, từng bộc lộ tính chất

kháng khuẩn. Bây giờ, họ đã có thể thu được

những hợp chất này với khối lượng thực sự

lớn để thử nghiệm hoạt tính kháng sinh chính

thức.

Như các thử nghiệm đã cho thấy, hợp

chất đó đã chứng tỏ hiệu quả trong cuộc chiến

chống lại các chủng vi khuẩn khác nhau. Trên

thực tế, hợp chất nấm thậm chí còn tỏ ra có

công hiệu vượt trội một số thuốc kháng sinh

được biết. Những thử nghiệm trên động vật

đã chứng minh rằng hợp chất nấm không gây

ra mối đe dọa cho sức khỏe.

Nhà nghiên cứu Yun He ở Đại học

Trùng Khánh chia sẻ với Tân Hoa Xã rằng,

hợp chất nấm hoạt động tốt trong một thử

nghiệm chống lại một loạt các chủng vi khuẩn

và các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu về

sự an toàn của nó đối với con người.



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

Sự ra đời của thuốc kháng sinh hiệu quả gấp 500 lần so với các loại thuốc hiện có

Một nhóm các nhà khoa học đến

từ công ty công nghệ sinh học lớn tại Hoa

Kỳ đã tạo ra một hợp chất kháng sinh có khả

năng xuyên thủng lớp màng ngoài của vi

khuẩn gram âm theo cách thức mới, giúp có

thể cứu sống nhiều người bị nhiễm vi khuẩn

này vào một ngày không xa.

Viêm màng não, viêm phổi và tiêu

chảy là những căn bệnh chết người mà từ lâu

các nhà sản xuất và phát triển kháng sinh phải

vật lộn để tìm ra phương pháp chữa trị.

Nguyên nhân là do vi khuẩn gây nên những

chứng bệnh này có thành tế bào kép với lớp

màng ngoài dày, gây khó khăn cho việc xâm

nhập của thuốc kháng sinh. Những mẫu thuốc

mới duy nhất chống lại các loại vi khuẩn

gram âm trong 50 năm qua đều là biến thể

của loại thuốc hiện có. Tuy nhiên, sức đề

kháng của vi khuẩn với những loại thuốc này

đang ngày một tăng cao.

Tuy hợp chất kháng sinh mới chỉ mới

được thử nghiệm trên chuột thí nghiệm,

nhưng theo nhà vi sinh học Lynn Silver

(người có hơn 20 năm phát triển kháng sinh

tại Tập đoàn dược phẩm Merck và một nhà tư

vấn tại thành phố Springfield, Hoa Kỳ), công

trình mới này là một thành tựu xuất sắc, theo

đó, hợp chất mới là một ứng viên triển vọng


để chống lại các tác nhân gây bệnh có khả

năng kháng thuốc kháng sinh cao.

Nhóm nghiên cứu được dẫn đầu bởi

Peter Smith (nhà sinh vật học tiến hóa tại

Công ty Công nghệ sinh học Genentech -

công ty tiên phong trong lĩnh vực công nghệ

sinh học ở Nam San Francisco, bang

California, Hoa Kỳ) đã nghiên cứu một nhóm

các hợp chất tự nhiên được gọi là

arylomycins. Tuy các arylomycins khác nhau

có khả năng xuyên thủng màng lớp ngoài của

vi khuẩn gram âm, nhưng vẫn gặp khó khăn

trong việc tiếp cận mục tiêu của nó - một

enzyme nằm trong khoảng không gian giữa

lớp màng trong và màng ngoài của vi khuẩn.

Vì vậy, Smith và các cộng sự của ông đã biến

đổi tính chất hóa học của arylomycin sao cho

thuốc có thể dễ dàng tiếp cận và liên kết với

enzyme mục tiêu.

Phân tử mà arylomycins tạo ra khi liên

kết với enzyme mục tiêu được gọi là G0775.

Phân tử này mạnh hơn ít nhất 500 lần so với

arylomycin tự nhiên trong việc kháng các vi

khuẩn gram âm, vốn được coi là mối đe dọa

lớn nhất với con người như E.coli,

K.pneumoniae, P.aeruginosa và A.baumannii.

Hơn nữa, G0775 vẫn mạnh hơn tất cả 49

chủng vi khuẩn có khả năng kháng nhiều loại

thuốc mà các nhà nghiên cứu thu được từ

bệnh nhân. Đồng thời, khi được thử nghiệm

trên chủng vi khuẩn kháng thuốc nổi tiếng

K.pneumoniae, G0775 đã thách thức 13 loại

kháng sinh khác nhau và đánh bại hoàn toàn

vi khuẩn này trên đĩa thí nghiệm.

G0775 cũng có thể thấy ở chuột bị lây

nhiễm từ 6 chủng vi khuẩn gram âm khác

nhau, và không thê hiện bất kỳ độc tính tiềm

tàng nào trong các tế bào động vật có vú. Tuy

nhiên, để được cộng đồng chấp nhận, loại

kháng sinh mới vẫn còn gặp nhiều khó khăn,

do các loại kháng sinh mới trước đây cũng

gây độc hại cho các động vật có kích thước

lớn và con người, hoặc đơn giản hơn là không

thể duy trì hiệu lực ban đầu.

Paul Hergenrother, nhà hóa sinh học

tại Đại học Illinois, Urbana, Hoa Kỳ nhấn

mạnh rằng, để được phê duyệt, thuốc kháng

sinh mới phải đảm bảo có ít độc tính. "Không

giống như thuốc điều trị ung thư, mức

độ khoan dung cho các tác dụng phụ của

kháng sinh là rất thấp" ông nói. Nhưng

Hergenrother vẫn rất ấn tượng với các thí

nghiệm tiêu diệt đáng kể lượng vi khuẩn

trong ống nghiệm và trên chuột chỉ bằng một

liều khiêm tốn G0775.

Hergenrother cũng lưu ý rằng rất ít

nghiên cứu phát triển thuốc kháng sinh được

thực hiện bởi các nhà sản xuất thuốc có kinh

nghiệm như Genentech, bởi họ gần như đều

tập trung ở các mảng sản xuất quen thuộc.

“Genentech đã gia nhập với tư cách là một

người chơi lớn trên thị trường thuốc kháng

sinh. Họ đã thực hiện điều này một cách bí

mật, và thật tuyệt khi có họ tham gia."

Hergenrother nói.



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

Sử dụng kim loại nặng gallium trong điều trị nhiễm trùng phổi

Các nhà khoa học thuộc Đại học Y,

trực thuộc Đại học Washington (Mỹ), vừa

thông báo phương pháp điều trị kháng sinh

kết hợp với kim loại nặng gallium đã phát

huy hiệu quả trong cuộc thử nghiệm điều trị


nhiều bệnh nhân nhiễm trùng phổi vốn được

coi là bệnh nan y.

Nhóm nhà khoa học trên đã tập trung

xem xét siêu vi trùng Pseudomonas

aeruginosa - tác nhân có thể gây nhiễm trùng

trong phổi, hệ bài tiết, cũng như đối với nhiều

vết thương và các cơ quan khác trên cơ thể

người, và đây là một vấn đề xuất hiện phổ

biến ở các bệnh nhân có sức đề kháng yếu,

như những người bị xơ nang, ung thư hoặc

AIDS.

Tiếp đến, các nhà khoa học sử dụng

gallium trong quá trình điều trị thử nghiệm

theo cách thức "đánh lừa" vi khuẩn hấp thụ

một phân tử giống thức ăn, song phân tử này

sẽ tiêu diệt vi khuẩn đó một khi thâm nhập

được vào bên trong.

Gallium là kim loại tương tự như sắt,

một chất dinh dưỡng quan trọng đối với vi

khuẩn trong suốt quá trình người bệnh bị

nhiễm trùng. Tuy nhiên, đây lại là kim loại

chứa độc tố có hại cho vật hấp thụ nó.

Do vậy, khác với cơ chế của sắt,

gallium không những không nuôi dưỡng mà

còn gây hại cho vi khuẩn, làm gián đoạn bộ

máy mà vi khuẩn sử dụng để tạo ra ADN

mới, từ đó khiến chúng không thể tiếp tục

sinh sôi.

Các nghiên cứu trong phòng thí

nghiệm cho thấy vi khuẩn có khả năng kháng

gallium ở mức rất thấp, trong khi gallium

phát huy hiệu quả cao không ngừng khi được

dùng kết hợp với một số loại kháng sinh hiện

nay.

Trên chuột thí nghiệm, chỉ một liều

gallium đã có thể chữa khỏi các bệnh nhiễm

trùng phổi nguy hiểm tới tính mạng.

Trong khi đó, kết quả thử nghiệm trên 20

bệnh nhân bị xơ nang và nhiễm trùng phổi -

khó có thể chữa trị do siêu vi Pseudomonas

kháng kháng sinh - cho thấy gallium an toàn

và giúp giảm tình trạng nhiễm trùng phổi của

những người bệnh.

Nghiên cứu trên ra đời tại thời điểm

các nhà khoa học đang trong quá trình tìm

kiếm những phương thuốc mới nhằm ngăn

chặn "các siêu vi trùng" vốn không thể bị tiêu

diệt bằng các loại kháng sinh hiện nay.

Những thành công bước đầu trong các cuộc

thử nghiệm sơ bộ với gallium giúp mở ra hy

vọng cho các bệnh nhân nhiễm trùng phổi gần

như vô phương cứu chữa.



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

Đã tìm ra thuốc chữa bệnh Alzheimer đầu tiên trên thế giới

Trong một nghiên cứu mới được ca

ngợi là chưa từng có trên thế giới, các nhà

khoa học đã phát triển một phương pháp mới

để chiến đấu với bệnh Alzheimer, nhắm tới

các phần tử độc hại là nguyên nhân gây ra căn

bệnh về não.

Nhiều khả năng, từ nghiên cứu mới

này, những loại thuốc mới sẽ được đem ra thử

nghiệm vào năm 2020.

Các chuyên gia tại Đại học Cambridge

và Thụy Điển đã xác định những phần tử độc

hại là nguyên nhân chính gây ra bệnh

Alzheimer và đã tìm ra một công thức để tiêu

diệt chúng.

Cho tới nay, các loại thuốc vẫn chỉ

đang chiến đấu với các triệu chứng của bệnh

Alzheimer, còn mọi nỗ lực trong việc tìm ra

những loại thuốc phòng ngừa hoặc làm chậm

quá trình suy giảm trí nhớ đều đã thất bại.

Nhưng trong những phát hiện được

công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm

Khoa học Quốc gia Anh, nhà nghiên cứu

Cambridge Michele Vendruscolo nói: "Chúng

tôi đã lần đầu tiên tìm ra cách để tiếp cận căn

nguyên của căn bệnh và hy vọng rằng, sẽ có

thể bào chế ra các loại thuốc mới".

Thông thường một bộ não khỏe mạnh

có hệ thống kiểm soát chất lượng để loại bỏ


tất cả những lượng protein dư thừa có hại.

Nhưng đối với các bệnh nhân mắc Alzheimer,

các protein được gọi là oligomers, có chức

năng giúp các tế bào não hoạt động bình

thường trở nên rối loạn bằng cách hình thành

các khối tiêu diệt các tế bào thần kinh khỏe

mạnh.

Một nghiên cứu riêng biệt, bởi Bệnh

viện Đại học Tubingen ở Đức, đã chỉ ra rằng

một tuần tập thể dục hai tiếng rưỡi có thể làm

chậm quá trình tác động của bệnh Alzheimer.

Những người hoạt động thể chất như bơi lội

và chạy trong 150 phút một tuần có chỉ số

hoạt động của não bộ tốt hơn.

Theo thời gian, não bắt đầu co lại, gây

ra suy giảm trí nhớ và thay đổi tính cách.

Theo tienphong.vn, 30/09/2018


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

Kỹ thuật tái lập trình tế bào giúp chuyển đổi các vết thương hở thành làn da khỏe mạnh

Việc đi sâu nghiên cứu bộ máy tế bào

và điều chỉnh nhằm tạo ra thuộc tính mới là

một công việc hết sức thú vị mà các nhà khoa

học thực sự chỉ mới bắt đầu khám phá. Thực

tế, công nghệ này có thể biến các tế bào da

thành kẻ thù của các tế bào u não, hay tái lập

trình tế bào xương, làm dấy lên triển vọng về

phương pháp tái tạo mô, bắt chước khả năng

“mọc lại chân” của loài kỳ giông. Mới đây,

một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Salk

(Hoa Kỳ) đã báo cáo một bước tiến mới mang

tính đột phá trong lĩnh vực này, đó là kỹ thuật

biến vết thương hở thành làn da khỏe mạnh

mà không cần thực hiện phẫu thuật.

Phương pháp mới tập trung vào xử lý

những vết loét tổn thương lâu dài trên da

thường thấy ở những người bị bỏng nặng, lở

loét và tiểu đường. Những tổ chức da dạng

này thường rất phức tạp, mức độ tổn thương

sâu qua nhiều lớp da. Do đó, các chuyên gia y

tế thường áp dụng biện pháp phẫu thuật bằng

cách ghép các mảnh da ở vị trí khác vào vùng

da bị tổn thương trong điều trị những vết

thương này.

Hai chuyên gia phẫu thuật thẩm mỹ ở

Viện Salk là Izpisua Belmonte và Masakazu

Kurita quyết định tìm hiểu các kỹ thuật tái

sinh tiên tiến nhằm hạn chế việc thực hiện

phẫu thuật gây xâm lấn. Điểm mấu chốt trong

nghiên cứu của họ nằm ở các tế bào sừng

(keratinocytes) cơ bản giống các tế bào gốc

đóng vai trò tiền thân của các loại tế bào da

khác nhau.

Trong vết loét da có kích thước lớn và

mức độ tổn thương nghiêm trọng không chứa

các tế bào sừng cơ bản. Trong khi đó, các tế

bào tại vùng da này được sản sinh và nhân lên

trong suốt quá trình hồi phục, đồng thời, thực

hiện nhiệm vụ đóng vết thương và giảm viêm,

thay vì tái tạo làn da khỏe mạnh. Vì vậy, các

nhà khoa học quyết định xem xét lựa chọn và

sử dụng những tế bào này với vai trò như

keratinocytes cơ bản.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu tiến hành

kiểm tra mức độ protein trong cả hai loại tế

bào và họ đã xác định được 55 protein và

phân tử RNA liên quan đến keratinocytes cơ

bản. Qua thử nghiệm và phân tích sai số, con

số này đã giảm xuống còn 4, nhờ đó, bộ “yếu

tố tái lập trình” bao gồm các yếu tố được hình

thành chi tiết hơn và được khai thác để cung

cấp cho các tế bào một thuộc tính mới.

Bốn yếu tố này đã được đưa vào xem

xét để phát triển một giải pháp cục bộ và

được sử dụng để điều trị trên chuột bị loét da.

Sau một thời gian điều trị, làn da của chuột


dần phục hồi và trở nên khỏe mạnh chỉ trong

18 ngày. Ngoài ra, kích thước làn da phục hồi

dần mở rộng và kết hợp với làn da khỏe mạnh

xung quanh vị trí bị tổn thương. Các xét

nghiệm phân tử, di truyền và tế bào cho thấy:

sau 3 đến 6 tháng, các tế bào được tái lập

trình hoạt động giống như các tế bào da khỏe

mạnh.

Với những kết quả tích cực này, nhóm

nghiên cứu tiếp tục tìm kiếm phương pháp tối

ưu hóa kỹ thuật và thực hiện nhiều thử

nghiệm hơn để thiết lập mức độ an toàn mang

tính lâu dài cho công nghệ mới. Một điều hết

sức ấn tượng trong nghiên cứu mới là quá

trình chuyển đổi các tế bào có thể được thực

hiện ngay bên trong cơ thể. Những thử

nghiệm đầy hứa hẹn khác về khả năng tái lập

trình tế bào còn bao gồm những thao tác như:

lấy tế bào từ cơ thể, xử lý trong phòng thí

nghiệm và sau đó tiêm chúng trở lại.

"Những quan sát của chúng tôi là cơ

sở hình thành một bằng chứng nguyên tắc

ban đầu cho khả năng tái tạo mô ba chiều

trong cơ thể như da chứ không chỉ các loại tế

bào riêng lẻ như trước đây", Giáo sư Juan

Carlos Izpisua Belmonte, tác giả cấp cao của

bài báo chia sẻ. "Kỹ thuật mới không chỉ hữu

ích cho khả năng phục hồi da mà còn là cơ sở

hướng đến phương pháp tái tạo thực hiện bên

trong cơ thể trong các tình huống bệnh lý

khác của con người, trong đó có phương

pháp phục hồi mô bị suy yếu trong quá trình

lão hóa".


Nature.

Theo vista.gov.vn,14/09/2018 Trở về đầu trang

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

Phát triển phương pháp mới điều trị chứng mất trí nhớ

Tình trạng lão hóa các tế bào của hệ thần kinh

trung ương thúc đẩy bệnh Alzheimer

Theo MedicalXpress, trong các cuộc

thử nghiệm trên chuột, các bác sĩ ở bệnh viện

Mayo, Mỹ, đã ngăn chặn thành công cái chết

của các tế bào thần kinh ở não và như vậy,

chặn đứng được sự phát triển của chứng mất

trí nhớ. Để làm được điều này, các nhà khoa

học đã phải khám phá thuật toán lão hóa đại

não và tìm được cách ngăn chặn sự xuất hiện

của các tế bào lão hóa trong đó.

Để tiến hành các thử nghiệm khoa học,

các nhà khoa học đã tạo ra những con chuột

biến đổi gien khiến não của chúng dễ bị bệnh

Alzheimer. Đặc biệt, trong não của những

động vật thí nghiệm này tích tụ nhanh protein

tau, tạo thành các đám rối thần kinh - yếu tố

quyết định gây thoái hóa thần kinh.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng

tình trạng lão hóa các tế bào của hệ thần kinh

trung ương góp phần đẩy nhanh các quá trình

bệnh lý liên quan đến chứng mất trí nhớ.

Những tế bào này không chết hẳn, nhưng

chúng cũng không thể hoạt động bình thường

- chúng ngừng phân chia và không còn sản

sinh các thành phần chống viêm bảo vệ não

khỏi bị tổn thương. Khi các nhà nghiên cứu

phong tỏa quá trình sinh sôi các tế bào già cỗi

như vậy trong não chuột, các quá trình dẫn

đến cái chết của não cũng dừng lại.

cCác tác giả của công trình nghiên cứu

phát hiện ra rằng tế bào lão hóa trong hệ thần

kinh trung ương được chia thành 2 loại – tế

bào microglia và tế bào hình sao (astrocyte).

Trong các thử nghiệm, các nhà khoa học đã

quyết định kiểm tra xem điều gì sẽ xảy ra nếu

loại bỏ các tế bào microglia và astrocyte già

cỗi ra khỏi não chuột.


Hóa ra, sau khi loại bỏ các tế bào này,

chuột (kể cả những con có thiên hướng dễ bị

bệnh Alzheimer) vẫn giữ được khả năng hình

thành ký ức. Ngoài ra, những con chuột thí

nghiệm không còn dấu hiệu viêm và không bị

tăng rối loạn thần kinh, thậm chí, kích thước

các mảng lắng đọng protein độc hại cũng

không tăng lên. Nhờ đó, ngăn chặn được sự

thoái hóa thần kinh cũng như chứng mất trí

nhớ.



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

Phương pháp phun các phân tử thuốc vào mũi và sử dụng sóng siêu âm giúp

phân phối thuốc trực tiếp đến não

Hàng rào máu não là một lá chắn hiệu

quả cho não bộ - cơ quan quan trọng nhất

trong cơ thể con người. Hàng rào máu não có

chức năng ngăn chặn các chất có hại đối với

tế bào não, tuy nhiên, đối với việc phân phối

thuốc vào bên trong cơ thể thì nó lại được

xem là một trở ngại lớn. Một nghiên cứu gần

đây đã chứng minh rằng: các phân tử thuốc

được xịt vào trong mũi có khả năng vượt qua

hàng rào máu và đưa thuốc trực tiếp lên não.

Và mới đây, các nhà khoa học đã phát triển

một phương pháp sử dụng xung siêu âm để

đưa thuốc đến vị trí cần thiết trong não bộ.

Nghiên cứu được thực hiện năm ngoái

bởi các nhà khoa học thuộc trường Đại học

Washington ở St. Louis (Hoa Kỳ) đã chỉ ra

rằng các hạt nano được phun vào mũi có khả

năng vượt qua hàng rào máu não theo đường

các dây thần kinh khứu giác và dây thần kinh

sinh ba. Kết quả thật sự ấn tượng, tuy nhiên,

đối với các phân tử thuốc, "não bộ" cũng

đồng thời là một địa chỉ giao hàng rất mơ hồ.

Bên cạnh đó, các phân tử thuốc thường gặp

khó khăn trong quá trình di chuyển từ vùng

khoang quanh mạch (perivascular ) - khoảng

trống giữa các mao mạch và các mô lân cận

tiến vào mô sâu hơn, nơi chúng thực hiện

nhiệm vụ của mình.

Chính vì lẽ đó, nhóm nghiên cứu đã

phát triển một phương pháp nhằm điều hướng

các hạt nano và phân tử thuốc đến những khu

vực cụ thể của não. Kỹ thuật siêu âm tập

trung với việc phân phối được thực hiện trong

mũi (FUSIN), cũng bắt đầu bằng việc phun

các hạt nano như trước đây. Sau đó, một tác

nhân tương phản trong siêu âm - về bản chất

là một hỗn hợp các chất tương phản

microbubbles - được tiêm như bình thường.

Cuối cùng, họ sử dụng sóng siêu âm và cho

truyền tới vị trí đích trong não, trong trường

hợp này là thân não.

Khi các microbubbles đi qua sóng siêu

âm, chúng bắt đầu nở rộng và co lại, lần lượt

đẩy các hạt nano hướng tới vị trí đích. Khi

động tác nở ra co lại của các microbubbles trở

nên nhịp nhàng, các phân tử thuốc sẽ bắn ra

khỏi vùng khoang quanh mạch để đi sâu vào

trong mô cần thiết.

Kỹ thuật mới không chỉ giúp cải thiện

hiệu quả của việc vận chuyển thuốc bằng

cách nhắm mục tiêu đúng vị trí mà còn giúp

giảm thiểu lượng thuốc có thể tích tụ ở các bộ

phận khác trong cơ thể vốn dĩ có thể gây ra

nhiều tác dụng phụ không mong muốn.

Các chuyên gia đã tiến hành thử

nghiệm bằng cách đưa các ống nano kim loại

vàng vào đường mũi của chuột, sau đó áp

dụng các xung siêu âm vào não của chúng.

Thử nghiệm đã thành công. Đặc biệt, sau khi

tiến hành kiểm tra các cơ quan khác trong cơ


thể chuột thông qua chụp PET, nhóm nghiên

cứu chỉ phát hiện ra một lượng rất ít các phân

tử thuốc tích tụ lại trong phổi, gan, lá lách,

thận và tim chuột.

Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực phát

triển phương pháp điều trị bệnh glioma

pontine nội tại khuếch tán (DIPG) - một dạng

ung thư hiếm gặp nhưng nguy cơ gây tử vong

rất cao, thường gặp ở trẻ em. Họ cho biết

trong tương lai sẽ có kế hoạch kiểm tra cách

thức hoạt động của kỹ thuật FUSIN trong

việc vận chuyển thuốc hóa trị tới vị trí thân

não ở bệnh nhân ung thư.


Journal of Controlled Release.

Theo vista.gov.vn,14/09/2018 Trở về đầu trang

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

Các hạt nano mới chờ giải phóng thuốc nhằm vào mục tiêu nhiễm trùng

Nghiên cứu của trường Đại học

Washington chứng minh các hạt nano kích

thích phản ứng có thể nhắm mục tiêu cụ thể là

các bệnh nhiễm trùng để vừa ngăn chặn sự

lây lan của vi khuẩn và vừa giảm viêm do vi

khuẩn gây ra. Các hạt nano này chứa đầy

thuốc kháng sinh và kháng viêm được giải

phóng khi các hạt phát hiện nhiễm trùng trong

cơ thể. Các nhà khoa học đang tìm kiếm một

phương pháp mới để chống nhiễm trùng

huyết, một phản ứng viêm toàn thân có thể

gây tổn thương các cơ quan trong cơ thể.

PGS. Zhenjia Wang, đồng tác giả

nghiên cứu cho rằng: "Nghiên cứu này không

chỉ chứng minh một hệ thống phân phối thuốc

mới mà còn có thể thay đổi hiện trang ứng

dụng công nghệ nano trong y học để đưa ra

các liệu pháp nano sinh học. Điều đó có khả

năng cải thiện các liệu pháp cho nhiều bệnh

truyền nhiễm hơn".

Trong nghiên cứu được công bố trên

tạp chí Advanced Materials, nhóm nghiên cứu

tại trường Đại học Washington đã chế tạo

được loại hạt nano mới và phủ lên nó các

phân tử được giải phóng để chống nhiễm

trùng. Thao tác phủ làm cho các hạt nano

nhạy với độ axit đặc trưng của các vị trí

nhiễm trùng và khi đến vị trí nhiễm trùng, các

enzyme của vi khuẩn đóng vai trò kích thích

giải phóng thuốc.

Thuốc kháng sinh và thuốc chống

viêm đã được sử dụng để giảm thiểu sự khởi

phát của nhiễm trùng huyết, nhưng có nhiều

vấn đề nảy sinh do sử dụng các liệu pháp này

theo cách truyền thống. Thuốc được chuyển

hóa nhanh chóng, nên tác dụng của chúng

không kéo dài và một phần của thuốc được

đào thải từ cơ thể mà chưa tiếp xúc với các

mô nhiễm bệnh. Đó là tính khả dụng sinh học

kém, do đó, tốc độ các loại thuốc này được

hấp thu vào trong các mô nhiễm bệnh từ vị trí

tiêm còn chậm. Ngoài ra, thuốc cũng độc hại,

nên liều lượng sử dụng lặp lại gây tổn thương

cho các cơ quan.

Can Yang Zhang, trưởng nhóm nghiên

cứu cho biết: "Nghiên cứu này sẽ cho phép

các nhà hóa học và kỹ sư vật liệu thiết kế các

công thức thuốc mới để điều trị nhiều bệnh

nhiễm khuẩn như nhiễm lao".

Việc áp dụng công nghệ hạt nano trong

thực hành y tế đang gia tăng, nhưng đây là lần

đầu tiên loại hạt nano được tạo ra để cung cấp

không phải một loại thuốc mà là hai loại và

phân phối các loại thuốc này theo cách chờ

đợi đến khi nó tiếp xúc với các mô nhiễm

trùng. Cú huých ba hướng này phần lớn là

giải quyết vấn đề sử dụng thuốc kháng sinh

và thuốc chống viêm đã đề cập trước đây vì

nó giữ cho các loại thuốc không được giải

phóng trước khi tiếp xúc với các mô nhiễm

bệnh. Ngoài ra, hạt nano đặc biệt nhằm vào

mục tiêu là các vị trí nhiễm trùng, nên cần ít

thuốc hơn và hạn chế gây tổn thương thêm

cho các mô khỏe mạnh khác.


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


Kết hợp hai kỹ thuật để cải thiện khả năng phát hiện bệnh ngay khi trẻ chào đời

Theo một nghiên cứu của trường Đại

học Yale có sự tham gia của các cộng sự tại

trường Đại học California và Đại học

Stanford, sự kết hợp của kỹ thuật lập trình tự

gen mới và học máy có thể làm tăng tốc chẩn

đoán bệnh ở trẻ sơ sinh và giảm kết quả

dương tính giả. Nghiên cứu đã được công bố

trên tạp chí Genetics in Medicine vào ngày

12/9/2018.

Máu thường được lấy từ gót chân của

trẻ sơ sinh ngay sau khi trẻ chào đời và đã

được phân tích để tìm ra rất nhiều bệnh có thể

phòng ngừa, bao gồm hơn 40 rối loạn chuyển

hóa vĩnh viễn và nghiêm trọng hiếm gặp. Các

xét nghiệm máu rất nhạy, nhưng có một

nhược điểm: đó là trong nhiều trường hợp,

xét nghiệm xác định được một chứng rối loạn

khi trên thực tế không hề có.

Ví dụ, đánh giá về cơ sở dữ liệu trẻ sơ

sinh ở California cho thấy 100 trẻ được xác

định chính xác thông qua xét nghiệm dương

tính với methylmalonic acidemia (MMA), rối

loạn chuyển hóa bẩm sinh gây khó khăn cho

sự phát triển của trẻ và có thể sinh bệnh gây

tử vong cho trẻ sơ sinh, còn lại hơn 500 trẻ

được xác định sai là bị rối loạn này.

Curt Scharfe, phó giáo sư di truyền

học và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng:

những kết quả dương tính giả này có thể gây

ra lo lắng cho cha mẹ và đòi hỏi phải thực

hiện một loạt các xét nghiệm trước khi các

kết quả được công bố.

Bằng cách đưa ra một phương pháp

phân tích dữ liệu hoàn toàn mới, các nhà

nghiên cứu có thể kiểm tra toàn bộ hồ sơ liên

quan đến bệnh về trao đổi chất, cho phép

phân tích chính xác hơn so với các phương

pháp trước đây chỉ tập trung vào một phần

nhỏ dữ liệu được thu thập. Phương pháp lập

trình tự gen mới đã xác định chính xác 89%

trẻ sơ sinh bị MMA.

Nhóm nghiên cứu tin rằng có thể làm

tăng thêm độ nhạy của phương pháp lập trình

tự gen cho MMA so với một xét nghiệm

ADN khác ở trẻ sơ sinh (đối với xơ nang) đã

được xác nhận lâm sàng gần đây. Tuy nhiên,

"bằng cách kết hợp lập trình tự gen với học

máy mới của chúng tôi, chúng tôi đã tạo ra sự

khác biệt lớn trong việc giảm kết quả dương

tính giả với MMA", Scharfe nói.

Sự kết hợp theo phương thức mới giữa

lập trình tự gen và phân tích dữ liệu có thể

được sử dụng để bổ sung cho xét nghiệm máu

hiện có nhằm giảm thời gian xét nghiệm kéo

dài và tăng tốc điều trị sớm cho trẻ. Sau xác

nhận lâm sàng chắc chắn hơn, nhóm nghiên

cứu đề ra mục tiêu triển khai các phương

pháp xét nghiệm mới thông qua phối hợp với

các chương trình sàng lọc trẻ sơ sinh (NBS)

công khai ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới.



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


Bộ Test kit mới cho phép sàng lọc bệnh nhanh chóng, chính xác, ít tốn kém

Nguồn: Trường Đại học Quốc gia Singapo

Một nhóm các nhà nghiên cứu đa

ngành gồm phó giáo sư Shao Huilin, tiến sỹ

Lim Geok Soon, tiến sỹ Nicholas Ho thuộc

Trường Đại học Quốc gia Singapo (NUS) và

các thành viên khác đã phát triển thành công

thiết bị cầm tay, dễ dàng sử dụng để sàng lọc

nhanh chóng và chính xác một loạt các bệnh

từ các bệnh truyền nhiễm mới nổi (ví dụ như

Zika và Ebola), các bệnh nhiễm trùng phổ

biến cao (ví dụ như viêm gan, sốt xuất huyết,

và sốt rét) đến nhiều loại bệnh ung thư và

bệnh di truyền.

Nền tảng thiết kế công nghệ đa năng

này có tên được gọi là enVision (các

nanocomplex hỗ trợ enzyme nhận dạng trực

quan các axit nucleic). Các kết quả xét

nghiệm được biểu thị bằng sự biến đổi màu

sắc và có thể tiến hành phân tích sâu kết quả

qua một ứng dụng cài đặt trên nền máy điện

thoại thông minh. enVision mất từ 30 phút

đến 01 tiếng đồng hồ để phát hiện sự hiện

diện của bệnh, thời gian cho kết quả này

nhanh gấp hai đến bốn lần so với phương

pháp chẩn đoán nhiễm trùng hiện có. Ngoài

ra, mỗi bộ kiểm tra có giá chỉ dưới 1$, rẻ hơn

hàng trăm lần so với chi phí sử dụng các thử

nghiệm tương tự hiện nay.

Theo Shao Huilin cho biết: “Nền tảng

hoạt động của enVision rất nhạy, chính xác,

nhanh chóng và có giá thành rẻ. Nó hoạt

động ở nhiệt độ phòng và không cần bổ trợ

thêm các loại máy sưởi hoặc máy bơm đặc

biệt nên khiến nó rất tiện lợi, dễ dàng mang

theo. Với sáng chế này, các xét nghiệm có thể

được thực hiện tại chỗ, ví dụ tại các phòng

khám cộng đồng hoặc tại buồng bệnh nhân

trong bệnh viện, vì thế việc theo dõi và điều

trị bệnh có thể được tiến hành kịp thời giúp

đạt được kết quả điều trị tốt hơn, bệnh nhân

sớm hồi phục sức khỏe”.

Thiết bị có độ nhạy và độ đặc hiệu cao

hơn so với tiêu chuẩn vàng trong thử nghiệm

lâm sàng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu

vi papilon ở người (Human papillomavirus,

hay HPV) ở người, một loại vi rút gây ung

thư cổ tử cung, như là một mô hình thử

nghiệm lâm sàng để xác nhận hiệu quả của

enVision. So với tiêu chuẩn vàng trong thử

nghiệm lâm sàng, công nghệ mới này cho

thấy có độ nhạy và tính đặc hiệu vượt trội hơn

hẳn.

“enVision không chỉ có thể phát hiện

chính xác các phân tuýp khác nhau của cùng

một loại bệnh, mà nó còn có thể phát hiện sự

khác biệt có trong một phân tuýp của một loại

bệnh cụ thể đó để nhận diện các nhiễm trùng

không thể phát hiện trước đó”, Shao cho biết.

Ngoài ra, các kết quả sau khi xét

nghiệm có thể dễ dàng quan sát bằng mắt

thường. Mẫu xét nghiệm chuyển từ không

màu sang màu nâu nếu có bệnh và tiếp tục có

thể tiến hành phân tích, đánh giá định lượng

sâu về số lượng các tác nhân gây bệnh hiện

diện qua ứng dụng cài đặt trên điện thoại

thông minh. Nhờ tính năng này, enVision trở

thành một giải pháp lý tưởng cho lĩnh vực

chăm sóc sức khỏe cá nhân và telemedicine.

(Telemedicine là việc ứng dụng công nghệ

thông tin nhằm đưa các dịch vụ y tế, y học tới

những người sử dụng ở xa một cách thuận lợi,

nhanh chóng và có hiệu quả).

“Các công nghệ thông thường - chẳng

hạn như các xét nghiệm dựa vào phản ứng

chuỗi polymerase để khuếch đại và phát hiện

các phân tử ADN cụ thể - không những cần

phải tích hợp với các thiết bị cồng kềnh và

đắt tiền, mà còn cần có các kỹ thuật viên

được đào tạo bài bản để vận hành các máy

này. Với enVision, về cơ bản là nhóm nghiên

cứu đã mang phòng thí nghiệm lâm sàng đến

với bệnh nhân. Bệnh nhân chỉ cần được đào

tạo sơ đẳng các kiến thức, cách thao tác và


cách đọc kết quả nên họ dễ dàng tiếp cận và

thực hiện. Điều này giúp cải thiện đáng kể

chất lượng chăm sóc và điều trị cho các bệnh

nhân”, Bác sĩ Nicholas Ho, đồng tác giả

nghiên cứu nói.

Thiết bị chẩn đoán tại chỗ đa năng

Trong nghiên cứu này, Shao và nhóm

của cô đã phát triển thành công máy phân tử

ADN (được cấp bằng sáng chế) có thể nhận

diện vật liệu di truyền của các bệnh khác

nhau và có khả năng thực hiện các chức năng

khác nhau. (Vật liệu di truyền để chỉ các đại

phân tử đóng vai trò lưu giữ và truyền thông

tin di truyền qua các thế hệ tế bào, hoặc thế

hệ cơ thể. Ở cấp độ tế bào, vật liệu di truyền

là các nhiễm sắc thể. Còn ở cấp độ phân tử thì

đó là các phân tử AND). Các máy phân tử

này là bộ phận chính của nền tảng enVision.

Nền tảng mới này thông qua một mô đum

được thiết kế có tính năng 'plug-and-play'

thông minh và sử dụng công nghệ kênh dẫn vi

lưu (microfluidic) để làm giảm số lượng mẫu

xét nghiệm và thuốc thử hóa sinh cần thiết

cũng như tối ưu hóa độ nhạy của công nghệ

này để giúp có thể đọc được bằng mắt

thường.

“Nền tảng enVision có 03 giai đoạn

chính đó là nhận diện mục tiêu, tăng cường

tín hiệu không lệ thuộc mục tiêu, và phát hiện

bằng trực quan. Nó dùng một bộ chuyển

mạch phân tử đặc biệt, bao gồm các cấu trúc

nanoenzyme-ADN, không những phát hiện

chính xác mà còn chuyển đổi và khuếch đại

thông tin phân tử thành các tín hiệu có thể

nhận diện chẩn đoán bệnh bằng mắt thường”,

Tiến sỹ Lim Geok Soon giải thích.

Mỗi kit test nhỏ đều được thiết kế có

khả năng nhận biết các phân tử bệnh cụ thể và

nó được đưa vào bên trong một con chip nhựa

rất nhỏ đã cài đặt sẵn với một máy phân tử

AND. Con chip này sau đó được đặt vào bên

trong hộp tín hiệu chung có chứa một máy

phân tử AND khác đảm nhiệm tạo ra các tín

hiệu có thể quan nhận diện bằng trực giác khi

phát ra được các phân tử cụ thể của bệnh nào

đó.

Hơn nữa thiết kế nhiều đơn vị trong

cùng một chip test sẽ giúp kiểm tra các mẫu

bệnh phẩm khác nhau cho cùng một bệnh,

hay chính là gắn chung một tập hợp các chip

test trong hộp chung để phát hiện các bệnh

khác nhau. Điều này sẽ hữu ích cho việc theo

dõi tổng thể nhiều bệnh giống như sốt xuất

huyết và sốt rét cùng một lúc, hoặc xét

nghiệm các tác nhân gây bệnh có khả năng

biến đổi cao như cúm với độ nhạy và độ đặc

hiệu cao.

Để phát triển nền tảng enVision, Shao

và nhóm của cô đã mất khoảng một năm rưỡi.

Trên cơ sở các nghiên cứu hiện tại, nhóm

nghiên cứu của cô đang phát triển một mô-

đun chuẩn bị mẫu - để trích xuất và xử lý dữ

liệu ADN - được tích hợp với nền tảng

enVision để tăng cường ứng dụng chẩn đoán

tại chỗ. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng

nhận thấy, các ứng dụng điện thoại thông

minh cần nâng cao các thuật toán phân tích và

chỉnh sửa hình ảnh để cải thiện hơn nữa hiệu

suất của nó cho các ứng dụng trong thế giới

thực.

Theo vista.gov.vn.vn,18/09/2018 Trở về đầu trang

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


Liệu pháp sử dụng enzym để tăng cường hệ thống miễn dịch trong điều trị ung thư

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas

ở Austin (UT), Hoa Kỳ đã phát triển một

phương pháp mới để điều trị ung thư bằng

cách sử dụng liệu pháp enzyme.

Enzyme, có tên gọi PEG-KYNase,

không trực tiếp tiêu diệt các tế bào ung thư

mà thay vào đó, nó sẽ giúp hệ miễn dịch tự

tiêu diệt các tế bào không mong muốn. PEG-

KYNase được thiết kế để làm suy giảm

Kynurenine - chất chuyển hóa được sản sinh

ra bởi lượng lớn các khối u, hoạt động như

một rào cản cho các tế bào miễn dịch. Kết

quả của nhóm nghiên cứu UT mới đây được

công bố trên tạp chí Nature Biotechnology.

Một hệ thống miễn dịch khỏe mạnh,

đầy đủ chức năng có khả năng ngăn chặn sự

lây lan của các tế bào ung thư và tự loại bỏ

các khối u. Tuy nhiên, việc khối u phát triển

theo nhiều cách nhằm ngăn chặn hoạt động

của hệ thống miễn dịch dẫn đến sự phát triển

và di căn của các tế bào ung thư.

Everett Stone, trợ lý nghiên cứu tại

Khoa Khoa học Tự nhiên, Khoa Sinh học

Phân tử và là đồng tác giả của nghiên cứu cho

biết: "Hệ thống miễn dịch là một hệ thống

phòng thủ của cơ thể chúng ta chống lại sự

tấn công của các yếu tố bên ngoài, nó có khả

năng phân biệt, phát hiện và loại bỏ các tế

bào ung thư. Trong khi đó, chất chuyển hóa

Kynurenine hoạt động như một rào cản cho

các tế bào miễn dịch, cản trở sự giám sát

bình thường. Thuốc của chúng tôi có khả

năng loại bỏ trở ngại này".

Enzyme được sử dụng phổ biến trong

nhiều phương pháp điều trị cụ thể trước đây

trong điều trị ung thư như bệnh bạch cầu. Tuy

nhiên, đây là lần đầu tiên các nhà khoa học

thiết kế một loại thuốc có khả năng đảm nhận

vai trò của một chất ức chế các thụ thể bề mặt

(checkpoint) của hệ thống miễn dịch. Các nhà

nghiên cứu tin rằng phương pháp tiếp cận này

có thể được áp dụng hiệu quả trong điều trị

nhiều bệnh ung thư khác nhau.

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Stone

và giáo sư George Georgiou thuộc Trường

Kỹ thuật Cockrell, đã phát triển liệu pháp

enzyme cho phép khả năng kích thích hệ

miễn dịch bị ức chế bất thường bởi các tế bào

ung thư, giải phóng sức mạnh của cơ thể để

chống lại căn bệnh này.

Nhóm cho biết trong tương lai có kế

hoạch thực hiện các thử nghiệm lâm sàng để

kiểm tra mức độ an toàn và hiệu quả của

enzyme.

Georgiou, giáo sư tại phòng kỹ thuật

hóa học và y sinh của trường Cockrell, khoa

sinh học phân tử của trường Khoa học tự

nhiên và khoa Ung bướu học, trường Dell

Medical, cho biết: “Công trình nghiên cứu

của chúng tôi giới thiệu phương pháp điều trị

mới nhằm khắc phục khả năng ức chế hệ

miễn dịch của các tế bào ung thư. Bằng cách

giảm khả năng ức chế miễn dịch, hệ thống

miễn dịch trở thành yếu tố cơ sở tiêu diệt các

tế bào ung thư và loại bỏ các khối u trong cơ

thể con người".



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


Phát triển văcxin mới đánh bại 100% khối u hắc tố

Văcxin không chỉ giúp đánh bại ung thư, mà còn có thể ngăn ngừa bệnh tái phát trong tương lai -

Ảnh: Getty Images

Các nhà khoa học Mỹ tạo một bước

đột phá lớn trong cuộc chiến chống lại ung

thư da ác tính khi bào chế được loại vắcxin

mới chứng minh được hiệu quả 100% trong

việc thanh toán căn bệnh này.

Theo The Express, các nhà khoa học từ

Viện nghiên cứu Scripps ở California và Đại

học Tây Nam, Mỹ, đã bào chế được loại

vắcxin ngừa ung thư mới chứng minh được

hiệu quả 100% khi điều trị ung thư hắc tố

(melanoma), dạng ung thư da nguy hiểm nhất

ở chuột, tạo một bước đột phá lớn trong cuộc

chiến chống lại căn bệnh này.

Nhóm khoa học đã bắt đầu nghiên cứu

bằng cách sàng lọc hiệu quả của 100.000 hợp

chất có tác dụng như một chất tăng cường cho

một loại thuốc điều trị ung thư có tên là anti-

PD-L1. Chất này hoạt động như một loại

thuốc an thần đối với các tế bào ung thư - các

tế bào không còn có thể lẩn tránh khỏi các

cuộc tấn công của hệ miễn dịch. Cuối cùng,

các nhà khoa học đã tách ra một hợp chất gọi

là Diprovocim, được gắn với các protein để

hỗ trợ khả năng miễn dịch.

Các nhà khoa học đã tiến hành thử

nghiệm trên 2 nhóm chuột thí nghiệm bị u

hắc tố. Nhóm thứ nhất dùng anti-PD-L1 cộng

với Diprovocim, nhóm thứ 2 chỉ dùng anti-

PD-L1. Kết quả, sau 54 ngày, trong nhóm thứ

2 không một con nào sống sót, trong khi

chuột nhóm 1 đều khỏi bệnh.

Dale Boger, từ Viện Scripps, người

tham gia nghiên cứu, giải thích rằng cũng

giống như vắcxin có thể huấn luyện cơ thể

chúng ta chống lại các tác nhân gây bệnh bên

ngoài, loại vắcxin mới này đào tạo hệ miễn

dịch tấn công khi khối u xuất hiện.Viện

Scripps cho biết, sắp tới, các nhà khoa học dự

định tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng

vắcxin này và nghiên cứu cách nó hoạt động

kết hợp với các liệu pháp điều trị ung thư

khác.

Theo motthegioi.vn, 12/09/2018 Trở về đầu trang

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

Các nhà khoa học tìm ra cách chữa một trong những loại ung thư nguy hiểm nhất

Các nhà khoa học từ Đại học Leeds và

Viện nghiên cứu ung thư ở London đã phát

hiện cơ chế làm tăng hiệu quả của thuốc chữa

một trong những loại ung thư nguy hiểm nhất

- khối u ác tính, kết quả nghiên cứu công bố

trên cổng MedicalXpress.

Trong quá trình nghiên cứu các chuyên

gia đã có thể kích hoạt lại vắc xin T-VEC

được tạo ra trên cơ sở virus, vắc xin được

tiêm trực tiếp vào mô khối u ác tính không


thể cắt bỏ và gây ra phản ứng miễn dịch

chống lại các tế bào khối u.

Các chuyên gia đã đưa thêm

monocytes vào thành phần vắc xin

(monocytes — các tế bào bạch cầu có thể hấp

thụ các chất khác nhau) và phát hiện ra rằng,

các tế bào đó hấp thụ các hạt virus và mang

chúng đến khối u, gây ra cái chết của tế bào

ung thư.

Kết quả là, bây giờ T-VEC có thể được

sử dụng trong những tình huống khi không có

khả năng đưa vắc xin trực tiếp vào khối u.

Đáng lẽ chế phẩm T-VEC phải được

đưa vào máu của bệnh nhân, nhưng sau đó

trong cơ thể bệnh nhân cơ thể hình thành các

kháng thể tiêu diệt virus và làm giảm hiệu

quả của thuốc.

Trước đây, các nhà khoa học đã cho

rằng, trong những trường hợp này, việc tiếp

tục sử dụng T-VEC là vô dụng.

Trước đây, các nhà khoa học đã phát

hiện ra rằng, các loại thực phẩm giàu axit béo

omega-3 có thể ngăn ngừa ung thư và ngăn

chặn sự phát triển và lây lan của nó.

Theo dantri.com.vn, 19/09/2018


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

Tối ưu hóa các công nghệ để phát hiện đột biến trong tế bào ung thư

Tế bào ung thư thường có các đột biến

trong ADN của chúng, cung cấp cho các nhà

khoa học manh mối về cách ung thư khởi

phát hoặc để đưa ra hướng điều trị hiệu quả

nhất. Việc xác định những đột biến này rất

khó khăn, nhưng một phương pháp mới có

thể cho kết quả đầy đủ và toàn diện hơn.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại

trường Cao đẳng y khoa Penn đã đưa ra một

khuôn khổ mới kết hợp ba phương pháp hiện

có để phát hiện những đột biến lớn hoặc các

biến thể cấu trúc trong tế bào ung thư.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí

Nature Genetics.

Feng Yue, phó giáo sư sinh hóa và

sinh học phân tử và là đồng tác giả nghiên

cứu cho rằng: “Chúng tôi có thể thiết kế và sử

dụng bộ khung tính toán này để kết nối ba

phương pháp với nhau, để có được cái nhìn

toàn diện nhất về bộ gen. Bản thân mỗi

phương pháp chỉ có thể xem xét một phần của

các biến thể cấu trúc, nhưng khi bạn kết hợp

các kết quả của ba phương pháp khác nhau,

bạn sẽ hiểu rõ nhất về hệ gen ung thư".

Các biến thể cấu trúc là những đột biến

lớn trong ADN, có thể dẫn đến sự kích hoạt

của các gen gây ung thư. Ví dụ, một số loại

ung thư não có thể do các biến thể cấu trúc

thúc đẩy sự phát triển của một số gen gây ung

thư. Trong một số loại bệnh ung thư, việc xác

định một bệnh nhân có sự bất thường này, sẽ

giúp bác sĩ quyết định phương án điều trị tốt

nhất.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng ba

phương pháp hiện có để tìm ra các biến thể

cấu trúc, bao gồm: ánh xạ quang, thu thập

thông tin nhiễm sắc thể thông lượng cao

(được gọi là Hi-C) và lập trình tự cả bộ gen

đã được sử dụng để khám phá phần lớn các

biến thể cấu trúc đã được biết đến.

Sử dụng phương pháp mới, các nhà

nghiên cứu đã tìm thấy các biến thể cấu trúc

đặc trưng cho hơn 30 loại tế bào ung thư.

Nhóm nghiên cứu cũng có thể sử dụng các

phương pháp tương tự để tìm hiểu lý do một

số loại biến thể cấu trúc góp phần gây bệnh

ung thư.

Jesse Dixon tại Viện nghiên cứu Salk

ở San Diego và là một trong những đồng tác


giả nghiên cứu cho biết: “Nhiều biến thể cấu

trúc được tìm thấy trong các tế bào ung thư ở

người dường như không ảnh hưởng trực tiếp

đến gen. Thay vào đó, nhiều biến thể cấu trúc

xuất hiện trong các phần không mã hóa của

bộ gen, có thể là bí ẩn về lý do tại sao chúng

có thể góp phần gây ung thư”.

Những gì các nhà nghiên cứu có thể

quan sát là một số biến thể cấu trúc dường

như ảnh hưởng đến các công tắc điều chỉnh

gen trong các chuỗi ADN không mã hóa. Các

công tắc bị lỗi ngăn chặn hiện tượng bật hoặc

tắt các gen cụ thể theo cách phù hợp và điều

này có thể góp phần gây ung thư.

PGS. Yue cho biết: “Với nhiều bệnh

ung thư, bản thân gen vẫn ổn, nhưng công tắc

kiểm soát nó là nguyên nhân gây ra sự cố. Sử

dụng phương pháp mới, chúng tôi có thể tìm

ra công tắc bị lỗi và tìm cách khắc phục. Ví

dụ, nếu công tắc tắt, chúng tôi có thể sử dụng

công nghệ chỉnh sửa gen để bật lại".

Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng

phương pháp Hi-C để tìm hiểu cách các biến

thể cấu trúc ảnh hưởng đến cấu trúc bộ gen 3-

D - cách ADN tự xoắn lại trong tế bào.

GS.TS. Job Dekker, đồng tác giả

nghiên cứu cho biết: “Các tế bào nhỏ, nhưng

ADN của chúng rất dài. Chúng được xếp

thành hàng, tất cả ADN của một tế bào dài

đến hơn 2m. Đó là lý do ADN cần xoắn lại

theo cách phức tạp. Chúng tôi đã phát hiện

thấy những thay đổi di truyền trong các tế

bào ung thư có thể dẫn đến sự khác biệt về

cách bộ gen sắp xếp và điều này có thể dẫn

đến các trường hợp gen chuyển sang trạng

thái bật hoặc tắt do các công tắc điều chỉnh

gen bị lỗi”.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng

các biến thể cấu trúc tác động đến sự sắp xếp

của bộ gen trong các tế bào ung thư và những

thay đổi này có thể góp phần gây ung thư.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự

định sẽ áp dụng phương pháp mới cho nhiều

bệnh nhân ung thư. Nghiên cứu này có thể

dẫn đến khả năng dự báo các biến thể cấu trúc

góp phần gây ung thư và xác định những gen

nào cần nhắm đích.



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

Mô cấy không dây, kết dính sinh học phát sáng để tiêu diệt tế bào ung thư

Ảnh: Mô cấy mới không dây, kết dính sinh học

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học

Waseda, trường Cao đẳng Y tế quốc phòng

Nhật Bản và Cơ quan Khoa học và Công

nghệ Nhật Bản đã chế tạo được thiết bị mới

không dây, kết dính sinh học và phát quang

có khả năng điều trị hiệu quả hơn ung thư tại

các cơ quan mỏng manh.

Liệu pháp quang động học thông

thường tiêu diệt tế bào ung thư bằng cách sử

dụng các tác nhân quang hóa nằm trong các

khối u và kích hoạt khi tiếp xúc với một bước

sóng ánh sáng cụ thể. Trong những năm gần

đây, liệu pháp quang động học liều thấp và

lâu dài (mPDT) có triển vọng trong điều trị

ung thư tại các cơ quan nội tạng. Tuy nhiên,

vấn đề đặt ra với mPDT, đó là: vì cường độ

ánh sáng cực thấp (1/1000 phương pháp

thông thường), nên hiệu quả chống lại khối u

không thể có được nếu nguồn ánh sáng di

chuyển thậm chí hơi xa khối u, làm cho

cường độ chiếu sáng không đủ.

Toshinori Fujie, phó giáo sư kỹ thuật y

sinh và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết:

“Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã chế

tạo một thiết bị quang điện tử không dây hoạt

động ổn định ở bề mặt bên trong của mô

động vật giống như một miếng dán với các

tấm nano kết dính sinh học và co giãn, cho

phép phân bố liên tục ánh sáng cho khối u”.


Các tấm nano được biến đổi nhờ

polydopamine polyme mô phỏng loại protein

kết dính của con hàu, có thể ổn định thiết bị

trên mô ướt của động vật trong hơn 2 tuần mà

không cần khâu phẫu thuật hoặc keo y tế. Các

chip điốt phát quang trong thiết bị được cung

cấp năng lượng theo phương thức không dây

bằng công nghệ truyền thông gần trường.

Để kiểm tra hiệu quả của mô cấy,

những con chuột mang khối u có cấy ghép

thiết bị, đã được tiêm chất nhạy quang

(photofrin) và được cho tiếp xúc với ánh sáng

đỏ và xanh với cường độ gần gấp 1.000 lần so

với trong các phương pháp PDT thông

thường trong vòng 10 ngày liên tục. Thí

nghiệm cho thấy sự phát triển của khối u nhìn

chung đã giảm đáng kể. Đặc biệt dưới tác

động của ánh sáng xanh, khối u ở một số con

chuột đã hoàn toàn bị loại bỏ.

PGS. Fujie nhấn mạnh: “Thiết bị này

có thể tạo thuận lợi cho việc xử lý các vi

khuẩn khó phát hiện và tổn thương nằm sâu

khó tiếp cận bằng liệu pháp quang học thông

thường, mà không phải lo lắng về nguy cơ

gây tổn thương các mô khỏe mạnh do nhiệt

quá nóng. Hơn nữa, vì thiết bị không cần

khâu phẫu thuật, nên phù hợp để điều trị ung

thư tại vị trí gần các dây thần kinh và mạch

máu lớn, cũng như cho các cơ quan mỏng

manh như não, gan và tuyến tụy".

Nếu được thử nghiệm lâm sàng, thiết

bị này có thể mang lại lợi ích cho bệnh nhân

ung thư, đối tượng đang tìm kiếm phương

pháp điều trị xâm lấn tối thiểu, giúp họ sống

lâu hơn và cải thiện chất lượng cuộc sống.



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

Virus có triển vọng mới trong điều trị ung thư

Ảnh: Hình ảnh từ kính hiển vi điện tử cho thấy các tế bào bạch cầu chứa các hạt virus (được thể hiện

trong các vòng tròn màu đỏ)

Virus đã được chứng minh có triển

vọng mới trong điều trị ung thư, sau khi

nghiên cứu của trường Đại học Leeds và Viện

Nghiên cứu ung thư, London cho thấy virus

duy trì khả năng tiêu diệt ung thư ngay cả khi

được tiêm vào máu. Như vậy, virus sẽ được

sử dụng để điều trị cho nhiều bệnh nhân và

nhiều loại ung thư hơn so với trước đây.

Người ta tin rằng phản ứng miễn dịch

bình thường của cơ thể con người làm mất tác

dụng của virus được tiêm vào máu để tiêu

diệt các khối ung thư trong liệu pháp điều trị

bằng virus.

Trong nghiên cứu mới xem xét

reovirus, các nhà khoa học nhận thấy rằng các

tế bào trong máu có thể tái kích hoạt virus khi

nó di chuyển đến vị trí khối u, cho phép nó

duy trì khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư.

Virus thường tấn công cơ thể và gây

hại, nhưng một số loại virus nhắm mục tiêu

và tiêu diệt mô ung thư trong khi gây ra

những tác dụng phụ tối thiểu cho bệnh nhân,

khiến chúng trở thành một phương pháp điều

trị ung thư mới hấp dẫn, được gọi là liệu pháp

virus tiêu diệt khối u.

Điều trị ung thư da

Loại virus T-vec đã được Cơ quan dịch

vụ y tế quốc gia (NHS) ở Anh chấp nhận sử

dụng để điều trị ung thư da u ác tính và được

tiêm trực tiếp vào khối u của bệnh nhân,

nhưng điều này có nghĩa là các khối u phải ở

vị trí nào đó trong cơ thể để kim tiêm có thể

với tới.

Bệnh nhân được tiêm liệu pháp virus

vào máu trong các thử nghiệm lâm sàng

nhanh chóng phát triển kháng thể có khả năng


bất hoạt virus và điều này trước đây được cho

là làm ngừng hoạt động của virus. Tuy nhiên,

nghiên cứu mới chỉ ra rằng các tế bào bạch

cầu có thể mang virus đến vị trí khối u để tái

kích hoạt các virus đã bị bất hoạt, cho phép

chúng lây nhiễm và tiêu diệt các tế bào ung

thư.

Sử dụng các kháng thể từ những bệnh

nhân trải qua liệu pháp virus, các nhà nghiên

cứu đã làm mất tác dụng của virus và bổ sung

chúng vào các tế bào u ác tính trong phòng thí

nghiệm, mà bản thân nó sẽ không hiệu quả.

Nhưng việc bổ sung các tế bào bạch cầu,

được gọi là bạch cầu đơn nhân, có nghĩa là

virus đã được kích hoạt lại, cho phép nó phá

hủy các tế bào ung thư.

Nghiên cứu đã xem xét ba loại virus

khác nhau hiện đang được sử dụng trong các

thử nghiệm lâm sàng và nhận thấy hai trong

ba loại virus bị làm mất tác dụng này có thể

được tái hoạt hóa bởi các tế bào bạch cầu. Do

đó, các tác giả tin rằng có khả năng là các

virus khác cũng có thể phát huy hiệu quả

ngay cả sau khi bị vô hiệu hóa bởi các kháng

thể, một phát hiện có ý nghĩa lâm sàng trước

mắt.

Đồng tác giả Melcher cho biết: “Các

virus cung cấp một phương pháp điều trị ung

thư mới cực kỳ thú vị. Liệu pháp virus không

chỉ tiêu diệt trực tiếp các tế bào ung thư, mà

còn gây rất ít tác dụng phụ so với các phương

pháp điều trị ung thư truyền thống. Liệu pháp

thu hút hệ miễn dịch đến vị trí của khối u, có

nghĩa là chúng có thể hoạt động tốt khi kết

hợp với các loại liệu pháp miễn dịch khác.

Hiện nay, các virus tiêu diệt ung thư hoạt

động thực sự hiệu quả khi được tiêm trực tiếp

vào khối u, nhưng điều đó có nghĩa là khối u

phải ở đâu đó trong cơ thể mà bạn có thể tiếp

cận bằng kim tiêm”.

Hiện nay, một số virus đang được

kiểm tra trong các thử nghiệm lâm sàng,

nhưng chỉ có một loại virus đã được chấp

thuận cho sử dụng bằng cách tiêm trực tiếp

vào khối u. Các nhà khoa học hy vọng nghiên

cứu này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách

các liệu pháp virus hoạt động, để chúng có

thể được sử dụng kết hợp với các liệu pháp

miễn dịch khác trong tương lai.


chí Cancer Immunology Research.



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

Mỹ bào chế được thuốc điều trị ung thư tuyến tụy

Các bác sĩ Mỹ đã bào chế được loại

thuốc mới có tên Metavert dùng để điều trị

bệnh ung thư tuyến tụy, một trong những loại

ung thư phổ biến nhất và là nguyên nhân gây

tử vong thứ ba ở Mỹ.

Các thử nghiệm trên chuột cho thấy thuốc Metavert có tác dụng ngăn chặn sự tăng trưởng và sức đề kháng của các tế bào ung thư, dẫn đến

việc khôi phục hiệu ứng tích cực của hóa chất trị liệu - Ảnh: Getty Images

Theo tạp chí Gastroenterology, các

nhà khoa học ở bệnh viện đa khoa Cedars-

Sinai, Mỹ,vừa công bố kết quả thử nghiệm

một loại thuốc mới Metavert dùng để điều trị

bệnh ung thư tuyến tụy.

Được biết, ung thư tuyến tụy là một

trong những loại ung thư phổ biến nhất, ảnh

hưởng như nhau đến cả nam và nữ. Hiện tại,

ung thư tuyến tụy đứng hàng thứ 12 trên thế

giới trong số các loại ung thư phổ biến nhất.

Tại Mỹ, ung thư tuyến tụy là nguyên nhân

gây tử vong thứ ba. Các nhà khoa học đã phải

mất 4 năm để bào chế một loại thuốc có thể


ngăn chặn sự đề kháng của các tế bào ung thư

đối với thuốc điều trị.

Ung thư tế bào tuyến adenocarcinoma

là dạng ung thư tuyến tụy phổ biến nhất. Sở

dĩ khó điều trị bệnh này là vì các tế bào ung

thư tương tự như các tế bào hình sao của

tuyến tụy tham gia vào việc khôi phục mô nội

tạng bị tổn thương. Tuy nhiên, sự tương tác

giữa các tế bào ung thư và tế bào hình sao lại

kích thích sự tăng trưởng khối u. Kết quả,

điều này dẫn đến tính kháng thuốc chống ung

thư. Tiến sĩ Stephen J. Pandol, người tham

gia công trình nghiên cứu chia sẻ rằng ông đã

nhiều lần nhận thấy các tế bào ung thư học

được cách ngăn chặn hóa trị.

Các thử nghiệm trên chuột cho thấy

thuốc Metavert có tác dụng ngăn chặn sự tăng

trưởng và sức đề kháng của các tế bào ung

thư, dẫn đến việc khôi phục hiệu ứng tích cực

của hóa chất trị liệu. Tỷ lệ sống sót của bệnh

nhân ung thư trung bình tăng 50%.

Mouad Edderkaoui , tác giả của công

trình nghiên cứu, chia sẻ rằng đây là một

bước đáng kinh ngạc để tăng cơ hội sống của

bệnh nhân ung thư tuyến tụy. Thuốc sẽ được

thử nghiệm trên người. Nếu kết quả được xác

nhận thì sẽ có một loại thuốc sẽ kéo dài tuổi

thọ của bệnh nhân ung thư adenocarcinoma,

một căn bệnh hiện nay rất khó điều trị.



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

Nghiên cứu đột phá về điều trị ung thư giành Nobel Y học 2018

Hai nhà khoa học James Allison và

Tasuku Honjo đã đoạt giải Nobel Y học năm

2018 cho những khám phá dẫn đến những đột

phá trong liệu pháp điều trị ung thư.

Hai nhà khoa học James P. Allison (phải) và Tasuku Honjo (trái) - Ảnh: AFP

GS. James Allison (70 tuổi, người Mỹ)

đã nghiên cứu ra một loại protein hoạt động

như một chất kìm hãm hệ miễn dịch. Ông

nhận ra tiềm năng khi giải phóng tế bào miễn

dịch có thể kích thích khả năng tấn công các

khối u. Theo đó, ông phát triển ý tưởng này

thành hướng tiếp cận mới để điều trị cho bệnh

nhân.

Còn GS. Tasuku Honjo (76 tuổi, người

Nhật Bản) cũng phát hiện một loại protein ở

tế bào miễn dịch hoạt động như chất ức chế

nhưng có cơ chế hoạt động khác. Các phương

pháp điều trị dựa trên phát hiện của ông rất

hiệu quả trong việc chống lại ung thư.

Phương pháp mới này đã được áp

dụng thử nghiệm trong việc điều trị ung thư

phổi tế bào nhỏ. Hai tháng sau khi đưa vào tế

bào miễn dịch, hiện tượng tiến triển giả xuất

hiện. Sau 4 tháng, kích thước khối u được thu

nhỏ.

Ủy ban Nobel cho biết trong lúc ung

thư đang cướp đi hàng triệu mạng sống mỗi

năm và là một trong những thách thức sức

khỏe nghiêm trọng nhất của nhân loại thì

công trình của hai nhà khoa học đã tìm ra

cách để kích thích hệ thống miễn dịch để

chống lại và tự đào thải tế bào ung thư, mở ra

nguyên lý mới cho việc điều trị bệnh này.

Nhà miễn dịch học James Allison là

Giám đốc Hội đồng cố vấn khoa học của

Viện Nghiên cứu Ung thư (CRI), hiện làm

việc tại Trường Đại học Texas (Mỹ). Trước

khi nhận giải Nobel cho công trình khám phá

cách điều trị ung thư bằng ức chế miễn dịch

âm tính, ông đã dành nhiều năm nghiên cứu

về cơ chế phát triển và kích hoạt thụ thể tế

bào T. Ông cũng là nhà khoa học đầu tiên tìm


ra cách tách chuỗi protein phức tạp của kháng

nguyên thụ thể tế bào T.

Nhà khoa học Tasuku Honjo là một

nhà miễn dịch đang làm việc tại Đại học

Kyoto, Nhật Bản. Ông nổi tiếng với việc xác

định protein chết được lập trình và được biết

đến với nhận dạng phân tử của cytokine: KL-

4 và IL-5 cũng như phát hiện ra Cytidine

Deaminase.

Y học là giải thưởng Nobel đầu tiên

được trao tặng mỗi năm. Các giải thưởng

Nobel được trao cho những thành tựu trong

khoa học, văn học và hòa bình theo di nguyện

của nhà khoa học, doanh nhân Alfred Nobel.

Giải thưởng Nobel đầu tiên được trao tặng

vào năm 1901.

Giải thưởng văn học sẽ không được

trao trong năm nay sau khi Hội đồng giải

thưởng này là Viện Hàn lâm Thụy Điển bị

ảnh hưởng bởi một vụ bê bối tình dục.

Từ năm 1901 đến 2017, đã có 108 giải

Nobel Y học được trao, trong số những người

thắng giải có 12 phụ nữ. Chủ nhân trẻ tuổi

nhất của giải Nobel Y học là ông Frederick

Banting, nhà sinh lý học người Canada khám

phá ra hormone tuyến tụy insulin điều trị

bệnh tiểu đường. Ông nhận giải năm 1923,

khi mới 32 tuổi. Chủ nhân lớn tuổi nhất của

Giải Nobel Y học là bác sỹ Francis Peyton

Rous, nhận giải năm 1966 khi ông 87 tuổi,

với công trình nghiên cứu khám phá vai trò

của các virus trong việc truyền một số loại

bệnh ung thư.

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia

Thụy Điển sẽ công bố chủ nhân các giải

Nobel Vật lý, Nobel Hóa học và Nobel Kinh

tế lần lượt vào ngày 2/10, 3/10 và 8/10. Ủy

ban Nobel Na Uy sẽ công bố giải Nobel Hòa

bình vào ngày 5/10.

Theo baochinhphu.vn, 02/10/2018


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

NÔNG NGHIỆP

Đất lọc kháng sinh từ nước đã qua xử lý

Theo một nghiên cứu mới của các nhà

khoa học tại trường Đại học Penn đã được

công bố trên tạp chí Environmental Quality,

đất có thể đóng vai trò là bộ lọc tự nhiên để

xử lý nước thải nhằm ngăn ngừa kháng sinh

và các chất khác làm ô nhiễm nguồn nước

ngầm. Các nhà khoa học đã nghiên cứu sự

thẩm thấu của ba loại thuốc kháng sinh -

sulfamethoxazole, ofloxacin và trimethoprim

- vào đất và nước ngầm tại một khu vực thử

nghiệm được gọi là “Bộ lọc sống”. Bộ lọc này

là một hệ thống tái sử dụng nước thải hoạt

động 50 năm, sử dụng nước thải đã xử lý để

tưới cho đất nông nghiệp và đất rừng xung

quanh trường Đại học Penn.

Các nhà khoa học đã thu thập các mẫu

đất từ khu vực thử nghiệm không được tưới

nước trong bảy tháng và sau đó so sánh với

mẫu đất đã trải qua các giai đoạn tưới những

mẫu nước thải đã qua xử lý. Kết quả cho thấy

nhìn chung ofloxacin vẫn tồn tại trong đất

một thời gian dài, trong khi sulfamethoxazol

và trimethoprim không còn sau khi hoạt động

tưới tiêu kết thúc.

Nghiên cứu cho thấy đất có thể là một

phương pháp chi phí hiệu quả cho các nhà

máy xử lý nước thải để đáp ứng nhu cầu xử lý

các chất ô nhiễm và thuốc kháng sinh khó

loại bỏ gia tăng. Dù hiệu quả xử lý có thể

thay đổi dựa vào chất lượng và loại đất,


nhưng các phát hiện này chỉ ra cho nước thải

ngấm qua đất là một giải pháp tiềm năng với

chi phí thấp.

“Có rất nhiều nghiên cứu xem xét

những gì có thể được thực hiện tại các nhà

máy xử lý nước thải để cải thiện khả năng

loại bỏ các chất ô nhiễm mới xuất hiện,

nhưng các giải pháp triển khai tốn kém và đạt

hiệu quả dưới 100%”, Franklin nói. "Vì vậy,

nghiên cứu của chúng tôi cho thấy, đặc biệt

là trước thực trạng thiếu nước như hiện nay,

chúng tôi có thể tái sử dụng nước và lọc khi

nước ngấm xuống mặt cắt thổ nhưỡng trước

khi thẩm thấu vào hệ thống nước ngầm".

Phương pháp lọc nước mới có thể cải

thiện chất lượng nước và bảo vệ sức khỏe cho

con người.



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

Cơ chế tự nhiên có thể làm giảm phát thải từ các bãi than bùn nhiệt đới

Các nhà khoa học từ lâu lo ngại rằng

khi Trái Đất ấm lên, các bãi than bùn nhiệt

đới lưu trữ tới 10% cacbon dưới đất của hành

tinh, có thể khô đi, phân rã và giải phóng khối

lượng lớn khí CO2 và metan vào khí quyển,

làm tăng nhanh tình trạng biến đổi khí hậu.

Một nghiên cứu quốc tế mới do các nhà

nghiên cứu tại trường Đại học Florida và Đại

học Duke dẫn đầu, cho thấy viễn cảnh không

ảm đạm như vậy. Nghiên cứu đã phát hiện ra

rằng các bãi than bùn này có cơ chế bảo vệ

sinh hóa tự nhiên giúp chúng chống lại hoặc

làm chậm quá trình phân rã, ngay cả ở nhiệt

độ nóng và hạn hán nghiêm trọng hơn.

Curtis J. Richardson, giáo sư về sinh

thái tài nguyên và là đồng tác giả nghiên cứu

cho biết: “Đây là tin vui vì nghiên cứu chỉ ra

rằng các tình huống trong đó tất cả lượng

cacbon được lưu trữ trong các bãi than bùn

phát thải trở lại không khí như CO2 và

metan, có thể không diễn ra nhanh như chúng

ta dự kiến ban đầu”.

Theo Richardson, giám đốc Trung tâm

Nghiên cứu đầm lầy thuộc trường Đại học

Duke cho rằng: "Nghiên cứu không giải quyết

được vấn đề biến đổi khí hậu, nhưng chứng tỏ

các bãi than bùn này có khả năng phục hồi

phần nào. Đây là điều mà trước đây chúng ta

không nhận ra".

Các bãi than bùn là những vùng đất

ngập nước chỉ chiếm 3% diện tích đất Trái

đất nhưng lưu trữ 1/3 tổng lượng cacbon dưới

đất của hành tinh. Cacbon được lưu trữ có thể

vẫn nằm trong đất hữu cơ trong hàng thiên

niên kỷ do các hợp chất kháng khuẩn tự nhiên

được gọi là phenolic và chất thơm giúp ngăn

chặn tình trạng than bùn bị ngập nước do quá

trình phân rã.

Các đầm lầy than bùn nhiệt đới hoặc

cận nhiệt đới lưu trữ 30% tổng lượng cacbon

trong đất than bùn trên toàn thế giới và được

xem là có nguy cơ bị khô cao nhất khi khí hậu

ấm lên và hạn hán trở nên nghiêm trọng hơn.

Để tiến hành nghiên cứu, các nhà khoa

học đã sử dụng quang phổ hồng ngoại để ước

tính hàm lượng cacbohydrat và chất thơm

trong các mẫu than bùn được thu thập từ các

khu vực có vĩ độ từ cao, trung bình và thấp,

từ Bắc Cực đến các vùng nhiệt đới. Các địa

điểm này bao gồm các đầm lầy ở Thụy Điển,

Minnesota, Canada, Bắc Carolina, miền nam

Florida và Brunei.

Phân tích cho thấy các lớp than bùn

phía trên cùng tại các đầm lầy nhiệt đới hoặc

cận nhiệt đới chứa hàm lượng cacbohydrat

thấp dễ bị phân hủy và khối lượng lớn các

Ảnh: Curtis Richardson, nhà nghiên cứu tại trường Đại học Duke thu thập một mẫu than bùn trong Khu bảo tồn Động vật hoang dã quốc gia Loxahatchee ở miền Nam Florida


chất thơm chống phân hủy được phát hiện

trên lớp than bùn gần bề mặt của các bãi than

bùn tại các vùng khí hậu mát mẻ nằm ở vĩ độ

cao. Hàm lượng chất thơm bao gồm vật liệu

gỗ thô như cây đổ, cành cây và rễ chết. Vì

chất thơm có hàm lượng lignin cao, nên nó

phân hủy chậm hơn so với lá hoặc cỏ giàu

cacbohydrat. Theo thời gian, điều đó tạo ra

một rào cản tự nhiên, ức chế quá trình oxy

hóa và bảo vệ than bùn bên dưới khỏi bị khô

và phân hủy.

"Điều này cho phép than bùn trong

các đầm lầy nhiệt đới tồn tại bất chấp nhiệt

độ ấm hơn quanh năm và trong các thời kỳ

hạn hán", Richardson giải thích. "Chúng tôi

đã quan sát thấy các thành phần cacbohydrat

thấp và chất thơm cao hơn trong than bùn

nằm sâu tại các khu vực vĩ độ cao, cho thấy

các bể chứa than bùn sâu này cũng có thể

được ổn định khi đối mặt với biến đổi khí

hậu".



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

MÔI TRƯỜNG

Xử lý các chất ô nhiễm trong nước mưa

Các kỹ sư tại trường Đại học

California đã đưa ra một phương pháp mới

để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước mưa,

đáp ứng nhu cầu của các cộng đồng đang bị

thiếu nước mong muốn tìm cách khai thác

nguồn nước uống dồi dào và chưa được sử

dụng. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Environmental Science & Technology.

Sử dụng cát phủ khoáng để kích thích

phản ứng và phá hủy các chất ô nhiễm hữu

cơ, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng

cát được biến đổi có thể làm sạch nước mưa

thấm vào các tầng nước ngầm, tạo ra một bể

chứa nước uống an toàn tại địa phương cho

các cộng đồng đang bị thiếu nước.

Joseph Charbonnet, nghiên cứu sinh về

kỹ thuật dân dụng và môi trường và là đồng

tác giả nghiên cứu cho rằng: “Cách chúng ta

xử lý nước mưa, đặc biệt là ở California, đã

thất bại. Chúng tôi coi nước mưa như một

chất gây ô nhiễm, nhưng chúng ta nên nghĩ

giải pháp cho nó. Chúng tôi đã phát triển một

công nghệ khử ô nhiễm trước khi đưa nó vào

nguồn nước uống một cách thụ động, chi phí

thấp, không xâm lấn bằng cách sử dụng các

khoáng chất tự nhiên".

Khi nước mưa chảy qua mái nhà, bãi

cỏ và đường phố, nó có thể mang theo rất

nhiều hóa chất khó chịu như thuốc diệt cỏ,

thuốc trừ sâu, kim loại độc hại, dầu ô tô và

thậm chí cả cứt chó. Nước mưa quá nhiều

cũng có thể tràn ngập hệ thống thoát nước,

đường phố và tầng hầm. Vì thế, các thành phố

thường phải xả nguồn nước ô nhiễm này vào

các con sông, suối ở các khu vực lân cận càng

nhanh càng tốt.

Cho nước mưa chảy qua cát vào trong

các tầng nước ngầm có thể là giải pháp lý

tưởng để thu gom nước mưa tại các thành phố

có khí hậu Địa Trung Hải như Los Angeles.

Giống như các thùng chứa nước mưa khổng

lồ, các tầng nước ngầm có thể được làm đầy

trong thời gian mưa lớn và sau đó được lưu

trữ nước cho đến khi cần sử dụng vào mùa

khô. Dù cát phủ khoáng không loại bỏ được

tất cả các loại chất ô nhiễm, nhưng nó có thể

được sử dụng kết hợp với các hệ thống lọc

nước khác để khử nhiều chất ô nhiễm mà

nước mưa cuốn theo.


Để tạo ra cát phủ khoáng, nhóm

nghiên cứu đa trộn cát ở đồng bằng với hai

dạng mangan phản ứng tạo thành oxit

mangan. Khoáng vật vô hại này liên kết với

các hóa chất hữu cơ như thuốc diệt cỏ, thuốc

trừ sâu và bisphenol-A (BPA) nội tiết và phân

tách chúng thành các mảnh nhỏ hơn, thường

ít độc hại và phân hủy sinh học tốt hơn.

Charbonnet cho biết: “Cách đây

khoảng 30-40 năm, các nhà khoa học thổ

nhưỡng đã xác định được mangan oxit có

nhưng đặc điểm thực sự thú vị này, nhưng

chúng tôi là một trong những nhóm đầu tiên

sử dụng nó theo cách sáng tạo để phát hiện

ra nguồn nước này”. Cát phủ mangan oxit có

màu nâu xỉn, an toàn và thân thiện với môi

trường.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm cát

phủ khoáng bằng cách cho nước mưa mô

phỏng chứa hàm lượng BPA thấp, thấm qua

các cột của vật liệu này. Cát phủ ban đầu loại

bỏ gần như toàn bộ BPA, nhưng hiệu quả xử

lý giảm gần theo thời gian. Tuy nhiên, oxit

mangan có thể được "nạp lại" bằng cách rửa

cát trong dung dịch chứa nồng độ clo thấp.

Nhờ vậy, tất cả các phản ứng ban đầu của

mangan oxit đã được khôi phục. Theo ước

tính, sẽ mất khoảng hai ngày để nạp lại một

lớp cát sâu nửa mét bằng cách sử dụng 25

phần triệu lượng clo trong nước, nồng độ

được sử dụng để xử lý nước thải.

Trong giai đoạn tiếp theo, các nhà

khoa học sẽ tiến hành các thử nghiệm thực

địa tại Hạt Sonoma thông qua sử dụng nước

mưa từ một nhánh sông ở địa phương.



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

Kim loại băng giá rẻ loại bỏ chất ô nhiễm trong nước chỉ vài phút

Một bước đột phá trong lĩnh vực xử lý

nước thải hứa hẹn sẽ thúc đẩy nhanh chóng

quá trình loại bỏ chất gây ô nhiễm, và chỉ mất

một phần chi phí nhỏ so với những phương

pháp hiện có. Các nhà khoa học ở Úc đã đưa

ra hợp kim rẻ tiền có khả năng loại bỏ tạp

chất khỏi nước bị ô nhiễm, điều này có thể có

ý nghĩa to lớn đối với các ngành công nghiệp

như sản xuất và khai thác dệt may.

Ngành công nghiệp khai thác mỏ nói

riêng là nơi mà các nhà khoa học đang tìm

cách cải thiện thông qua công nghệ xử lý

nước thế hệ tiếp theo. Hoạt động khai thác mỏ

tạo ra lượng lớn nước thải với axit và kim loại

nặng, trong khi ngành dệt may chất thải ra

nguồn nước chủ yếu là thuốc nhuộm. Giàn bộ

lọc được làm từ sợi thạch anh, robot tí hon tái

sử dụng và các hạt nano được kích hoạt bằng

ánh nắng mặt trời là một vài công nghệ mới

có thể có hiệu quả trong vấn đề này.

Nhưng các nhà khoa học tại Đại học

Edith Cowan của Úc đưa ra một giải pháp

mới mà họ nói có thể làm sạch nước thải với

mức độ hiệu quả mới. Các bước đột phá tập

trung vào phương pháp chế tạo trước đó được

sử dụng bởi nhóm nghiên cứu để phát triển

kính kim loại với cấu trúc nguyên tử rối loạn

loại bỏ tạp chất từ nước thải. Kỹ thuật này

được điều chỉnh để tạo thành dải kết tinh dựa

vào Fe, được làm nóng và tạo thành một cấu

trúc nguyên tử có thứ tự hơn. Điều này cho

phép các electron bên trong nó di chuyển tự

do và gắn kết tốt hơn với các chất gây ô

nhiễm.

Laichang Zhang - Trưởng nhóm

nghiên cứu, cho biết: "Bằng cách sử dụng

phương pháp cụ thể, kính kim loại bắt đầu trở

thành một cấu trúc tinh thể và có các hạt

được tạo ra bên trong. Các hạt được tạo ra

Dẫn đầu nghiên cứu Laichang Zhang đến từ Đại học Edith Cowan của Úc phát triển của một loại

vật liệu mới ngăn chặn tạp chất từ nước thải


trong dải kết tinh dựa vào Fe có xu hướng

hình thành nhiều tế bào điện bên trong vật

liệu do sự khác biệt tiềm năng, tạo điều kiện

cho electron chuyển đổi bên trong các hạt và

ngang qua chúng. Việc vận chuyển electron

nhanh thường là những gì chúng ta mong

muốn trong việc xử lý nước thải. Vận chuyển

electron nhanh từ vật liệu tới chất gây ô

nhiễm dẫn đến việc chuyển đổi hiệu quả các

chất gây ô nhiễm thành các chất vô hại như

H2O, CO2, v.v... Điều đó có nghĩa là chuyển

electron nhanh hơn, thì hiệu quả loại bỏ chất

gây ô nhiễm cao hơn".

Theo thử nghiệm của nhóm nghiên

cứu, vật liệu này đủ hiệu quả để lọc nước bị ô

nhiễm bởi thuốc nhuộm, kim loại nặng và các

chất ô nhiễm hữu cơ trong vài phút, nhanh

hơn nhiều so với các phương pháp hiện có.

Nhóm nghiên cứu cho biết nó không tạo ra

chất thải trong suốt quá trình và các vật liệu

tương tự đã được tái sử dụng lên đến 5 lần

trong thử nghiệm. Đáng chú ý, hợp kim để

làm sạch một tấn nước thải có thể được thực

hiện chỉ với 10usd. Từ đây, nhóm nghiên cứu

đang làm việc với các đối tác trong ngành để

giảm chi phí hơn nữa và cải thiện hiệu quả

của vật liệu, có thể đạt được bằng cách tinh

chỉnh kích thước của các hạt.


tạp chí Advanced Materials.



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

Tái chế: hướng tới một nền kinh tế tuần hoàn

Phân loại rác tại một điểm lấy rác ở Đài Loan

Đài Loan đang tiến một bước xa hơn

trong quản lý chất thải và nền kinh tế tuần

hoàn: ngày càng nhiều doanh nghiệp vừa và

nhỏ (SMEs) của Đài Loan thực hiện tái chế

chất thải trong sản xuất của họ, do đó thực

hiện khái niệm nền kinh tế tuần hoàn.

Theo Cơ quan quản lý môi trường và

năng lượng Pháp (ADEME), tái chế nhằm

mục đích "sử dụng nguyên liệu từ chất thải".

Cụ thể hơn, định nghĩa của Bộ luật môi

trường Pháp mô tả tái chế là "bất kỳ hoạt

động phục hồi nào mà chất thải, bao gồm cả

chất thải hữu cơ, được tái chế thành các chất,

vật liệu hoặc sản phẩm cho mục đích chức

năng ban đầu hoặc các mục đích khác. Các

hoạt động thu hồi năng lượng chất thải, là

những hoạt động lien quan đến chuyển đổi

chất thải thành nhiên liệu".

Cục Quản lý SME Đài Loan (SMEA)

đã giúp hơn 100 công ty kể từ năm 2013 phát

triển khái niệm về tính bền vững và nền kinh

tế tuần hoàn. Ngày nay, ngày càng nhiều công

ty Đài Loan có năng lượng hiệu quả, bền

vững và thân thiện với môi trường. Và các

sản phẩm được làm từ chất thải tái chế cũng

có thể được tái chế, phù hợp với "nền kinh tế

tuần hoàn", cho phép các sản phẩm và vật liệu

khác được tái tạo vào cuối mỗi vòng đời.

Trong sáu năm qua, giá trị sản lượng "công

nghiệp xanh" của Đài Loan đã đạt 6,1 tỷ

USD, với kim ngạch xuất khẩu đạt 280 triệu

USD.

Tập đoàn Get Green Energy Corp.

(GGE), có trụ sở tại Taichung, đang phát triển

một kỹ thuật chiết xuất bột silic tinh khiết và

carbon silic từ chất thải được tạo ra bởi các

ngành công nghiệp bán dẫn và năng lượng

mặt trời, và giúp tái chế hơn 6000 tấn bùn

thải mỗi tháng. Trong thực tế, ở dạng vô định

hình của nó, silica được sử dụng để sản xuất

các vật liệu như silicon hoặc tạo các tấm

quang điện. Silicon bột, hydro, silic carbon và


silicon dioxide chiết xuất từ bùn sau đó được

sử dụng trong sản xuất pin lithium, sợi tổng

hợp và các sản phẩm khác. Các vật liệu dựa

trên silic có nhiều ứng dụng, bao gồm sản

xuất skate và lốp. Enrestec Inc, một công ty

công nghệ có trụ sở tại Pingtung County,

cũng tái chế chất thải của nó bằng cách chiết

xuất dầu, cacbon và sợi từ lốp xe đã sử dụng

để sản xuất nhiên liệu, sợi mới, bộ đồ lặn,

v.v...

Vào tháng 5 năm 2016, tạp chí Wall

Street Journal đã xuất bản một bài báo có tựa

đề "Đài Loan - hình mẫu quản lý chất thải"

trình bày sự biến đổi của Đài Loan từ "Đảo

rác" thành "Mô hình quốc tế thực sự", với tỷ

lệ tái chế 55% năm 2015, cao như ở Úc, Đức

hoặc Hàn Quốc. Phải thừa nhận rằng sự thành

công của phân loại và tái chế chất thải của

Đài Loan chủ yếu là do dân đã có hành vi có

trách nhiệm hơn. Tại Đài Bắc, văn hóa phân

loại và tái chế đã được hình thành và được

thực hiện nghiêm túc bởi toàn bộ dân số. Đối

mặt với một cuộc khủng hoảng chất thải

nghiêm trọng vào cuối những năm 1980 do

thiếu không gian lưu trữ, chính quyền Đài

Loan đã đưa ra chính sách phân loại và tái

chế chất thải một ưu tiên quốc gia vào giữa

những năm 1990. Chính quyền Đài Loan

thậm chí đã đi xa hơn với hành động trong

chính sách "không lãng phí và không bãi chôn

lấp". Mỗi ngày, khi những chiếc xe chở rác đi

qua, những người dân lặng lẽ chờ đợi ở phía

trước ngôi nhà của họ, vứt túi rác của họ vào

những thùng rác chở rác lớn. Chất thải ở Đài

Loan được chia thành 11 loại (so với 5 ở

Pháp), được thu thập bằng xe tải, một hệ

thống đôi khi phức tạp nhưng đã được thực

hiện. Đối với những người có công việc

không thuận lợi cho họ tham gia vào hoạt

động dân sự này, có những cách trợ giúp đặc

biệt đã được tạo ra.



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

LĨNH VỰC KHÁC

Tơ nhện tổng hợp chắc và dai hơn

Tơ nhện là một trong những vật liệu

chắc và dai nhất trong thế giới tự nhiên,

tương tự như một số hợp kim thép với độ bền

thậm chí còn hơn sợi Kevlar được dùng sản

xuất áo giáp chống đạn. Sự kết hợp giữa độ

bền và độ dẻo dai chưa từng có của tơ nhện

đã làm cho vật liệu được tạo ra từ protein này

trở nên hấp dẫn cho nhiều ứng dụng khác

nhau từ chỉ y tế siêu mỏng cho đến quần áo

chống đạn. Tuy nhiên, do đặc trưng lãnh thổ

và ăn thịt đồng loại của nhện, nên tơ nhện

không thể được sản xuất hàng loạt. Do vậy,

các ứng dụng thực tế vẫn chưa thành hiện

thực.

Trước đây, các nhà khoa học đã tạo ra

một số loại tơ nhện tổng hợp, nhưng không

thể thiết kế loại vật liệu có tất cả các tính chất

của tơ nhện tự nhiên. Đến nay, nhóm nghiên

cứu tại trường Đại học Washington đã tạo ra

vi khuẩn sản xuất tơ nhện sinh học tổng hợp

với hiệu quả ngang bằng nhện trong tự nhiên.

Phát hiện này có nhiều triển vọng trong tương

lai.

Nghiên cứu mới nêu rõ độ bền kéo và

dẻo dai của tơ nhện vẫn tương đối có liên

quan đến trọng lượng phân tử của nó. Phân tử

càng lớn, thì tơ càng bền chắc. PGS. Fuzhong

Zhang, đồng tác giả nghiên cứu cho biết:

“Mọi người đã biết về mối liên hệ này, nhưng

chỉ với các protein có kích thước nhỏ hơn.


Chúng tôi nhận thấy rằng thậm chí ở kích

thước lớn, mối liên hệ vẫn rất tốt”.

Một trong những thách thức lớn nhất

trước đây trong việc tạo ra tơ nhện sinh học

tổng hợp là tạo ra một lượng protein đủ lớn.

Đây là khó khăn lớn trên thực tế đòi hỏi một

cách tiếp cận hoàn toàn mới.

Christopher Bowen, một trong các tác

giả nghiên cứu cho rằng: “Chúng tôi đã bắt

đầu với những gì người khác đã làm để tạo

nên một chuỗi di truyền lặp. Trình tự ADN

được lập mô hình sau khi chuỗi di truyền ở

nhện sản sinh protein tơ. Về lý thuyết, chuỗi

di truyền càng lặp lại nhiều thì protein càng

lớn”.

Tuy nhiên, sau khi trình tự ADN đạt

đến một kích thước nhất định, PGS. Bowen

cho rằng vi khuẩn không thể xử lý nó, chúng

cắt chuỗi thành những mảnh nhỏ. Đó là vấn

đề các nhà khoa học đã vấp phải nhiều lần

trong những nỗ lực trước đây. Để khắc phục

trở ngại này, nhóm nghiên cứu đã bổ sung

một chuỗi di truyền ngắn vào ADN của tơ

nhện để thúc đẩy phản ứng hóa học giữa các

protein tạo thành, kết hợp chúng lại để tạo

nên một protein lớn hơn, thậm chí lớn chưa

từng có và được tinh lọc trước.

Bowen cho biết: “Chúng tôi đã tạo ra

protein cơ bản lớn gấp đôi bất cứ loại protein

nào trước đây”. Chuỗi protein tơ có kích

thước là 556 kDa. Trước đây, protein tơ nhện

sinh học tổng hợp lớn nhất là 285 kDa. Thậm

chí, các protein tơ nhện tự nhiên thường là

khoảng 370 kDa, dù trong một số trường hợp

ngoại lệ có thể lớn hơn một chút.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã quay

các protein tơ sinh học tổng hợp đặc biệt cỡ

lớn thành sợi có kích thước bằng khoảng 1/10

đường kính của sợi tóc người và kiểm tra các

tính chất cơ học của chúng. Tơ sinh học tổng

hợp này là tơ đầu tiên mô phỏng tơ nhện tự

nhiên về độ bền kéo (ứng suất tối đa cần để

làm đứt sợi), độ dai (tổng số năng lượng được

hấp thụ bởi sợi trước khi sợi đứt vỡ), cũng

như các thông số cơ học khác như mô-đun

đàn hồi và độ giãn.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu

đang tìm cách hướng tới việc định vị các sợi

tơ sinh học tổng hợp để thay thế vô số sợi

tổng hợp có nguồn gốc từ dầu mỏ được sử

dụng trong ngành công nghiệp. Bên cạnh đó,

các nhà khoa học cũng lên kế hoạch tiếp tục

khám phá các giới hạn của cách tiếp cận mới.

Ngoài sản xuất sợi tơ sinh học tổng hợp đầu

tiên để mô phỏng toàn bộ hiệu suất của tơ

nhện tự nhiên, thì nghiên cứu cho thấy độ bền

và độ dẻo dai của loại sợi này sẽ tiếp tục tăng

nếu có thể sản xuất được các protein lớn hơn.


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

Vật liệu phỏng sinh học làm giảm lực cản cho chất lỏng

Ảnh: Vật liệu có thể được thiết kế để đẩy chất

lỏng mà không cần lớp phủ khi được khắc bằng vi cấu trúc phỏng sinh học

Một phương pháp không cần lớp phủ

thân thiện với môi trường hiện đã được phát

triển để làm cho bề mặt rắn không thấm nước.

Đây là yếu tố rất quan trọng để vận chuyển

khối lượng lớn chất lỏng qua các đường ống.

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm khử

mặn và tái sử dụng nước thuộc trường Đại

học Khoa học và Công nghệ King Abdullah

(KAUST) đã thiết kế được các bề mặt lấy

cảm hứng từ thiên nhiên, giúp giảm lực cản

ma sát ở giao diện giữa bề mặt chất lỏng và

đường ống.

Mạng lưới đường ống có mặt khắp nơi

trong nhiều quy trình công nghiệp từ việc vận

chuyển dầu thô và dầu tinh lọc cho đến tưới


tiêu và khử mặn. Tuy nhiên, lực cản ma sát

tại giao diện giữa chất lỏng và chất rắn làm

giảm hiệu quả của các quy trình này.

Các phương pháp thông thường để

giảm lực kéo chỉ dựa vào lớp phủ hóa học,

thường bao gồm các hợp chất perfluorinated.

Khi sử dụng cho các bề mặt thô ráp, các lớp

phủ này có xu hướng bẫy khí tại giao diện

chất lỏng - chất rắn, làm giảm tiếp xúc giữa

bề mặt chất lỏng và chất rắn. Điều đó giúp

tăng cường khả năng bề mặt đẩy cả chất lỏng

chứa nước và dầu.

Himanshu Mishra, trưởng nhóm

nghiên cứu cho rằng nếu lớp phủ bị hư hại,

thì rắc rối nảy sinh và lưu ý rằng lớp phủ

phân hủy trong điều kiện mài mòn và nhiệt độ

cao. Vì vậy, nhóm nghiên cứu của Mishra đã

phát triển bề mặt vi cấu trúc không cần lớp

phủ để bẫy khí khi ngâm trong chất lỏng bằng

cách mô phỏng lớp da của bọ đuôi bật hay

Collembola, sinh vật giống côn trùng tìm thấy

trong đất ẩm ướt. Các nhà khoa học đã nghiên

cứu tại Phòng thí nghiệm chế tạo nano của

KAUST để khắc các lỗ siêu nhỏ với các cạnh

có hình nấm trên bề mặt silica trơn.

"Thông qua cấu trúc mới, chúng tôi có

thể hút khí bên dưới chất lỏng trong thời gian

dài mà không cần lớp phủ", đồng tác giả

Sankara Arunachalam nói. Không giống như

các khoang hình trụ đơn giản được làm đầy

trong vòng chưa đến 0,1 giây khi ngâm trong

dung môi hexadecane, các khoang phỏng sinh

học giữ lại khí bị mắc kẹt trong hơn

10.000.000 giây.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra

rằng áp suất hơi của các chất lỏng ảnh hưởng

đến bẫy khí này. Đối với các chất lỏng áp suất

hơi thấp như hexadecane, khí bị giữ lại còn

nguyên vẹn trong nhiều tháng. Đối với các

chất lỏng có áp suất hơi cao hơn như nước, sự

ngưng tụ của mao dẫn bên trong các khoang

làm gián đoạn khả năng bẫy khí về lâu dài.

Dựa vào các nguyên tắc thiết kế này,

các nhà khoa học đang nghiên cứu các

phương pháp có khả năng mở rộng để tạo ra

các khoang hình nấm cho các vật liệu rẻ tiền

như polyethylene terephthalate, để giảm lực

cản ma sát và khử mặn. "Nghiên cứu này đã

mở ra một số hướng đi thú vị cho nghiên cứu

cơ bản và nghiên cứu ứng dụng", Mishra kết

luận.



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

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học

Columbia, Mỹ mới đây đã tạo ra một loại sơn

phủ chất lượng cao từ polymer, giúp làm mát

các tòa nhà nhờ cơ chế phản quang và tản

nhiệt hiệu quả vượt trội.

Nguồn: Chemistryworld

Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí

Science ngày 27/9 cho thấy loại vật liệu mới

có thể hoạt động như một dạng điều hòa

không khí tự nhiên được pha trộn, nhuộm

màu và sơn phủ lên các mái nhà, tòa nhà, các

téc chứa nước, các phương tiện giao thông

hay thậm chí cả máy bay để làm mát.

Hợp chất mang tên PDRC, có cấu tạo

như một đám bọt xà phòng và có thể tản ra

một cách hiệu quả để phản ánh sáng Mặt

Trời.

PDRC hoạt động hiệu quả nhất nếu

phủ lên bề mặt có độ phản xạ với ánh nắng

Mặt Trời và bức xạ nhiệt cao.

Theo các nhà nghiên cứu, hiệu quả

phản xạ với ánh nắng Mặt Trời mà PDRC

mang lại cao hơn 96% so với những chất liệu

trước, trong khi hiệu quả tản nhiệt được cải

thiện tới 97%, giúp hạ đáng kể mức nhiệt so

với điều kiện bên ngoài.


Các thí nghiệm cho thấy việc dùng

chất liệu này sơn phủ bên ngoài giúp giảm

nhiệt độ trong phòng ở vùng sa mạc Arizona

khoảng 6 độ C trong khi tại Bangladesh là 3

độ C. Điều cho thấy khả năng làm mát có thể

phát huy ở mọi điều kiện thời tiết, dù ở sa

mạc hay ở vùng nhiệt đới.

Nhóm nhà nghiên cứu cũng tạo ra

những lớp sơn phủ đầy màu sắc bằng việc

nhuộm màu cho chất liệu mới



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

bẢn tin thÁng 10/2018 -...

Documents