Ξε-βράζοντας βραστά αβγά...

Εντάξει, δεν κατάφεραν ακριβώς να μετατρέψουν μια ομελέτα σε νωπά αβγά, πλησίασαν όμως ένα βήμα πιο κοντά : ερευνητές στις ΗΠΑ και την Αυστραλία μπορούν να επαναφέρουν πρωτεΐνες του βραστού αβγού στην αρχική, ρευστή τους κατάσταση, και υποστηρίζουν μάλιστα ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να έχει σημαντικές εφαρμογές στη βιομηχανία.

Το αβγό έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες, μεγάλα μόρια σαν αλυσίδες που διπλώνονται γύρω από τον εαυτό τους και παίρνουν περίπλοκα, προκαθορισμένα σχήματα σε τρεις διαστάσεις.

Οι περισσότερες πρωτεΐνες είναι ευαίσθητες στη θερμότητα, η οποία μπορεί να διαταράξει τους χημικούς δεσμούς που σταθεροποιούν την τρισδιάστατη δομή τους. Οι πρωτεΐνες τότε αποδιατάσσονται, ή «μετουσιώνονται», χάνουν δηλαδή το αρχικό τους σχήμα. Με λίγα λεπτά μαγείρεμα, οι πρωτεΐνες του αβγού τελικά ενώνονται και σχηματίζουν την ενιαία μάζα που ονομάζουμε σφιχτό αβγό.

«Ναι, καταφέραμε να ξε-βράσουμε ένα αβγό κότας» λέει τώρα ο Γκρέγκορι Ουάις, καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Άιρβινγκ.

«Στη δημοσίευσή μας, περιγράφουμε μια συσκευή που διαχωρίζει τις αποδιαταγμένες πρωτεΐνες και τους επιτρέπει να διπλωθούν εκ νέου (στο αρχικό τους σχήμα). Ξεκινήσαμε με ασπράδια που είχαμε βράσει για 20 λεπτά και καταφέραμε να επαναφέρουμε μια βασική πρωτεΐνη του αβγού στη λειτουργική της κατάσταση» αναφέρει ο ερευνητής.

Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση ChemBioChem, αφορά την πρωτεΐνη λυσοζύμη, ένα διάφανο συστατικό του αβγού.

Στο πρώτο βήμα της διαδικασίας, οι ερευνητές πρόσθεσαν στα βραστά ασπράδια μια ουσία που βασίζεται στην ουρία, η οποία σπάει τους δεσμούς των πρωτεϊνών και υγροποιεί το στερεοποιημένο υλικό. Σε μικροσκοπικό επίπεδο, όμως, οι πρωτεΐνες παρέμεναν σβολιασμένες.

Στο επόμενο στάδιο, τα υγροποιημένα βραστά ασπράδια ανακινήθηκαν βίαια σε μια «συσκευή δίνης» που σχεδίασαν οι ίδιοι οι ερευνητές. Οι μηχανικές τάσεις που αναπτύχθηκαν ανάγκασαν τις πρωτεΐνες να επανέλθουν στην αρχική τους μορφή.

Η αλήθεια είναι ότι η επαναφορά της λυσοζύμης στην αρχική της κατάσταση είναι δυνατή και με άλλες, χημικές μεθόδους, ωστόσο ο Δρ Ουάις επισημαίνει ότι η τεχνική της ομάδας του είναι απλούστερη, φθηνότερη και 100 φορές ταχύτερη.

«Η μέθοδος αυτή [...] θα μπορούσε να μεταμορφώσει τη βιομηχανική και ερευνητική παραγωγή πρωτεϊνών» γράφει η ερευνητική ομάδα. Η τεχνική θα μπορούσε να εφαρμοστεί για την ανάκτηση πολύτιμων πρωτεϊνών που μέχρι σήμερα θεωρούνται άχρηστες επειδή έχουν χάσει το σχήμα τους.

Για παράδειγμα, ορισμένα αντισώματα που χρησιμοποιούνται κατά του καρκίνου είναι δύσκολο να παραχθούν με τη συμβατική μέθοδο των γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων, καθώς έχουν την τάση να αποδιατάσσονται και να αχρηστεύονται.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι φαρμακοβιομηχανίες είναι αναγκασμένες να παράγουν τα αντισώματα σε καλλιέργειες κυττάρων από ωοθήκες χάμστερ. Η χρήση αυτού του μέσου περιορίζει το πρόβλημα, είναι όμως δαπανηρή και χρονοβόρα.

Η νέα τεχνική επαναφοράς των πρωτεϊνών, λένε οι ερευνητές, θα επέτρεπε την ανάκτηση και αξιοποίηση αντισωμάτων που παράγονται από φθηνά βακτήρια.

Σημαντικά οφέλη θα μπορούσαν να έχουν και άλλοι βιομηχανικοί χρήστες πρωτεϊνών, όπως οι τυροκόμοι και οι γεωργοί.

Ελπίζοντας ότι η μέθοδος θα έχει ευρείες εφαρμογές στη βιομηχανία, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια έχει ήδη καταθέσει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.

Πηγή : in.gr

Τα δόντια της πεταλίδας το ισχυρότερο βιολογικό υλικό στη Γη

Τα δόντια της κοινής πεταλίδας των θαλασσών αποκτούν πλέον τον τίτλο του πιο δυνατού βιολογικού υλικού που είναι μέχρι στιγμής γνωστό στον άνθρωπο, εκθρονίζοντας πλέον τον μεταξένιο ιστό της αράχνης από το βάθρο του.

Οι πεταλίδες διαθέτουν στη γλώσσα τους μικροσκοπικά δόντια μήκους μικρότερου του ενός χιλιοστού, με τα οποία αποσπούν τροφή από τα βράχια ή ανοίγουν ρωγμές μέσα στις οποίες χώνονται. Τα δόντια αποτελούνται από ένα μίγμα μετάλλων και πρωτεΐνης, το οποίο Βρετανοί επιστήμονες δοκίμασαν στο εργαστήριο και βρήκαν ότι είναι τρομερά ισχυρό, σχεδόν τόσο δυνατό, όσο τα πιο ισχυρά υλικά που έχει φτιάξει ο άνθρωπος.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον δρ. Άζα Μπάρμπερ της Σχολής Μηχανικής του Πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ αναφέρουν ότι η μελέτη του μυστικού της πεταλίδας μπορεί να βοηθήσει μελλοντικά στο να βελτιωθούν περαιτέρω - να γίνουν πιο ελαφρά και ανθεκτικά- διάφορα τεχνητά συνθετικά υλικά που χρησιμοποιούνται στα αεροπλάνα, στα πλοία και στα αυτοκίνητα, καθώς και στα σφραγίσματα των δοντιών.

«Η βιολογία, αποτελεί μεγάλη πηγή έμπνευσης για έναν μηχανικό. Αυτά τα δόντια (πεταλίδας) είναι φτιαγμένα από πολύ μικρές ίνες, διατεταγμένες με ένα συγκεκριμένο τρόπο. Πρέπει να δημιουργήσουμε δικές μας υλικές δομές ακολουθώντας τις ίδιες σχεδιαστικές αρχές», δήλωσε ο Άζα Μπάρμπερ. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Interface»

Τα πειράματα

Τα εργαστηριακά πειράματα έδειξαν πως τα δόντια πεταλίδας είναι έως πέντε φορές πιο δυνατά από το μετάξι της αράχνης (υπάρχουν διάφορα είδη μεταξιού με διαφορετική αντοχή), θέτοντας έτσι ένα νέο ρεκόρ δύναμης υλικού στο πεδίο της βιολογίας. Το δόντι πεταλίδας αντέχει σε πίεση περίπου πέντε γιγαπασκάλ (GΡa), όσο η πίεση που απαιτείται για να μετατραπεί ο άνθρακας σε διαμάντι στο υπέδαφος της Γης. Συγκριτικά, το πιο δυνατό μετάξι φθάνει τα τέσσερα γιγαπασκάλ (το κοινό μετάξι έχει μόνο 1,3 GPa), το μπαμπού το ένα γιγαπασκάλ, ενώ τα ανθρώπινα οστά και δόντια έχουν μόνο 0,7 και 0,5 GΡa αντίστοιχα.

Σε σχέση με τα ανθρωπογενή υλικά, τα δόντια πεταλίδας, που έχουν ως βασικό υλικό τον γκετίτη (goethite, ένα ορυκτό που περιέχει σίδηρο), είναι πιο γερά από τις ίνες Κέβλαρ από τις οποίες φτιάχνονται τα αλεξίσφαιρα γιλέκα και κράνη και σχεδόν τόσο γερά όσο τα καλύτερα ανθρακονήματα που χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική.

Η πεταλίδα είναι γαστερόποδο μαλάκιο, με πιο γνωστό είδος το εδώδιμο Patella cerulea, που ζει και στις ελληνικές ακτές. Το όστρακό της έχει σχήμα κώνου, με ακτινωτές προεξοχές στην εξωτερική επιφάνειά του και δόντια στην περιφέρειά του. Οι πεταλίδες ουσιαστικά είναι θαλάσσια σαλιγκάρια, που ζουν στα ρηχά. Προσκολλώνται στους βράχους, όπως τα μύδια και τα στρείδια, και για να προστατευθούν από την ξηρασία στη διάρκεια της αμπώτιδας, σκάβουν ένα μικρό κοίλωμα στα βράχια. Όταν γίνεται πλημμυρίδα, έρπουν και πάλι στην αρχική θέση τους.

Πηγή : Βήμα Science

Μετά το γραφένιο, ο ξάδελφός του το πυριτένιο

Το πυριτένιο είναι φύλλα πυριτίου με πάχος ενός ατόμου

 (Πηγή: Li Tao et al. / Nature Nanotechnology)  

Διεθνής ομάδα ερευνητών παρουσιάζει το πρώτο τρανζίστορ από πυριτένιο, μια μορφή πυριτίου που παίρνει τη μορφή φύλλων με πάχος ενός μόλις ατόμου. Το υποσχόμενο νέο υλικό, το οποίο δημιουργήθηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο το 2009, θα μπορούσε να αντικαταστήσει το συμβατικό πυρίτιο στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές.

Το πυριτένιο είναι μέλος μιας νέας κατηγορίας δισδιάστατων υλικών, από τα οποία το διασημότερο είναι αναμφίβολα το γραφένιο, μια παραλλαγή του γραφίτη αποτελούμενη από μονοατομικά φύλλα άνθρακα.

Το γραφένιο είναι το ανθεκτικότερο υλικό που γνωρίζει ο άνθρωπος. Είναι επίσης ο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού, και πολλοί πιστεύουν ότι θα αντικαταστήσει τελικά το πυρίτιο στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Η αξιοποίησή του συναντά ωστόσο εμπόδια. Σε αντίθεση με το πυρίτιο, το γραφένιο δεν διαθέτει το λεγόμενο ενεργειακό διάκενο -ένα ενεργειακό εμπόδιο το οποίο πρέπει να υπερβούν τα ηλεκτρόνια για να δημιουργήσουν ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπλέον, η χρήση του θα απαιτούσε εκτεταμένες αλλαγές στα εργοστάσια της βιομηχανίας ημιαγωγών.

Το πυριτένιο θα μπορούσε να δώσει λύσει, πιστεύουν οι ερευνητές που παρουσιάζουν το πρωτοποριακό τρανζίστορ στην επιθεώρηση "Nature Nanotechnology".

Το βασικό εμπόδιο που έπρεπε να ξεπεράσουν οι ερευνητές, είναι η ευαισθησία του πυριτένιου στον αέρα -η συσκευή που δημιούργησαν άντεξε για μόλις δύο λεπτά.

Σε πρώτη φάση, η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και στο ιταλικό Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής και Μικροσυστημάτων δημιούργησε πυριτένιο αφήνοντας ατμό πυριτίου να επικαθίσει σε ένα λεπτό φύλλο αργύρου μέσα σε θάλαμο κενού. Τα φύλλα πυριτένιου καλύφθηκαν στη συνέχεια με ένα στρώμα αλουμίνας και τοποθετήθηκαν σε μια βάση από οξειδωμένο πυρίτιο. Το τελικό βήμα της διαδικασίας ήταν η προσεκτική αφαίρεση ενός μέρους του αργύρου έτσι ώστε να μείνει εκτεθειμένη μια λωρίδα από πυριτένιο.

Στα δύο λεπτά που λειτούργησε η συσκευή μέχρι το πυριτένιο να διαλυθεί από τον αέρα, οι ερευνητές πρόλαβαν να μετρήσουν τις ιδιότητές του. Επιβεβαίωσαν ότι το νέο υλικό δεν είναι τόσο καλός αγωγός του ηλεκτρισμού όσο το γραφένιο, διαθέτει όμως το απαραίτητο ενεργειακό διάκενο.

Το μέλλον να δείξει αν είναι δυνατή η κάλυψη του πυριτένιου με άλλα υλικά προκειμένου να λειτουργεί προστατευμένο από την ατμόσφαιρα.
Η ίδια πειραματική προσέγγιση θα μπορούσε πάντως να εφαρμοστεί και σε ένα άλλο υλικό που διαλύεται στον αέρα, μια δισδιάστατη μορφή του γερμανίου που ονομάζεται γερμανένιο.

Το μειονέκτημα του γερμανενίου είναι ότι η παραγωγή του αυτή τη στιγμή κυμαίνεται σε πολύ χαμηλά επίπεδα.

Πηγή : in.gr