Последние новости
Главная / Медицина / Бактерия против вирусов: как помешать комарам инфицировать людей?

Бактерия против вирусов: как помешать комарам инфицировать людей?

Укусы комаров не только раздражают, но и могут быть действительно опасны – эти насекомые переносят опасные болезни, многие из которых могут быть смертельными для человека. Казалось бы, опасные комары живут достаточно далеко, и поэтому жители, например, средней полосы могут быть от них защищены – но глобальное потепление приводит к тому, что насекомые постепенно могут расширять свой ареал обитания, и в результате могут пострадать люди, не выработавшие иммунитета к укусам таких комаров и восприимчивые к заболеваниям. Aedes aegypti и Aedes albopictus являются переносчиками лихорадки денге и чикунгунья, вируса Зика, желтой лихорадки. Ежегодно в результате укусов этих комаров заболевает свыше 100 миллионов человек. Вакцины постоянно совершенствуются, но существует и другой путь решения проблемы – это контроль популяции комаров и их способности к заражению.

Как выяснили ученые, этот путь можно реализовать с помощью бактерий. Еще в 2008 году исследователи обнаружили, что бактерии Wolbachia pipientis могут защищать дрозофил от вирусов. Эти микроорганизмы способны оказывать самое разнообразное влияние на организм насекомого, в котором они «живут» — от увеличения количества яиц в кладке до смены пола. Обычно Wolbachia pipientis не заражает комаров, но эксперименты в лабораторных условиях показали, что у Aedes aegypti вольбахии снижают интенсивность репликации вирусов. Соответственно, зараженные комары были менее опасны в качестве переносчиков этих вирусов. Существует две теории, объясняющие причины снижения вирулентности: или вольбахии повышают устойчивость насекомых к вирусам, или они лишают эти вирусы нужных им питательных веществ.

У комаров кусаются и переносят болезни только самки. Таким образом, самый оптимальный способ уменьшить активность вируса – сконцентрироваться на ограничении его распространения среди самок. Вольбахии передаются от самки комара к ее потомству, и, если самка заражена – потомство с большой вероятностью не будет переносить смертельные вирусы. Такой подход уже используется в программе борьбы с лихорадкой денге. Другой вариант – это заражение самцов комаров. Он базируется на феномене под названием «цитоплазматическая несовместимость». Если самка не заражена вольбахией, то и ее потомство будет здоровым. Однако гены инфицированного самца изменяются таким образом, что его потомство может выжить только в том случае, если оно будет инфицировано. Таким образом, самка откладывает яйца, которые будут нежизнеспособными, эмбрионы погибнут, не успев развиться. Поскольку самки сохраняют сперму самцов в себе, чтобы оплодотворять будущие яйца (то есть первый самец, спарившийся с самкой, станет отцом всего ее потомства), то все потомство такой самки будет нежизнеспособно. Еще один вариант – это генетическая модификация самцов комаров таким образом, чтобы их потомство сразу умирало.

Каждый из подходов имеет свои преимущества. Инфицирование самок позволяет точечно сократить популяцию комаров в заданном районе, а инфицирование самцов – уменьшить количество комаров в целом.

видеоэкскурсиями звезд

Смотрите также

Новый квантовый материал: теллурид марганца и висмута

Новый квантовый материал: теллурид марганца и висмута
Монокристалл материала марганцево-висмут-теллурид длиной чуть менее миллиметра. Это первый антиферромагнитный топологический изолятор. (Изображение: А. Исаева, TU Dresden / Лейбниц IFW)

Международный консорциум химиков и физиков открыл новый тип квантового материала с магнитными и топологическими свойствами. Это особенно интересно для применений в спинтронике, двумерном магнетизме и квантовом транспорте, поскольку не требует легирования и сильных внешних магнитных полей.

С момента своего открытия в 2009 году топологические изоляторы стали горячей темой в физике материалов. Что в них особенного, так это то, что они могут действовать как изоляторы и как электрические проводники одновременно. Хотя внутри кристаллов имеется электроизоляционное состояние, поверхности кристаллов являются электропроводящими.

Большой научный интерес к топологическим изоляторам связан с новыми квантовыми состояниями, которые можно наблюдать в этом классе материалов. Как своего рода питательная среда для новых квазичастиц и экзотических квантовых явлений, они представляют собой серьезную проблему для теоретического описания, а также для синтеза и экспериментальных исследований.

Особые усилия предпринимаются для изучения взаимодействия топологических фаз в магнитных топологических изоляторах. Исследователи из Института исследования твердого тела и материалов им. Лейбница в Дрездене и ТУ Дрездена разработали методику, которая использовалась для выращивания первых монокристаллов магнитного топологического материала теллурида марганца висмута.

Это вещество структурно сходно с классическим топологическим изолятором, теллуридом висмута, но также имеет периодическую подрешетку из атомов марганца. При температуре ниже 24 Кельвин эти атомы марганца образуют упорядоченную трехмерную магнитную решетку.

Коллеги по теории из Испании обнаружили, что существенные топологические свойства теллурида марганца-висмута обусловлены тригональной кристаллической структурой и антиферромагнитной связью промежуточных слоев. Нетривиальная топология проявляется в поверхностных состояниях, которые экспериментаторы из Вюрцбурга и Санкт-Петербурга изучали независимо друг от друга с помощью фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением.

Все части этой головоломки кратко изложены в недавно опубликованной статье в журнале Nature. В результате подтверждается, что теллурид марганца висмута является первым антиферромагнитным топологическим изолятором ниже его температуры Нееля, то есть в температурном диапазоне, в котором устанавливается длиннопространственный магнитный порядок.

Это открытие имеет большое значение для возможного применения топологических изоляторов. Новый материал висмут-марганец-теллурид открывает возможность обойтись без легирования и сильных внешних магнитных полей, так как магнетизм уже внутренне заложен в стехиометрическом соединении.

МеткиКвантовая физика

По материалам

new-science.ru

Новый квантовый материал: теллурид марганца и висмута
Монокристалл материала марганцево-висмут-теллурид длиной чуть менее миллиметра. Это первый антиферромагнитный топологический изолятор. (Изображение: А. Исаева, TU Dresden / Лейбниц IFW)

Международный консорциум химиков и физиков открыл новый тип квантового материала с магнитными и топологическими свойствами. Это особенно интересно для применений в спинтронике, двумерном магнетизме и квантовом транспорте, поскольку не требует легирования и сильных внешних магнитных полей.

С момента своего открытия в 2009 году топологические изоляторы стали горячей темой в физике материалов. Что в них особенного, так это то, что они могут действовать как изоляторы и как электрические проводники одновременно. Хотя внутри кристаллов имеется электроизоляционное состояние, поверхности кристаллов являются электропроводящими.

Большой научный интерес к топологическим изоляторам связан с новыми квантовыми состояниями, которые можно наблюдать в этом классе материалов. Как своего рода питательная среда для новых квазичастиц и экзотических квантовых явлений, они представляют собой серьезную проблему для теоретического описания, а также для синтеза и экспериментальных исследований.

Особые усилия предпринимаются для изучения взаимодействия топологических фаз в магнитных топологических изоляторах. Исследователи из Института исследования твердого тела и материалов им. Лейбница в Дрездене и ТУ Дрездена разработали методику, которая использовалась для выращивания первых монокристаллов магнитного топологического материала теллурида марганца висмута.

Это вещество структурно сходно с классическим топологическим изолятором, теллуридом висмута, но также имеет периодическую подрешетку из атомов марганца. При температуре ниже 24 Кельвин эти атомы марганца образуют упорядоченную трехмерную магнитную решетку.

Коллеги по теории из Испании обнаружили, что существенные топологические свойства теллурида марганца-висмута обусловлены тригональной кристаллической структурой и антиферромагнитной связью промежуточных слоев. Нетривиальная топология проявляется в поверхностных состояниях, которые экспериментаторы из Вюрцбурга и Санкт-Петербурга изучали независимо друг от друга с помощью фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением.

Все части этой головоломки кратко изложены в недавно опубликованной статье в журнале Nature. В результате подтверждается, что теллурид марганца висмута является первым антиферромагнитным топологическим изолятором ниже его температуры Нееля, то есть в температурном диапазоне, в котором устанавливается длиннопространственный магнитный порядок.

Это открытие имеет большое значение для возможного применения топологических изоляторов. Новый материал висмут-марганец-теллурид открывает возможность обойтись без легирования и сильных внешних магнитных полей, так как магнетизм уже внутренне заложен в стехиометрическом соединении.

МеткиКвантовая физика

По материалам

new-science.ru

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Группа ученых-медиков и инженеров из университета Аделаиды, Австралия, и университета Штутгарта, Германия, разработали и создали опытный образец устройства, толщиной с человеческий волос, которое можно назвать самой маленькой камерой и самым маленьким трехмерным сканером в мире на сегодняшний день. Во время испытаний эта камера была помещена внутрь сосудов кровеносной системы подопытных грызунов и созданные при ее помощи трехмерные изображения, обладающие очень высокой разрешающей способностью, позволили напрямую увидеть внешние признаки некоторых заболеваний.

Основой этой камеры является нить тончайшего оптоволокна, заключенная в специальную защитную оболочку. При помощи технологии трехмерной микропечати на торце оптоволокна создано зеркало, расположенное под углом в 45 градусов к плоскости волокна, и крошечная линза, диаметр которой равен 0.13 миллиметра, слишком маленькая для того, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом.

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Второй конец оптоволокна подключен с устройством-сканером оптической когерентной томографии (optical coherence tomography, OCT). Технология OCT — это технология 3D-сканирования, разработанная изначально для составления «карт» сетчатки глаза, в ней используется свет близкого инфракрасного диапазона, позволяющий «заглянуть» вглубь тканей, измеряя разницу между опорным и сканирующим лучами света. В результате этого получаются трехмерные изображения, на которых видно не только поверхность, но и структуру тканей под поверхностью в высочайшей разрешающей способности.

Получившееся устройство, эндоскоп, является настолько маленьким, что его можно ввести внутрь кровеносного сосуда, медленно вращая и перемещая вдоль, получать изображение внутренней поверхности сосуда и тканей на глубину в половину миллиметра. Это, в свою очередь, позволяет увидеть микротрещины, отложения жиров, холестерина и других веществ, которые «растут» на стенках кровеносных сосудов и являются причиной многих заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Как уже упоминалось выше, первые испытания крошечного эндоскопа были проведены на подопытных грызунах, после чего было получено добро на испытания системы на человеке. Эти испытания показали, что использование линзы, изготовленной при помощи высокоточного метода, позволяет сканеру получать глубину изображения в пять раз большую, чем это могут обеспечить подобные устройства, созданные ранее. Более того, гибкость и миниатюрность устройства позволит проникнуть и произвести сканирование в самых труднодоступных местах и получить изображение не только кровеносных сосудов, но и нервных тканей, к примеру.

Машины-монстрывсе о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Группа ученых-медиков и инженеров из университета Аделаиды, Австралия, и университета Штутгарта, Германия, разработали и создали опытный образец устройства, толщиной с человеческий волос, которое можно назвать самой маленькой камерой и самым маленьким трехмерным сканером в мире на сегодняшний день. Во время испытаний эта камера была помещена внутрь сосудов кровеносной системы подопытных грызунов и созданные при ее помощи трехмерные изображения, обладающие очень высокой разрешающей способностью, позволили напрямую увидеть внешние признаки некоторых заболеваний.

Основой этой камеры является нить тончайшего оптоволокна, заключенная в специальную защитную оболочку. При помощи технологии трехмерной микропечати на торце оптоволокна создано зеркало, расположенное под углом в 45 градусов к плоскости волокна, и крошечная линза, диаметр которой равен 0.13 миллиметра, слишком маленькая для того, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом.

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Второй конец оптоволокна подключен с устройством-сканером оптической когерентной томографии (optical coherence tomography, OCT). Технология OCT — это технология 3D-сканирования, разработанная изначально для составления «карт» сетчатки глаза, в ней используется свет близкого инфракрасного диапазона, позволяющий «заглянуть» вглубь тканей, измеряя разницу между опорным и сканирующим лучами света. В результате этого получаются трехмерные изображения, на которых видно не только поверхность, но и структуру тканей под поверхностью в высочайшей разрешающей способности.

Получившееся устройство, эндоскоп, является настолько маленьким, что его можно ввести внутрь кровеносного сосуда, медленно вращая и перемещая вдоль, получать изображение внутренней поверхности сосуда и тканей на глубину в половину миллиметра. Это, в свою очередь, позволяет увидеть микротрещины, отложения жиров, холестерина и других веществ, которые «растут» на стенках кровеносных сосудов и являются причиной многих заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Как уже упоминалось выше, первые испытания крошечного эндоскопа были проведены на подопытных грызунах, после чего было получено добро на испытания системы на человеке. Эти испытания показали, что использование линзы, изготовленной при помощи высокоточного метода, позволяет сканеру получать глубину изображения в пять раз большую, чем это могут обеспечить подобные устройства, созданные ранее. Более того, гибкость и миниатюрность устройства позволит проникнуть и произвести сканирование в самых труднодоступных местах и получить изображение не только кровеносных сосудов, но и нервных тканей, к примеру.

Машины-монстрывсе о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *