Может показаться, что стоматологические лазеры способны заменить все традиционные методики и инструменты, но это не так. Тем не менее с их помощью действительно можно выполнять широкий спектр терапевтических и хирургических манипуляций:

• Десенсибилизацию шеек зубов при рецессии десны и клиновидном дефекте за счёт оплавления эмали, запечатывающей дентинные канальцы и нервные окончания.
• Перекрытие здоровой пульпы при случайном вскрытии пульповой камеры, позволяющее избежать ненужного эндодонтического лечения и сохранить витальность зуба.
• Реструктуризацию кариозного дентина при глубоком кариесе с условием, что пульпа не затронута патологическим процессом.
• Депульпизацию — выпаривание поражённой инфекцией пульпы с одновременным запечатыванием дентинных канальцев и стерилизацией корневого канала.
• Высвобождение ретинированных зубов путём рассечения десневой ткани для их последующего удаления или установки брекет-системы.
• Оперкулэктомию — иссечение десневых карманов, возникающих при дефектах прорезывания зубов.
• Лечение герпетического и афтозного стоматита за счёт карбонизации патологических участков, снижающей до минимума риск их рецидивов.
• Удаление доброкачественных новообразований десневой ткани, таких, как фибромы, гемангиомы, папилломы, ретенционные кисты и эпулисы, гипертрофия десны, коррекция уздечек губ и языка.
• Санацию ротовой полости, удаление бактериальной плёнки.
• Отбеливание зубной эмали с помощью кислородсодержащего геля: при воздействии на него лазерного луча высвобожденный кислород проникает в твёрдые ткани зуба, разрушая пигменты.

Терапевтическое действие лазера основано на нагреве биологических тканей. Если упростить — лазерное излучение в зависимости от длины волны поглощается различными веществами, содержащимися в тканях, например, гемоглобином, гидроксиапатитом и т. д. Из-за их нагрева начинает быстро закипать и испаряться окружающая вода, из-за чего в мягких тканях разрушаются клеточные мембраны, а в твёрдых происходит микровзрыв пара (особенно если лазер мощный и работает в импульсном режиме). Благодаря этому лазер эффективно разрезает живые ткани, на данном эффекте основано и его бактерицидное действие. А из-за кратковременного воздействия лазерный луч просто не успевает сильно нагреть глубоко расположенные области.
В то же время удалить с помощью диодного лазера зубной камень нельзя: ему просто не хватит мощности. Что такое твёрдый налёт на зубах? Это поначалу незаметная шероховатая бактериальная плёнка, на которую потом налипают микрочастицы пищи, другие бактерии. А тут ещё слюна с её богатым минеральным фоном даёт минерализацию, обызвествление налёта. Так и получается твёрдый зубной камень в виде эдакого слоёного пирога из минералов, частиц пищи и бактерий. Он может быть окрашен в различный цвет в зависимости от того, какие процессы происходят в ротовой полости.
Например, если у пациента — рефлюкс или изжога, то из желудка в рот попадает кислота, и налёт становится ярко-жёлтым. Часто встречается тёмно-коричневый, зелёный, чёрный, даже синий зубной камень.
Так вот, сформировавшийся твёрдый зубной налёт очень прочно схватывается с поверхностью зуба, поэтому мощности диодного лазера и не хватает. Теоретически с этой задачей справился бы более мощный эрбиевый лазер.
Преимущества лазера в стоматологии
Не нужны антибиотики. На 100 %, конечно, мы их не исключаем в комбинации с лазером, но очень сократили вероятность использования каких-то серьёзных медикаментозных средств.
Уменьшаются болезненные ощущения. Лазер термически воздействует на ткани зуба и периодонта. Однако при кратковременном (импульсном) воздействии лазерного луча нагревается только тот участок тканей, которые непосредственно поглощают его энергию. Этого достаточно для возникновения терапевтического «микровзрыва», а более глубокие и чувствительные ткани вроде пульпы просто не успевают сильно нагреться. Кроме того, лазер не контактирует с зубом, челюстью и дёснами механически, не вызывает вибрацию, которая может раздражать нервные окончания. Благодаря этому пациент не испытывает болезненных ощущений, аналогичных тем, которые возникают при непосредственных механических манипуляциях, таких, как сверление бормашиной, кюретаж, полировка и т. д. Особенно это полезно при работе с детьми и пациентами, которым противопоказана анестезия.
Точное воздействие. Зона непосредственного воздействия лазера на ткани чётко ограничена световым пятном луча. Близлежащие ткани нагреваются не более чем на 2 ᵒС, при коротком импульсном воздействии этого нагревания вообще может не быть. Поэтому травматизация и связанные с ней болезненность, отёчность здоровых тканей при лазерных процедурах минимальны.
Отсутствуют кровотечения. При рассечении лазерным лучом мягких тканей, насыщенных кровеносными сосудами, края раны мгновенно коагулируются и запечатываются, останавливая кровотечение. Кроме того, лазерное излучение оказывает на ткани комплексное биостимулирующее действие, запуская механизм регенерации и пролиферации клеток, реминерализации зубной эмали.
Уменьшаются десневые карманы. Лазерный луч как бы запечатывает их, а это одна из главных задач пародонтолога — очистить карман и уменьшить его. То есть в это пространство меньше забиваются пища и инфекции, его легче очищать во время каждодневной гигиены полости рта.
Можно использовать в детской стоматологии. Отсутствие непосредственного физического контакта, вибраций и связанных с ними неприятных и болезненных ощущений, шума, неприятного запаха и других спутников традиционных способов лечения зубов и дёсен делает лазер очень удобным в терапии заболеваний ротовой полости у детей. Например, им можно бескровно, без скальпеля и накладывания швов, проводить пластику уздечек десны.
Источник: https://dzen.ru/

Ученые из ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова и Института аналитического приборостроения РАН разработали технологию создания светящихся микрочастиц с нанокристаллами на основе серебра, индия и серы. В отличие от традиционных органических красителей, подобные частицы менее токсичны и более устойчивы к лазерному излучению. В биомедицине их можно использовать для визуализации внутри сосудов, определения кровотока, а также в качестве носителей лекарств и ферментов. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Omega.
Микрочастицы, испускающие свет под влиянием электромагнитного излучения, используются для разработки биосенсоров и оптики. Благодаря их свечению можно в реальном времени следить за адресной доставкой лекарств в организме, а также распознавать опухоли, регистрируя свечение скоплений белков-антигенов вокруг раковых клеток.
Вместо традиционных органических красителей добиться более яркой флуоресценции микрочастиц позволяют квантовые точки — мельчайшие кристаллы материалов, способных проводить ток под воздействием температуры или света. К таким материалам относятся, например, кремний, кадмий, селен и другие полупроводники. Под действием ультрафиолетового излучения электроны в квантовых точках возбуждаются до состояния с более высокой энергией, которую затем высвобождают в виде фотонов. Это и создает явление флуоресценции.
В ИТМО предложили метод получения светящихся малотоксичных полимерных микрочастиц с квантовыми точками на основе формирования изолированных капель вещества в потоке микроскопических объемов жидкости. Исследование проведено совместно с Санкт-Петербургским национальным исследовательским Академическим университетом имени Ж.И. Алферова РАН и Институтом аналитического приборостроения РАН. Первым автором научной статьи стала выпускница магистерской программы «Физика и технология наноструктур» ИТМО Камилла Курасова.
Ученые спроектировали в лабораторных условиях систему пересекающихся каналов, которая работает с малыми объемами жидкостей и позволяет ими управлять. Устройство создает полимерные микросферы с квантовыми точками внутри — нанокристаллами на основе серебра, индия и серы. Размеры сфер сопоставимы с толщиной человеческого волоса — 55-95 микрометров.
Для стимуляции свечения микрочастиц квантовые точки возбуждали с помощью лазера, а затем фиксировали интенсивность флуоресценции и время ее затухания. Новый подход ученых позволил добиться получения ярко светящихся частиц, устойчивых к лазеру. Благодаря этому можно неоднократно возбуждать частицы и проводить на их основе длительные эксперименты, сохраняя при этом светимость. А вот время свечения квантовых точек в полимерных микросферах сократилось до 3,5 наносекунд. Это в десятки раз меньше, чем свечение в тонкой полимерной пленке. Короткий интервал свечения позволит увеличить точность мониторинга процессов в человеческом организме, так как чем меньше квантовая точка находится в возбужденном состоянии, тем меньше на нее влияет окружающая среда.
«Предложенный подход создания микрочастиц может найти широкое применение в биомедицинских приложениях. Обычно квантовые точки изготавливают из токсичных тяжелых металлов и растворяют в агрессивных средах, мы же использовали малотоксичные квантовые точки. Это позволит использовать наши микросферы с квантовыми точками в качестве инструментов для определения кровотока, внутрисосудистой визуализации, в качестве носителей лекарств и ферментов, для калибровки приборов и так далее», — рассказал Антон Старовойтов, доцент, старший научный сотрудник лаборатории «Фотофизика поверхности» Международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО.
Исследование полученных микрочастиц продолжается. Ученые вводят их в организм лабораторных животных и вызывают флуоресценцию квантовых точек лазером или светодиодами. Необходимо убедиться, что полимерные микрочастицы с квантовыми точками малотоксичны. В случае положительного результата речь может пойти о тестировании разработки на людях.
Исследование поддержано грантом РНФ №22-72-10057.

Источник: https://news.itmo.ru/

Команда инженеров из Университета науки и технологии Китая разработала новый способ кодирования данных на алмазе. Он позволяет добиться более высокой плотности.
Предыдущие исследования доказали, что можно хранить данные на алмазе. Он гораздо более долговечен, чем обычные носители. Но ранее таким образом удавалось закодировать лишь незначительное количество информации.
Авторы новой разработки использовали фрагменты алмаза длиной всего несколько миллиметров. Лазер удалил с поверхности камня отдельные атомы углерода, оставив крошечные полости. Эти полости при воздействии другого лазера проявляют определенный уровень яркости.
Регулируя уровни энергии пишущего лазера, ученые смогли отрегулировать степень яркости конкретного участка на алмазе при удалении определенного количества атомов. Таким образом, данные могут храниться в виде пустых областей с различными уровнями яркости. Лазерный считыватель позволяет их декодировать.
Ученые закодировали сохраненные изображения на крошечном алмазном чипе. Оказалось, что точность метода достигает 99%. При этом на алмазном диске можно хранить объем данных, эквивалентный объему 2 тысяч дисков Blu-ray. В настоящее время метод экономически нецелесообразен из-за высокой стоимости. Но в будущем его можно использовать для научных задач, сообщает Nature Photonics.
Источник: https://mir24.tv/

Ключ к высокочувствительному обнаружению загрязнителей
Учёные из Института науки о свете Общества Макса Планка (MPL) разработали лазерную технологию для точного обнаружения и мониторинга загрязняющих веществ в атмосфере, включая метан, который является ключевым фактором глобального потепления. Эта система использует мощный иттербиевый тонкодисковый лазер для управления оптическим параметрическим генератором (OPO), генерируя стабильные импульсы в коротковолновом инфракрасном (SWIR) спектральном диапазоне.
Обнаружение короткоживущих загрязнителей, таких как метан, представляет собой сложную задачу из-за помех со стороны водяного пара и их присутствия в атмосфере. Однако, нацелившись на диапазон SWIR, где загрязняющие вещества, такие как метан, поглощают сильно, а поглощение воды остаётся минимальным, новая лазерная система обеспечивает беспрецедентную чувствительность и точность обнаружения.
Центральным элементом этой инновации является иттербиевый лазер с тонким диском, который производит мощные фемтосекундные импульсы с частотой повторения в мегагерцах. Это позволяет системе усиливать оптический параметрический генератор, преобразуя лазерные импульсы в диапазон SWIR с большой мощностью и интенсивностью. Работая с частотой повторения, вдвое превышающей частоту повторения лазера накачки, OPO выдаёт стабильные, настраиваемые импульсы SWIR, оптимизированные для высокочувствительных спектроскопических приложений.
«Выход нашей лазерной системы может быть масштабирован до более высокой средней и пиковой мощности благодаря масштабируемости мощности иттербиевых тонкодисковых лазеров. Использование системы для точного обнаружения загрязняющих веществ в реальном времени позволяет глубже понять динамику парниковых газов. Это может помочь решить некоторые проблемы, с которыми мы сталкиваемся при изучении изменения климата», — заявила Анни Ли, аспирантка MPL.
Подход команды также интегрирует широкополосную, высокочастотную модуляцию выхода OPO, что позволяет улучшить отношение сигнал / шум, обеспечивая ещё большую точность обнаружения. Способность лазера генерировать мощные, стабильные импульсы в диапазоне SWIR является революционным решением для спектроскопии с разрешением по полю и фемтосекундной полевой микроскопии, позволяя исследователям обнаруживать и анализировать широкий спектр атмосферных соединений с минимальными помехами.
«Эта новая технология применима не только для мониторинга атмосферы и газового зондирования, но и имеет потенциал для других научных областей, таких как связь на орбите Земли, где требуются модулированные лазеры с высокой пропускной способностью», — сказал доктор Хани Фаттахи, ведущий исследователь проекта.
Исследователи планируют дальше развивать систему с целью создания универсальной платформы для мониторинга загрязняющих веществ в режиме реального времени и оптической связи Земля-космос. Эта технология может сыграть большую роль в отслеживании циклов парниковых газов и последствий изменения климата, обеспечивая более глубокое понимание динамики парниковых газов и помогая решить некоторые проблемы, с которыми сталкиваются ученые при изучении изменения климата.
Источник: https://www.ixbt.com/

3D-печать — это перспективный метод производства коронарных стентов — имплантатов, которые помогают в лечении ишемической болезни сердца. Требования к таким изделиям чрезвычайно высоки: они должны обладать биосовместимостью, гибкостью и прочностью. Среди методов выделяется селективное лазерное плавление, которое часто используют для производства медицинских устройств, однако процесс изготовления стентов таким методом разработан слабо. Ученые Пермского Политеха предложили двухэтапную технологию печати кобальт-хромовых стентов, которая позволяет производить более надежные модели и ускорить процесс их изготовления.
Статья опубликована в журнале Materials. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Ишемическая болезнь сердца занимает ведущее место среди сердечно- сосудистых заболеваний взрослого населения, смертности и инвалидизации в мире. Для ее лечения используют коронарные стенты – металлические каркасы, которые устанавливают в просвет сосуда в месте его сужения. Так они восстанавливают кровоток и уменьшают осложнения.
Требования к качеству таких имплантатов высоки, поэтому и методика их изготовления должна быть четко выверенной. Последние 10 лет сердечно-сосудистые стенты создаются с использованием технологии лазерной резки, однако все более востребованным становится метод селективного лазерного плавления, поскольку он позволяет печатать персонализированные изделия со сложной структурой из металла. Тем не менее, существует недостаток информации о его применении в производстве имплантатов.
Ученые Пермского Политеха разработали двухэтапную технологию селективного лазерного плавления сердечно-сосудистых стентов из кобальт-хромового сплава и определили наиболее подходящие режимы их изготовления.
«Прежде чем приступать к технологии печати, нужно спроектировать 3D-модель будущего стента и оценить свойства его материала – металлического порошка. Для изготовления имплантатов в медицине часто используется сплав из кобальт-хрома – он не токсичен, не вызывает аллергических реакций, прочный и долговечный. Важно, чтобы он сохранял все эти свойства и не содержал вредных примесей», – поясняет Алексей Кучумов, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика», заведующий лабораторией биожидкостей ПНИПУ, доктор физико-математических наук.
«На первом этапе мы провели численное моделирование плавления и определили оптимальные ширину, высоту и глубину проникновения лазера. Это важно, потому что при слишком маленьких значениях стент будет недопустимо тонким и недостаточно прочным, а при слишком больших произойдет отклонение от 3D-модели. Рассчитывалось также тепловое распределение процесса плавления, чтобы он был равномерным. Численное моделирование позволяет избежать многочисленных ресурсозатратных экспериментов для определения подходящих режимов печати имплантатов», – рассказывает Андрей Дроздов, старший преподаватель кафедры «Инновационные технологии машиностроения», научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ.
На втором этапе политехники приступали к самому изготовлению стента селективным лазерным плавлением с учетом тех значений, которые были рассчитаны на первом этапе.
«По результатам эксперимента мы определили наиболее оптимальные параметры печати. Учитывались время экспозиции (как долго изделие будет подвергаться лазерному излучению принтера), расстояние от одной точки засветки до другой и мощность лазера принтера. Самыми подходящими режимами стали 40 микросекунд при 15 микрометрах, а также 60 микросекунд при 10 микрометрах – все это на мощности 40 или 42,5 Вт. Непригодными режимами оказались 20 микросекунд при 5-15 микрометрах. У стентов, которые были напечатаны с такими параметрами, обнаруживались дефекты – слишком много пор, трещин и так далее», – рассказывает Полина Килина, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения», ведущий научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ, кандидат технических наук.
Двухэтапная технология селективного лазерного плавления, которую разработали ученые Пермского Политеха, может стать альтернативой изготовлению микротрубок и лазерной микрорезке. Четкое моделирование и оптимизация параметров печати позволяют создавать более надежные персонализированные имплантаты по индивидуальной 3D-модели, что способно улучшить состояние пациентов и повысить эффективность лечения ишемической болезни сердца.
Источник: https://naked-science.ru/

Искусственный интеллект активно учится видеть, разговаривать, вычислять и создавать. Однако одна из функций, которая у него пока плохо работает — ощущение поверхности.
«ИИ более-менее обрел зрение благодаря достижениям в области компьютерного зрения и распознавания объектов. Однако он еще не развил человеческое чувство осязания, позволяющее отличать, например, шероховатую газетную бумагу от гладкой и глянцевой журнальной», — отмечает профессор физики Центра квантовой науки и инженерии Стивенса Ён Мен Су.
Однако Су и другие исследователи центра Стивенса разработали метод, дающий ИИ возможность «ощущать» поверхности. Они создали квантовую лабораторную установку, сочетающую в себе лазер, сканирующий поверхности, с новыми алгоритмическими моделями ИИ, обученными различать поверхности по изображениям с лазера. Это синтез ИИ и квантовых технологий, отмечают ученые.
Специально созданный световой луч направляется на поверхность короткими импульсами для ее определения. Обратно от целевого объекта возвращаются отраженные фотоны, несущие спекл-шум — случайный дефект изображения. Обычно спекл-шум мешает получению четких изображений, но система Стивенса предлагает иной подход. Она анализирует и обрабатывает артефакты шума, причем ИИ обучен интерпретировать их как ценные данные. Это позволяет системе точно определять топографию объекта.
Ученые использовали 31 образец промышленной наждачной бумаги с разной шероховатостью — от 1 до 100 микрон в толщину. Лазеры генерировали световые импульсы, направленные на образцы, и импульсы проходили через приемопередатчики, встречались с наждачкой и возвращались обратно для анализа моделью ИИ.
После обработки нескольких образцов точность модели улучшилась до 4 микрон, что сопоставимо с лучшими промышленными профилометрами — приборами, предназначенными для измерения неровностей поверхности. Система лучше всего работала на самых мелкозернистых поверхностях, таких как алмазная лаппинг-пленка и оксид алюминия.
Новый метод может быть полезен в различных областях, считают исследователи. Например, при попытках обнаружить рак кожи часто допускаются ошибки, когда врачи путают схожие на вид, но безвредные образования с потенциально опасными меланомами. Крошечные различия в шероховатости родинок, слишком маленькие для человеческого глаза, но измеряемые с помощью квантовой системы, могут отличать эти состояния.
Источник: https://naukatv.ru/

Плазмоны представляют собой коллективные волны поверхностных электронов, генерируемые светом, взаимодействующим с материей. Два года назад ученые из Колумбийского университета в Нью-Йорке сообщили, что плазмоны, возникающие от воздействия на поверхность металла инфракрасным излучением (ИР), распространяются благодаря гиперболическим узлам.
В эксперименте использовался полуметалл состава ZrSiSe, который при инфракрасном освещении генерировал гиперболические волны в виде вогнутой вниз чаши, уходящие в материал, где и формируют узлы (nodes).
Плазмоны в металле состава CsVSb получили недавно физики пекинского Университета Циньхуа и их коллеги из Флоридского университета в г. Таллахасси. Для управления частотой и дисперсией плазмонных волн авторы использовали изменение толщины чешуек металла. Использование ИР-лучей разной частоты открыло возможность управляемой трансформации гиперболическими плазмонами с одновременным подавлением их рассеяния. Все это очень важно для обработки информации в оптических системах и чипах.
В свое время индиец Шатьендранат Бозе, в честь которого названы элементарные частицы – бозоны (противоположными им являются фермионы, к которым относятся электроны), описал вместе с Альбертом Эйнштейном конденсат сверхохлажденных атомов. Это экзотическое состояние вещества получило название ВЕС (конденсат Бозе–Эйнштейна). Со временем ученые научились охлаждать атомы с помощью лазеров, фотоны которых гасят тепловые колебания атомов.
В Университете Пурдью в г. Лафайет (США) смогли с помощью оптического накачивания охладить 70 атомов до температуры практически абсолютного нуля: 0,00002 К (минус 273 °С). Охлажденные до такой температуры атомы сохраняют свою «обездвиженность» в течение 0,7 секунды. По словам авторов, холодные атомы показывали кооперативное спаривание (coupling) в резонаторе, представляющем собой микрокольцо. Сейчас физики работают над созданием ловушек для больших атомных ансамблей с целью построения нанофотонных цепей для различных квантовых приложений.
Подавляющее число пользователей интернета знают, что он стал возможным благодаря прокладке оптоволоконных кабелей, в которых используется «длинный» инфракрасный свет с длиной волны около 1500 нанометров (1,5 микрона). Специалисты Высшей школы технологии в Монреале предложили «дополнять» (делать допинг) широко известного эластомера PDMS (полидиметил-силоксана) веществом, имеющим функциональную группу Si-O-Si. Это позволило использовать видимый луч лазера с длиной волны 633 нанометра.
Эластические свойства материала позволили создать гибкий волновод длиной до 21 см, который легко сворачивается в петлю. При этом ее сенсорные свойства при определении ультрафиолета сохраняются до 70 °С.
Канадцы надеются, что эластомер-полимерные сенсоры и волноводы найдут широкое применение. Дело в том, что органический краситель с функциональной группой Si-O-Si, реагируя на ультрафиолет, начинает выполнять функцию молекулярного переключателя. При этом после отключения ультрафиолета молекула красителя возвращается в исходную форму. И такие циклы могут повторяться многократно.
Оптики из Технологического университета в китайском г. Хефэй предложили оригинальное использование довольно сложного состава – (SrBa) GaOCr. Он реагирует на широкополосный инфракрасный (ИК) свет. Диоды, испускающие свет (более привычно светодиоды – LED), демонстрируют высокую степень поглощения и квантовую эффективность, достигающую 97,34% даже при нагревании до 150 °С. LED-устройства излучают широкополосный ИК свет, активно поглощаемый молекулами гемо- и миоглобина, содержащими железо. Китайцы уверены, что это можно использовать для фотомедицины.
Действительно, хорошо известно, что поглощающее свет железо нагревает клеточное окружение (убивая при этом, например, раковые клетки). Авторы исследования пишут о возможности подавления мозгового воспаления путем воздействия на сверхактивную микроглию. Последняя представляет собой мелкие клетки центральной нервной системы, выполняющие функцию мечниковских макрофагов.
С помощью новых фоточувствительных материалов ученые надеются лечить людей с различными нейродегенеративными заболеваниями, которые вызываются аномальной реакцией клеток микроглии. Среди них – болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также бокового амиотрофического склероза.
Источник: https://www.ng.ru/

Микрофиламенты — нити белковых молекул диаметром несколько нанометров — есть у всех живых организмов, клетки которых содержат ядро. Ученый из Китая Лю Хао разработал технологию получения синтезированных микрофиламентов для исследовательских и медицинских целей. Теперь эта технология готова к выходу на европейский рынок.
Клетки наших мышц, сухожилий, соединительных тканей и нервов образуют четкую структуру, придающую организму стабильность и гибкость. Синтезируя подобные ткани в лаборатории, ученые пытаются воспроизвести их расположение, чтобы добиться аналогичного эффекта. В большинстве случаев они достигают этого последовательно: сначала создают искусственный биологически совместимый трехмерный каркас, а затем выращивают на нем клетки. Метод подходит и для создания моделей органов, и для производства искусственного мяса, пишет Phys.org.
Лю придумал новый способ создания каркаса для тканей с чрезвычайно тонкими нитями. В качестве основы он взял обычный желатин. В жидком состоянии его подвергают воздействию лазерного света, превращая в гидрогель. В тех местах, куда луч не попадает, желатин остается жидким. Выборочное воздействие лазера позволяет получать трехмерные гидрогелевые структуры с желаемыми свойствами.
Анализ образцов гидрогеля показал, что структуры состоят из тончайших нитей. По диаметру они соответствуют микрофиламентам биологических тканей. Поскольку свет лазерного пучка не одинаковый по интенсивности, материал, сквозь который он проходит, отвердевает не равномерно. Жидкие участки окружают более твердые нити. Диаметр тех и других составляет от 2 до 20 мкм. Выращенные в таких каркасах клетки будут обладать структурой, очень похожей на структуру тканей живого организма.
«Оптический феномен, создающий нитевидные микроструктуры в геле, давно известен физикам материаловедам, — сказал Лю, — но до сих пор не применялся в биологии. Мы первые».
Испытав свою технологию и вырастив мышечную и нервную ткани, сухожилия и хрящи, Лю разработал лазерный принтер и получил необходимые разрешения для его продажи на территории Швейцарии.
Ученые из США напечатали в этом году ткани коры мозга и полосатого тела на 3D-принтере. Исследователи говорят, что секрет их успеха заключается в особой плотности биочернил и горизонтальной печати, которая позволяет клеткам получать кислород и питание.
Источник:
https://hightech.plus/

Ученые из Шотландии придумали альтернативу атомной станции на Луне или Марсе. Инженеры из Университета Хериота-Уатта (HWU) создали проект установки, которая собирает и передает энергию Солнца на большие расстояния с помощью лазера. Фактами о разработке поделилась пресс-служба учебного заведения.
Острым вопросом освоения Луны или Марса считается добыча энергии. Если есть ее постоянный источник, то обеспечение колонистов кислородом, водой, едой и другими ресурсами станет легкой задачей. Российские ученые допустили, что на спутнике Земли появится компактная и автономная атомная станция, которая будет первым источником энергии. Но рассматриваются и альтернативные варианты.
Шотландцы работают в рамках международной инициативы, целью которой названо создание лазеров на солнечных батареях для обеспечения энергией будущих миссий.
Проект инженеров HWU любопытен тем, что для сбора «топлива» используются светочувствительные бактерии. Эти организмы поглощают солнечный свет и направляют полученную энергию в целевую точку. Микробы эволюционировали и научились выживать в условиях острого дефицита света. Их навык фотосинтеза и положен в основу разработки.
У бактерий обнаружили специальные молекулярные структуры, которые фиксируют и переправляют фотоны света почти со 100%-м КПД. Ученые параллельно задумались о создании искусственных аналогов этих структур. Также ведется работа над лазерными материалами, которые будут получать энергию как от искусственных, так и от естественных сборщиков.
Далее все это объединят в один прибор и проведут испытания. Если прототип окажется эффективен в условиях лаборатории, то начнется подготовка к тестированию в космосе. Авторы проекта рассчитывают собрать первый опытный образец к 2027 году.
Источник: https://24smi.org/

Тихоокеанский государственный университет реализует проект «Цифровой скачок в строительстве», направленный на переход к использованию современных технологий проектирования и строительства. Использование разработанного в университете высокотехнологичного оборудования – наземного лазерного сканера – позволит существенно повысить безошибочность измерений при строительстве и реставрации памятников архитектуры, обеспечивая высокую детализацию объектов с точностью до 1 мм, сообщает ИА «Хабаровский край сегодня».
Новый лазерный сканер позволяет быстро и точно собирать данные о форме, размерах и положении объектов в пространстве, причем это касается не только зданий, но и автомобильных дорог. Кроме того, полученные данные могут использоваться для создания цифровых моделей объектов, включающем использование 3D-моделей, которые содержат не только геометрическую информацию, но и данные о материалах, стоимости, временных рамках и возможных дефектах.
– Многие наши проекты связаны с исследованием сооружений на этапе строительства. При сканировании объектов мы можем сразу увидеть отклонение геометрии от допустимых значений и в кратчайшие сроки дать экспертное заключение. После чего проектировщики могут принять оперативное решение по исправлению ситуации, – рассказал руководитель проекта, кандидат технических наук Павел Егоров.
Говоря о старинных зданиях Хабаровского края – памятниках архитектуры, он также отметил, что проблема с ними в том, что реставраторы имеют дело с узорчатой отделкой, лепниной, мелкими деталями, на замеры которых традиционными методами, обычно требуется около месяца. С помощью лазерного сканирования можно всего за несколько часов получить детальные данные всех элементов, что важно при дальнейшей реконструкции объектов культурного наследия.
Разработка ТОГУ привлекла внимание множества организаций не только в Хабаровском крае, но и за его пределами – в текущем году вуз заключил более 30 договоров с различными организациями.
Источник: https://todaykhv.ru/