Текст книги "Юный техник, 2010 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

Кому необходим биопластотан?

Научная работа молодого красноярского ученого Екатерины Шишацкой, удостоенная премии Президента России, вызвала у медиков большой интерес. Многие из них отмечают, что создание уникального искусственного материала биопластотан в ближайшие годы позволит произвести своего рода революцию в медицине.

Разработка найдет применение прежде всего в хирургии. «Самое простое – это, например, создание шовных нитей из полимера, которые растворяются после того, как зарастает рана, – рассказала Екатерина Шишацкая. – При повреждении костей или суставов можно делать искусственные копии. Со временем кость сама восстановится, а искусственная замена из биопластотана исчезнет. Можно также делать специальные вставки в сосуды – стенты. Эти маленькие трубки используют, чтобы расширить сосуд. Через некоторое время после операции сосуд восстанавливается, а полимерный заменитель растворяется».

Кроме того, разработка Екатерины Шишацкой может применяться и в фармакологии. Например, в качестве системы контролируемой доставки лекарств.

Екатерина Шишацкая

«Когда мы глотаем таблетку, лишь малая часть лекарства достигает цели, – рассказывает исследовательница. – Большая же часть, не успев попасть туда, куда нужно, выходит наружу. Как увеличить эффективность?

Можно сделать специальную капсулу из биоразрушаемого полимера, состоящую из большого числа маленьких ячеек. Потом эти ячейки заполняют лекарством, а капсулу помещают в тот орган, куда необходимо доставить лекарство. Постепенно разрушаясь, капсула выделяет лекарство с той скоростью и в такой концентрации, которая наиболее эффективна для лечения»…

Первые изделия из нового биоразрушаемого полимера уже успешно прошли клинические испытания и применяются на практике в Красноярске.

Владимир БЕЛОВ

Кстати

ЗАЧЕМ НУЖНА МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЕНА?

Исследователи Университета Северной Каролины, США, представили свой материал для изготовления имплантатов, который не только биосовместим с костями, но и способствует их регенерации и росту.

Разработка представляет собой легкий сплав алюминия и стали. Причем его исключительные характеристики обусловлены не столько составом, сколько структурой: ученые «взбили» металл, превратив его в пену, и благодаря пористой структуре, материал стал близок по своей функциональности к обычной кости. Скрепляя ее в месте перелома, металлическая пена обеспечивает восстановление поврежденной костной ткани, не меняя при этом ее естественной упругости, что, например, невозможно при использовании жестких титановых имплантатов. Ведь титан примерно в 10 раз жестче, чем кость. Кроме того, в отличие от жестких имплантатов, останавливающих рост тканей пациента, металлическая пена способна даже деформироваться, не зажимая кость в местах перелома и давая ей возможность регенерироваться.

Способность менять форму и плотность делает новый материал применимым и в стоматологии. Пломба или имплантат из металлической пены смогут предотвратить боли в челюсти, возникающие при неправильном распределении нагрузки.

Кроме того, шероховатая, пористая поверхность материала будет способствовать прорастанию кости через имплантат. Клетки костной ткани будут пронизывать нанопоры материала, используя его как каркас. Таким образом, риск неправильного сращивания сводится к минимуму.

«Новая кость будет формироваться только в границах имплантата, – пояснил один из разработчиков, профессор машиностроения и аэрокосмической техники Афсанех Раби. – Это не только ускорит процесс реабилитации, но и увеличит механическую прочность вставки».

Имплантат из металлической пены под микроскопом.

Еще одно неожиданное открытие сделали недавно итальянские ученые, которым удалось создать кость из… древесины. Сделанные из ротанговой пальмы искусственные кости были пересажены овцам и сейчас практически ничем не отличаются от естественных.

Секрет превращения древесины в костную ткань заключается в ее специальной обработке. Первоначально из ротанга вырезают необходимый имплантат. Затем древесину нагревают в специальном растворе, содержащем уголь и кальций. После этого деревянные «кости» помещают в специальную камеру с фосфатным раствором и держат под сильным давлением. На эти операции требуется всего 10 дней. Обработанную таким образом древесину пересаживают пока лишь животным.

Искусственные кости из ротанговой пальмы успешно пересажены овце.

Однако, как показали опыты, костный ротанг получает способность абсорбировать в живом организме биологически активные элементы и срастается с костью, не оставляя даже нароста. Фактически ротанг превращается в настоящую костную ткань. Так что в ближайшие 5 лет будут созданы ротанговые кости и для человека, обещают исследователи.

В. ВЛАДИМИРОВ

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Удивительные здания

Вспомните, Карлсон жил на крыше, Чебурашка – в телефонной будке. Но это все фантазии писателей. На деле же понастроено немало домов, которым впору подивиться героям самого необычного произведения.

«Танцующие» дома

Началось все, пожалуй, со страшного землетрясения 1812 года, случившегося в городе Орландо (США, штат Флорида). Стихия разгулялась так, что город по существу пришлось отстраивать заново. Вот тогда в голову архитектора Роберта Лероя Рипли и пришла мысль построить один из домов так, чтобы он напоминал всем о том страшном событии, не позволяя строителям и жителям города расслабляться.

Слухи о необычном доме разнеслись по окрестностям, и в Орландо устремились туристы. Архитекторы поняли, что напали на золотую жилу, и со временем в разных города мира было построено около трех десятков подобных «развалюх».

Один из таких домов был сооружен в самом центре старой Праги. У него тоже есть своя история. В 1945 году дом, стоявший ранее на этом месте, был разрушен при налете американской авиации, и почти полвека это место пустовало. Инициатором постройки на пустыре необычного дома был президент Чехии Вацлав Гавел, а само здание было возведено в 1996 году по проекту хорватского архитектора Владо Милуновича и его коллеги из Канады Фрэнка Гери.

Вскоре необычное строение было признано одним из интереснейших архитектурных сооружений конца XX века. В нем располагается офисный центр, а на крыше – элитный ресторан. Поначалу здание прозвали «стаканом», но потом придумали ему более броское название – «Джинджер и Фред», в честь известной танцевальной пары 20-х годов XX века. При этом подразумевается, что стеклянная часть здания, выходящая на улицу, – Джинджер в развевающемся платье, а часть, развернутая в сторону реки (джентльмен в цилиндре), – Фред.

Дом Рипли, построенный в память о землетрясении.

В 2006 году свой «танцующий» дом появился в Сопоте (Польша) и опять-таки скоро снискал себе славу туристской достопримечательности, а его автор Яцек Карновски стал национальным героем. Здание построили с расчетом привлечь как можно больше посетителей в… торговый Центр, вход в который как раз и расположился в «пластилиновом» здании. И не просчитались! Туристы с удовольствием фотографируются у сказочного домика с изогнутыми стенами и балконами, а затем многие из них заглядывают в магазин за сувенирами.

Еще один «танцующий» дом скоро появится и в Москве. Неподалеку от станции метро «Сокол» в 2010 году должно быть закончено строительство делового центра, представляющего собой два покосившихся здания, которые, по задумке архитекторов, будут закручиваться вокруг площади, образуя небольшой сквер с зоной отдыха.

С ног на голову

Следующий логический шаг: построить вместо дома со скошенными стенами здание, как бы стоящее «вверх ногами». Подобные дома-перевертыши тоже весьма популярны. Они есть в Польше, Японии, Корее, Германии…

Самый известный дом, поставленный с ног на голову, находится в Польше, в поселке Шимбарк на южном побережье Балтийского моря. Он стоит на острой крыше, но при этом достаточно устойчив. Зайти в этот дом-аттракцион можно через чердачное окно, но находиться в нем некомфортно: в помещении, где вся мебель также размещена вверх тормашками (кресла, диваны и даже унитаз прибиты к потолку), у многих людей начинается головокружение.

Тем не менее, перевернутый дом привлекает толпы туристов. Так что архитектор Даниэль Чапьевски, который в 2007 году задумал соорудить здание-перевертыш, своей цели добился.

Впрочем, есть от таких «перевернутых» домов и практическая польза. В Голландии, к примеру, некогда местные жители платили налог только на землю, а потому, приступая к строительству дома, старались сделать первый этаж как можно уже, а последующие этажи планомерно расширяли. В итоге получались нависающие над тротуарами «уродцы» с такими узкими входными дверями, что через них даже мебель не пронесешь! А потому на многих зданиях у крыши вмонтирован крюк: за него цепляют трос и поднимают крупногабаритные предметы в квартиру через окно.

Дом, перевернутый на крышу.

А недавно в Роттердаме появился даже  Kijk Kubus. Так называется жилой квартал, расположенный на улице Оверблаак и построенный по проекту архитектора Пиета Блома. Со стороны забавные домики смахивают на детский конструктор, а с высоты птичьего полета выглядят как нагромождение странных треугольников.

Необычной оптической иллюзии архитектор добился, поставив 32 параллелепипеда ребром на шестигранные усеченные пирамиды. Наклонные стены зданий находятся под углом 54,7° к полу. У каждого «кубика» отдельный вход. В нижней пирамиде расположены холл, гостиная и кухня, а на верхних ярусах – спальни и зимние садики. Один из домов превращен в музей. Многим интересно: каково это – жить в домиках из кубиков?

В поход вместе с домом?

«Хорошо улитке, она всегда носит с собой свой домик-раковину», – позавидовал когда-то человек. И придумал жилища, которые тоже можно взять с собой, отправляясь в путь, – юрты, яранги, вигвамы, палатки…

Сегодня кочевникам предлагают более современные и комфортабельные варианты.

К примеру, разработанный немецким дизайнером Вернером Айслингером концептуальный Loft Cube. Установить такой «куб» можно где угодно: на крыше небоскреба, в лесу, на берегу озера. Сборка этого мобильного конструктора занимает от двух до четырех дней. Футуристическое жилище подойдет для одного человека, семейной пары и даже для семьи с одним ребенком. Внутри оно оборудовано современной системой управления электрооборудованием и прочей домашней техникой. Интерьер обустраивается по вкусу заказчика.

Дом для путешествий.

Неординарным выглядит и круглый деревянный дом, который можно увидеть в Канаде. Конструкцию монтируют за три дня. Домик подвешивают к дереву, мосту или скале. Основой является система канатов, которая удерживает дом в постоянном положении.

Внутри жилище, созданное плотником Томом Чадли, напоминает каюту яхты – оно оборудовано кухней с холодильником и микроволновой печью, а также мебелью по желанию заказчика. Домик диаметром 3 м способен вместить одновременно четырех человек. Подняться в жилище на дереве можно по подвесному мосту или по спиральной лестнице.

Последнее время получили распространение и плавучие дома. Например, дом-лодка, созданный немецкими дизайнерами, имеет жилую площадь более 78 кв. м и представляет собой двухуровневую конструкцию, в которой есть две спальни, ванная и гостиная с кухонным уголком. Плавучий дом автономен и экологичен: в нем есть собственная канализация, солнечные панели и емкость для сбора дождевой воды.

Наконец, в наши дни близка к осуществлению мечта Жюля Верна о создании летающего дома. В Швейцарии, к примеру, заканчивается строительство гигантского дирижабля, к которому подвешена гондола-отель, в котором около сотни пассажиров смогут отправиться в кругосветное путешествие, разглядывая нашу планету с высоты птичьего полета.

Современные землянки

Еще одна идея, которую разрабатывают парадоксальные дизайнеры – заставить человечество вернуться к… землянкам. Так, в конце 80-х годов XX века архитектор Эмилио Эмбаш построил в Финиксе, штат Аризона, исторический музей. Он задумывал создать его в стиле хай-тек, а получились врезанные в естественный холм комфортные «катакомбы».

Теперь подземных домов в мире уже немало – около полусотни. Жилища, словно позаимствованные у хоббитов, есть в Швейцарии, Германии, Британии…

Автор этих домиков – швейцарский архитектор Петер Ветш, воплощающий в жизнь принципы естественной среды обитания. Земляные экодома не имеют прямых углов – их куполообразная форма идеальна для энергосбережения. «Такой дом прекрасно вписывается в ландшафт и гармонирует с окружающим миром», – считает архитектор. При этом в земляном доме есть все, что нужно для комфортной жизни: кухня, ванная, спальня, туалет, другие удобства. Дома часто многоуровневые, рассчитаны на три-семь комнат. Спальни в домах ориентированы на север, а гостиные – на юг.

Новые веяния получили распространение и в Финляндии. Здесь нашли землянкам свой резон: земляные стены, как оказалось, гораздо лучше всех известных строительных материалов экономят тепло.

Публикацию подготовил С. СЕРЕГИН

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ЕШЬТЕ МЕНЬШЕ, ЖИВИТЕ ДОЛЬШЕ. Открытие, способное значительно продлить срок жизни человека, сделано учеными из Массачусетского технологического института. Оказалось, что в экстремальных ситуациях сильного голода организм млекопитающих, и в том числе человека, начинает вырабатывать особый протеин. Он раскрывает существующий для кризисных условий потенциал биологического организма и создает физиологические условия для продления срока жизни, по меньшей мере, в полтора раза.

В ходе опытов у мышей был выявлен ген, ответственный за синтез «протеина жизни». Ученые считают, что подобный механизм действует и в человеческом организме, поскольку генотип у всех млекопитающих практически одинаков.

Как оказалось, в условиях достаточно длительной нехватки пищи живые организмы перестраивают свою работу таким образом, чтобы все подчинить одной задаче – выжить как можно дольше. Именно в этот момент начинает работать ген, который «спит», когда пищи много.

Исследования показали, что у человека этот ген начинает работать при получении 1000 калорий в сутки. На практике это означает, что полезнее есть один раз в два дня.

На основе этого открытия американские ученые обещают уже в самом ближайшем времени создать технологию, которая позволит продлить человеческую жизнь до 180 лет. А пока они советуют желающим самим активизировать «протеин жизни», используя умеренное голодание.

Одновременно такой способ питания позволит бороться и с ожирением, так как обнаруженный протеин способствует также сгоранию в клетках жира, который при обычных условиях откладывается в организме «до худших времен».

Подчеркнем: даже умеренное голодание можно проводить только под наблюдением врача!

ЧЕМ ПАХНЕТ ДРЕВНОСТЬ?

Идея определять состояние старых книг по их запаху пришла в голову британскому ученому Метью Стрлику из Университетского колледжа в Лондоне, когда он зашел в архив и обратил внимание на то, что его сотрудники… нюхают книги. Оказалось, что, по мнению опытных экспертов, таким способом можно определить, не начали ли книги портиться…

Стрлик не поверил архивистам на слово и решил проверить, так ли это на самом деле. Взяв в качестве образцов 72 фолианта XIX–XX веков, на которых стоял точный год издания, и вооружившись масс-спектрометром, он принялся за дело.

Почти сразу же выяснилось, что старые книги выделяют 15 видов органических веществ, которые и придают им характерный запах. На следующем этапе своего исследования ученый оценил содержание в старых книгах лигнина, розина, всевозможных белков, а также кислотность бумаги – то есть все параметры, которые указывают на древность бумаги, а также на ее сохранность. И выяснил, что архивисты правы: древние книги не только пахнут иначе, чем современные подделки под старину, но и меняют свой запах при появлении на страницах плесени и грибков.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Суперхрон и… динозавры

Новую гипотезу гибели динозавров и других катастроф в истории Земли выдвинули российские ученые. Вот что рассказал научный сотрудник Института физики Земли Владимир ПАВЛОВ.

Земля – это вам не глобус на подставке. У однородного геометрического тела ось вращения непоколебима. С Землей все гораздо сложнее. Мало того, что она неоднородна изнутри, так еще и испытывает на себе постоянное внешнее воздействие, например, солнечный ветер, время от времени исходящий от нашего светила.

Поэтому ось вращения и полюса планеты «гуляют». В качестве примера можно привести так называемые Чендлеровские колебания, которые вызваны сезонным перемещением масс атмосферы и гидросферы. Они заставляют Землю вести себя, как плохо раскрученный волчок, который, конечно, вокруг своей оси крутится, но при этом довольно сильно пошатывается.

И это еще не все. Исследователи также знают, что магнитным полюсам Земли свойственно менять свое положение. Порой они могут отстоять от географических полюсов планеты на сотни километров. А сравнительно недавно ученые пришли к выводу, что Южный и Северный полюсы время от времени могут даже меняться местами. Этот процесс назван переполюсовкой.

Как исследователи это узнали? Оказывается, такие данные позволяет получить изучение структуры горных пород. Дело в том, что они обладают так называемой магнитной памятью – свойством записывать в своей структуре изменение геомагнитного поля планеты в тот или иной период времени. Причем разные породы обладают различными механизмами такой записи, что позволяет получать данные в разные периоды. Например, в какой-то момент времени некий камень представлял собой часть жидкой лавы, исторгавшейся из жерла древнего вулкана. При остывании крупинки магнетита, имеющиеся в его структуре, подобно крошечным магнитикам, развернулись по направлению магнитно-силовых линий геомагнитного поля Земли, а потом так и застыли. Так что теперь, узнав, например, с помощью радиационного анализа возраст камня, можно узнать, как именно располагалась магнитные линии планеты, где находились ее полюса в тот или иной период времени.

Итак, изучение горных пород и показало, что время от времени полюса меняются местами. При этом процесс переполюсовки сопровождается многими событиями, в том числе и массовой гибелью тех или иных организмов. Дело в том, что в момент смены полюсов планета лишается магнитосферы, которая защищает нас от жесткого излучения, исходящего из космоса. Кроме того, в этот период, как правило, активизируются вулканы, происходит множество землетрясений. А все это, конечно, отрицательно влияет на флору и фауну.

«Иногда за миллион лет происходило по 6–7 переполюсовок, – утверждает Владимир Павлов. – В то же время были периоды, когда процесс переполюсовки «замораживался» и геомагнитное поле оставалось неизменным в течение миллионов, даже десятков миллионов лет. Этот интервал и назвают суперхроном».

Таких периодов в истории нашей планеты пока обнаружено три. При инверсии геомагнитного поля всякий раз, как показывают данные палеонтологии, на Земле случались массовые трагедии. Во время так называемой пермской катастрофы, случившейся около 300 млн. лет тому назад, вымерло по разным данным от 75 до 90 % всех живых существ.

Почему движутся полюса? Время от времени по непонятным пока причинам заметно усиливается активность течений магмы внутри планеты. Это происходит потому, что внутри Земли между ядром и мантией нарастает некий «лишний» слой, что-то вроде корки. И когда корка эта превышает некую величину, она начинает ломаться. После этого увеличивается температура мантии, и ее активность проявляется в виде некоторых геомагнитных и тектонических процессов. То есть на планете активизируются вулканы и начинаются волнения магнитосферы и движение магнитных полюсов.

Так и заканчивается очередной суперхрон.

В настоящее время наша планета переживает период постоянства геомагнитного поля. Этот период длится уже 780 тысяч лет. Между тем длительность суперхронов составляет обычно 150–170 млн. лет. Так что до очередной смены геомагнитного поля время, похоже, у нас еще есть.

И не надо поднимать панику, утверждая, что недавняя серия землетрясений, прошедшая по земному шару и захватившая Италию, Турцию, Тайвань, Чили, – предвестник близкой переполюсовки. Для таких сотрясений есть и свои особые причины.

Так, скажем, ученый секретарь Института физики Земли РАН Сергей Тихоцкий полагает, что даже 9-балльное землетрясение не обладает той энергией, что необходима для каких-то серьезных изменений положения земной оси и геомагнитных полюсов. Другое дело, что существуют внутрипланетарные процессы, такие, как конвекция в мантии или дрейф литосферных плит, которые приводят к более масштабному перераспределению масс. Но эти процессы не происходят мгновенно, они занимают миллионы, даже сотни миллионов лет.

Аналогичной точки зрения придерживается и кандидат физико-математических наук Михаил Приходовский. По его словам, землетрясение могло спровоцировать изменение угла вращения, но вот чтобы смещенная на столь незначительное расстояние ось становилась причиной других землетрясений и глобальных катастроф, это вряд ли. «Я считаю, что сейсмические процессы скорее связаны с внешними причинами воздействия на планету – увеличением гравитационной равнодействующей при определенном расположении других космических тел либо особенностями солнечной активности в данный период времени», – сказал Приходовский.

Публикацию подготовил В. ЧЕРНОВ

Кстати…

БОЛИД ЗДЕСЬ НИ ПРИ ЧЕМ…

Небесный камень, на который долгие годы возлагали вину за гибель динозавров, не мог сжечь Землю дотла. К такому выводу пришли геологи Тамара Голдин из Венского университета (Австрия) и Джей Мелош из Университета Пердью (США, штат Индиана). С помощью компьютерного моделирования им удалось установить, что падение на Землю громадного метеорита, вследствие чего 65 млн. лет назад образовался кратер Чиксулуб, не нанесло особого вреда флоре и фауне планеты.

Если ранее считалось, что падение болида привело к выбросу большого количества раскаленной породы, разогревшей атмосферу до 260 градусов по Цельсию, что способствовало возгоранию деревьев и глобальным лесным пожарам, то компьютерное моделирование показало, что первая волна падающих обломков стала своеобразным щитом, прикрывшим земную поверхность от теплового излучения оставшейся массы. Высокая температура держалась всего несколько минут. Этого времени было недостаточно для того, чтобы леса вспыхнули.

Полученные результаты позволяют объяснить, как пережили катастрофу многие существовавшие на планете виды. По всей вероятности, переждать короткий период сильной жары они смогли, укрывшись в норах или в воде. Если бы высокая температура держалась дольше, то их бы это не спасло. Результаты исследователей подтверждаются также находками палеонтологов, которые указывают на отсутствие в осадочных породах того времени большого количества пепла, указывающего на глобальные пожары.