Andaimes De Rede Flexíveis BIOINSPIRADOS Para Regeneração De Tecidos Moles

Por Thamarasee Jeewandara | Medical Xpress

04.Outubro.2023

Conceito de design inverso e técnicas de fabricação de estruturas de rede flexíveis para regeneração de tecidos moles. Ilustração esquemática de andaimes de conduíte eletrofiado (A) e andaimes de rede flexível (B) implantados nos nervos ciáticos defeituosos e nos tendões de Aquiles. (C) Uma configuração representativa de SNM retangular (células unitárias 3 × 4) e o detalhe geométrico de um feixe curvo. (D) Curva de tensão-deformação normalizada representativa do músculo gastrocnêmio de rato e o módulo tangente correspondente versus tensão. (E) Gráfico de contorno do parâmetro fenomenológico c em relação aos principais parâmetros geométricos da microestrutura curva. Os parâmetros geométricos utilizados nos andaimes de rede flexível para nervo ciático, tendão de Aquiles e músculo gastrocnêmio são marcados por círculos no gráfico. (F) Comparações de curvas de tensão normalizadas entre o tecido biológico alvo, FEA do projeto de rede inicial e o otimizado. (G) Processo de fabricação de andaime de rede flexível, (i) exposição; (ii) desenvolvimento; (iii) deposição química de vapor; (iv) fundição de solução PCL; (v) desmoldagem e ondulação; e (vi) eletrofiação. (H) Imagens ópticas de andaime de rede flexível (para nervos ciáticos) antes e depois da eletrofiação do filme ultrafino nanofibroso PCL. (I) Imagem SEM para uma conexão central em um andaime de rede flexível sem filme PCL (i) [região de caixa azul em (H)] e vistas ampliadas da conexão (ii). (J) Imagem SEM para um segmento de microestrutura curva com filme PCL [região ciano-box em (H)]. (K) Configurações iniciais e deformadas do andaime de rede tubular para nervo ciático obtido da FEA (i). A direita apresenta curvas tensão-deformação de redes planares e tubulares obtidas a partir de FEA, estrutura de rede planar fabricada com e sem filme PCL ultrafino, andaime de conduíte eletrofiado e nervo ciático real (ii). (L) Resultados semelhantes para o projeto de andaime de rede para reproduzir curvas tensão-deformação do tendão de Aquiles. Barras de escala, 800 μm (H) e 100 μm (I e J). Crédito da foto: SC, Universidade Tsinghua. Crédito: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adi8606

Durante a implantação de andaime sintético em um ambiente clínico, a incompatibilidade mecânica enxerto-hospedeiro é um problema de longa data para a regeneração de tecidos moles. Embora os bioengenheiros tenham denotado numerosos esforços para resolver este desafio, o desempenho regenerativo dos andaimes sintéticos pode ser limitado por condições lentas de crescimento tecidual quando comparado aos autoenxertos, juntamente com defeitos mecânicos.

Em um novo relatório na Science Advances, Shunze Cao e uma equipe de cientistas em engenharia, mecânica e cirurgia ortopédica da Universidade de Tsinghua, na China, desenvolveram uma classe de andaimes de rede flexíveis para projetar com precisão respostas mecânicas não lineares.

As estruturas teciduais resultantes aumentaram a regeneração tecidual através da redução da incompatibilidade mecânica enxerto-hospedeiro.

Eles incluíram uma estrutura de rede tubular com uma estrutura de rede flexível, com microestruturas curvas para construir as propriedades mecânicas desejadas e oferecer um microambiente adequado para o crescimento celular. Os cientistas usaram modelos de ratos com defeitos do nervo ciático ou lesões no tendão de Aquiles para mostrar o desempenho regenerativo SUPERIOR que EXCEDEU os andaimes de conduítes eletrofiados clinicamente aprovados.

Andaimes de tecido de bioengenharia adequados para tradução pré-clínica

Lesões de tecido mole do nervo e vasos sanguíneos, tendões, ligamentos e cartilagens representam um problema de saúde em todo o mundo.

Clinicamente, autoenxertos e aloenxertos são planos cirúrgicos clínicos comumente adotados que estão em uso clínico para tratar defeitos de nervos periféricos, enquanto enfrentam limitações NOTÁVEIS, como fontes limitadas e questões éticas.

Andaimes artificiais para regeneração de tecidos moles podem facilmente contornar esses limites para obter resultados promissores de regeneração. No entanto, o potencial de tradução dos andaimes biocompatíveis continua a ser um desafio para a regeneração tecidual devido à incompatibilidade mecânica entre a elevada rigidez dos andaimes artificiais e os tecidos receptores.

O biólogo Lecuit afirmou que “onde a forma está em jogo, as forças funcionarão em cada instância”.

Neste trabalho, Cao e colegas introduziram um método de DESIGN RACIONAL para uma classe de andaimes de rede BIOMIMÉTICOS e flexíveis PARA replicar RESPOSTAS MECÂNICAS não lineares dos tecidos e ORIENTAR a regeneração tecidual através de maior biocompatibilidade do enxerto e do hospedeiro.

Os pesquisadores desenvolveram uma rede flexível e implantaram a estrutura em experimentos com animais com modelos de defeito do nervo ciático de ratos e do tendão de Aquiles para obter resultados promissores para reparo de tecidos moles na clínica.

Caracterizações de andaimes de rede flexíveis e andaimes de conduítes eletrofiados sob estiramento axial, flambagem e compressão lateral. Respostas de tração uniaxiais cíclicas e configuração deformada obtidas a partir de FEA de (A) andaime de rede flexível e (B) andaime de conduíte. (C) Configurações deformadas do andaime de rede flexível (i) e do andaime de conduíte eletrofiado (ii) após flambagem por compressão (10 ciclos), com a cor denotando a distribuição de deformação plástica. (D) Razões de torção calculadas (ou seja, diminuição normalizada do diâmetro interno na região de torção) do andaime de rede flexível (para nervo ciático) e andaime de conduíte eletrofiado sob compressões axiais cíclicas. (E) Respostas compressivas laterais do andaime de rede flexível (i) e imagens ópticas de configurações iniciais e deformadas (ii). (F) Respostas compressivas laterais do andaime de conduíte eletrofiado (i) e imagens ópticas de configurações iniciais e deformadas (ii). (G) Respostas compressivas laterais do andaime treliçado (i) e imagens ópticas de configurações iniciais e deformadas (ii). Barras de escala, 2 mm [(C), (E), (F) e (G)]. Crédito da foto: SC, Universidade Tsinghua. Crédito da foto: SC, Universidade Tsinghua. Crédito: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adi8606

Projetos de engenharia racional para criar andaimes de rede flexíveis

O andaime de rede flexível continha uma estrutura tubular de rede macia e um filme nanofibroso ultrafino desenvolvido na superfície externa da rede tubular. Eles introduziram um PROJETO DE ENGENHARIA INVERSA desenvolvido em um modelo de materiais de rede flexível com microestruturas curvilíneas.

Eles então PROJETARAM os andaimes de rede flexíveis combinando litografia, deposição química de vapor e eletrofiação para completar o desenvolvimento de um andaime de rede bicamada. Usando as CONSTRUÇÕES, eles estudaram o desenvolvimento de microestruturas curvas para regeneração de tecidos moles. Em seguida, usando análise de elementos finitos e experimentos em laboratório, a equipe testou as respostas mecânicas dos andaimes de rede flexíveis.

Comportamento mecânico dos andaimes de rede flexíveis

A incompatibilidade mecânica entre o tecido receptor e os andaimes do conduíte eletrofiado pode resultar em regeneração ineficaz, devido à tensão de tração na sutura. Para avaliar esse efeito, eles conduziram respostas de tração uniaxiais de andaimes de rede flexíveis em comparação com andaimes de conduítes eletrofiados.

O andaime de rede flexível apresentou risco MUITO MENOR de arrancamento da sutura do que o andaime de conduíte eletrofiado devido à tensão de tração muito menor. Os andaimes de rede mostraram EXCELENTE flexibilidade e capacidade de reter a patência do conduto luminal, SEM falhas mecânicas durante os experimentos de regeneração.

Resultados de regeneração dos tendões de Aquiles. (A) Ilustração esquemática do desenho do experimento animal no modelo de defeito do tendão de Aquiles de rato. (B) coloração H&E (i) e coloração Masson (ii) de tendões regenerados em andaime de conduíte eletrofiado e andaime de rede flexível às 4 e 8 semanas de pós-operatório. (iii) Densidade de células em fibras de tendão regeneradas obtidas a partir de coloração H&E usando ImageJ (valor médio ± DP). (iv e v) Diagramas de rosa dos ângulos da fibra regenerada em relação à linha horizontal usando ImageJ. (C) coloração PSR do tendão saudável (i) e tendões regenerados em andaime de rede flexível (ii), bem como andaime de conduíte eletrofiado (iii). (D) Imagens de andaime de rede flexível implantado (i) e andaime de conduíte eletrofiado (ii). (E) (i) Pegadas representativas de ratos implantados com andaime de rede flexível e andaime de conduíte eletrofiado em 2, 4, 6 e 8 semanas de pós-operatório. (ii) Análises do índice funcional de Aquiles (AFI) de ratos implantados com estrutura de rede flexível e estrutura de conduíte eletrofiado. Zero AFI indica normal e valores negativos indicam comprometimento funcional. (F) (i e ii) Coloração de Masson do músculo gastrocnêmio no grupo tratado cirurgicamente, onde a área vermelha é a fibra muscular. (iii) Área média das fibras musculares no andaime de conduíte eletrofiado e no andaime de rede flexível (a coluna mostra o valor médio ± DP). (G) Respostas de tração uniaxiais do tecido nervoso saudável e dos tendões de Aquiles regenerados com base no andaime de conduíte eletrofiado, bem como no andaime de rede flexível. Barras de escala, 100 μm (B), 100 μm (C), 1 cm (D) e 300 μm (F). *P < 0,05, ***P < 0,001, n.s., não significativo. Crédito da foto: Y.W., o Quarto Centro Médico do Hospital Geral Chinês do PLA. Crédito: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adi8606

Validando o desempenho regenerativo dos andaimes de tecido

A equipe de estudo validou o desempenho regenerativo da estrutura flexível conduzindo experimentos utilizando modelos de ratos com longos defeitos nos nervos ciáticos.

Além dos andaimes de rede flexíveis, a equipe testou andaimes de conduítes eletrofiados e andaimes de treliça com microestruturas retas e enxertos de nervos autólogos.

Os experimentos incluíram análises histológicas, biomecânicas ou funcionais. A regeneração nervosa também acompanhou a regeneração dos vasos sanguíneos para melhorar o desempenho regenerativo das estruturas de rede flexíveis em comparação com as estruturas de conduíte eletrofiadas.

Os andaimes de rede flexíveis mostraram EXTENSAS aplicações durante a regeneração de tecidos moles em um modelo de defeito no tendão de Aquiles de rato com rede flexível e andaimes de conduítes eletrofiados. Enquanto as fibras regeneradas passavam por um processo de remodelação com a estrutura de rede flexível, a maior parte do colágeno foi convertida do tipo III para o tipo I. Os cientistas estudaram a função dos tendões regenerados conduzindo análises quantitativas com CatWalk para representar vídeos de caminhada de ratos com defeitos no tendão de Aquiles reparado no pós-operatório em duas semanas

Panorama

Dessa forma, Shunze Cao e colegas implementaram um projeto racional de engenharia reversa e estruturas de rede flexíveis biomiméticas para aumentar a eficiência da regeneração de tecidos moles. Os recursos leves, altamente flexíveis e mecanicamente biomiméticos da estrutura de rede são atraentes para o tratamento clínico de lesões de tecidos moles.

A PLATAFORMA DE DESIGN forneceu uma ferramenta fundamental para estudar e compreender a relação entre microambientes mecânicos e respostas biológicas, juntamente com respostas biológicas de células e tecidos. A equipe conseguiu combinar investigações experimentais com análises de bioinformática para revelar mecanismos moleculares subjacentes aos efeitos pró-regeneração de estruturas de rede flexíveis biomiméticas.

[Ênfase adicionada]

Mais informações: Shunze Cao et al, Inversely engineered biomimetic flexible network scaffolds for soft tissue regeneration, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi8606

Sean V. Murphy et al, Opportunities and challenges of translational 3D bioprinting, Nature Biomedical Engineering (2019). DOI: 10.1038/s41551-019-0471-7

Algoritmo De Aprendizado Inspirado No Cérebro Realiza Metaplasticidade Em Redes Neurais Artificiais Com Picos

Por Li Yuan, Academia Chinesa de Ciências | TechXplore

01.Setembro.2023

Neuromodulação no cérebro. (A) Quatro tipos de neuromoduladores e suas vias biológicas. (B) Neuromodulação não linear. (C) A neuromodulação diversifica a plasticidade local. Crédito: CASIA

O esquecimento catastrófico, um problema inato com algoritmos de aprendizado de retropropagação, é um problema desafiador na pesquisa de redes neurais artificiais com pico (ANN e SNN).

O cérebro RESOLVEU um pouco esse problema usando plasticidade em várias escalas. Sob REGULAMENTAÇÃO global por caminhos específicos, os neuromoduladores são dispersos para atingir regiões do cérebro, onde a plasticidade sináptica e neuronal é modulada por neuromoduladores localmente.

Especificamente, os neuromoduladores modificam a capacidade e a propriedade neural e plasticidade sináptica. Essa modificação é conhecida como METAPLASTICIDADE.

Pesquisadores liderados pelo Prof. Xu Bo, do Instituto de Automação da Academia Chinesa de Ciências, e seus colaboradores propuseram um novo método de aprendizado INSPIRADO no cérebro (NACA), BASEADO na plasticidade dependente da modulação neural, o que pode ajudar a mitigar o esquecimento CATASTRÓFICO no ANN e no SNN.
O estudo foi publicado na Science Advances em 25 de agosto.

Esse método é BASEADO na estrutura da complexa via de modulação neural no cérebro e depende de um MODELO MATEMÁTICO da via de modulação neural na forma de uma previsível CODIFICAÇÃO de matriz.
Após receber o sinal de estímulo, são gerados sinais de SUPERVISÃO da dopamina de diferentes forças, que afetam ainda mais a plasticidade sináptica e neuronal local.

NACA na tarefa de aprendizagem contínua em classe. Neuromodulação (A, B) em plasticidade neuronal local e plasticidade sináptica. (C-G) Desempenho do NACA em comparação com EWC e BP. Crédito: CASIA

O NACA apóia o uso de métodos puros de aprendizado de fluxo feed forward para treinar ANNAs e SNNs. Através do suporte global à difusão de dopamina, ele SINCRONIZA com o sinal de entrada e até propaga INFORMAÇÕES avançadas antes do sinal de entrada. Juntamente com o AJUSTE SELETIVO da plasticidade dependente do tempo de pico, a NACA apresenta vantagens significativas na rápida convergência e mitigação do esquecimento catastrófico.

Em duas tarefas típicas de reconhecimento de padrões de imagem e fala, a equipe de pesquisa avaliou a precisão e o custo computacional do algoritmo NACA.

Em testes usando os conjuntos de dados padrão de classificação de imagem (MNIST) e reconhecimento de fala (TIDigits), NACA alcançou MAIOR PRECISÃO de classificação (aproximadamente 1,92%) e MENOR CONSUMO de energia de APRENDIZAGEM (aproximadamente 98%).

Além disso, a equipe de pesquisa se concentrou em testar a capacidade de aprendizado contínuo da NACA no aprendizado contínuo de classe e estendeu a modulação neural à gama de plasticidade neuronal.

Nas cinco principais tarefas de aprendizado contínuo de diferentes categorias (incluindo números manuscritos contínuos do MNIST, letras manuscritas em alfabeto contínuo, símbolos matemáticos manuscritos contínuos MathGreek, imagens naturais contínuas do Cifar-10, e gestos dinâmicos DvsGesture contínuos), NACA mostrou menor consumo de energia comparado aos algoritmos de retropropagação e consolidação de peso elástico e pode mitigar bastante os problemas de esquecimento catastróficos.

“A NACA é um algoritmo de otimização global biologicamente plausível que usa plasticidade macroscópica para ‘modular’ ainda mais a plasticidade local, que pode ser vista como uma ‘plasticidade da plasticidade’ método com consistência funcional intuitiva com ‘aprender a aprender‘ e ‘meta-aprendizado‘ “, disse o professor Xu.

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[Ênfase adicionada por este blog]

Mais informações: Tielin Zhang et al, A brain-inspired algorithm that mitigates catastrophic forgetting of artificial and spiking neural networks with low computational cost, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi2947

Imitar Enzimas Biológicas Pode Ser A Chave Para A Produção De Combustível De Hidrogênio

Por Lois Yoksoulian, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign | Phys.Org

29.Março.2023

A hidrogenase de níquel-ferro, descrita pelos pesquisadores como “uma das enzimas mais complicadas e belas da natureza”, pode ser crucial no impulso mundial em direção a uma economia de energia renovável. Crédito: Mirica group, University of Illinois at Urbana-Champaign

Uma antiga enzima biológica conhecida como hidrogenase de níquel-ferro pode desempenhar um papel fundamental na produção de hidrogênio para uma economia de energia baseada em fontes renováveis, descobriram pesquisadores. O estudo cuidadoso da enzima levou os químicos da Universidade de Illinois Urbana-Champaign a projetar uma molécula sintética que imita a reação química de produção de gás hidrogênio realizada pela enzima.

Os pesquisadores relataram suas descobertas na revista Nature Communications.

Atualmente, o hidrogênio industrial é geralmente produzido pela separação de moléculas de gás hidrogênio de átomos de oxigênio na água usando um processo chamado eletrólise.

Para impulsionar essa reação química no ambiente industrial, a platina metálica é usada como catalisador nos cátodos que direcionam a reação.

No entanto, muitos estudos mostraram que o custo e a raridade da platina a tornam pouco atraente à medida que o mundo avança em direção a fontes de energia mais ecologicamente corretas.

Por outro lado, a enzima hidrogenase de níquel-ferro da natureza produz hidrogênio usando metais abundantes em seu núcleo, disse o professor de química Liviu Mirica, que liderou o estudo com o estudante de pós-graduação Sagnik Chakrabarti.

“O níquel no núcleo da enzima natural produz hidrogênio reduzindo prótons na água”, disse Chakrabarti. “Durante o processo catalítico, o centro de níquel passa por intermediários paramagnéticos, o que significa que os intermediários têm um elétron desemparelhado – o que os torna extremamente de curta duração.”

Os químicos sintéticos fizeram compostos de níquel que produzem hidrogênio por mais de uma década, disse Mirica. Embora alguns desses compostos sejam muito eficientes na produção de hidrogênio, a grande maioria deles opera por meio de intermediários que não são paramagnéticos.

“Os pesquisadores estão tentando imitar exatamente o que a natureza faz porque é eficiente, e maximizar a eficiência é um desafio importante a ser superado ao projetar fontes de energia“, disse Mirica. “Ser capaz de reproduzir as etapas intermediárias paramagnéticas que ocorrem na enzima natural é o que nosso grupo está tentando alcançar – aumentar a eficiência e imitar a natureza.”

Para conseguir isso, a equipe projetou uma molécula orgânica chamada ligante que contém átomos doadores de elétrons, como nitrogênio e enxofre, e pode manter o níquel no lugar e apoiar os dois estados paramagnéticos relevantes que produzem hidrogênio. O principal ELEMENTO DE DESIGN que diferencia essa molécula de outros catalisadores é a presença de uma ligação carbono-hidrogênio perto do centro de níquel que é quebrada e formada novamente durante a catálise. Isso foi crucial para estabilizar os estados paramagnéticos mencionados acima.

“Uma das principais conclusões do nosso trabalho é que, usando o ligante especialmente projetado da maneira que fizemos, unimos com sucesso ideias de dois campos da química inorgânica – química bioinorgânica e organometálica – para fazer complexos de níquel que se comportam de maneira semelhante ao ativo local de uma das ENZIMAS MAIS BELAS e COMPLICADAS da natureza“, disse Chakrabarti.

No passado recente, várias enzimas incomuns foram encontradas com ligações metal-carbono em seus locais ativos, disseram os pesquisadores.

Tais PRINCÍPIOS DE DESIGN em complexos sintéticos podem levar a mais informações sobre como a natureza realiza a química com pequenas moléculas como o hidrogênio.

Os ex-pesquisadores de Illinois Soumalya Sinha, Giang N. Tran e Hanah Na contribuíram para este estudo.

[Ênfase adicionada]

Mais informações: Sagnik Chakrabarti et al, Characterization of paramagnetic states in an organometallic nickel hydrogen evolution electrocatalyst, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36609-7

Cientistas Descobrem Como São As Redes De Células-Tronco E De Onde Elas Vieram

Pela Universidade de Copenhague | Phys.Org

12.Dez.2022

Peixes celacantos e outros animais. Crédito: Woranop Sukparangsi

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[Nota deste blog sobre este artigo: este artigo é uma peça evolucionista, logo entenda que o mesmo contém dados objetivos sim, mas possui o viés de confirmação evolucionista mas também possui o uso indevido pelos evolucionistas de linguagem teleológica, aristotelismo e o wishful thinking evolucionista de praxe, a ênfase adicionada não é por mera estética: evidencia vícios de linguagem teleológica descarados, dados claros onde se pode inferir o design inteligente por pura lógica, e evidencia a contraproducência do evolucionismo.]

Um coração batendo, um órgão complicado que bombeia sangue pelo corpo de animais e humanos, não é exatamente algo que você associa a uma placa de Petri em um laboratório.

Mas isso pode mudar no futuro e pode salvar a vida de pessoas cujos próprios órgãos falham. A pesquisa está agora um passo mais perto disso.

Para projetar órgãos artificiais, primeiro você precisa entender as células-tronco e as INSTRUÇÕES GENÉTICAS que GOVERNAM suas propriedades notáveis. O professor Joshua Mark Brickman, do Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Medicine (reNEW), desenterrou as origens evolutivas de um gene MESTRE que atua em uma rede de genes que INSTRUI as células-tronco.

“O primeiro passo na pesquisa com células-tronco é entender a rede reguladora de genes que sustenta as chamadas células-tronco pluripotentes. Entender como sua função foi APERFEIÇOADA na evolução pode ajudar a fornecer conhecimento sobre como construir células-tronco melhores”, diz Joshua Mark Brickman.

Células-tronco pluripotentes são células-tronco que podem se desenvolver em todas as outras células; por exemplo, células cardíacas. Se entendermos como as células-tronco pluripotentes se desenvolvem em um coração, estaremos um passo mais perto de replicar esse processo em laboratório.

▪️ Um ‘fóssil vivo’ é a chave para entender as células-tronco

A propriedade pluripotente das células-tronco – o que significa que as células podem se desenvolver em qualquer outra célula – é algo tradicionalmente associado aos mamíferos.

Agora Brickman e seus colegas descobriram que o gene mestre que controla as células-tronco e dá suporte à pluripotência também existe em um peixe chamado celacanto. Em humanos e camundongos, esse gene é chamado OCT4, e os pesquisadores descobriram que a versão do celacanto poderia substituir a dos mamíferos nas células-tronco do camundongo.

Além do fato de o celacanto pertencer a uma classe diferente dos mamíferos, ele também é chamado de “fóssil vivo”, pois há aproximadamente 400 milhões de anos se desenvolveu na forma que tem hoje. Tem barbatanas em forma de membros e, portanto, acredita-se que se assemelhe aos primeiros animais a se moverem do mar para a terra.

“Ao estudar suas células, você pode voltar na evolução, por assim dizer“, explica a professora assistente Molly Lowndes.

O professor assistente Woranop Sukparangsi continua: “O fator central que CONTROLA a rede de genes nas células-tronco é encontrado no celacanto. Isso mostra que a rede JÁ EXISTIA NO INÍCIO DA EVOLUÇÃO, potencialmente há 400 milhões de anos”.

Ao estudar a rede em outras espécies, como este peixe, os pesquisadores podem destilar quais são os conceitos básicos que sustentam uma célula-tronco.

“A beleza de retroceder na evolução é que os organismos se tornam mais simples. Por exemplo, eles têm apenas uma cópia de alguns genes essenciais em vez de muitas versões. Assim, você pode começar a separar o que é realmente importante para as células-tronco e usar isso para melhorar a forma como você cultiva células-tronco em um prato”, diz a estudante Ph.D. Elena Morganti.

▪️ Tubarões, ratos e cangurus

Além dos pesquisadores descobrirem que a rede em torno das células-tronco é muito mais antiga do que se pensava e encontrada em espécies antigas, eles também aprenderam como exatamente a evolução modificou a rede de genes para suportar células-tronco pluripotentes .

Os pesquisadores analisaram os genes das células-tronco de mais de 40 animais, incluindo tubarões, camundongos e cangurus. Os animais foram selecionados para fornecer uma boa amostragem dos principais pontos de ramificação na evolução.

Os pesquisadores usaram inteligência artificial para construir modelos tridimensionais das diferentes proteínas OCT4. Os pesquisadores puderam ver que a estrutura geral da proteína é mantida ao longo da evolução. Embora as regiões dessas proteínas conhecidas por serem importantes para as células-tronco NÃO MUDEM, as diferenças específicas da espécie em regiões aparentemente não relacionadas dessas proteínas alteram sua orientação, afetando potencialmente o quão bem ela suporta a pluripotência.

“Esta é uma descoberta muito empolgante sobre a evolução que não teria sido possível antes do advento de novas tecnologias. Você pode ver isso como uma EVOLUÇÃO INTELIGENTE pensando: ‘Não mexemos no motor do carro, mas PODEMOS movê-lo ao redor e MELHORAR o trem de força para ver se ele faz o carro andar mais rápido'”, diz Brickman.

O artigo foi publicado na revista Nature Communications.

O estudo é um projeto colaborativo que abrange Austrália, Japão e Europa, com parcerias estratégicas vitais com os grupos de Sylvie Mazan no Observatório Oceanológico de Banyuls-sur-Mer na França e o professor Guillermo Montoya no Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research na Universidade de Copenhague.

[Ênfase adicionada]

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Mais informações: Woranop Sukparangsi et al, Evolutionary origin of vertebrate OCT4/POU5 functions in supporting pluripotency, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32481-z

Procurando Ouriços-Do-Mar Para Espumas Cerâmicas Mais Fortes

Por Virginia Tech | Phys.Org

Estereoma de equinoderme como um sólido celular bicontínuo. a Fotografia de um ouriço-do-mar H. mamillatus visto ventralmente . b Imagem SEM da estrutura do estereoma. Imagem óptica inserida da seção transversal de uma lombada. c Reconstruções µ-CT do estereoma e da estrutura de vazios correspondente (inserção). d _s , d _v , e d _t representam as espessuras (diâmetros) de estereoma, estrutura de vazios e gargantas, respectivamente. d , e Rede celular 3D de estéreo e a estrutura de vazios correspondente com tipos de nós coloridos por suas conectividades. f , g As distribuições de espessura do estereoma ( d _s ) e a estrutura de vazios correspondente ( d _v ). h Renderização em 3D de pequenas gargantas ( d _t < 24 μm) para volume ( c ). i Distribuição de ds , dv e dt _._{_}_{_}j Distribuição da forma interfacial do estereoma. κ ₁ e κ ₂ são as curvaturas principais máxima e mínima, respectivamente. k Visualização de regiões em estéreo com distribuições de curvatura mostradas em (j), onde as regiões roxas e verdes correspondem a superfícies mínimas com curvatura média zero e a superfície de sela com maior densidade de distribuição, respectivamente. l Uma imagem SEM da superfície da ramificação do estereoma. Crédito: Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33712-z

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Ling Li, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica da Virginia Tech, desvendou um mistério nas microestruturas porosas de exoesqueletos de ouriços-do-mar que podem levar à criação de cerâmicas sintéticas leves. Suas descobertas foram publicadas na Nature Communications.

As cerâmicas são altamente resistentes ao calor, o que as torna a escolha favorita para gerenciar as brutais demandas térmicas de veículos de alta velocidade que viajam mais rápido que a velocidade do som. Nessas velocidades vertiginosas, o ar comprimido cria atrito significativo contra o veículo, resultando em um rápido aumento no calor que encontra.

A resistência ao calor pode ser a força da cerâmica, mas a tolerância a danos é uma fraqueza. Um único impacto pontual em uma placa cerâmica pode resultar em uma rachadura que se espalha rapidamente, causando a falha total da estrutura.

As cerâmicas tornam-se ainda menos tolerantes a danos quando são tornadas porosas para redução de peso; no entanto, a redução do peso é um requisito crítico para muitas aplicações estruturais, incluindo veículos de alta velocidade.

A Força Aérea dos EUA, um dos patrocinadores da pesquisa de Li, há muito se interessa em melhorar o desempenho mecânico dos materiais cerâmicos. Além de receber apoio financeiro do Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, a equipe de Li também obteve fundos da National Science Foundation.

Esses fundos combinados, recebidos pelo laboratório em 2018, equiparam os pesquisadores para explorar novos princípios de DESIGN incorporados nos sólidos celulares cerâmicos naturais formados por organismos como ouriços-do-mar. O exoesqueleto de um ouriço-do-mar é um tipo de sólido celular, ou “espuma”, assim chamado porque sua microestrutura é um conjunto de células abertas com bordas ou faces sólidas, agrupadas para preencher o espaço. As lacunas entre as células as tornam porosas, criando um material que pode ser mecanicamente mais eficiente do que estruturas densas.

▪️ Como lidar com os danos como um ouriço do mar

“Neste trabalho, achamos que encontramos algumas das principais estratégias que permitem que o ouriço-do-mar seja forte e resistente, oferecendo redução de peso com sua microestrutura porosa”, disse Li. “Este artigo da Nature Communications relata os resultados que encontramos do que está escondido dentro”.

Os espinhos dos ouriços-do-mar são rígidos, fortes e leves. Esses espinhos são feitos de um mineral quebradiço chamado carbonato de cálcio, que é semelhante à cerâmica sintética, mas o ouriço tem uma tolerância muito maior a danos ao receber peso ou força. A equipe de Li testou esse princípio pressionando as espinhas mecanicamente, simulando o mesmo tipo de condição sob a qual uma cerâmica de engenharia pode precisar resistir.

Os espinhos do ouriço-do-mar deformaram-se graciosamente sob a força exercida sobre eles, em contraste com a falha catastrófica dos atuais sólidos celulares cerâmicos sintéticos. Esse comportamento de “falha graciosa” permite que os espinhos do ouriço-do-mar resistam a danos com capacidade significativa de absorção de energia.

No decorrer desta pesquisa, a equipe de Li descobriu alguns segredos que dão ao ouriço sua capacidade de se manter unido durante o carregamento mecânico.

▪️ Segredos das profundezas

“Existem alguns segredos nas características estruturais dos espinhos dos ouriços-do-mar. Um deles está relacionado à conexão dos ramos”, disse Li. “O segundo é o tamanho dos poros.”

Sob um microscópio, a equipe de Li observou uma arquitetura de ramos curtos interconectados. Uma rede de nós mantém esses ramos juntos, e um dos segredos da tolerância a danos do ouriço é o equilíbrio entre o NÚMERO de nós e ramos. Esse NÚMERO é PRECISAMENTE CRÍTICO porque nós com muitas ramificações conectadas farão com que a estrutura se torne mais frágil e quebrável.

Os nós na estrutura porosa em espinhos de ouriço-do-mar estão conectados a três ramos em média, o que significa que a rede de ramos sofrerá fratura induzida por flexão em vez de fratura induzida por estiramento mais catastrófica.

O segundo segredo está no tamanho das lacunas, ou poros, entre os ramos.

A equipe descobriu que as lacunas dentro da estrutura porosa dos espinhos dos ouriços-do-mar são apenas um pouco menores do que o tamanho dos galhos. Isso significa que, uma vez que os ramos fraturam, eles podem ser travados imediatamente por essas aberturas menores. Galhos quebrados se empilham uns sobre os outros nos poros, criando uma região densa que ainda é capaz de sustentar a carga.

Os ouriços-do-mar também têm uma morfologia de superfície diferente da cerâmica sintética.

Cerâmicas celulares fabricadas têm MUITOS DEFEITOS microscópicos em suas superfícies e internamente, tornando esses materiais mais suscetíveis a FALHAS. Este NÃO É O CASO da espinha do ouriço-do-mar, que tem uma superfície quase vítrea, lisa até a escala nanométrica. DEFEITOS são pontos a partir dos quais os danos podem começar, e A FALTA DE DEFEITOS significa a falta de locais propensos a FALHAS.

Li demonstrou essa ideia com um pedaço de papel. “Quando você tenta rasgar um pedaço de papel não danificado, o papel resiste a rasgar.

Se você fizer um pequeno rasgo na lateral do papel, no entanto, o rasgo continuará a partir desse ponto danificado.”

Com galhos, poros e uma superfície lisa em jogo, os espinhos leves do ouriço-do-mar alcançam alta resistência e tolerância a danos, distribuindo uniformemente o estresse dentro da estrutura e absorvendo energia com mais eficiência.

▪️ Fazendo a próxima geração de cerâmica

Com esse conhecimento, podemos recriar a suavidade, a falta de defeitos e as estruturas específicas de ramificações e nós necessárias para capitalizar os segredos do ouriço-do-mar? No momento, não podemos, porque os métodos atuais de processamento de cerâmica não estão lá.

Cerâmicas feitas sinteticamente são normalmente formadas em um processo de duas etapas.

O primeiro passo é criar a forma, e o segundo é queimar a peça para que a cerâmica endureça, o que lhe confere a resistência pela qual é conhecida. Os oleiros seguem esse método quando criam uma panela e a aquecem em um forno. Processos semelhantes também são usados para cerâmicas impressas em 3D, onde a etapa de impressão 3D forma a forma e, em seguida, a queima subsequente é necessária para produzir as peças cerâmicas finais.

Essa etapa de queima, ou sinterização, é a mais problemática para recriar a microestrutura do ouriço-do-mar, porque o processo de sinterização leva à formação de defeitos microscópicos, tornando-os de baixa resistência.

“No meu laboratório, também estamos interessados em COMO organismos como os ouriços-do-mar FORMAM esses sólidos celulares cerâmicos naturais“, disse Li.

“Esperamos que um dia possamos não apenas integrar os princípios de DESIGN de materiais a materiais cerâmicos leves de INSPIRAÇÃO biológica, mas também as estratégias de processamento de materiais aprendidas com sistemas naturais”.

[Ênfase adicionada]

Mais informações: Ting Yang et al, High strength and damage-tolerance in echinoderm stereom as a natural bicontinuous ceramic cellular solid, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33712-z

Robô Tentáculo Pode Agarrar Delicadamente Objetos Frágeis

Por Leah Burrows, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences | TechXplore

Garra macia agarra suculenta. Crédito: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS

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Se você já jogou o jogo da garra em um fliperama, sabe como é difícil agarrar e segurar objetos usando garras robóticas. Imagine como esse jogo seria muito mais estressante se, em vez de bichos de pelúcia, você estivesse tentando pegar um frágil pedaço de coral ameaçado de extinção ou um artefato inestimável de um navio afundado.

A maioria das garras robóticas de hoje depende de sensores incorporados, loops de feedback complexos ou algoritmos avançados de aprendizado de máquina, combinados com a habilidade do operador, para agarrar objetos frágeis ou de formato irregular. Mas pesquisadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) demonstraram uma maneira mais fácil.

Inspirando-se na natureza, eles projetaram um novo tipo de garra robótica macia que usa uma coleção de tentáculos finos para enredar e prender objetos, semelhante à forma como as águas-vivas coletam presas atordoadas. Sozinhos, tentáculos individuais, ou filamentos, são fracos.

Mas juntos, a coleção de filamentos pode agarrar e segurar com segurança objetos pesados e de formas estranhas. A garra depende da inflação simples para envolver objetos e não requer detecção, planejamento ou controle de feedback *.

[*Claro, a receita já tá pronta, nos tentáculos da água viva 😒😏 – nota deste blog]

A pesquisa foi publicada na revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

“Com esta pesquisa, queríamos reimaginar como interagimos com objetos”, disse Kaitlyn Becker, ex-aluna de pós-graduação e pós-doutoranda do SEAS e primeira autora do artigo. “Aproveitando a conformidade natural da robótica leve e aprimorando-a com uma estrutura compatível, projetamos uma garra que é maior que a soma de suas partes e uma estratégia de agarramento que pode se adaptar a uma variedade de objetos complexos com planejamento e percepção mínimos *.“

Close dos filamentos da garra envolvendo um objeto. Crédito: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS

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Becker é atualmente Professor Assistente de Engenharia Mecânica no MIT.

A força e a adaptabilidade da garra vêm de sua capacidade de se enredar no objeto que está tentando agarrar.

Os filamentos de um pé de comprimento são tubos de borracha ocos. Um lado do tubo tem borracha mais grossa que o outro, então quando o tubo é pressurizado, ele se enrola como um rabo de cavalo ou como um cabelo alisado em um dia chuvoso.

Os cachos dão nó e emaranham-se entre si e com o objeto, com cada emaranhado aumentando a força do aperto. Embora o controle coletivo seja forte, cada contato é fraco individualmente e não danifica nem o objeto mais frágil. Para liberar o objeto, os filamentos são simplesmente despressurizados.

Os pesquisadores usaram simulações e experimentos para testar a eficácia da pinça, pegando uma variedade de objetos, incluindo várias plantas de casa e brinquedos. A pinça pode ser usada em aplicações do mundo real para agarrar frutas e vegetais macios para produção e distribuição agrícola, tecidos delicados em ambientes médicos e até objetos de formato irregular em armazéns, como vidraria.

Esta nova abordagem para agarrar combina a pesquisa do professor L. Mahadevan sobre a mecânica topológica de filamentos emaranhados com a pesquisa do professor Robert Wood sobre garras robóticas macias.

“O emaranhamento permite que cada filamento altamente compatível se adapte localmente a um objeto alvo, levando a uma compreensão topológica segura, mas suave, que é relativamente independente dos detalhes da natureza do contato”, disse Mahadevan, professor de matemática aplicada da Lola England de Valpine em SEAS, e de Biologia Organísmica e Evolutiva, e Física em FAS e co-autor correspondente do artigo.

“Esta nova abordagem para a preensão robótica complementa as soluções existentes, substituindo garras simples e tradicionais que exigem estratégias de controle complexas por filamentos extremamente compatíveis e morfologicamente complexos que podem operar com controle muito simples”, disse Wood, professor da Harry Lewis e Marlyn McGrath Engenharia e Ciências Aplicadas e co-autor correspondente do artigo.

“Esta abordagem expande o alcance do que é possível pegar com garras robóticas.”

[Ênfase adicionada]

Mais informações:

Kaitlyn Becker et al, Active entanglement enables stochastic, topological grasping, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2209819119

Jornal informativo: Proceedings of the National Academy of Sciences

Bioinspirado: como as lagostas podem ajudar a fazer concreto impresso em 3-D mais resistente

Pela RMIT University | TechXplore

Bioinspiração: como as lagostas podem ajudar a tornar o concreto impresso em 3D mais resistente

Uma nova pesquisa mostra que os padrões inspirados em cascas de lagosta podem tornar o concreto impresso em 3-D mais forte, para suportar estruturas arquitetônicas mais complexas e criativas.

As tecnologias de manufatura digital, como impressão em concreto 3D (3DCP), têm um potencial imenso para economizar tempo, esforço e material na construção.

Elas também prometem ultrapassar os limites da inovação arquitetônica, mas os desafios técnicos permanecem na fabricação de concreto impresso em 3-D forte o suficiente para uso em estruturas de forma mais livre.

Em um novo estudo experimental, pesquisadores da Universidade RMIT analisaram a força natural das cascas de lagosta para projetar padrões especiais de impressão 3-D.

Seus padrões espirais de bioimulação melhoraram a durabilidade geral do concreto impresso em 3-D, além de permitir que a resistência fosse direcionada com precisão para o suporte estrutural onde necessário.

Quando a equipe combinou os padrões de torção com uma mistura de concreto especializada aprimorada com fibras de aço, o material resultante era mais forte do que o concreto tradicional.

O pesquisador principal, Dr. Jonathan Tran, disse que a impressão 3-D e a manufatura aditiva abriram oportunidades na construção para aumentar a eficiência e a criatividade.

“A tecnologia de impressão em concreto 3-D tem potencial real para revolucionar a indústria da construção e nosso objetivo é trazer essa transformação para mais perto“, disse Tran, um palestrante sênior em materiais estruturados e design na RMIT.

“Nosso estudo explora como os diferentes padrões de impressão afetam a integridade estrutural do concreto impresso em 3-D e, pela primeira vez, revela os benefícios de uma abordagem bioinspirada em 3DCP.“

“(*)Sabemos que materiais naturais como exoesqueletos de lagosta podem ter evoluído para estruturas de alto desempenho ao longo de milhões de anos, portanto, imitando suas principais vantagens, podemos seguir onde a natureza já inovou.”

Uma nova pesquisa mostra que os padrões inspirados em cascas de lagosta podem tornar o concreto impresso em 3D mais forte, para suportar estruturas arquitetônicas mais complexas e criativas. Crédito: RMIT University

Impressão 3-D para construção

A automação da construção de concreto é definida para transformar a maneira como construímos, com a construção sendo a próxima fronteira na revolução da automação e baseada em dados conhecida como indústria 4.0.

Uma impressora de concreto 3-D constrói casas ou faz componentes estruturais depositando o material camada por camada, ao contrário da abordagem tradicional de fundir concreto em um molde.

Com a tecnologia mais recente, uma casa pode ser impressa em 3-D em apenas 24 horas por cerca de metade do custo, enquanto a construção da primeira comunidade impressa em 3-D do mundo começou em 2019 no México.

A indústria emergente já está apoiando a inovação arquitetônica e de engenharia, como um prédio de escritórios impresso em 3-D em Dubai, uma ponte de concreto que imita a natureza em Madri e o “edifício europeu” em forma de vela na Holanda.

A equipe de pesquisa da Escola de Engenharia da RMIT se concentra na impressão 3-D de concreto, explorando maneiras de aprimorar o produto acabado por meio de diferentes combinações de design de padrão de impressão, escolhas de materiais, modelagem, otimização de design e opções de reforço.

Padrões para impressão

O padrão mais convencional usado na impressão 3-D é unidirecional, onde as camadas são colocadas umas sobre as outras em linhas paralelas.

O novo estudo publicado em uma edição especial da 3-D Printing and Additive Manufacturing investigou o efeito de diferentes padrões de impressão na resistência do concreto reforçado com fibra de aço.

Uma pesquisa anterior da equipe RMIT descobriu que incluir 1-2% de fibras de aço na mistura de concreto reduz os defeitos e a porosidade, aumentando a resistência. As fibras também ajudam o concreto a endurecer precocemente sem deformação, permitindo a construção de estruturas mais altas.

A equipe testou o impacto da impressão do concreto em padrões helicoidais (inspirados na estrutura interna das cascas de lagosta), cross-ply e quase-isotropic (semelhantes aos usados para estruturas compostas laminadas e compostas depositadas camada por camada) e padrões unidirecionais padrão.

Apoiando estruturas complexas

Os resultados mostraram na resistência de cada um dos padrões, em comparação com a impressão unidirecional, mas Tran disse que os padrões em espiral são os mais promissores para suportar estruturas complexas de concreto impresso em 3-D.

“Como as cascas das lagostas são naturalmente fortes e curvas, sabemos que isso pode nos ajudar a fornecer formas de concreto mais fortes, como arcos e estruturas fluidas ou retorcidas“, disse ele.

“Este trabalho está em estágios iniciais, então precisamos de mais pesquisas para testar o desempenho do concreto em uma ampla gama de parâmetros, mas nossos resultados experimentais iniciais mostram que estamos no caminho certo.”

Estudos adicionais serão apoiados por uma nova impressora 3D de concreto móvel em grande escala recentemente adquirida pela RMIT – tornando-a a primeira instituição de pesquisa no hemisfério sul a comissionar uma máquina desse tipo.

A impressora robótica 5 × 5m será usada pela equipe para pesquisar a impressão 3-D de casas, edifícios e grandes componentes estruturais.

A equipe também usará a máquina para explorar o potencial da impressão 3-D com concreto feito com materiais residuais reciclados, como agregado de plástico macio.

O trabalho está conectado a um novo projeto com os parceiros da indústria Replas e SR Engineering, com foco em paredes de amortecimento de som feitas de plástico macio reciclado pós-consumo e concreto, que foi recentemente financiado com uma concessão de conexões de inovação do governo australiano.

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[Enfase adicionada. (*)Aqui o(s) autor(es) simplismente assumem que estruturas de alto desempenho evoluem, e claro, podemos excluir teleologia aqui, embora usem quando afirmam que tal organismo evoluiu para isso, para aquilo. E claro, você pode ignorar por completo que todos os organismos estão completamente sujeitos a informação biológica e seus processos intrincados de replicação e manutenção.]

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Mais informações: Luong Pham et al, Influences of Printing Pattern on Mechanical Performance of Three-Dimensional-Printed Fiber-Reinforced Concrete, 3D Printing and Additive Manufacturing (2021). DOI: 10.1089/3dp.2020.0172

Fornecido pela Universidade RMIT

Engenheiros desenvolvem garras robóticas macias

Pela Universidade da Geórgia | TechXplore

Os cientistas costumam olhar para a natureza em busca de pistas ao projetar robôs – alguns robôs imitam mãos humanas, enquanto outros simulam as ações de braços de polvo ou minhocas. Agora, pesquisadores da University of Georgia College of Engineering projetaram uma nova garra robótica macia que se inspira em uma fonte incomum: feijão-pólo.

Enquanto as vagens e outras plantas entrelaçadas usam seus brotos sensíveis ao toque para se enrolarem em suportes como cordas e hastes para crescer, o robô da equipe da UGA é projetado para segurar com firmeza, mas suavemente, objetos de até 1 mm de diâmetro.

“Tentamos projetos diferentes, mas não ficamos felizes com os resultados, então me lembrei dos grãos de feijão que plantei em nosso jardim há alguns anos“, disse Mable Fok, professor associado e principal autor do estudo. “Esta planta pode se prender a outras plantas ou cordas com muita força. Então, fiz algumas pesquisas sobre plantas entrelaçadas e achei que seria um bom projeto da natureza para explorarmos.”

Em um novo estudo publicado na revista Optics Express, os pesquisadores dizem que sua pinça espiral robótica macia oferece várias vantagens em relação aos dispositivos robóticos existentes.

“A ação de entrelaçamento do nosso robô requer apenas um único controle pneumático, o que simplifica muito sua operação, eliminando a necessidade de coordenação complexa entre vários controles pneumáticos“, disse Fok. “Como usamos um movimento de entrelaçamento exclusivo, a garra robótica macia funciona bem em áreas confinadas e precisa de apenas um pequeno espaço operacional.“

O dispositivo UGA oferece outro avanço em relação à robótica existente: um sensor incorporado para fornecer feedback crítico em tempo real.

“Incorporamos um sensor de fibra óptica no meio da coluna elástica do robô que pode detectar o ângulo de entrelaçamento, os parâmetros físicos do alvo e quaisquer distúrbios externos que possam fazer com que o alvo se solte“, disse Fok.

Os pesquisadores acreditam que sua pinça robótica macia – com pouco mais de 7 centímetros de comprimento e feita de silicone – pode ser útil em muitos ambientes, incluindo agricultura, medicina e pesquisa. As aplicações podem incluir a seleção e embalagem de produtos agrícolas que requerem um toque suave, como plantas e flores, robótica cirúrgica ou seleção e retenção de amostras de pesquisa em frágeis tubos de vidro durante os experimentos.

Em seu estudo, a equipe de pesquisa diz que a pinça espiral provou ser eficaz para segurar objetos como lápis e pincéis – até mesmo um item tão pequeno quanto o fio fino de um clipe de papel esticado. O dispositivo também demonstrou excelente repetibilidade, alta precisão de detecção de entrelaçamento e detecção precisa de distúrbios externos.

Além de Fok, a equipe de pesquisa inclui Mei Yang e Ning Liu, ambos Ph.D. candidatos em engenharia; Liam Paul Cooper, estudante de graduação em engenharia de sistemas de computação; e Xianqiao Wang, professor associado da Faculdade de Engenharia.

A equipe planeja continuar seu trabalho com o objetivo de aprimorar o controle de feedback automático com base nas leituras do sensor de fibra ótica. Eles também querem explorar a miniaturização do design para servir como base de um robô biomédico.

“Este robô macio entrelaçado com seu sensor de fibra óptica embutido forma um bloco de construção para um robô macio mais abrangente. Ter um design e controle mais simples é definitivamente uma vantagem“, disse Fok.

[Ênfase adicionada]

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Mais informações: Mei Yang et al, Twining plant inspired pneumatic soft robotic spiral gripper with a fiber optic twisting sensor, Optics Express (2020). DOI: 10.1364/OE.408910

Diário informativo: Optics Express

Fornecido pela University of Georgia

Imprimindo Teias De Plástico Para Proteger As Telas Dos Celulares Do Futuro

Pela Polytechnique Montréal | Phys Org

As teias de policarbonato sintetizadas usando manufatura aditiva absorvem até 96% da energia de impacto. Crédito: Shibo Zou

Uma equipe da Polytechnique Montréal demonstrou recentemente que um tecido projetado com manufatura aditiva absorve até 96% da energia de impacto – tudo sem quebrar. A revista Cell Reports Physical Science publicou recentemente um artigo com detalhes sobre essa inovação, que abre caminho para a criação de revestimentos plásticos inquebráveis.

O conceito e a pesquisa que o acompanha revelados no artigo são relativamente simples. Os professores Frédérick Gosselin e Daniel Therriault, do Departamento de Engenharia Mecânica da Politécnica de Montreal, junto com o estudante de doutorado Shibo Zou, queriam demonstrar como a teia de plástico pode ser incorporada a um painel de vidro para evitar que se estilhace com o impacto.

Parece um conceito bastante simples, mas uma reflexão mais aprofundada revela que não há nada simples nessa teia de plástico.

O design dos pesquisadores foi inspirado em teias de aranha e suas propriedades surpreendentes. “Uma teia de aranha pode resistir ao impacto de um inseto colidindo com ela, devido à sua capacidade de se deformar por meio de ligações de sacrifício no nível molecular, dentro das próprias proteínas da seda“, explica o professor Gosselin. “Fomos inspirados por esta propriedade em nossa abordagem.”

Biomimética via impressão 3-D

Os pesquisadores usaram policarbonato para alcançar seus resultados; quando aquecido, o policarbonato torna-se viscoso como o mel. Usando uma impressora 3-D, a equipe do professor Gosselin aproveitou essa propriedade para “tecer” uma série de fibras com menos de 2 mm de espessura e, em seguida, repetiu o processo imprimindo uma nova série de fibras perpendicularmente, movendo-se rapidamente, antes que toda a teia se solidificasse.

Acontece que a mágica está no próprio processo – é aí que o produto final adquire suas propriedades principais.

Conforme é lentamente extrudado pela impressora 3-D para formar uma fibra, o plástico derretido cria círculos que formam uma série de voltas. “Depois de endurecidos, esses laços se transformam em elos de sacrifício que dão à fibra força adicional. Quando ocorre o impacto, esses elos de sacrifício absorvem energia e se quebram para manter a integridade geral da fibra – semelhante às proteínas da seda“, explica o pesquisador Gosselin.

Em artigo publicado em 2015, a equipe do professor Gosselin demonstrou os princípios por trás da fabricação dessas fibras. O último artigo da Cell Reports Physical Science revela como essas fibras se comportam quando entrelaçadas para tomar a forma de uma teia.

O autor principal do estudo, Shibo Zou, aproveitou a oportunidade para ilustrar como essa teia poderia se comportar quando localizada dentro de uma tela de proteção. Depois de embutir uma série de teias em placas de resina transparente, ele conduziu testes de impacto. O resultado? Wafers de plástico dispersaram até 96% da energia de impacto sem quebrar. Em vez de rachar, eles se deformam em certos lugares, preservando a integridade geral dos wafers.

De acordo com o professor Gosselin, essa inovação inspirada na natureza pode levar à fabricação de um novo tipo de vidro à prova de bala ou à produção de telas protetoras de smartphones de plástico mais duráveis. “Também poderia ser usado na aeronáutica como revestimento protetor para motores de aeronaves”, observa o professor Gosselin. Nesse ínterim, ele certamente pretende explorar as possibilidades que essa abordagem pode abrir para ele.

[Ênfase adicionada]

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Mais informações:

Shibo Zou et al, Spiderweb-Inspired, Transparent, Impact-Absorbing Composite, Cell Reports Physical Science (2020). DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100240

Superfícies Impermeáveis Inspiradas Em Cigarras, Mais Próximas Da Realidade, Relatam Pesquisadores

PhysOrg por Lois Yoksoulian, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Pesquisadores demonstraram uma nova técnica de fabricação que lhes permite replicar as nanoestruturas encontradas nas asas das cigarras, que as tornam repelentes de água e micróbios. Crédito: Wayne Boo, US Geological Survey

Um grupo multidisciplinar que estuda as propriedades físicas e químicas das asas dos insetos demonstrou a capacidade de reproduzir as nanoestruturas que ajudam as asas das cigarras a repelir a água e evitar que bactérias se instalem na superfície. A nova técnica – que usa esmaltes comerciais – é econômica e direta, e os pesquisadores disseram que ajudará a fabricar futuros materiais à prova d’água de alta tecnologia.

A equipe usou uma versão simplificada de um processo de fabricação – chamado de litografia de nanoimpressão – para fazer um modelo das complexas nanoestruturas em forma de pilar nas asas de Neotibicen pruinosus, uma cigarra anual encontrada na região central dos Estados Unidos. Os modelos são totalmente dissolvíveis e produzem réplicas com uma média de 94,4% da altura do pilar e 106% da asa original , ou diâmetro do pilar da estrutura principal, disseram os pesquisadores.

Os resultados do estudo foram publicados na revista Nano Letters.

“Escolhemos trabalhar com asas dessa espécie de cigarra porque nosso trabalho anterior demonstra como as complexas nanoestruturas em suas asas fornecem uma excelente capacidade de repelir água. Essa é uma propriedade altamente desejável que será útil em muitas aplicações de engenharia de materiais, de asas de aeronaves à equipamentos médicos”, disse Marianne Alleyne, professora de entomologia da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, que co-liderou o estudo com Donald Cropek, do Laboratório de Pesquisa em Engenharia de Construção do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, e Nenad Miljkovic, professor de ciência mecânica e engenharia em Illinois.

A litografia de nanoimpressão não é nova, mas pode ser trabalhosa e cara, disseram os pesquisadores. Algumas abordagens usam materiais tóxicos que podem danificar o objeto original copiado, como uma delicada asa de cigarra. Outros requerem altas temperaturas que não são compatíveis com amostras biológicas, como plantas ou insetos.

Superfícies impermeáveis inspiradas em cigarras mais próximas da realidade, relatam os pesquisadores

“Nosso processo nos permite fazer isso em um laboratório aberto em temperatura ambiente e pressão atmosférica“, disse Cropek. “Usamos esmalte de unha e álcool isopropílico, que não causa nenhum dano às delicadas nanoestruturas das asas”.

No laboratório, a equipe aplica um esmalte de secagem rápida diretamente na asa de uma cigarra, que depois cura em temperatura ambiente.

“Não foi fácil encontrar a fórmula certa de esmalte porque queremos evitar um que deforme ou estique o molde durante a remoção“, disse Alleyne. Depois de concluído, o modelo pode ser revestido com um polímero ou metal e então dissolvido, deixando apenas a réplica de metal ou polímero.

Para mostrar a versatilidade do novo método, a equipe experimentou dois materiais de réplica muito diferentes: cobre metálico e um polímero orgânico à base de silício flexível chamado PDMS.

“Nós mostramos que a técnica é compatível com deposição física de vapor e deposição eletroquímica de metais, óxidos ou cerâmicas, bem como deposição química de vapor e revestimento por rotação de materiais mais macios como polímeros“, disse Miljkovic.

“O cobre é particularmente interessante para nós por causa de suas propriedades antimicrobianas inerentes, e nosso trabalho anterior indica que algumas espécies de cigarras exibem propriedades antimicrobianas em suas asas“, disse Alleyne. “Não sabemos se são os produtos químicos na superfície da asa ou as nanoestruturas físicas, ou uma combinação de química e topografia, que produzem a atividade bactericida, mas ser capaz de produzir materiais com diferentes químicas e estruturas nos ajudará a responder essa questão fundamental. Este novo método de fabricação relativamente simples nos ajudará a projetar materiais de engenharia multifuncionais“.

[Ênfase adicionada]

More information: Junho Oh et al, Dissolvable Template Nanoimprint Lithography: A Facile and Versatile Nanoscale Replication Technique, Nano Letters (2020).DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01547

Journal information: Nano Letters

A Ventosa Inspirada No Polvo Transfere Enxertos De Tecidos Finos E Delicados E Biossensores

Science Daily | Purdue University |University of Illinois | Chung-Ang University

16 de outubro de 2020

Close up dos braços de polvo com sugadores(ventosas) (imagem conservada em estoque).

Enxertos de tecido fino e eletrônicos flexíveis têm uma série de aplicações para cicatrização de feridas, medicina regenerativa e biossensor. Um novo dispositivo inspirado em um sugador(ventosas) de polvo transfere rapidamente tecido delicado ou folhas eletrônicas para o paciente, superando uma barreira fundamental para a aplicação clínica, de acordo com pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e colaboradores.

“Nas últimas décadas, células ou lençóis de tecido têm sido cada vez mais usados para tratar tecidos feridos ou doentes. Um aspecto crucial da cirurgia de transplante de tecido, como a cirurgia de transplante de tecido da córnea, é a preensão cirúrgica e o transplante seguro de tecidos moles. No entanto, o manuseio dessas substâncias vivas continuam sendo um grande desafio porque são frágeis e se amassam facilmente quando coletadas dos meios de cultura“, disse o líder do estudo Hyunjoon Kong, professor de engenharia química e biomolecular em Illinois.

O grupo de Kong, junto com colaboradores da Purdue University, da University of Illinois at Chicago, da Chung-Ang University na Coreia do Sul e do Korea Advanced Institute for Science and Technology, publicou seu trabalho na revista Science Advances.

Os métodos atuais de transferência de folhas envolvem seu crescimento em um polímero macio sensível à temperatura que, uma vez transferido, encolhe e libera a película fina. No entanto, este processo leva de 30 a 60 minutos para transferir uma única folha, requer técnicos qualificados e corre o risco de rasgar ou enrugar, disse Kong.

“Durante a cirurgia, os cirurgiões devem minimizar o risco de danos aos tecidos moles e transplantar rapidamente, sem contaminação. Além disso, a transferência de materiais ultrafinos sem rugas ou danos é outro aspecto crucial“, disse Kong.

Buscando uma maneira de pegar e liberar rapidamente as finas e delicadas camadas de células ou aparelhos eletrônicos sem danificá-los, os pesquisadores se voltaram para o reino animal em busca de inspiração. Ver a maneira como um polvo ou lula pode pegar objetos secos e molhados de todas as formas com pequenas mudanças de pressão em suas ventosas movidas a músculos, em vez de um adesivo químico pegajoso, deu aos pesquisadores uma idéia.

Eles projetaram um manipulador feito de uma camada sensível à temperatura de hidrogel macio ligada a um aquecedor elétrico. Para pegar uma folha fina, os pesquisadores aquecem suavemente o hidrogel para encolhê-la, depois o pressionam contra a folha e desligam o fogo. O hidrogel se expande levemente, criando sucção com o tecido mole ou filme eletrônico flexível para que possa ser levantado e transferido. Em seguida, eles colocam suavemente o filme fino no alvo e ligam o aquecedor novamente, encolhendo o hidrogel e liberando a folha.

Todo o processo leva cerca de 10 segundos.

Em seguida, os pesquisadores esperam integrar sensores ao manipulador, para aproveitar ainda mais suas vantagens de design suave e bioinspirado.

“Por exemplo, ao integrar sensores de pressão com o manipulador, seria possível monitorar a deformação dos objetos-alvo durante o contato e, por sua vez, ajustar a força de sucção a um nível em que os materiais retenham sua integridade estrutural e funcionalidade“, disse Kong . “Fazendo isso, podemos melhorar a segurança e a precisão do manuseio desses materiais. Além disso, pretendemos examinar a eficácia terapêutica de células e tecidos transferidos pelo manipulador macio.”

A National Science Foundation, os National Institutes of Health, o Department of Defense Vision Research Program e o Jump Applied Research in Community Health por meio do fundo de Engenharia e Simulação apoiaram este trabalho.

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Multimídia Relacionada :

Vídeo do YouTube: transferência de tecido fino inspirado no polvo:

[*Obs: ênfase adicionada. Imagem do Science Daily – com os créditos]

Journal Reference:

Byoung Soo Kim, Min Ku Kim, Younghak Cho, Eman E. Hamed, Martha U. Gillette, Hyeongyun Cha, Nenad Miljkovic, Vinay K. Aakalu, Kai Kang, Kyung-No Son, Kyle M. Schachtschneider, Lawrence B. Schook, Chenfei Hu, Gabriel Popescu, Yeonsoo Park, William C. Ballance, Seunggun Yu, Sung Gap Im, Jonghwi Lee, Chi Hwan Lee, Hyunjoon Kong. Electrothermal soft manipulator enabling safe transport and handling of thin cell/tissue sheets and bioelectronic devices. Science Advances, 2020; 6 (42): eabc5630 DOI:10.1126/sciadv.abc5630

TECNOLOGIA? EI, INSETOS INVENTARAM TUDO ANTES DE NÓS!

By Eric Holloway | Mind Matters

Os insetos parecem pequenos robôs, não é? Robôs vivos também, desafiando nossas melhores tentativas de recriar algo como eles.

Um artigo científico de 2018 “Não é um bug, é um recurso: materiais funcionais em insetos” mostra como essas pequenas criaturas são incríveis do ponto de vista das ciências dos materiais. O jornal é de acesso aberto para que você possa lê-lo por si mesmo. Mas deixe-me também ilustrar algumas das notáveis “tecnologias” que os insetos usam, capturadas em vídeo:

Esta “libélula” biônica realmente voa, mais ou menos:

Mas o mesmo acontece com bilhões de libélulas selvagens que voam de forma muito eficiente, a fim de caçar:

A gama de recursos de materiais é surpreendente. As cigarras têm um alto-falante com um clique que usam para amplificar o som emitido. As mariposas tigre têm um sistema semelhante que usam para bloquear o sonar de morcegos.

As borboletas asa-de-vidro têm asas quase completamente transparentes, sem qualquer refletância, criando uma quase invisibilidade:

A cigarrinha se cobre com pequenas bolas de futebol de proteína (brocossomos) à prova d’água e se camufla.

O brilho metálico nos besouros de joias é causado pela luz refletida desordenadamente nas várias camadas de sua concha.

O besouro branco apresenta uma desordem completa em sua concha para refletir todas as cores.

Há também a bioluminesência que conhecemos dos vaga-lumes. você sabia que suas larvas também podem brilhar?

Por fim, você sabia que existe uma espécie de besouro que procura incêndios florestais para colocar seus ovos? O besouro caçador de incêndios florestais (Melanophila acuminata) tem um sensor infravermelho especialmente ajustado para detectar as temperaturas resultantes de um incêndio florestal a até três milhas de distância, para que possa encontrar uma conífera queimada para depositar seu ovos.

A gama de maravilhas nos insetos é surpreendente – e muito difícil de explicar. Essa estranheza da natureza – invenções altamente especializadas para tarefas biológicas específicas – é observada por Richard Dawkins em seu livro The Blind Watchmaker (1986). Ele conclui: “No entanto, os resultados vivos da seleção natural nos impressionam de forma esmagadora com a aparência de design como se fosse de um mestre relojoeiro, impressiona-nos com a ilusão de design e planejamento.”

No entanto, Dawkins não acha que realmente exista algum design na natureza. Sua solução é a evolução darwiniana, pela qual as invenções emergem em um pequeno passo incremental de cada vez em resposta à seleção natural (sobrevivência do mais apto).

Podemos testar isso?

Na verdade, podemos simular esse processo em um computador, usando algoritmos evolutivos. Recebemos maravilhas da engenharia mecânica e de materiais, como bioluminescência e bolas de futebol à prova d’água?

Os engenheiros testaram a evolução darwiniana na última década e meia em uma competição chamada Humies, na qual competem novas invenções humanas, produzidas por algoritmos evolutivos. No entanto, se você examinar a lista de vencedores anteriores, notará um padrão. Todos os prêmios são para o que é chamado de “ajuste de parâmetro”. O trabalho criativo e árduo de chegar ao projeto geral da invenção já foi feito por um engenheiro humano e codificado como uma função objetivo para o algoritmo evolutivo otimizar. O algoritmo evolucionário já foi informado para onde ir.

Então, quando pegamos a solução de Dawkins para as capacidades intrincadas e bem ajustadas exibidas por insetos e a aplicamos à engenharia do mundo real, tudo o que obtemos são sofisticados botões de ajustes. De qualquer forma, o algoritmo evolutivo é em si um produto da invenção humana e não pode se inventar sozinho .

Em suma, a evolução darwiniana é incapaz de produzir algo próximo à engenharia humana e a engenharia humana é incapaz de produzir algo próximo à engenharia natural. Isso prediz sucesso para a evolução darwiniana como uma explicação para maravilhas biológicas? Ou a resposta está em algo que é mais parecido com a inteligência humana, mas muito mais assustadoramente poderoso?

Nota: Muito recentemente, New Scientist e The Economist publicaram artigos que sugerem que eles estão repensando a evolução darwiniana ensinada de forma controversa na escola. A New Scientist nos diz que devemos “repensar a teoria da natureza” e o The Economist nos diz que os híbridos “transformaram” a teoria da evolução. Eles, sem dúvida, ainda são naturalistas (isto é, eles acreditam que a natureza é tudo o que existe), mas a quantidade absoluta de inteligência e engenhosidade na natureza torna o darwinismo estrito, como defendido por Richard Dawkins, cada vez mais difícil de acreditar.

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Os cérebros de humanos, ratos e moscas usam os mesmos mecanismos básicos. O estudo dos cérebros nas últimas décadas produziu um quadro muito diferente dos padrões que poderíamos esperar.

Por que muitos cientistas consideram as células como inteligentes? As bactérias parecem mostrar um comportamento inteligente. Mas e quanto às células individuais em nossos corpos?

O “coquetel” de enzimas que digerem plástico anuncia uma nova esperança para os resíduos plásticos.

pela University of Portsmouth | Phys Org

Uma segunda enzima, encontrada na mesma bactéria que vive em uma dieta de garrafas plásticas, foi combinada com PETase para acelerar a quebra do plástico.

A PETase decompõe o polietileno tereftalato (PET) de volta aos seus blocos de construção, criando uma oportunidade de reciclar o plástico infinitamente e reduzir a poluição do plástico e os gases do efeito estufa que impulsionam as mudanças climáticas.

PET é o termoplástico mais comum, usado para fazer garrafas de bebidas descartáveis, roupas e tapetes e leva centenas de anos para se decompor no ambiente, mas a PETase pode reduzir esse tempo para dias.

A descoberta inicial criou a perspectiva de uma revolução na reciclagem de plástico, criando uma solução potencial de baixo consumo de energia para lidar com o lixo plástico. A equipe desenvolveu a enzima PETase natural em laboratório para ser cerca de 20% mais rápida na decomposição do PET.

Agora, a mesma equipe transatlântica combinou PETase e seu “parceiro”, uma segunda enzima chamada MHETase, para gerar melhorias muito maiores: simplesmente misturar PETase com MHETase dobrou a velocidade de decomposição do PET e projetou uma conexão entre as duas enzimas para criar uma ‘superenzima’, aumentar esta atividade em mais três vezes.

Crédito: University of Portsmouth

O estudo foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

A equipe foi co-liderada pelos cientistas que desenvolveram a PETase, Professor John McGeehan, Diretor do Centro de Inovação Enzimática (CEI) da Universidade de Portsmouth, e Dr. Gregg Beckham, Pesquisador Sênior do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL ) nos E.U.A.

O professor McGeehan disse: “Gregg e eu estávamos conversando sobre como a PETase ataca a superfície dos plásticos e a MHETase retalha ainda mais as coisas, então parecia natural ver se poderíamos usá-las juntas, imitando o que acontece na natureza.“

Nossos primeiros experimentos mostraram que elas realmente funcionam melhor juntas, então decidimos tentar ligá-las fisicamente, como dois Pac-men unidos por um pedaço de corda.

“Demorou muito esse trabalho em ambos os lados do Atlântico, mas valeu a pena – ficamos encantados em ver que nossa nova enzima quimérica é até três vezes mais rápida do que as enzimas separadas, naturalmente evoluídas, abrindo novos caminhos para mais melhorias. “

Crédito: University of Portsmouth

A descoberta da enzima PETase original anunciava a primeira esperança de que uma solução para o problema global da poluição por plástico pudesse estar ao alcance, embora a PETase sozinha ainda não seja rápida o suficiente para tornar o processo comercialmente viável para lidar com as toneladas de garrafas PET descartadas espalhadas pelo planeta.

Combiná-la com uma segunda enzima, e descobrir que juntas funcionam ainda mais rápido, significa que outro salto foi dado no sentido de encontrar uma solução para os resíduos de plástico.

PETase e a nova combinação MHETase-PETase trabalham digerindo o plástico PET, retornando-o aos seus blocos de construção originais. Isso permite que os plásticos sejam feitos e reutilizados infinitamente, reduzindo nossa dependência de recursos fósseis como petróleo e gás.

O professor McGeehan usou a Diamond Light Source, em Oxfordshire, um síncrotron que usa intensos feixes de raios X 10 bilhões de vezes mais brilhantes que o Sol para funcionar como um microscópio poderoso o suficiente para ver átomos individuais. Isso permitiu que a equipe resolvesse a estrutura 3-D da enzima MHETase, dando a eles os projetos moleculares para começar a desenvolver um sistema enzimático mais rápido.

A nova pesquisa combinou abordagens estruturais, computacionais, bioquímicas e bioinformáticas para revelar percepções moleculares sobre sua estrutura e como ela funciona. O estudo foi um grande esforço de equipe envolvendo cientistas em todos os níveis de suas carreiras.

Crédito: University of Portsmouth

Uma das autoras mais jovens, Rosie Graham, Ph.D. em Portsmouth CEI-NREL. A aluna disse: “Minha parte favorita da pesquisa é como as ideias começam, seja no café, no trajeto de trem ou ao passar pelos corredores da universidade pode realmente ser a qualquer momento.

“É realmente uma grande oportunidade de aprender e crescer como parte desta colaboração Reino Unido-EUA e ainda mais para contribuir com outra parte da história sobre o uso de enzimas para lidar com alguns de nossos plásticos mais poluentes.”

O Center for Enzyme Innovation leva enzimas do ambiente natural e, usando biologia sintética, adapta-as para criar novas enzimas para a indústria.

Remoção de Gene Pode Tornar Os Poxvírus Letais Inofensivos

pela Universidade de Surrey – Phys | Org

A remoção de um gene torna os poxvírus – uma família letal de infecções virais que se espalham de animais para humanos – inofensivos, num novo estudo publicado na revista Science Advances.

Durante este estudo inovador, cientistas do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha e da Universidade de Surrey investigaram a resposta imunológica das células aos poxvírus. Poxvírus, como a varíola bovina e a varíola dos macacos, podem se espalhar para humanos a partir de animais infectados, causando lesões na pele, febre, inchaço dos gânglios linfáticos e até morte.

Os vírus contêm material genético que os ajuda a superar as células hospedeiras, permitindo a replicação e a disseminação da infecção. As células do corpo são compostas por moléculas que detectam a presença de vírus, às vezes por meio do reconhecimento de seu material genético, e alertam o sistema imunológico sobre uma infecção iminente. Os poxvírus, ao contrário de outros vírus, são altamente incomuns, pois possuem grandes genomas de DNA que são replicados exclusivamente no citosol celular, uma área da célula cheia de sensores. Ainda não se sabe como os poxvírus conseguem permanecer indetectáveis.

Semelhante à varíola humana, os cientistas neste estudo usaram o vírus ectromelia (ECTV), um membro da família dos poxvírus que causa a varíola dos ratos. ECTV se espalha através do sistema linfático de camundongos para órgãos vitais, onde ocorre a replicação massiva do vírus, resultando na morte rápida do animal.

Durante suas investigações, os cientistas identificaram um gene, o viral Schlafen (vSLFN), que bloqueia a resposta celular ao genoma do vírus, tornando a infecção silenciosa para o sistema imunológico.

Surpreendentemente, a desativação desse gene tornou a infecção detectável, desencadeando uma potente resposta imunológica que protegeu os animais contra doses um milhão de vezes maiores do que a quantidade letal normal.

Após a remoção do vSLFN, verificou-se que os animais com o vírus modificado estavam protegidos da infecção subcutânea, respiratória e intravenosa e todos sobreviveram. Os cientistas também descobriram que a proteção era mediada pelo interferon, uma molécula conhecida por ter poderosas propriedades antivirais, e células assassinas naturais, que desempenham um papel importante na rejeição do hospedeiro de células infectadas por vírus.

Os pesquisadores acreditam que essas descobertas esclarecerão como combatemos as infecções microbianas e melhorarão a eficácia e a segurança das vacinas, agentes anti-cânceres e terapias genéticas baseadas em poxvírus.

O Dr. Carlos Maluquer de Motes, professor titular de Virologia Molecular na Universidade de Surrey, disse: “Os vírus, embora minúsculos, são agentes muito complexos com estratégias muito sofisticadas contidas em seu material genético. Mas é também esse mesmo material genético que faz eles serem vulneráveis ao reconhecimento de células. A remoção do gene vSLFN protegeu os animais contra a varíola dos ratos, e acreditamos que podemos ver os mesmos resultados para outros poxvírus.

“Nossos resultados revelam a importância de ativar as moléculas responsáveis pela detecção do material genético de micróbios na luta contra os vírus. Além disso, eles também sugerem que mimetizar a ação do vSLFN pode ser uma estratégia válida para prevenir doenças auto-inflamatórias e auto-imunes que são causadas quando o material genético das células é detectado pelo sistema imunológico, promovendo uma reação. “

O Dr. Antonio Alcami, do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha, disse: “A inibição viral do sensor de DNA impede a indução da resposta de IFN tipo I e complementa outro mecanismo viral para sequestrar IFN tipo I por meio da secreção de receptores isca de IFN solúveis. Isso destaca o importância da resposta do IFN tipo I no controle da imunidade. “

[Ênfase adicionada] | [Imagem extraída do Phys]

Mais informações: Viral cGAMP nuclease reveals the essential role of DNA sensing in protection against acute lethal virus infection” Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.abb4565

Informação do diário: Science Advances

O que as libélulas nos ensinam sobre a defesa antimísseis?

Sandia National Laboratories

[Julho, 24, 2019]

ALBUQUERQUE, NM – Agradeça por não estar na dieta de uma libélula. Você pode ser uma mosca da fruta ou talvez um mosquito, mas realmente não importa o momento em que você olha para trás e vê quatro asas poderosas batendo no ar atrás de você. Você voa para salvar sua vida, oscilando evasivamente, mas a libélula de alguma forma o rastreia com reflexos aparentemente instantâneos. Por um momento, você acha que escapou, da mesma maneira que ele se aproxima rapidamente de baixo para matar.

A cientista Frances Chance do Sandia National Laboratories, retratada aqui, está revelando insights sobre como as libélulas interceptam suas presas em vôo, o que pode ser útil para a defesa contra mísseis. (Foto de Randy Montoya)

Então, enquanto o predador da era dos dinossauros agarra você com suas pernas espinhosas e o arrasta para suas mandíbulas no ar, você pode se perguntar:

“Como ele me pegou com um cérebro tão pequeno e sem percepção de profundidade?”

Sandia National Laboratories está respondendo com uma pesquisa que mostra como os cérebros das libélulas podem ser programados para serem extremamente eficientes no cálculo de trajetórias complexas.

Em simulações de computador recentes, libélulas falsas em um ambiente virtual simplificado capturaram com sucesso suas presas usando algoritmos de computador projetados para imitar a maneira como uma libélula processa informações visuais enquanto caça. Os resultados positivos do teste mostram que a programação é fundamentalmente um modelo de som.

A pesquisa Sandia está examinando se a computação inspirada na libélula poderia melhorar os sistemas de defesa antimísseis, que têm a tarefa semelhante de interceptar um objeto em vôo, tornando os computadores de bordo menores, sem sacrificar a velocidade ou precisão. As libélulas capturam 95% de suas presas, coroando-as como um dos maiores predadores do mundo.

A neurocientista computacional Frances Chance, que desenvolveu os algoritmos, está apresentando sua pesquisa esta semana na Conferência Internacional sobre Sistemas Neuromórficos em Knoxville, Tennessee. No início deste mês, ela fez uma apresentação na Reunião Anual da Organização para Neurociências Computacionais em Barcelona, Espanha.

A pesquisa replica o cérebro altamente eficiente da libélula

Chance se especializou em replicar redes neurais biológicas – cérebros, basicamente – que requerem menos energia e são melhores no aprendizado e adaptação do que os computadores. Seus estudos se concentram nos neurônios, que são células que enviam informações através do sistema nervoso.

“Tento prever como os neurônios são conectados ao cérebro e entender que tipos de cálculos esses neurônios estão fazendo, com base no que sabemos sobre o comportamento do animal ou sobre as respostas neurais”, disse ela.

Por exemplo, o tempo de reação de uma libélula a uma presa em manobra é de apenas 50 milissegundos. Um piscar humano leva cerca de 300 milissegundos. Cinqüenta milissegundos é tempo suficiente para que as informações cruzem cerca de três neurônios. Em outras palavras, para acompanhar uma libélula, uma rede neural artificial precisa processar as informações após apenas três etapas – embora, como o cérebro dispara muitos sinais de uma vez, cada etapa pode envolver muitos cálculos executados ao mesmo tempo.

Computação mais rápida e leve para defesa antimísseis

Os sistemas de defesa contra mísseis dependem de técnicas de interceptação estabelecidas que são, relativamente falando, de computação pesada. Mas repensar essas estratégias usando libélulas altamente eficientes como modelo poderia potencialmente:

Diminuir o tamanho, o peso e as necessidades de energia dos computadores de bordo.Isso permitiria que os interceptores fossem menores e mais leves e, portanto, mais manobráveis.
Revelar novas maneiras de interceptar alvos em manobra, como armas hipersônicas, que seguem trajetórias menos previsíveis do que mísseis balísticos.
Revelar novas maneiras de localizar um alvo com sensores menos sofisticados do que os usados atualmente.

Libélulas e mísseis se movem em velocidades muito diferentes, então não se sabe como essa pesquisa se traduzirá em defesa antimísseis. Mas o desenvolvimento de um modelo computacional do cérebro de uma libélula também pode trazer benefícios de longo prazo para o aprendizado de máquina e inteligência artificial.

A IA é usada em diversos setores, desde transporte autônomo até desenvolvimento de medicamentos prescritos. Esses campos têm a ganhar com métodos altamente eficientes para a construção de soluções rápidas para problemas complexos. A pesquisa em andamento no Sandia está refinando os algoritmos de Chance e determinando onde eles são mais aplicáveis.

Sua pesquisa é financiada peloprograma de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido por Laboratório de Sandia.

Sandia National Laboratories é um laboratório de multimissão operado pela National Technology and Engineering Solutions da Sandia LLC, uma subsidiária integral da Honeywell International Inc., para a Administração de Segurança Nuclear Nacional do Departamento de Energia dos EUA. Sandia Labs tem grandes responsabilidades de pesquisa e desenvolvimento em dissuasão nuclear, segurança global, defesa, tecnologias de energia e competitividade econômica, com instalações principais em Albuquerque, Novo México, e Livermore, Califórnia.

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[Ênfase adicionada]

“A teia de aranha faz parte de sua mente, sugerem novas pesquisas”

By TreeHugger

De Bryan Nelson Atualizado em 18 de fevereiro de 2020

Poderiam as estruturas “fora” do corpo de uma criatura fazer parte de seu aparelho cognitivo? Stephencdickson [Licença CC 4.0] / Wiki Commons.

As aranhas tendem a provocar algumas de nossas respostas de luta ou fuga mais extremas. Ao ver um, alguns de nós gritam, outros esmagam. Mesmo aqueles de nós com corações mais bondosos muitas vezes sentem a necessidade de prender e liberar, de preferência em algum lugar longe de casa.

Mas uma nova pesquisa pode fazer com que você reconsidere suas tendências em relação a esses aracnídeos incompreendidos. Acontece que as aranhas parecem possuir uma forma extraordinária de consciência que estamos apenas começando a entender, e tem a ver com suas teias, relata a New Scientist.

Os pesquisadores estão lentamente chegando à conclusão de que a teia de aranha é uma parte essencial do aparelho cognitivo dessas criaturas. Os animais não usam suas teias apenas para sentir; eles as usam para pensar.

É parte de uma teoria da mente conhecida como “cognição ampliada” e os humanos também a utilizam. Por exemplo, podemos gostar de pensar que nossas mentes estão contidas em nossas cabeças, mas contamos com uma série de estruturas fora de nossas cabeças (e até mesmo fora de nossos corpos) para nos ajudar a pensar. Computadores e calculadoras são um exemplo óbvio. Organizamos nossos espaços de vida para nos ajudar a lembrar onde as coisas estão, fazemos anotações e tiramos fotos ou guardamos lembranças.

Mas esses exemplos empalidecem em comparação a como o pensamento de uma aranha está entrelaçado com sua teia. Cientistas estão descobrindo que algumas aranhas possuem habilidades cognitivas que rivalizam com as dos mamíferos e pássaros, incluindo previsão e planejamento, aprendizado complexo e até a capacidade de se surpreender. É o suficiente para fazer você considerar se “Charlotte’s Web” poderia ter sido uma história verdadeira.

O ponto crucial dessas habilidades cognitivas recém-descobertas das aranhas se resume em suas teias. Estamos descobrindo que, se você remover a teia de uma aranha, ela perderá algumas dessas capacidades.

Imagine a teia de aranha como um centro

O futuro pode não ser mais em plástico, mas sim uma combinação de seda de aranha e polpa de árvore. Amy Johansson / Shutterstock

Por exemplo, sabemos que as aranhas podem usar suas teias como um aparelho sensorial; elas sentem vibrações na teia, o que as alerta quando a presa é enredada. Agora também sabemos que as aranhas podem até distinguir entre diferentes tipos de vibrações. Elas sabem quais vibrações são causadas por diferentes tipos de criaturas, por folhas e outros detritos passando e até mesmo por vibrações causadas pelo vento.

O que é realmente surpreendente, entretanto, é o que estamos aprendendo agora sobre como as aranhas usam suas teias para realmente pensar nos problemas. Quando uma aranha se senta no centro de sua teia, ela não está apenas esperando passivamente por vibrações. Ela está ativamente puxando e afrouxando diferentes fios, manipulando a teia de maneiras sutis.

A pesquisa mostrou que essas manipulações são como saber onde uma aranha está prestando atenção. Quando tensiona um fio de teia, esse fio se torna mais sensível às vibrações. É essencialmente o equivalente a uma aranha tapando os ouvidos para ouvir melhor em uma determinada direção.

“Ela tensiona os fios da rede para poder filtrar as informações que chegam ao seu cérebro”,

explicou o pesquisador de cognição ampliada Hilton Japyassú, em reportagem da Quanta Magazine .

“Isso é quase a mesma coisa como se ela estivesse filtrando coisas em seu próprio cérebro.”

Além disso, os pesquisadores testaram essa hipótese com experimentos que envolvem o corte de pedaços de teia. Quando sua teia é cortada, uma aranha começa a tomar decisões diferentes. Segundo Japyassú, é como se as porções de seda já construídas fossem lembretes, ou pedaços de memória externa. Cortar a teia é como realizar uma lobotomia de aranha.

É o suficiente para fazer você se sentir culpado toda vez que acidentalmente passar por alguma teia. (A boa notícia é que uma aranha sempre pode criar outra.)

Afirmações mais fortes sobre o que isso significa para a consciência da aranha ainda precisam ser testadas. Se “consciência” é sinônimo de “percepção“, então a teia de uma aranha certamente aumenta a capacidade da aranha de estar ciente de seus arredores, e esta é uma rua de mão dupla. As aranhas recebem informações passivamente de suas teias e manipulam ativamente essas informações fazendo ajustes. Mas se quisermos sugerir que as aranhas usem suas teias para formar representações mentais reais, essa pode ser uma questão que é melhor deixar para os filósofos.

Mesmo assim, os experimentos parecem pelo menos deixar as questões mais matizadas sobre a consciência abertas para especulação. E uma teia de aranha certamente se mostrou mais do que apenas uma ferramenta de caça.

É alimento para reflexão e razão mais do que suficiente para reconsiderar seus sentimentos sobre esses notáveis criadores de teias.

[◾Obs ênfase adicionada ]

Biomimética – Criação de tecnologias inspiradas no design inteligente dos animais. (Canal Ciência Repensada)

Biomimética – Criação de tecnologias inspiradas no design inteligente dos animais. Os homens utilizam inteligência e propósito para aplicar soluções tecnológicas através da imitação do design encontrado em estruturas e processos biológicos. Mas por outro lado, se recusam a acreditar numa teleonomia natural, ou seja, que o próprio design biológico tenha sido guiado por intenção e propósito. É o absurdo lógico do materialismo naturalista.

As Asas Da Cigarra Ajudam Pesquisadores Projetarem Melhores Células Solares.

Por Phys Org

[Texto adaptado – O artigo possui links em inglês – Imagem do PO]

Pesquisadores se voltaram para a asa da cigarra para projetarem superfícies com propriedades altamente anti-reflexivas, que possuem aplicações potenciais para células solares, superfícies discretas, materiais anti estáticos e outras aplicações ópticas.

Como pesquisadores Imran Zada et al. na Universidade Jiao Tong de Xangai na China explicam em uma edição recente da Applied Physics Letters, as asas da cigarra têm estruturas em nanoescala que lhes conferem propriedades anti-reflexivas excepcionais, permitindo que propaguem ou absorvam quase 100% da luz visível. Quando se trata de células solares, propriedades anti-reflexivas desempenham um papel importante, uma vez que absorver mais luz leva a um melhor desempenho geral.

No artigo, os pesquisadores explicam como eles fabricaram uma superfície de dióxido de silício (um material barato que é comumente usado para fazer janelas e lentes de câmeras) com o mesmo padrão nanoestruturado que as asas de cigarra (que são feitas principalmente de quitina), usando as asas como modelo. Tratando as asas de cigarra biológicas em uma solução contendo dióxido de silício, depois expondo as asas tratadas a ultra-som de alta intensidade e, finalmente, permitindo que as asas se solidifiquem para que as asas possam ser separadas do material de dióxido de silício, os pesquisadores puderam fabricar superfícies biomórficas de dióxido de silício com o mesmo padrão nanoestruturado que as asas da cigarra têm.

“Nosso trabalho demonstra que o dióxido de silício com uma estrutura anti-reflexiva, pode ser fabricado diretamente de asas de cigarra através de um método ultra-sônico assistido sol-gel (pectização) simples e barato“, disse o co-autor Wang Zhang da Universidade Jiao Tong de Shanghai. “O material exibe um alto desempenho de propriedades anti-reflexivas na faixa de comprimentos de onda visíveis em uma ampla gama de ângulos de incidência“.

Os testes revelaram que as novas superfícies têm uma reflectância muito baixa, absorvendo apenas 0,3% da luz visível. As propriedades de reflectância variam dependendo do ângulo de incidência da luz, no entanto, e aumentam para 3,3% com o aumento dos ângulos de incidência da luz. Os pesquisadores explicam que as boas propriedades de anti-reflexão surgem devido ao padrão nanoestruturado das asas, nas quais as dimensões das nanoestruturas são menores do que o comprimento de onda da luz. Este padrão cria de forma continua um perfil de índice nivelado de refração do ar para a superfície do material, que essencialmente fornece um caminho para raios de luz entrarem no material e impede que eles reflitam de volta.

Embora as asas da cigarra sejam naturalmente super hidrófobas, os pesquisadores conseguiram afinar essa propriedade na superfície do dióxido de silício, alterando sua composição química, transformando-a em material hidrofílico. Com propriedades hidrófilas, a superfície facilmente forma ligações de hidrogênio com moléculas de água. Combinado com as propriedades anti-reflexivas do material, isso tem o efeito de evitar a formação de névoa, sugerindo possíveis aplicações para materiais ópticos anti-nebulosidade e auto-limpeza. Os pesquisadores planejam explorar esses tipos de aplicações em trabalho futuro.

“No futuro, o nosso trabalho tem como objetivo a fabricação de materiais com alto índice de refração com estruturas anti-reflexivas para estudar suas propriedades multifuncionais, como anti-reflexão, atividade antibacteriana e super hidrofobicidade“, disse Zhang.

Journal reference

Applied Physics Letters

Imran Zada et al. “Multifunctional, angle dependent antireflection, and hydrophilic properties of SiO2 inspired by nano-scale structures of cicada wings.” Applied Physics Letters. DOI: 10.1063/1.4986133

Joaninha E Design Inteligente.

By Evolution News – David Klinghoffer | @d_klinghoffer

[Obs: Texto adaptado – O título não é o mesmo do original (Ladybug, Living Origami, Lends a Hand with Umbrella and Other Designs) – O artigo contem links em inglês – Imagens, vídeo do EnV, com os devidos créditos]

Delicado e agradável, o besouro joaninha é um inseto que todos amam. Ter um inesperadamente em sua mão, é um lembrete de quão suave e bela a natureza pode ser.

Sua habilidade de alternar agilmente entre andar e voar também é uma maravilha de design. Cientistas japoneses têm trabalhado para esclarecer o segredo de como eles dobram e desdobram suas asas, um gesto sem esforço de um origami vivo. Eles publicaram suas descobertas no PNAS.

De USA Today:

Os cientistas japoneses ficaram curiosos em saber como as joaninhas dobravam suas asas dentro de suas cascas, de modo que removeram cirurgicamente as cascas externas de várias joaninhas (tecnicamente chamado elytra) e as substituíram com cascas de silicone transparentes e coladas para observar o mecanismo de dobramento das asas.

Por que se preocupar com essa pesquisa aparentemente frívola? Acontece que a forma como os insetos naturalmente dobram suas asas, pode fornecer dicas de design para uma ampla gama de usos práticos para os seres humanos. Isso inclui antenas de satélite, instrumentos médicos microscópicos e até mesmo itens comuns como guarda-chuvas e ventiladores.

“A técnica das joaninhas para realizar dobras complexas é bastante fascinante e inovadora, especialmente para pesquisadores nos campos da robótica, mecânica, aeroespacial e engenharia mecânica”, disse o principal autor Kazuya Saito, da Universidade de Tóquio. [Enfase adicionada.]

Isso é um conjunto surpreendentemente grande de “dicas de design” do humilde inseto, que também é chamado de joaninha. Veja o design em ação:

The Telegraph ecoa:

As asas da joaninha poderia ajudar a mudar o design de guarda-chuvas pela primeira vez em 1.000 anos.

O jornal New York Times:

O Conjunto De Asas Das Joaninhas E Os Segredos Da Engenharia Em Conjuntos Arranjados De Origami.

[…]

A olho nu, essa elegante transformação é um mistério. Mas cientistas no Japão criaram uma janela para o processo em um estudo publicado segunda-feira em Proceedings of the National Academy of Sciences. Somente como joaninhas controlam o “amarrar” estas estruturas rígidas em espaços minúsculos, é uma lição valiosa para os engenheiros que projetam estruturas destacáveis como guarda-chuvas e satélites.

As asas traseiras de uma joaninha são resistentes o bastante para mantê-la no ar por até duas horas e permitir que alcance velocidades até 37 milhas por hora e altitudes tão elevadas quanto três edifícios Empire State verticalmente empilhados. Contudo, elas se dobram com facilidade. Estes atributos aparentemente contraditórios deixaram perplexo, Kazuya Saito; engenheiro aeroespacial da Universidade de Tóquio e autor principal do estudo.

Trabalhando na criação de estruturas destacáveis como grandes velas e sistemas de energia solar para naves espaciais, ele se voltou para a joaninha para a inspiração de design.

Observe como, ao discuti-los, é como se fôssemos forçados a usar a linguagem do design. No que diz respeito às joaninhas e seus “segredos de engenharia”, como diz o NY Times, o biólogo molecular Douglas Axe tweetou: “Como um DeLorean, apenas um refrigerador!” Aqui está um DeLorean:

Em seu livro Undeniable: How Biology Confirms Our Intuition That Life Is Designed, o Dr. Axe usa a ilustração de um guindaste de origami. Com boa razão por trás dessa intuição universal, nossas mentes se rebelam contra a ideia de que qualquer criação de origami pode surgir por meio de uma combinação de acaso e lei, sem propósito ou design. No entanto, a teoria darwiniana exige que acreditamos que um guindaste real surgiu dessa maneira, ou uma joaninha real.

Cientista Biomimético Líder: Não Deixe O Materialismo Superar As Evidências.

Por Evolution News – Jonathan Witt

[Texto adapto – Links em inglês – Imagem do EnV]

Aqui está outra história, DI-via-internacional; forte nos bastidores do lançamento do Discovery Institute-Mackenzie no Brasil na semana passada: O inovador cientista sul-coreano, Dr. Seung-Yop Lee, saiu contra a prática de governar as hipóteses do projeto inteligente fora dos limites antes de considerar as evidências.

“Como pesquisador biomimético, me pergunto como surgiram as complexas nanoestruturas fotônicas dos insetos”, escreve ele. “Desenhos biológicos estão provocando uma corrida do ouro da inovação para engenheiros e cientistas, mas em geral, somente explicações materialistas para essas estruturas biológicas são permitidas no campo biomimético”.

Lee é professor do Departamento de Engenharia Mecânica e Biomédica da Universidade Sogang, em Seul, e é uma figura destacada no campo da biomimética.

A recente leitura de Lee do novo livro de Jonathan Wells, Zombie Science: More Icons of Evolution, apressou os comentários. “Em seu excelente livro novo, Zombie Science, Jonathan Wells pede uma outra abordagem para a investigação científica”, escreveu Lee. “Não deixe a filosofia materialista superar a evidência, diz Wells. Em vez disso, siga a evidência onde quer que ela leve.”

Um artigo na revista Nature relata uma das inovações biomiméticas do Dr. Lee, “um filme que muda de cor de acordo com a umidade ambiental”. Segundo o artigo, a invenção foi “inspirada no design natural do besouro Hércules ” e abre caminho para o desenvolvimento de um sensor que “não precisaria de eletricidade e poderia ser usado em pequenos dispositivos médicos ou agrícolas.”

O sucesso do professor Lee em fazer descobertas de design ao procurar inspiração de maravilhas de engenharia no reino biológico, parece tê-lo deixado impaciente com o materialismo dogmático na biologia de origens e simpático ao argumento que Wells faz em seu novo livro. “O título, Zombie Science, é peculiar e colorido”, disse Lee, “mas Wells usa-o para realçar um problema real: Vívidas “provas” de evolução continuam a ser construídas, mesmo depois de evidências contrárias as terem matado e os biólogos tradicionais terem renunciado a elas”.

Zombie Science é uma sequela do livro de 2001 do Dr. Wells, Icons of Evolution. “Wells traz leitores atualizados sobre os dez ícones originais e desmistifica mais seis”, comenta Lee em seu endosso ao livro. “Wells argumenta que esses ícones desmascarados persistem em livros didáticos e em outros lugares apenas porque eles suportam um paradigma evolucionista dominante e um dogma materialista. Zombie Science é um apelo oportuno para a reforma.”

O Evolution News relatou aqui, aqui, aqui, aqui e aqui, em apenas algumas das muitas veias sendo minadas no campo da biomimética. Encontre muitos mais artigos sobre o assunto, através da inserção de “biomimetics” no campo de pesquisa do site (do Evolution).

	Estudo Sugere Que a… em A Origem dos Novos Genes
	jdorgival em Como Deus criou tudo antes do…
	jdorgival em TECNOLOGIA? EI, INSETOS INVENT…
	O Flagelo Bacteriano… em Como Os Engenheiros Ajudaram A…
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	italotoffolo em Design Inteligente, um argumen…
	Gisele Ladeira em Respostas as objeções comuns…

04.Outubro.2023

Andaimes de tecido de bioengenharia adequados para tradução pré-clínica

Projetos de engenharia racional para criar andaimes de rede flexíveis

Comportamento mecânico dos andaimes de rede flexíveis

Validando o desempenho regenerativo dos andaimes de tecido

Panorama

01.Setembro.2023

Neuromodulação no cérebro. (A) Quatro tipos de neuromoduladores e suas vias biológicas. (B) Neuromodulação não linear. (C) A neuromodulação diversifica a plasticidade local. Crédito: CASIA

NACA na tarefa de aprendizagem contínua em classe. Neuromodulação (A, B) em plasticidade neuronal local e plasticidade sináptica. (C-G) Desempenho do NACA em comparação com EWC e BP. Crédito: CASIA

[Ênfase adicionada por este blog]

29.Março.2023

A hidrogenase de níquel-ferro, descrita pelos pesquisadores como “uma das enzimas mais complicadas e belas da natureza”, pode ser crucial no impulso mundial em direção a uma economia de energia renovável. Crédito: Mirica group, University of Illinois at Urbana-Champaign

Peixes celacantos e outros animais. Crédito: Woranop Sukparangsi

Garra macia agarra suculenta. Crédito: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS

Close dos filamentos da garra envolvendo um objeto. Crédito: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS

Betão 3D impresso em padrões inspirados na estrutura interna das cascas de lagosta. Crédito: RMIT University

A força natural da casca da lagosta inspirou a equipe de pesquisa. Crédito: Florian Elias Rieser, licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Crédito CC0: domínio público

As teias de policarbonato sintetizadas usando manufatura aditiva absorvem até 96% da energia de impacto. Crédito: Shibo Zou

Pesquisadores demonstraram uma nova técnica de fabricação que lhes permite replicar as nanoestruturas encontradas nas asas das cigarras, que as tornam repelentes de água e micróbios. Crédito: Wayne Boo, US Geological Survey

Um esquema que mostra o processo de fabricação litográfica de nanoimpressão dos nanopilares encontrados nas asas das cigarras. Crédito: American Chemical Society. Para obter mais informações, visite pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c01547.

Close up dos braços de polvo com sugadores(ventosas) (imagem conservada em estoque).

Podemos testar isso?

Crédito: University of Portsmouth

Crédito: University of Portsmouth

Crédito: University of Portsmouth

[Julho, 24, 2019]

A cientista Frances Chance do Sandia National Laboratories, retratada aqui, está revelando insights sobre como as libélulas interceptam suas presas em vôo, o que pode ser útil para a defesa contra mísseis. (Foto de Randy Montoya)

Poderiam as estruturas “fora” do corpo de uma criatura fazer parte de seu aparelho cognitivo? Stephencdickson [Licença CC 4.0] / Wiki Commons.

Imagine a teia de aranha como um centro

O futuro pode não ser mais em plástico, mas sim uma combinação de seda de aranha e polpa de árvore. Amy Johansson / Shutterstock

[Texto adaptado – O artigo possui links em inglês – Imagem do PO]

Journal reference