Na te wynalazki czeka cały świat, naukowcy robią co mogą

Wyobraźmy sobie mikroskopijne roboty, które mogą precyzyjnie “celować" w komórki rakowe, niszcząc je bez szkody dla zdrowych tkanek. Ta zaawansowana nanotechnologia, w założeniu mniejsza od czerwonych krwinek, jest projektowana z myślą o bezpiecznym i skutecznym leczeniu najgroźniejszych chorób, w tym raka.

Nanoroboty działają na poziomie molekularnym, co pozwala im docierać do miejsc w organizmie, które wcześniej były niedostępne. Dzięki temu mogą precyzyjnie dostarczać leki dokładnie tam, gdzie są one potrzebne, minimalizując skutki uboczne terapii.

Zastosowanie nanorobotów w medycynie onkologicznej daje nadzieję na przyszłość, w której chemioterapia i inne obciążające organizm metody leczenia mogą zostać wyparte przez bardziej precyzyjne i bezbolesne rozwiązania. Dzięki czemu pacjenci mogliby uniknąć wyniszczających skutków ubocznych tradycyjnych terapii m.in. nudności, wypadania włosów czy osłabienia organizmu.

Naukowcy pracują nawet nad nanorobotami, które będą potrafiły rozpoznawać różne typy komórek rakowych. Takie rozwiązania mogłyby nie tylko leczyć, ale również monitorować stan pacjenta, co jest niezwykle istotne w przypadku nowotworów. Wczesne wykrycie komórek rakowych przez nanoroboty mogłoby dać pacjentom większe szanse na wyleczenie i zmniejszyć ryzyko nawrotu choroby.

Obecnie nanoroboty opracowane przez naukowców z Karolinska Institute przechodzą testy na myszach. Ich wyniki są bardzo pozytywne. U 70 proc. myszy z zaaplikowanymi nanorobotami zaobserwowano redukcję wzrostu guza. Czyżby właśnie tak miała wyglądać przyszłość leczenia nowotworów? Miejmy nadzieję, że dowiemy się tego już niedługo.

Nadprzewodniki to materiały, które przewodzą prąd elektryczny bez żadnego oporu, co oznacza brak strat energii w postaci ciepła. Do tej pory nadprzewodnictwo udawało się osiągnąć jedynie w ekstremalnie niskich temperaturach, często bliskich zeru absolutnemu, lub w niezwykle wysokim ciśnieniu. Odkrycie nadprzewodników działających w ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze pokojowej mogłoby więc zrewolucjonizować mnóstwo dziedzin technologii.

W lipcu 2023 roku naukowcy z Korei Południowej ogłosili stworzenie materiału o nazwie LK-99, który miał wykazywać nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej i pod standardowym ciśnieniem. Niestety, kolejne badania nie potwierdziły tych rewelacji i wykazały, że prawdopodobnie winowajcą błędnych wniosków Koreańczyków było zanieczyszczenie siarczkiem miedzi. Zespół z Narodowego Laboratorium Fizycznego Indii oraz naukowcy z Uniwersytetu Beihang w Chinach nie znaleźli dowodów na nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej w LK-99. W ich eksperymentach materiał m.in. nie lewitował, co jest charakterystyczne dla nadprzewodników.

Poszukiwania nadprzewodników działających w wyższych temperaturach trwają jednak od lat. W 2020 roku naukowcy z Uniwersytetu Rochester w Nowym Jorku ogłosili stworzenie materiału, który wykazywał nadprzewodnictwo w temperaturze około 15 stopni Celsjusza. Jednak wymaga on ekstremalnie wysokiego ciśnienia, co mocno ogranicza jego praktyczne zastosowanie.

Osiągnięcie nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej bez konieczności stosowania wysokiego ciśnienia pozostaje jednym z najważniejszych celów współczesnej fizyki materiałowej. Taki przełom mógłby prowadzić do stworzenia bardziej efektywnych sieci energetycznych, szybszych komputerów czy upowszechnienia się pociągów Maglev, w których już teraz wykorzystywane są nadprzewodniki.

Obecnie naukowcy na całym świecie intensywnie pracują nad zrozumieniem mechanizmów nadprzewodnictwa i poszukiwaniem materiałów, które mogłyby działać w bardziej praktycznych warunkach.

Fuzja jądrowa to proces, w którym jądra atomowe łączą się, tworząc cięższe jądro i uwalniają przy tym ogromne ilości energii. To właśnie dzięki fuzji jądrowej Słońce i inne gwiazdy emitują światło i ciepło. Na Ziemi naukowcy od dekad dążą do opanowania tego procesu, aby stworzyć praktycznie niewyczerpane, a zarazem czyste źródło energii.

W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego, które polega na rozbijaniu ciężkich jąder atomowych, fuzja jądrowa nie generuje długotrwałych odpadów radioaktywnych. Głównym paliwem w tym procesie są izotopy wodoru - deuter i tryt. Deuter można pozyskać z wody, a tryt wytwarzany jest z litu, który powszechnie występuje w skorupie ziemskiej. Dzięki temu zasoby paliwa dla fuzji mogłyby wystarczyć na miliony lat.

Aby doszło do fuzji, jądra atomowe muszą pokonać siły odpychania elektrostatycznego. Wymaga to osiągnięcia ekstremalnie wysokich temperatur, rzędu milionów stopni Celsjusza, co prowadzi do powstania stanu materii zwanego plazmą. Utrzymanie i kontrolowanie tak gorącej plazmy stanowi jedno z największych wyzwań technologicznych.

Jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań jest tokamak - urządzenie w kształcie pierścienia, w którym plazma jest utrzymywana za pomocą silnych pól magnetycznych. Obecnie największym projektem badawczym w tej dziedzinie jest ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) budowany we Francji. Celem ITER jest osiągnięcie dodatniego bilansu energetycznego, czyli wyprodukowanie więcej energii z fuzji niż jest zużywane do jej inicjacji.

W grudniu 2022 roku naukowcy z National Ignition Facility w USA ogłosili przełom w dziedzinie fuzji jądrowej. Po raz pierwszy udało się uzyskać więcej energii z reakcji fuzji niż włożono w jej zainicjowanie. Nie była to jednak tak wielka rewolucja jak mogłoby się wydawać, gdyż do samego wytworzenia wiązek lasera, które zainicjowały reakcję zużyto około 100 razy więcej energii niż ostatecznie wyprodukowano.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!