Herzlich Willkommen in unser Rubrik „Science Tank“. In diesem Bereich der Webpräsenz beschäftigen wir uns interdisziplinär mit relevanten Entdeckung aus der Welt der Wissenschaften (Physik, Mathematik, Informatik, Medizin u.v.m). Dabei publizieren wir wichtige Errungenschaften aus der Welt mit einem besonderen Focus auf die wissenschaftliche Umgebung in Göttingen. Viel Spaß und bleiben Sie neugierig.
Herzschrittmacher retten seit Jahrzehnten das Leben von Menschen. Es handelt sich jedoch um große Geräte, deren Implantation kompliziert und mit Risiken verbunden ist. Die Lösung der Zukunft könnte in einem Gerät liegen, das an der Yonsei-Universität in Seoul entwickelt und getestet wurde. Dort wurde ein ultradünnes Gerät entwickelt, das das Herz überwacht und bei Bedarf ein elektrischesSignal abgibt. Es ist mit einer speziellen Beschichtung versehen, die dafür sorgt, dass es an einem feuchten Organ, wie dem Herzen, haftet.
Koreanische Wissenschaftler testeten es an einem lebenden Kaninchen und an einem Kunstherz. Die Forschungsergebnisse geben Anlass zu Optimismus. Ihrer Meinung nach könnte das Gerät eines Tages herkömmliche Herzschrittmacher ersetzen.
Die Wissenschaftler von Yonsei konzentrierten sich auf die Lösung des Problems der Herzrhythmusstörungen. Dabei handelt es sich um eine Situation, in der das Herz zu schnell, zu langsam oder unregelmäßig schlägt. Manchmal sind die Herzrhythmusstörungen unauffällig oder stellen kein großes Problem dar, manchmal können sie aber auch lebensbedrohlich sein. In letzteren Fällen kann die Implantation eines Herzschrittmachers die einzige Möglichkeit sein, das Leben des Patienten zu retten.
Die wünschenswerteste Methode der Wasserstofferzeugung - die Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser durch Elektrolyse - verbraucht viel Energie. Die optimale Lösung wäre die Nutzung von Energie aus sog. erneuerbaren Quellen. Professor Gang Kevin Li von der Universität Melbourne hat eine Methode zur Herstellung von Wasserstoff aus Luft mit einer Feuchtigkeit von nur 4 % vorgestellt. Dies ebnet den Weg für die Wasserstoffproduktion in halbtrockenen Gebieten, wo das größte Potenzial für sog. erneuerbare Energien besteht, aber kein Zugang zu ausreichend Wasser vorhanden ist.
Derzeit wird der größte Teil des produzierten Wasserstoffs aus Erdgas oder Kohle gewonnen. Auf der ganzen Welt werden umweltfreundlichere Methoden zu seiner Herstellung entwickelt.
Li und sein Team beschlossen, Wasserstoff aus der Luft zu gewinnen. Zu jedem Zeitpunkt befinden sich etwa 13 Billionen Tonnen Wasser in der Atmosphäre. Sie kommt sogar in halbtrockenen Gebieten vor. Die australischen Wissenschaftler gewannen Wasserstoff aus der Luft mit einer hohen Reinheit von 99 Prozent. Ihre Prototypanlage war 12 Tage lang in Betrieb. In dieser Zeit konnten sie im Durchschnitt fast 750 Liter Wasserstoff pro Tag und Quadratmeter Elektrolyseur gewinnen.
Forscher des Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) haben gezeigt, dass ein von ihnen entwickeltes System zur Zuführung von Borpulver zu einem Fusionsreaktor die Reaktorwände kontinuierlich schützen und eine Verschlechterung des Plasmas verhindern kann. Seine allmähliche Verunreinigung durch Wolfram ist der gesamten Reaktion abträglich und stellt ein Hindernis für den Bau eines praktischen Fusionsreaktors dar.
Die Kernfusion ist eine Möglichkeit, billige, saubere und sichere Energie zu erzeugen. Aufgrund zahlreicher technischer Schwierigkeiten ist es der Menschheit jedoch noch nicht gelungen, einen Fusionsreaktor zu bauen, der mehr Energie erzeugt, als ihm zugeführt wird, und den Reaktionsprozess über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
In Fusionsreaktoren - der häufigste Typ ist der Tokamak - wird zunehmend Wolfram verwendet. Das liegt daran, dass dieses Element sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen ist. Das Plasma kann jedoch die Wolframwände des Reaktors beschädigen, was dazu führt, dass Wolfram in das Plasma eindringt und dieses verunreinigt. Bor schützt das Wolfram vor negativen Auswirkungen und verhindert, dass es in das Plasma eindringt. Darüber hinaus absorbiert es unerwünschte Elemente wie Sauerstoff, die aus anderen Quellen in das Plasma eindringen können. Diese Elemente können zu einer Abkühlung des Plasmas und zu einem Abbruch der Reaktion führen.
Die Neutrophilen sind als Teil des unspezifischen Immunsystems die erste Verteidigungslinie unseres Körpers gegen Krankheitserreger. Ihre Vorteile sind ihre schnelle Reaktionsfähigkeit, ihre Fähigkeit, verschiedene Bedrohungen zu beseitigen, und ihre Fähigkeit, von Blutgefäßen in infiziertes Gewebe einzudringen. Sie sind daher hervorragende Kandidaten für den Einsatz als Mikroroboter. Die meisten bisherigen Strategien für ihren gezielten Einsatz stützen sich jedoch auf ihre natürliche Wirkungsweise, der es oft an Schnelligkeit und Präzision mangelt.
Chinesische Forscher der Universität Jinan haben sich vorgenommen, dies zu ändern. In ACS Central Science berichteten sie über den Einsatz optischer Pinzetten zur Manipulation von Neutrophilen in einem lebenden Organismus. Die Wissenschaftler entschieden, wann die neutrophilenGranulozyten aktiviert werden und welchen Weg sie zu ihrem Ziel nehmen würden. Auf diese Weise konnten sie Medikamente genau an den gewünschten Ort bringen und den Körper reinigen, ohne dass die Neutrophilen selbst verändert werden mussten. Auf diese Weise nutzten sie die natürlich im Körper vorhandenen Neutrophilen als Mikroroboter, die sie steuern konnten.
Die Chinesen sind nicht die ersten, die versuchen, Mikroroboter für medizinische Zwecke einzusetzen. Bei den meisten derzeitigen Techniken werden jedoch Mikroroboter außerhalb des Körpers erzeugt und in den Körper eingeführt. Dies bringt jedoch eine Reihe von Problemen mit sich, von der Verursachung von Entzündungen bis hin zur Entfernung der Mikroroboter durch den Körper, bevor sie ihren Zweck erfüllen können.
Ein Team von Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen Widerstand entwickelt, der eine natürliche Gehirnsynapse nachahmt, die nach Angaben der Autoren tausendmal kleiner und zehntausendmal schneller ist als ihr biologisches Vorbild. Die Forscher beschrieben ihren Ansatz, insbesondere die Idee, beim Entwurf künstlicher neuronaler Netze Gedächtnispersistenz und Verarbeitungsgeschwindigkeit miteinander in Einklang zu bringen, in einer Veröffentlichung in Science.
Sie entwarfen ein Element, dessen Leitfähigkeit durch das Einführen oder Entfernen von Protonen in einen Kanal aus Phosphosilikatglas (PSG) reguliert wird. In gewisser Weise ahmt dies das Verhalten biologischer Synapsen nach, die Ionen zur Übertragung von Signalen über die Lücke zwischen zwei Neuronen verwenden. Das Gerät ist mit drei Anschlüssen ausgestattet, von denen zwei den Eingang und den Ausgang der Synapse darstellen, während der dritte dazu dient, ein elektrisches Feld anzulegen, das Protonen dazu anregt, sich vom Reservoir zum PSG-Kanal oder umgekehrt zu bewegen, je nach Richtung des elektrischen Feldes. Mehr Protonen im Kanal erhöhen seinen Widerstand.
Die Ultraschalluntersuchung (USG) ist eine sichere, nicht-invasive Methode, mit der ein Arzt wertvolle Informationen über die inneren Organe eines Patienten gewinnen kann. Allerdings erfordert sie derzeit den Einsatz großer, sperriger und teurer Geräte, die nur in Arztpraxen erhältlich sind. Ingenieure am MIT haben ein Miniatur- Ultraschallsystementwickelt, das wie ein Pflaster auf die Haut geklebt werden kann und 48 Stunden lang Bilder liefert.
Versuche an Freiwilligen haben gezeigt, dass das Gerät gut auf der Haut haftet und Bilder von großen Blutgefäßen und tieferen Organen in guter Qualität liefert. Außerdem war es möglich, die Veränderungen der Organe bei verschiedenen Aktivitäten aufzuzeichnen, wenn die Probanden saßen, standen, liefen oder Rad fuhren.
In diesem Stadium benötigt der Prototyp eine kabelgebundene Verbindung zu einem Gerät, das die reflektierten Wellen in Bilder umwandelt. Wie uns die Entwickler versichern, könnte es jedoch bereits jetzt nützlich sein. So könnte es beispielsweise in einem Krankenhaus zur kontinuierlichen Überwachung eines Patienten eingesetzt werden, ohne dass ein Arzt die Untersuchung durchführen muss.
Das Herz ist nicht in der Lage, sich nach einer Schädigung zu regenerieren. Daher sind die Bemühungen der Spezialisten für Tissue Engineering, die versuchen, Techniken zur Regeneration des Herzmuskels zu entwickeln und in Zukunft ein ganzes Herz von Grund auf zu schaffen, für die Kardiologie und die Herzchirurgie von großer Bedeutung. Dies ist jedoch eine schwierige Aufgabe, da einzigartige Strukturen nachgebildet werden müssen, vor allem die spiralförmige Anordnung der Zellen. Es wird seit langem vermutet, dass diese Art der Zellorganisation notwendig ist, um ausreichend große Blutmengen zu pumpen.
Bioingenieuren der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ist es gelungen, das erste Biohybrid-Modell einer menschlichen Herzkammer mit spiralförmig angeordneten Herzzellen zu schaffen und damit zu beweisen, dass die Vermutung richtig war. Durch diese spiralförmige Anordnung der Zellen wird die Blutmenge, die bei jedem Herzschlag gepumpt wird, deutlich erhöht. Dies ist ein wichtiger Schritt, der uns dem Ziel näher bringt, ein transplantierbares Herz von Grund auf zu bauen", sagt Professor Kit Parker, einer der Hauptautoren der Studie. Die Ergebnisse können wir auf den Seiten von Science nachlesen.
Ein KI-Modell hat es geschafft, Verbrechen in acht US-Städten eine Woche vor ihrem Auftreten mit einer Genauigkeit von 90 Prozent korrekt vorherzusagen, berichtet Ishanu Chattopadhyay von der University of Chicago, der zusammen mit seinem Team ein virtuelles "Zwillingsstadt"-Modell zur Überwachung mit Kriminalitätsdaten in Chicago von 2014 bis Ende 2016 erstellt hat.
Das Modell, das in sieben anderen Städten zu ähnlichen Ergebnissen geführt hat, konzentriert sich auf die Art der begangenen Straftaten und den Ort, an dem sie begangen wurden. Neunzig Prozent der Vorhersagen waren für geografische Gebiete mit einer Größe von bis zu zwei Vierteln, die durch sich kreuzende Straßen abgegrenzt wurden, genau.
Blutzellen bilden sich anders als bisher angenommen, berichten Forscher des Boston Children's Hospital in Nature. Bei Untersuchungen an Mäusen haben sie gezeigt, dass solche Zellen nicht aus einer, sondern aus zwei Arten von Vorläuferzellen gebildet werden. Dies wiederum kann enorme Bedeutung für die Behandlung von Blutkrebs, für Knochenmarktransplantationen und für die Entwicklung der Immunologie haben.
Bisher ging man davon aus, dass der größte Teil unseres Blutes aus einer kleinen Anzahl von Zellen stammt, die zu Blutstammzellen werden, die auch als hämatopoetische Stammzellen bezeichnet werden. Zu unserem Erstaunen haben wir entdeckt, dass es noch eine zweite Gruppe von Vorläuferzellen gibt, die nicht von Stammzellen abstammen. Sie sind es, die vom Fötus bis zum frühen Erwachsenenalter den größten Teil des Blutes in unserem Körper ausmachen, danach nimmt ihr Beitrag zur Blutbildung ab", sagt der leitende Arzt Fernando Camargo.
Bei den neu entdeckten Zellen handelt es sich um embryonale multipotente Progenitorzellen. Die Forscher prüfen nun, ob ihre Entdeckung, die sie bei Mäusen gemacht haben, auch auf den Menschen übertragbar ist. Wenn dies der Fall ist, könnte es dazu beitragen, Methoden zur Stärkung des Immunsystems bei älteren Menschen zu entwickeln, neue Erkenntnisse über Blutkrebserkrankungen, insbesondere bei Kindern, zu gewinnen oder verbesserte Verfahren zur Knochenmarktransplantation zu ermöglichen.
Als Wissenschaftler Anfang des 20. Jahrhunderts begannen, die Gehirnaktivität mit Hilfe von Elektroden aufzuzeichnen, bemerkten sie Signale, die sie "Gehirnwellen" nannten. Seitdem sind sie Gegenstand intensiver Forschung. Wir wissen, dass Wellen eine Manifestation synchronisierter neuronaler Aktivität sind und dass Veränderungen in der Wellenintensität eine abnehmende oder zunehmende Aktivität von Gruppen von Neuronen darstellen. Die Frage ist, ob und wie diese Wellen an der Übertragung von Informationen beteiligt sind.
Diese Frage wurde von Tal Dalal, einem Doktoranden des multidisziplinären Hirnforschungszentrums der Bar-Ilan-Universität, beantwortet. Aus einer in Cell Reports veröffentlichten Arbeit geht hervor, dass die Forscher den Grad der Synchronisierung der Gehirnwellen im Bereich der Informationsübertragung verändert haben. Anschließend untersuchten sie, wie sich dies auf die Übertragung der Informationen auswirkte und wie sie von dem Bereich des Gehirns, den sie erreichten, verstanden wurden.
Eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Frau Cho Yoon-kyoung vom Institute of Basic Research (IBS) in Korea hat einen Biosensor entwickelt, der durch die Analyse eines Bluttropfens Krebs erkennen kann. Der Chip besteht aus nanoporösen Goldelektroden. Die Forscher nannten den Entwicklungsprozess SEEDING, was ein englisches Akronym für die Technik ist - "surfactant electrochemical etching and deposition process for the growth of nanostructures and nanopores".
Tests des neuen Biosensors haben bestätigt, dass er durch die Analyse von Blut- und Urinproben einen schnellen Nachweis von Prostatakrebs bei Patienten ermöglicht. Ermöglicht wird dies durch den Nachweis eines bestimmten Proteintyps, der mit krebsverursachenden Exosomen assoziiert ist. Die Methode ist viel schneller und bequemer als bisher bekannte Methoden der Probenanalyse, die eine Trennung und Verdünnung der Biomarker erfordern, was in der Regel in großen medizinischen Einrichtungen oder Labors durchgeführt wird.
German
Arabic
Azerbaijani
Chinese (Traditional)
English
Esperanto
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Polish
Portuguese
Romanian
Russian
Spanish
Herzschrittmacher retten seit Jahrzehnten das Leben von Menschen. Es handelt sich jedoch um große Geräte, deren Implantation kompliziert und mit Risiken verbunden ist. Die Lösung der Zukunft könnte in einem Gerät liegen, das an der Yonsei-Universität in Seoul entwickelt und getestet wurde. Dort wurde ein ultradünnes Gerät entwickelt, das das Herz überwacht und bei Bedarf ein elektrisches Signal abgibt. Es ist mit einer speziellen Beschichtung versehen, die dafür sorgt, dass es an einem feuchten Organ, wie dem Herzen, haftet.
Die wünschenswerteste Methode der Wasserstofferzeugung - die Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser durch Elektrolyse - verbraucht viel Energie. Die optimale Lösung wäre die Nutzung von Energie aus sog. erneuerbaren Quellen. Professor Gang Kevin Li von der Universität Melbourne hat eine Methode zur Herstellung von Wasserstoff aus Luft mit einer Feuchtigkeit von nur 4 % vorgestellt. Dies ebnet den Weg für die Wasserstoffproduktion in halbtrockenen Gebieten, wo das größte Potenzial für sog. erneuerbare Energien besteht, aber kein Zugang zu ausreichend Wasser vorhanden ist.
Forscher des Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) haben gezeigt, dass ein von ihnen entwickeltes System zur Zuführung von Borpulver zu einem Fusionsreaktor die Reaktorwände kontinuierlich schützen und eine Verschlechterung des Plasmas verhindern kann. Seine allmähliche Verunreinigung durch Wolfram ist der gesamten Reaktion abträglich und stellt ein Hindernis für den Bau eines praktischen Fusionsreaktors dar.
Die Neutrophilen sind als Teil des unspezifischen Immunsystems die erste Verteidigungslinie unseres Körpers gegen Krankheitserreger. Ihre Vorteile sind ihre schnelle Reaktionsfähigkeit, ihre Fähigkeit, verschiedene Bedrohungen zu beseitigen, und ihre Fähigkeit, von Blutgefäßen in infiziertes Gewebe einzudringen. Sie sind daher hervorragende Kandidaten für den Einsatz als 
Ein Team von Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen Widerstand entwickelt, der eine natürliche Gehirnsynapse nachahmt, die nach Angaben der Autoren tausendmal kleiner und zehntausendmal schneller ist als ihr biologisches Vorbild. Die Forscher beschrieben ihren Ansatz, insbesondere die Idee, beim Entwurf künstlicher neuronaler Netze Gedächtnispersistenz und Verarbeitungsgeschwindigkeit miteinander in Einklang zu bringen, in einer Veröffentlichung in Science. 
Die Ultraschalluntersuchung (USG) ist eine sichere, nicht-invasive Methode, mit der ein Arzt wertvolle Informationen über die inneren Organe eines Patienten gewinnen kann. Allerdings erfordert sie derzeit den Einsatz großer, sperriger und teurer Geräte, die nur in Arztpraxen erhältlich sind. Ingenieure am MIT haben ein Miniatur- 
Das 
Ein KI-Modell hat es geschafft, Verbrechen in acht US-Städten eine Woche vor ihrem Auftreten mit einer Genauigkeit von 90 Prozent korrekt vorherzusagen, berichtet Ishanu Chattopadhyay von der University of Chicago, der zusammen mit seinem Team ein virtuelles "Zwillingsstadt"-Modell zur Überwachung mit Kriminalitätsdaten in Chicago von 2014 bis Ende 2016 erstellt hat. 
Als Wissenschaftler Anfang des 20. Jahrhunderts begannen, die Gehirnaktivität mit Hilfe von Elektroden aufzuzeichnen, bemerkten sie Signale, die sie "Gehirnwellen" nannten. Seitdem sind sie Gegenstand intensiver Forschung. Wir wissen, dass Wellen eine Manifestation synchronisierter neuronaler Aktivität sind und dass Veränderungen in der Wellenintensität eine abnehmende oder zunehmende Aktivität von Gruppen von Neuronen darstellen. Die Frage ist, ob und wie diese Wellen an der Übertragung von Informationen beteiligt sind.
Eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Frau Cho Yoon-kyoung vom Institute of Basic Research (IBS) in Korea hat einen Biosensor entwickelt, der durch die Analyse eines Bluttropfens Krebs erkennen kann. Der Chip besteht aus nanoporösen Goldelektroden. Die Forscher nannten den Entwicklungsprozess SEEDING, was ein englisches Akronym für die Technik ist - "surfactant electrochemical etching and deposition process for the growth of nanostructures and nanopores".