천연 단백질로 만든 인공 근육. 무료 기술 라이브러리 뉴스

과학 및 기술 뉴스, 전자의 참신
무료 기술 라이브러리 / 뉴스 피드

천연 단백질로 만든 인공 근육

15.02.2022

프라이부르크 대학(University of Freiburg)의 연구원 그룹이 신체의 자연적 과정을 사용하는 인공 근육을 개발하는 데 성공했습니다. 과학자들은 인간이나 동물의 그것과 유사한 화학 연료를 소비하여 움직이는 자율적 굴근을 시연했습니다.

우리의 인공 근육은 아직 프로토타입입니다. 그러나 재료의 높은 생체 적합성과 특정 조직 및 기술 응용에 맞게 구성을 조정할 수 있는 능력은 재건 의학, 보철, 제약 또는 소프트 로봇 공학의 미래 응용을 위한 길을 열 수 있다고 Steven Schiller는 말합니다.

과거에 과학자들은 천연 단백질을 사용하여 작은 분자 기계 또는 폴리머에 삽입하여 인공 근육 시스템을 구축했습니다. 그러나 그들은 완전히 생물학적 합성 근육을 개발하는 데 실패했습니다.

Freiburg 팀이 사용하는 천연 단백질은 엘라스틴이라는 천연 섬유 단백질을 기반으로 합니다. 연구원들은 두 가지 합성 엘라스틴 유사 단백질을 개발했는데, 그 중 하나는 환경의 산성도 변동에 반응하고 다른 하나는 온도 변화에 반응합니다.

과학자들은 광화학 가교를 사용하여 두 단백질을 결합하여 움직임을 지시하기 위해 쉽게 형성될 수 있는 층상 물질을 형성했습니다. 그런 다음 그들은 화학 연료 소스인 아황산나트륨을 사용하여 리드미컬한 수축을 유도했습니다. 여러 반응의 특별한 관계로 인해 산도가 순환적으로 변하는 진동 화학 반응에서 추가된 에너지는 기계적 에너지로 변환됩니다.

따라서 연구원들은 재료를 주기적으로 자율적으로 수축하게 만들었습니다. 그들은 또한 온도를 변경하여 수축을 켜고 끌 수 있습니다. 이 경우 재료의 특정 상태를 프로그래밍하고 다른 자극으로 다시 재설정할 수 있었습니다. 따라서 과학자들은 물질 수준에서 "학습 및 망각"을 구현하기 위한 간단한 시스템을 만들었습니다.

자연적으로 발생하는 단백질 엘라스틴에서 파생되고 생명공학적 수단을 통해 생산되기 때문에 우리의 재료는 높은 저항성을 가지며 이는 기술 응용 분야와도 관련이 있다고 Schiller는 설명합니다.
미래에는 전기, 환경 염 농도와 같은 다른 자극에 반응하고 바이오매스와 같은 다른 에너지원을 소비하도록 물질이 변형될 수 있습니다. 우리는 기억과 학습과 관련하여 복잡한 생물학적 기능을 모방하는 단백질 물질 개념을 개발할 수 있는 위치에 있다고 Schiller는 결론지었습니다.

미래에 과학자들은 세포 간에 교환되는 "통화"인 ATP를 사용하여 조직 재생 및 인간 장기에 약물을 전달하는 차세대 나노기술 로봇과 같은 생물의학 응용 분야에서 새로운 접근 방식을 가능하게 하는 단백질 물질을 만드는 것을 계획하고 있습니다.

<< 뒤로: 나노 기공은 이온이 통과할 때 가열됩니다. 15.02.2022

>> 앞으로: 교육은 기대 수명에 영향을 미칩니다 14.02.2022

과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:

정원의 꽃을 솎아내는 기계 02.05.2024

현대 농업에서는 식물 관리 과정의 효율성을 높이는 것을 목표로 기술 진보가 발전하고 있습니다. 수확 단계를 최적화하도록 설계된 혁신적인 Florix 꽃 솎기 기계가 이탈리아에서 선보였습니다. 이 도구에는 이동식 암이 장착되어 있어 정원의 필요에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다. 운전자는 조이스틱을 사용하여 트랙터 운전실에서 얇은 와이어를 제어하여 얇은 와이어의 속도를 조정할 수 있습니다. 이 접근 방식은 꽃을 솎아내는 과정의 효율성을 크게 높여 정원의 특정 조건은 물론 그 안에 자라는 과일의 종류와 종류에 대한 개별 조정 가능성을 제공합니다. 다양한 유형의 과일에 대해 2년 동안 Florix 기계를 테스트한 후 결과는 매우 고무적이었습니다. 몇 년 동안 Florix 기계를 사용해 온 Filiberto Montanari와 같은 농부들은 꽃을 솎아내는 데 필요한 시간과 노동력이 크게 감소했다고 보고했습니다. ...>>

고급 적외선 현미경 02.05.2024

현미경은 과학자들이 눈에 보이지 않는 구조와 과정을 탐구할 수 있도록 함으로써 과학 연구에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 다양한 현미경 방법에는 한계가 있으며, 그 중 적외선 범위를 사용할 때 해상도의 한계가 있습니다. 그러나 도쿄 대학의 일본 연구자들의 최근 성과는 미시세계 연구에 새로운 가능성을 열어주었습니다. 도쿄 대학의 과학자들은 적외선 현미경의 기능에 혁명을 일으킬 새로운 현미경을 공개했습니다. 이 첨단 장비를 사용하면 살아있는 박테리아의 내부 구조를 나노미터 규모의 놀라운 선명도로 볼 수 있습니다. 일반적으로 중적외선 현미경은 해상도가 낮다는 한계가 있지만 일본 연구진의 최신 개발은 이러한 한계를 극복했습니다. 과학자들에 따르면 개발된 현미경은 기존 현미경의 해상도보다 120배 높은 최대 30나노미터 해상도의 이미지를 생성할 수 있다고 한다. ...>>

곤충용 에어트랩 01.05.2024

농업은 경제의 핵심 부문 중 하나이며 해충 방제는 이 과정에서 필수적인 부분입니다. 심라(Shimla)의 인도 농업 연구 위원회-중앙 감자 연구소(ICAR-CPRI)의 과학자 팀은 이 문제에 대한 혁신적인 해결책, 즉 풍력으로 작동되는 곤충 공기 트랩을 생각해냈습니다. 이 장치는 실시간 곤충 개체수 데이터를 제공하여 기존 해충 방제 방법의 단점을 해결합니다. 트랩은 전적으로 풍력 에너지로 구동되므로 전력이 필요하지 않은 환경 친화적인 솔루션입니다. 독특한 디자인으로 해충과 익충을 모두 모니터링할 수 있어 모든 농업 지역의 개체군에 대한 완전한 개요를 제공합니다. "적시에 대상 해충을 평가함으로써 우리는 해충과 질병을 모두 통제하는 데 필요한 조치를 취할 수 있습니다"라고 Kapil은 말합니다. ...>>

지구 자기장에 대한 우주 쓰레기의 위협 01.05.2024

우리는 지구를 둘러싼 우주 쓰레기의 양이 증가한다는 소식을 점점 더 자주 듣습니다. 그러나 이 문제를 일으키는 것은 활성 위성과 우주선뿐만 아니라 오래된 임무에서 발생한 잔해이기도 합니다. SpaceX와 같은 회사에서 발사하는 위성의 수가 증가하면 인터넷 발전의 기회가 생길 뿐만 아니라 우주 보안에 심각한 위협이 됩니다. 전문가들은 이제 지구 자기장에 대한 잠재적인 영향에 관심을 돌리고 있습니다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 조나단 맥도웰(Jonathan McDowell) 박사는 기업들이 위성군을 빠르게 배치하고 있으며 향후 100년 안에 위성 수가 000개까지 늘어날 수 있다고 강조합니다. 이러한 우주 위성 함대의 급속한 발전은 지구의 플라즈마 환경을 위험한 잔해로 오염시키고 자기권의 안정성을 위협할 수 있습니다. 사용한 로켓의 금속 파편은 전리층과 자기권을 교란시킬 수 있습니다. 이 두 시스템 모두 대기를 보호하고 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. ...>>

벌크 물질의 고형화 30.04.2024

과학의 세계에는 꽤 많은 미스터리가 있는데, 그 중 하나는 벌크 재료의 이상한 거동입니다. 그들은 고체처럼 행동하다가 갑자기 흐르는 액체로 변할 수 있습니다. 이 현상은 많은 연구자들의 관심을 끌었고, 우리는 마침내 이 미스터리를 푸는 데 가까워질 수 있습니다. 모래시계 속의 모래를 상상해 보세요. 일반적으로 자유롭게 흐르지만 어떤 경우에는 입자가 막히기 시작하여 액체에서 고체로 변합니다. 이러한 전환은 의약품 생산에서 건설에 이르기까지 많은 분야에 중요한 영향을 미칩니다. 미국의 연구자들은 이 현상을 설명하고 이를 이해하는 데 더 가까워지려고 시도했습니다. 이번 연구에서 과학자들은 폴리스티렌 구슬 봉지에서 얻은 데이터를 사용하여 실험실에서 시뮬레이션을 수행했습니다. 그들은 이 세트 내의 진동이 특정 주파수를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이는 특정 유형의 진동만 재료를 통해 이동할 수 있음을 의미합니다. 받았다 ...>>

아카이브의 무작위 뉴스

순수한 수소를 방출하여 플라스틱을 그래핀으로 재활용 13.09.2023

플라스틱 폐기물로 인한 환경 오염 문제는 계속해서 새로운 솔루션을 요구하고 있으며, 이는 전 세계 과학자들이 이러한 환경 위협에 맞서기 위한 혁신적인 방법을 찾도록 동기를 부여하고 있습니다. 하지만 플라스틱을 단순한 폐기물이 아닌 귀중한 자원으로 만들 수 있다면 어떨까요? 이 질문은 여전히 열려 있지만 미국 라이스 대학의 과학자들은 플라스틱 산업을 변화시키고 보다 환경적으로 지속 가능하게 만들 수 있는 독특한 솔루션을 제안하고 있습니다.

라이스대학교 재료과학 및 나노공학과 과학자 팀이 폐플라스틱을 가치 있는 그래핀으로 전환하고 그 과정에서 순수한 수소를 방출하는 기술을 개발했습니다. 수소는 연소 시 높은 수준의 에너지를 제공하고 부산물로 일반 물만 생성할 수 있기 때문에 미래의 잠재적 연료 중 하나로 간주됩니다. 수소는 정제된 석유보다 깨끗하고, 장시간 충전이 필요한 전기 배터리보다 차량 연료로 사용하기 편리하다.

수소는 이미 산업계에서 사용되고 있지만 현재의 생산 방법은 이산화탄소 배출과 관련되어 있으며, 수소 10톤당 12~XNUMX톤의 이산화탄소가 생성된다는 점에 유의해야 합니다.

과학자들이 개발한 새로운 방법에는 "펄스 줄 가열(Pulsed Joule Heating)"이라고 알려진 기술이 포함됩니다. 전류의 저항으로 인해 순간적으로 섭씨 2,5도까지 가열되는 플라스틱에 짧은 전기 펄스를 통과시키면 탄소 원자가 그래핀 구조에 결합되고 수소 원자가 순수 가스로 방출됩니다.

생산 비용을 더욱 절감해야 함에도 불구하고 이 방법은 플라스틱 폐기물의 보다 효율적인 재활용, 녹색 수소 생산 및 시장 가격이 60~200달러 사이인 그래핀 생성을 허용하여 판도를 바꿀 가능성이 있습니다. 톤당.

저자 중 한 명이자 화학자인 케빈 비스(Kevin Vis)는 “우리의 방법은 기존 산업용 증기 메탄 개질 방법에 비해 수소 생산으로 인한 CO2 및 온실가스 배출을 84% 줄입니다.”라고 말했습니다. 이러한 접근 방식은 보다 깨끗하고 지속 가능한 미래 에너지 및 플라스틱 폐기물 관리의 열쇠가 될 수 있습니다.

전체보기 과학기술뉴스 아카이브, 뉴일렉트로닉스

이 페이지의 모든 언어

홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰