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Como o Pão de Carne Errante obteve seus dentes duros e rochosos

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Uma gumboot de cetona não é uma criatura encantadora. Moluscos grandes e aglomerados rastejam ao longo das águas da costa do Pacífico, puxando seu corpo marrom-avermelhado para cima e para baixo na costa. Às vezes é conhecido, não sem razão, como um “bolo de carne errante”. Mas o humilde corpo cetônico esconde um monte de dentes minúsculos, mas enormes. Esses dentes, que a criatura usa para raspar algas das rochas, estão entre os materiais mais duros conhecidos encontrados em um organismo.

Agora, uma equipe de cientistas descobriu um elemento surpreendente nos dentes duros e rochosos da cetona: um mineral raro à base de ferro que antes existia apenas em rochas reais. As finas partículas de metal, fortes mas leves, ajudam a fortalecer a raiz do dente do molusco, Os pesquisadores relataram Na revista PNAS na segunda-feira.

A descoberta pode ajudar os engenheiros a projetar novos tipos de materiais, de acordo com os cientistas, que forneceram uma prova de princípio ao criar uma nova tinta inspirada na cetona para impressoras 3D.

A cetona se alimenta limpando sua língua flexível, semelhante a uma fita, conhecida como rádula, ao longo das rochas cobertas de musgo. Seus dentes muito duros estão alinhados em fileiras ao longo de uma raiz fina. Um tubo longo e oco, conhecido como caneta, fixa cada dente na radiola.

Os cientistas já haviam descoberto que o topo dos dentes cetônicos contém um minério de ferro chamado magnetita, mas eles sabem pouco sobre a formação de currais. “Aprendemos que a parte superior do dente contém ferro”, disse Linus Stegbauer, cientista de materiais da Universidade de Stuttgart, Alemanha, e primeiro autor do artigo. “Mas na estrutura da raiz, não tínhamos ideia do que estava acontecendo lá.”

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No novo estudo, os pesquisadores analisaram dentes cetônicos usando uma variedade de técnicas de imagem avançadas, incluindo vários tipos de espectroscopia, que permitem aos cientistas aprender sobre as propriedades químicas e físicas de uma substância observando como ela interage com a luz e outros tipos de radiação eletromagnética .

Eles descobriram que a caneta continha pequenas partículas de um tipo de metal à base de ferro suspensas em uma matriz mais macia. (A matriz é feita de quitina, o composto que compõe os exoesqueletos de insetos e crustáceos.)

Após uma análise mais aprofundada, eles ficaram chocados ao descobrir que as partículas minerais eram santabarbaraíte, um mineral que não havia sido observado em organismos vivos antes. “Foi uma série de surpresas e, em seguida, continuou vindo”, disse Dirk Joyster, autor sênior e cientista de materiais da Northwestern University.

Santabarbaraíte é um mineral duro, mas contém menos ferro e mais água do que magnetita, o que o torna menos denso. O mineral pode permitir que as cetonas construam dentes fortes e leves, ao mesmo tempo que reduz sua dependência do ferro. “O ferro é um material raro fisiologicamente”, disse o Dr. Joyster.

Os pesquisadores também descobriram que as partículas de santapariet não foram distribuídas uniformemente por toda a caneta. Em vez disso, eles se concentravam na parte superior, mais próximo à superfície do dente, e se tornavam esparsos na parte inferior, onde a caneta era fixada ao pradoll macio. Esse padrão de distribuição criou um gradiente, tornando a caneta cada vez mais rígida na parte superior e mais flexível na parte inferior.

“Um organismo vivo tem um tremendo controle espacial sobre para onde o mineral irá”, disse o Dr. Joyster. “E foi isso, eu acho, o que realmente nos fez pensar sobre como usar isso para fazer materiais. Se um organismo pode projetar isso, podemos fazer o mesmo?”

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Os pesquisadores decidiram tentar criar uma nova “tinta” para impressora 3D inspirada no dente cetogênico. Eles começaram com um composto semelhante à quitina e depois adicionaram dois fluidos: um contendo ferro e outro contendo fosfato. A mistura dos ingredientes resultou em uma pasta espessa incrustada com pequenas partículas de um mineral semelhante ao santaparpartita. “E então está pronto para imprimir – você pode simplesmente transferi-lo para uma impressora 3D”, disse o Dr. Stegbauer.

A tinta endurecia à medida que secava, mas suas propriedades físicas finais dependiam da quantidade de ferro e fosfatos adicionados à mistura. Quanto mais adicionado, mais nanopartículas são formadas e o material final se torna mais rígido e duro. Ajustando a receita dessa forma, os pesquisadores podem criar coisas elásticas e elásticas como lulas ou duras e duras como osso.

“Deve ser possível misturar a tinta em uma proporção que você pode alterar imediatamente antes de imprimir”, disse o Dr. Juster. Isso permitiria que você alterasse a composição, a quantidade de nanopartículas e, portanto, a resistência do material em vôo. Isso significa que você pode imprimir materiais em que a resistência muda drasticamente em distâncias relativamente curtas. “

Esta tecnologia pode ser útil no crescente campo da robótica leve, permitindo que os engenheiros criem máquinas que são rígidas e rígidas em alguns lugares e macias e flexíveis em outros. “Acho que seria ótimo se você pudesse imprimir todas essas gradações no estrutura “, disse o Dr. Goster.

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Cientistas descobriram uma chave para desvendar o mistério das doenças cerebrais degenerativas, como a doença de Alzheimer

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Cientistas descobriram uma chave para desvendar o mistério das doenças cerebrais degenerativas, como a doença de Alzheimer

O desenvolvimento do NeuM, uma nova tecnologia de marcação neuronal, representa um grande passo em frente na luta contra as doenças neurodegenerativas. Ao permitir a marcação seletiva e imagens de alta resolução das membranas neuronais, o NeuM facilita o estudo detalhado das estruturas neuronais e suas alterações ao longo do tempo. Esta tecnologia promete ser um trunfo vital na compreensão e desenvolvimento de tratamentos para doenças como a doença de Alzheimer, oferecendo esperança para avanços na investigação e tratamento de doenças neurodegenerativas. Crédito: SciTechDaily.com

Os cientistas desenvolveram o NeuM, uma técnica de marcação neuronal que permite o monitoramento detalhado da estrutura neuronal. Monitoramento bem sucedido de alterações neurológicas por até 72 horas.

doença de Alzheimer A doença de Parkinson, a doença de Parkinson e o acidente vascular cerebral são a principal tríade de doenças neurodegenerativas. Esses distúrbios são caracterizados pela disfunção e deterioração progressiva das células nervosas, neurônios. Para compreender os mecanismos subjacentes a estas condições neurológicas e formular tratamentos, é essencial ter técnicas de rotulagem que permitam a visualização de alterações neuronais em condições saudáveis ​​e patológicas.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Kim Yeon-kyung do Brain Science Institute do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (Kist, em colaboração com a equipe do professor Zhang Yong-tai da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang, anunciou o desenvolvimento de uma tecnologia de rotulagem neuronal de próxima geração chamada NeuM. NeuM (membranas neuronais seletivas) rotula seletivamente as membranas neuronais, visualizando estruturas neuronais e permitindo o monitoramento em tempo real das alterações neuronais.

Pesquisadores da equipe do Dr. Kim Yun-kyung no KIST

Pesquisadores da equipe do Dr. Kim Yun-kyung no KIST estão usando a tecnologia de rotulagem neuronal de próxima geração, NeuM, para visualizar neurônios em tempo real e examinar imagens de alta resolução. Crédito: Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia

Os neurônios modificam continuamente sua estrutura e função para transmitir informações dos órgãos sensoriais ao cérebro e organizar pensamentos, memórias e comportamentos. Portanto, para superar as doenças neurodegenerativas, é necessário desenvolver técnicas que rotulem seletivamente os neurônios vivos para monitoramento em tempo real. No entanto, as atuais técnicas de marcação baseadas em genes e anticorpos, que são comumente usadas para monitorar neurônios, sofrem declínio Precisão O rastreamento a longo prazo é difícil devido à sua dependência da expressão genética ou de proteínas específicas.

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Vantagens e capacidades do NeuM

NeuM, desenvolvido pela equipe de pesquisa por meio do design molecular de neurônios, tem excelente afinidade com membranas neuronais, permitindo rastreamento de longo prazo e imagens de alta resolução de neurônios. Sensores fluorescentes dentro do NeuM se ligam a membranas neuronais usando atividade de células vivas e emitem sinais fluorescentes após excitação por comprimentos de onda específicos de luz. Esta visualização das membranas celulares neuronais permite a observação detalhada das estruturas dos terminais nervosos e o monitoramento de alta resolução da diferenciação e interações neuronais.

Design molecular para marcação seletiva de membranas neuronais

Design molecular para marcação seletiva de membranas neuronais. Crédito: Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia

NeuM, como a primeira tecnologia a corar membranas celulares através de endocitose em neurônios vivos, mostra reatividade seletiva em relação a células vivas, excluindo células mortas sem internalização. Além disso, a equipa de investigação conseguiu alargar o tempo de monitorização dos neurónios de apenas 6 horas para 72 horas, permitindo que mudanças dinâmicas em neurónios vivos fossem capturadas durante um período prolongado em resposta a mudanças ambientais.

Espera-se que o NeuM forneça informações sobre pesquisa e desenvolvimento de tratamentos para doenças neurodegenerativas, para as quais atualmente não há cura. Estas doenças, incluindo a doença de Alzheimer, resultam de danos nas células nervosas devido à produção de proteínas tóxicas, como a amilóide, e ao influxo de substâncias inflamatórias. O monitoramento atento do NeuM quanto a alterações neurológicas pode efetivamente facilitar a avaliação de compostos terapêuticos candidatos.

“O NeuM, que foi desenvolvido desta vez, pode distinguir entre envelhecimento e degeneração de neurônios, tornando-se uma ferramenta crucial na elucidação dos mecanismos de distúrbios cerebrais degenerativos e no desenvolvimento de tratamentos”, disse o Dr. Ele também acrescentou: “No futuro, planejamos melhorar o NeuM para uma análise mais precisa dos neurônios, projetando comprimentos de onda fluorescentes para distinguir cores como verde e vermelho”.

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Referência: “NeuM: uma sonda seletiva de neurônios incorporada em membranas neuronais vivas por meio de endocitose aprimorada mediada por clatrina em neurônios primários” por Yoonsik Song, Lizaveta Gotina, Kyu-Hyun Kim, Jung-Yul Lee, Solji Shin, Hira Aziz, Dong- Min Kang, Xiao 7 de dezembro de 2023, 7 de dezembro de 2023 Angewandte Chemie Edição Internacional.
doi: 10.1002/anie.202312942

Esta pesquisa foi apoiada pelo Ministério da Ciência e TIC (Ministro Lee Jung-ho) por meio dos Principais Projetos KIST e do Projeto Superando a Demência (RS-2023-00261784).

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SpaceX lança 23 satélites Starlink da Flórida (fotos)

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SpaceX lança 23 satélites Starlink da Flórida (fotos)

A SpaceX enviou outro lote de seus satélites de internet Starlink aos céus hoje (23 de abril).

Um foguete Falcon 9 transportando 23 espaçonaves Starlink decolou da Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, na Flórida, hoje às 18h17 EDT (2217 GMT).

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