Имплантируеми неврокомпютърни интерфейси

Основаната от Илън Мъск Neuralink вече седма година разработва система за обмен на информация между мозъка и електронно устройство. Краткосрочната перспектива е устройства за лечение на сериозни заболявания на главния мозък. Дългосрочната – усъвършенстване на хората.

Опитите с животни започнаха през 2017 г. и заради тях компанията се сдоби с обвинения в жестокост при тестовете с маймуни. През май тази година Neuralink подаде молба за изпитания с хора. Предишната апликация беше отхвърлена от властите в САЩ.

Пластините, които Neuralink използва, са от полимера полиимид и робот извършва хирургическата интервенция, за да ги вкара в мозъка. Размерът им е 40 микрометъра (0,04 милиметъра) в диаметър.

Възкресение на изчезнали видове

Рано или късно животни и растения, изчезнали в миналото, ще могат да бъдат връщани в настоящето. Ентусиазмът е оправдан заради технологията за редактиране на гени Crispr-Cas9. За целта първо трябва да се извлече ДНК. Такъв е случаят с тасманийския тигър, избит от европейските заселници през 20-те години на миналия век. Но дори и неговата ДНК не е в достатъчно добро състояние, за да е сигурно, че експериментът ще сполучи. Учените имат много ДНК, но все още не знаят как да свържат отделните парченца от веригата. Точно това спира и евентуално завръщане към живот на някой динозавър.

Решението – намиране на наистина близък роднина на изчезналото животно. В случая с тасманийския тигър това е дунартът, който макар и по-малък физически, има 95% съвпадение на ДНК. Точно тук на преден план излиза технологията Crispr-Cas9, която може да превърне едното ДНК в друго. Бавно е, защото трябват милиони редакции. За пет години опити учените в Австралия са стигнали до етап стволови клетки, които тепърва трябва да се отглеждат в ембриони.

При мамутите ще е също толкова сложно. Зад проекта за тяхното възкресение стои Colossal Laboratories and Bioscience с помощ на учени от Харвард. 

Регенеративната медицина

Целта е заместването или поправянето на човешки клетки, тъкани и органи така, че те отново да функционират нормално. Ударението е на нормално – тоест адресирането на проблема, а не на симптомите.

И тук има много ранни успехи – кръвопреливането, трансплантацията на костен мозък, използването на стволови клетки. Но въпреки огромното обещание и хилядите работещи по нови терапии учени, прогресът е бавен. Причината – изследванията са много скъпи, защото имат нужда от специфично оборудване и скъпоплатени специалисти. Същото важи и за терапията. От години се чака пробив в третирането на диабета, инфаркта, редица дегенеративни и редки заболявания, но той така и не идва.

Генетично модифицирани култури за производство на водоустойчиви материали

Докато се стремим да намерим по-устойчиви материали за всичко, което използваме във всекидневието си, растенията все повече се възприемат като екологичен път към създаването на биополимери. За съжаление ликовите влакна, основен източник на тези биополимери, имат недостатък, който засяга механичните свойства на материала – абсорбцията на влага.

Биотехнологични изследователи от Luxembourg Institute of Science and Technology са разработили алтернативен метод за създаване на влакнести култури, чиито протеини образуват монослоеве в хидрофилно-хидрофобни интерфейси. Тоест те могат да заместят широко използваните химични методи, използвани за постигане на (не)пропускливост.

Рециклиране на пластмаси със синтетични организми

Буквално се зариваме със синтетични полимери, които тровят околната среда. При това само малка част от тях се рециклира. Тоест това е неотложно предизвикателство за сектора на биотехнологиите. 

Полиетиленът, който представлява приблизително 40% от цялото пластмасово производство, включително всички полимери на петролна основа, се рециклира по-малко от 20%.

Изследователи от Macquarie University са разработили нов метод, който използва инженерен микробен синтез за производство на ензими от молци, гъбички и/или бактерии, които разграждат полиетилен. Резултатът е разграждането или рециклирането на полиетилена в търговски продукти – биогорива, торове или други химически продукти. Тоест, ако този проект се скалира, ще има работещ процес за преработка на основен компонент на пластмасовия отпадък.

Нов щам на E. Coli за синтез на биоразградими пластмаси

Клас обещаващи биоразградими пластмаси са полихидроксиалканоатите (PHA), които се произвеждат от биотехнологичната индустрия чрез микробна ферментация. Тъй като тези PHA мономери се произвеждат от микроби, техният краен състав може да бъде труден за контролиране, така че да се получава еднакъв материал. Това пък се отразява на цялостните физични свойства на материала. 

Учени State University of New York са разработили нов щам на E. Сoli, който синтезира PHA съполимери с персонализирани комбинации от мономери. Това позволява физическите свойства да бъдат управлявани и фино настроени за различните приложения.

Биосъвместими протеини за регулируема протонна проводимост

Звучи сложно и е. Протоннопроводимите материали са от съществено значение за технологиите за възобновяема енергия и биоелектроника. Много съвременни устройства – от горивни клетки през транзистори до биосензори и медицински импланти, разчитат на транспортирането на протони. 

Изследователи от University of California в Ървайн са създали биосъвместим и многофункционален протоннопроводим материал от естествено срещащи се структурни протеини, откриващи се в главоногите (калмари, октоподи и др.). Тези протоннпроводими протеини могат да издържат на топлина и висока киселинност. Освен това могат да бъдат модифицирани с помощта на техники за генно инженерство, за да настроят електрическите си свойства към различни спецификации.

Генномодифицирани растения, които издържат на стреса от нестабилна околната среда

Епидермисът на корените на растенията има дълги коренови косми, с които увеличава повърхността си за усвояване на вода и хранителни вещества. 

Изследователи по биотехнологии от University of Pennsylvania са открили, че свръхекспресията на ген GRP8 увеличава производството на коренови косми и по този начин увеличава повърхностната площ за усвояване на вода и хранителни вещества от почвата. 

Освен това те са установили, че свръхекспресията на този богат на глицин РНК свързващ протеин подобрява толерантността на растенията към фосфатен глад. Тоест има повишена устойчивостта към стрес, предизвикан от нестабилна околната среда и намалява нуждата от тор.