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Les canaux visqueux, glissants et étanches forment des dispositifs biomédicaux en forme de labyrinthe alimentés par gravité

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Les canaux visqueux, glissants et étanches forment des dispositifs biomédicaux en forme de labyrinthe alimentés par gravité

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Résumé graphique. crédit: appareil (2023). DOI : 10.1016/j.device.2023.100009

Les ingénieurs biomédicaux de l’Université Duke ont développé une approche entièrement nouvelle pour construire des dispositifs de diagnostic au point de service qui n’utilisent que la gravité pour transporter, mélanger et manipuler les gouttelettes de fluide impliquées. La démonstration ne nécessite que des matériaux disponibles dans le commerce et très peu d’énergie pour lire les résultats, ce qui en fait une option potentielle intéressante pour les applications dans les environnements à faibles ressources.

« L’élégance de cette approche réside dans sa simplicité – vous pouvez utiliser tous les outils dont vous disposez pour la faire fonctionner », a déclaré Hamid Wahbi, ancien chercheur postdoctoral de Duke et maintenant ingénieur d’analyse principal chez GE Hitachi. « Vous pourriez théoriquement même utiliser une scie à main et couper les canaux nécessaires aux tests dans un morceau de bois. »

L’étude, menée dans le laboratoire d’Ashutosh Chilkoti, professeur émérite Alan L. Kaganov de génie biomédical à Duke, apparaît en ligne le 11 juillet dans la revue Nature. appareil.

Les appareils de point de service simples et faciles à utiliser ne manquent pas. De nombreuses démonstrations et appareils commerciaux cherchent à effectuer des diagnostics ou à mesurer des signes vitaux importants en utilisant seulement quelques gouttes de liquide avec le moins de force et d’expertise possible. Leur objectif est d’améliorer les soins de santé pour les milliards de personnes qui vivent dans des milieux à faibles ressources, loin des hôpitaux traditionnels et des médecins qualifiés.

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Tous ces examens ont les mêmes exigences de base; Ils doivent agiter, mélanger et doser les microgouttelettes contenant les échantillons biologiques et les principes actifs permettant de mesurer des biomarqueurs spécifiques. Des exemples plus coûteux utilisent de petites pompes électriques pour diriger ces réactions. D’autres utilisent la physique des fluides à l’intérieur de minuscules canaux (microfluidique) qui créent un type d’effet d’aspiration.

C’est le premier spectacle à n’utiliser que la gravité. Chaque approche offre des capacités bénéfiques uniques ainsi que ses inconvénients.

« La plupart des dispositifs microfluidiques ont besoin de plus que de simples forces capillaires pour fonctionner », a déclaré Chilkuti. « Cette approche est beaucoup plus simple et permet également de concevoir et d’exploiter des voies de fluides très complexes, ce qui n’est ni facile ni bon marché avec la microfluidique. »

Ce nouveau type de dispositif biomédical entièrement assisté par gravité ne nécessite que quelques gouttes de liquide et une rotation de la manivelle pour mélanger et mesurer les biomarqueurs ciblés. Crédit : Hamed El-Wahabi

La nouvelle approche basée sur la gravité repose sur un ensemble de neuf revêtements de surface disponibles dans le commerce qui peuvent modifier la mouillabilité et la glissance en tout point de l’appareil. Autrement dit, ils peuvent ajuster la quantité de gouttelettes qui s’aplatissent en crêpes ou restent sphériques tout en leur permettant de glisser plus facilement ou plus difficilement sur une pente.

Lorsqu’ils sont utilisés ensemble dans des combinaisons intelligentes, ces revêtements de surface peuvent créer tous les éléments microfluidiques nécessaires aux tests au point de service. Par exemple, si un site particulier est très glissant et que la goutte est placée à une intersection où un côté tire le liquide à plat et l’autre le pousse dans une sphère, il agira comme une pompe et accélérera la goutte vers le premier.

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« Nous avons proposé de nombreux éléments différents pour contrôler le mouvement, l’interaction, la synchronisation et la séquence des multiples gouttelettes dans l’appareil », a déclaré Vahabi. « Tous ces phénomènes sont bien connus dans le domaine, mais personne n’avait pensé à les utiliser pour contrôler le mouvement des gouttelettes de manière systématique auparavant. »

En combinant ces éléments, les chercheurs ont créé un test prototype pour mesurer les niveaux de lactate déshydrogénase (LDH) dans un échantillon de sérum sanguin humain. Ils ont foré des canaux à l’intérieur du banc d’essai pour créer des chemins spécifiques pour les gouttelettes, chacun recouvert d’un matériau qui empêche les gouttelettes de se coller pendant leur voyage. Ils ont également équipé des sites spécifiques de réactifs secs nécessaires aux tests, qui sont absorbés par des gouttelettes d’une simple solution tampon lorsqu’elles les traversent.

L’ensemble du test en forme de labyrinthe est ensuite recouvert d’un couvercle avec deux trous dans lesquels l’échantillon et la solution tampon sont versés. Une fois chargé, le test est placé à l’intérieur d’un dispositif en forme de boîte avec une poignée qui tourne le test de 90 degrés pour permettre à la gravité de faire son travail. Cet appareil est également équipé d’une simple LED et d’un photodétecteur qui peuvent détecter rapidement et facilement la quantité de bleu, de rouge ou de vert dans les résultats des tests. Cela signifie que les chercheurs peuvent marquer trois biomarqueurs différents dans différentes couleurs pour différents tests à mesurer.

Dans le cas de ce test prototype LDH, le biomarqueur est marqué d’une molécule bleue. Un microcontrôleur simple mesure la profondeur du bleu des résultats du test et la rapidité avec laquelle la couleur change – ce qui indique la quantité et la concentration de LDH dans l’échantillon – pour générer des résultats.

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« Nous pourrions éventuellement utiliser un smartphone à l’avenir pour mesurer les résultats, mais ce n’est pas quelque chose que nous avons exploré dans cet article spécifique », a déclaré Jason Liu, Ph.D. Filtre au laboratoire Chilkoti.

La démonstration fournit une nouvelle approche à prendre en compte lors de la conception d’appareils de diagnostic peu coûteux et à faible consommation d’énergie. Bien que le groupe envisage de continuer à développer son idée, il espère également que d’autres en prendront note et travailleront sur des tests similaires.

« Alors qu’un système microfluidique bien conçu peut être entièrement automatisé et facile à utiliser par des moyens passifs, la synchronisation des étapes discrètes est généralement programmée dans la conception de l’appareil lui-même, ce qui rend les modifications du protocole plus difficiles », a ajouté David Kinnamon. Un doctorat. Filtrer dans le groupe Chilkoti. « Dans ce travail, l’utilisateur conserve plus de contrôle sur la synchronisation des étapes tout en ne sacrifiant que modestement la facilité d’utilisation. Encore une fois, c’est un avantage pour les protocoles plus complexes. »

Plus d’information:
Hamid Wahbi et al., Test au point de service basé sur la gravité d’un liquide-liquide, appareil (2023). DOI : 10.1016/j.device.2023.100009

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Ariane 6 : lancement d’EXOpod Nova depuis Exolaunch

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Ariane 6 : lancement d’EXOpod Nova depuis Exolaunch
Autonomisation et soutien

03/05/2024
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La toute dernière fusée européenne sera bientôt lancée, apportant avec elle plusieurs missions spatiales, chacune avec un objectif, une destination et une équipe unique chez elle, qui les encouragera. Qu’il s’agisse de lancer de nouveaux satellites pour observer et étudier la Terre, scruter l’espace lointain ou tester de nouvelles technologies importantes en orbite, le premier vol d’Ariane 6 démontrera la polyvalence et la flexibilité de ce remarquable lanceur lourd. Lisez la suite pour tout savoir sur l’EXOpod Nova, puis voyez lequel vole en premier.

Vue d’artiste Ariane 62

De nombreuses missions seront associées à un voyage dans l’espace lors du vol inaugural d’Ariane 6, mais comment s’assurer que chaque mission sera lancée depuis la fusée au bon moment et dans la bonne direction ? La coordination de ces tâches incombe aux déployeurs de satellites, qui sont chargés de lancer les satellites en temps opportun.

L’un de ces systèmes de déploiement volant sur Ariane 6 provient d’Exolaunch, basé à Berlin, un fournisseur mondial de services de lancement, de gestion de mission, d’intégration de satellites et de matériel de déploiement qui a déployé avec succès plus de 360 ​​satellites dans 25 missions à ce jour.

Distributeur EXOpod Nova

Pour le premier vol historique d’Ariane 6, la société EXopod Le distributeur Nova transportera quatre CubeSats dans l’espace. L’EXOpod Nova, de la taille d’un petit bagage à main, sera placé sur l’adaptateur de charge utile de l’étage supérieur d’Ariane 6. Fabriqué en aluminium durable et léger, ce déployeur peut contenir en toute sécurité jusqu’à 16 CubeSats, tandis que le déployeur lui-même pèse. moins de 14 kg sans lui.

La société berlinoise Exolaunch pilotera l’EXOpod Nova lors du vol inaugural de la sonde Ariane 6. Crédit : Exolaunch.

Dans le but de s’adapter à tous les types de CubeSats, y compris ceux au-delà des dimensions standard, l’EXOpod Nova est conçu pour la polyvalence. Nadine Smolka, directrice de la mission Exolaunch, souligne l’engagement de l’entreprise à repousser les limites de la conception de satellites, en déclarant : « Notre objectif est de révolutionner l’industrie et de permettre à nos clients d’explorer plus facilement les limites de la conception de leurs satellites. »

Ariane 6 volera avec la version EXOpod Nova de 16 unités dans une configuration « S3 » à trois portes, laissant suffisamment d’espace pour placer quatre satellites. L’éditeur est intuitif et facile à utiliser de par sa conception. Les portes de l’EXOpod Nova s’ouvrent en réponse au signal envoyé depuis la rampe de lancement d’Ariane 6, suivi du mécanisme de propulsion qui lance les satellites sur leurs orbites.

Construit à Berlin

Le siège social et les installations d’intégration d’Exolaunch sont situés à Berlin, où les quatre CubeSats seront intégrés dans EXOpod Nova. Une fois terminé, le module embarquera pour un voyage transatlantique vers un port spatial en Europe, où il se connectera à l’adaptateur de charge utile d’Ariane 6. Nadine et d’autres membres de l’équipe Exolaunch superviseront la connexion physique et effectueront des tests rigoureux pour garantir une fonctionnalité sans faille avant le décollage. .

EXOpod Nova au siège social et dans les installations d’intégration d’Exolaunch à Berlin. Crédit : Xolansh

Soulignant leur engagement en faveur du contrôle qualité, Nadine déclare : « Pour l’intégration, et de manière générale chez Exolaunch, nous travaillons selon le principe « deux esprits, quatre yeux » pour assurer le contrôle qualité – un deuxième coéquipier pour assurer le succès de tous les processus vitaux.

En tant qu’entreprise allemande profondément enracinée dans les vols spatiaux, Exolaunch est fière de son héritage européen et envisage un secteur spatial européen florissant. Nadine conclut : « Nous souhaitons voir l’espace européen prospérer, c’est pourquoi nous sommes très heureux de voir le lancement d’Ariane 6 et honorés d’être à bord pour fournir un accès indépendant à l’espace à nos clients. »

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La sonde lunaire chinoise Chang'e-6 est prête à être lancée alors que la course à l'espace avec les États-Unis s'intensifie

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La sonde lunaire chinoise Chang'e-6 est prête à être lancée alors que la course à l'espace avec les États-Unis s'intensifie

Note de l'éditeur: S'abonner à Bulletin d'information de CNN Pendant ce temps en Chine Ce livre explore ce que vous devez savoir sur l'essor du pays et son impact sur le monde.


Wenchang/Hong Kong
CNN

La Chine s'apprête à lancer vendredi une mission lunaire sans pilote, visant à prélever pour la première fois des échantillons de la face cachée de la Lune, ce qui pourrait constituer un grand pas en avant pour l'ambitieux programme spatial du pays.

Sonde Chang'e-6 Chine Il s'agit de la mission lunaire robotisée la plus complexe à ce jour. Elle marque une étape majeure dans la quête du pays pour devenir une nation lunaire de premier plan. La puissance spatiale dominante Avec l’intention d’envoyer des astronautes sur la Lune d’ici 2030 et de construire une base de recherche à son pôle sud.

Le lancement attendu de la sonde sur une fusée Longue Marche-5 depuis le centre de lancement spatial de Wenchang, sur l'île de Hainan, dans le sud de la Chine, concerne un nombre croissant de pays. Y compris les États-Unisils se tournent vers les avantages stratégiques et scientifiques de l’expansion de l’exploration lunaire dans un domaine de plus en plus compétitif.

La mission chinoise de 53 jours verra l'atterrisseur Chang'e-6 atterrir dans un large cratère sur la face cachée de la Lune, qui ne fait jamais face à la Terre. La Chine est devenue le premier et le seul pays à atterrir sur la face cachée de la Lune lors de sa mission Chang'e-4 en 2019.

Tous les échantillons de la face cachée récupérés par l'atterrisseur Chang'e-6 pourraient aider les scientifiques à revenir sur l'évolution de la Lune et du système solaire lui-même – et fournir des données importantes pour faire progresser les ambitions lunaires de la Chine.

« Chang'e-6 vise à réaliser des percées dans la conception et la technologie de contrôle de l'orbite rétrograde lunaire, les technologies intelligentes d'échantillonnage, de décollage et d'ascension et le retour automatique des échantillons sur la face cachée de la Lune », a déclaré Ge Ping. Le directeur adjoint du Centre d'exploration lunaire et d'ingénierie spatiale de l'Administration spatiale nationale de Chine a déclaré la semaine dernière depuis le site de lancement.

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La sonde Chang'e-6 constituera un test majeur des capacités spatiales de la Chine dans le cadre de ses efforts visant à réaliser le « rêve éternel » du dirigeant Xi Jinping de faire du pays une puissance spatiale.

La Chine a fait des progrès rapides dans l’espace ces dernières années, dans un domaine traditionnellement dominé par les États-Unis et la Russie.

Avec le programme Chang'e, lancé en 2007 et nommé d'après la déesse de la lune dans la mythologie chinoise, la Chine est devenue en 2013 le premier pays à réaliser un alunissage robotisé en près de quatre décennies. En 2022, la Chine a réalisé son propre projet Station spatiale orbitale Tiangong.

La mission Chang'e-6, techniquement complexe, s'appuie sur le record d'atterrissage de Chang'e-4 en 2019 sur la face cachée de la Lune et sur le succès de Chang'e-5 en 2020 en revenant sur Terre avec des échantillons de la Lune voisine.

Cette fois, pour communiquer avec la Terre depuis la face cachée de la Lune, Chang'e-6 doit s'appuyer sur le satellite Queqiao-2, lancé en orbite lunaire en mars.

La sonde elle-même se compose de quatre parties : un orbiteur, un véhicule de descente, un véhicule de remontée et un module de rentrée.

Le plan de mission est que l'atterrisseur Chang'e-6 collecte de la poussière et des roches lunaires après son atterrissage dans le vaste bassin antarctique d'environ 2 500 kilomètres de diamètre, un cratère formé il y a environ 4 milliards d'années.

Un vaisseau spatial ascendant transférera ensuite les échantillons vers le Lunar Orbiter pour le transfert vers le module de rentrée et le retour de la mission sur Terre.

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La mission complexe « passe par pratiquement toutes les étapes » qui seraient nécessaires pour que les astronautes chinois atterrissent sur la Lune dans les années à venir, selon James Head, professeur émérite à l'Université Brown. coopéré avec Des scientifiques chinois dirigent la mission.

En plus de renvoyer des échantillons qui pourraient fournir « de nouvelles informations fondamentales sur l’origine et les débuts de l’histoire de la Lune et du système solaire », la mission sert également de « répétition automatique de ces étapes » pour emmener les astronautes sur la Lune et en revenir, a-t-il déclaré. .

La Chine envisage de lancer Deux autres tâches Dans la série Chang-e, alors qu'elle approche de son objectif de 2030 consistant à envoyer des astronautes sur la Lune avant de construire une station de recherche au cours de la prochaine décennie sur le pôle sud de la Lune, une zone censée contenir de la glace d'eau.

Chang'e-7, dont le lancement est prévu en 2026, vise à rechercher des ressources au pôle sud de la Lune, tandis que Chang'e-8, environ deux ans plus tard, pourrait étudier comment les matériaux lunaires pourraient être utilisés pour préparer la construction de la base de recherche. » ont-ils déclaré. il a dit.

Luo Yunfei/Service de presse chinois/VCG/Getty Images)

Des spectateurs regardent une fusée transportant le satellite Queqiao-2 décoller du site de lancement du vaisseau spatial de Wenchang, le 20 mars 2024.

Le lancement de vendredi intervient alors que plusieurs pays intensifient leurs programmes lunaires dans un contexte de concentration croissante sur l'accès aux ressources et sur un meilleur accès à l'exploration de l'espace profond que les missions lunaires réussies peuvent apporter.

L'année dernière, L'Inde a débarqué Le premier vaisseau spatial russe sur la Lune, tandis que la première mission russe sur la Lune depuis des décennies s'est soldée par un échec Crash de la sonde Luna 25 À la surface de la lune.

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En janvier, le Japon est devenu le cinquième pays à poser un vaisseau spatial sur la Lune. Tireur d'élite qui atterrit sur la Lune J'ai eu des problèmes de puissance à cause d'un angle d'atterrissage incorrect. Le mois suivant, IM-1, A Une mission financée par la NASA La sonde, conçue par une société privée basée au Texas, a atterri près du pôle Sud.

La lune terrestre rétrécit. Voici ce que les scientifiques disent que cela pourrait signifier

Cet atterrissage – le premier d'un vaisseau spatial de fabrication américaine depuis plus de cinq décennies – fait partie de plusieurs missions commerciales prévues visant à explorer la surface lunaire avant que la NASA ne tente d'y renvoyer des astronautes américains. Dès 2026 Et construire son camp de base scientifique.

L'administrateur de la NASA, Bill Nelson, a semblé reconnaître le mois dernier que le rythme de la Chine – et les inquiétudes quant à ses intentions – étaient à l'origine de l'urgence américaine de retourner sur la Lune, des décennies après les missions habitées Apollo.

« Nous pensons qu'une grande partie des programmes spatiaux dits civils sont des programmes militaires. Je pense en fait que nous sommes dans une course. » Nelson Dire Le mois dernier, les législateurs ont exprimé leur inquiétude quant au fait que la Chine pourrait tenter d’empêcher les États-Unis ou d’autres pays d’accéder à certaines zones de la Lune si elle y arrivait en premier.

La Chine soutient depuis longtemps l’utilisation pacifique de l’espace et, à l’instar des États-Unis, elle espère utiliser ses prouesses spatiales pour promouvoir la bonne volonté internationale.

Cette fois, la Chine a déclaré que la mission Chang'e-6 transporterait des instruments scientifiques ou des charges utiles provenant de la France, de l'Italie, du Pakistan et de l'Agence spatiale européenne.

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Le lézard « Amazing Hulk » révèle les secrets de l'adaptation évolutive

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Le lézard « Amazing Hulk » révèle les secrets de l'adaptation évolutive

Des chercheurs de l'Université de Lund étudient l'évolution de la forme, de la couleur et du comportement du corps des lézards des murailles de la Méditerranée, en se concentrant sur le rôle des cellules de la crête neurale. Leur étude combine des observations sur le terrain avec une analyse génétique, identifiant les gènes qui contribuent aux traits uniques des lézards. Cette recherche fait non seulement progresser notre compréhension des mécanismes d’adaptation génétique, mais ouvre également la voie à de nouvelles études évolutives chez d’autres espèces de vertébrés. Crédit : Javier Abalos

La forme du corps, la couleur et le comportement évoluent souvent ensemble Classer S'adapter à leur environnement. Des chercheurs de l’Université de Lund en Suède ont étudié ce phénomène sur une espèce spécifique de grand lézard des murailles vert vif et agressif trouvé près de la mer Méditerranée. Ils ont découvert qu’un type unique de cellules aurait pu jouer un rôle clé dans cette co-évolution.

L'adaptation est un changement génétique qui conduit à une capacité accrue à survivre dans le milieu environnant. Cela peut affecter la couleur, la forme et le comportement. Cependant, la base de son fonctionnement génétique reste entourée de mystère.

Dans une nouvelle étude, des biologistes évolutionnistes ont combiné des travaux de terrain et… ADN Analyse de l'étude des grands lézards des murailles verts, agressifs et sexuellement proéminents dans la région méditerranéenne. Ils ont découvert un certain nombre de gènes responsables de l’apparence squelettique du lézard.

Recherche sur les cellules de la crête neurale

« Tous les tissus et organes derrière l'apparence squelettique se développent à partir de cellules appelées cellules de la crête neurale qui se forment au début de l'embryon. Nous pensons que les cellules qui sont à l'origine des changements de forme, de couleur et de comportement sont organisées ensemble », explique Natalie Viner, chercheuse. biologiste du développement à l'Université de Lund. « Et ainsi les traits évoluent ensemble. »

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Le groupe de recherche a étudié un lézard des murailles commun aux couleurs vertes et noires, à la taille impressionnante et au comportement agressif. Les mâles sont apparus avec cette apparence il y a plusieurs milliers d'années, près de l'actuelle Rome, et se sont révélés dominants sur les mâles d'autres combinaisons de couleurs. Cela a conduit à la propagation des lézards squelettiques dans toute l'Italie.

Lézard Hulk

Lézard ressemblant à un squelette. Crédit : Javier Abalos

« Notre connaissance des cellules de la crête neurale provient presque entièrement de quelques organismes modèles, comme les souris. Nous cartographions actuellement ce type de cellules dans les embryons de lézards afin de comprendre comment des phénomènes tels que le lézard géant peuvent se développer », explique Natalie Viner.

Au cours des prochaines années, Viner et son équipe mèneront davantage d'études sur le terrain, établiront des populations reproductrices et effectueront des analyses génétiques avancées, notamment en utilisant la technologie d'édition génétique CrispR-Cas9. Tout cela dans le but de déterminer le rôle que jouent les cellules de la crête neurale dans le développement synaptique de la couleur, de la forme et du comportement.

« Nous nous concentrons sur les lézards, mais nos découvertes peuvent potentiellement être appliquées à tous les animaux dotés de cellules de crête neurale, couvrant environ 70 000 espèces de vertébrés. Bien que nos travaux offrent une explication potentielle du fonctionnement de l'évolution, ils représentent également le début de nombreux domaines de recherche. . » Nouveau.

Référence : « L'introspection adaptative révèle la base génétique d'un syndrome de sélection sexuelle chez les lézards pariétaux » par Natalie Viner, Wei Zhao Yang, Ignace Bonix et Geoffrey M. Tandis que, Tobias Ohler, 3 avril 2024, Avancement de la science.
est ce que je: 10.1126/sciadv.adk9315

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