Connect with us

science

Un nouvel échafaudage d’hydrogel électriquement conducteur qui prend en charge la différenciation neuronale

Published

on

Un nouvel échafaudage d’hydrogel électriquement conducteur qui prend en charge la différenciation neuronale

Les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) sont un sujet brûlant ces jours-ci, avec des entreprises comme Neuralink qui se battent pour créer des dispositifs qui connectent le cerveau humain aux machines. via Petites électrodes implantées. Les avantages potentiels des BCI vont de l’amélioration de la surveillance de l’activité cérébrale chez les patients souffrant de problèmes neurologiques à la restauration de la vision chez les personnes aveugles, en passant par la possibilité pour les humains de contrôler des machines en utilisant uniquement notre cerveau. Mais le principal obstacle au développement de ces appareils est les électrodes elles-mêmes – elles doivent conduire l’électricité, elles sont donc presque toutes en métal. Les métaux ne sont pas le matériau le plus approprié pour le cerveau, car ils sont durs et rigides et ne reproduisent pas l’environnement physique dans lequel les cellules cérébrales se développent normalement.

Ce problème a maintenant une solution dans un nouveau type d’échafaudage d’hydrogel électriquement conducteur développé à l’Institut Wyss de l’Université de Harvard, à la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et au Massachusetts Institute of Technology. Non seulement l’échafaudage imite les conditions molles poreuses du tissu cérébral, mais il soutient la croissance et la différenciation des cellules progénitrices neurales humaines (NPC) en plusieurs types différents de cellules cérébrales pendant jusqu’à 12 semaines. Réalisation rapportée sur Matériaux de santé avancés.

Cet échafaudage conducteur à base d’hydrogel a un grand potentiel. Il ne peut pas seulement être utilisé pour étudier la formation des réseaux de neurones humains dans le laboratoire, Cela pourrait également permettre la création de BCI hybrides bio-implantables qui s’intègrent de manière plus transparente au tissu cérébral d’un patient, améliorant leurs performances et réduisant leur risque d’infection.

Christina Tringidis, Ph.D., auteur principal, ancienne étudiante diplômée à Wyss et SEAS et maintenant postdoctorale à l’ETH Zürich

D’un, plusieurs

Tringides et son équipe ont créé la première électrode à base d’hydrogel en 2021, motivées par le désir de fabriquer des électrodes plus douces qui peuvent « couler » pour épouser les courbes naturelles, les coins et les recoins du cerveau. Alors que l’équipe a montré que leur électrode était hautement compatible avec le tissu cérébral, ils savaient que le matériau le plus compatible avec les cellules vivantes était d’autres cellules. Ils ont décidé d’essayer d’intégrer des cellules cérébrales vivantes dans l’électrode elle-même, ce qui pourrait permettre à une électrode implantée de transmettre des impulsions électriques au cerveau d’un patient. via Connectivité cellulaire plus naturelle.

Pour faire de l’hydrogel conducteur un endroit plus confortable pour les cellules, ils ont ajouté une étape de lyophilisation au processus de fabrication. Les cristaux de glace formés pendant la lyophilisation ont forcé l’hydrogel à se concentrer dans les vides autour des cristaux. Au fur et à mesure que les cristaux de glace s’évaporaient, ils laissaient derrière eux des pores entourés par l’hydrogel conducteur, formant un échafaudage poreux. Cette structure garantissait que les cellules auraient une large surface de croissance et que les composants électriquement conducteurs formeraient un chemin continu à travers l’hydrogel, délivrant des impulsions à toutes les cellules.

Les chercheurs ont varié les recettes de leurs hydrogels pour créer des échafaudages qui sont soit en caoutchouc visqueux (comme Jell-O) ou flexibles (comme un élastique), et souples ou rigides. Ils ont ensuite cultivé des cellules progénitrices neuronales humaines (NPC) sur ces échafaudages pour voir quelle combinaison de propriétés physiques soutient le mieux la croissance et le développement neuronaux.

Les cellules ont été cultivées sur des gels qui avaient des filets viscoélastiques et plus doux que les structures en forme de filet sur l’échafaudage et se sont différenciées en plusieurs autres types de cellules après cinq semaines. En revanche, les cellules cultivées sur des gels flexibles formaient des amas constitués en grande partie de PNJ indifférenciés. L’équipe a également modifié la quantité de matériau conducteur dans l’hydrogel pour voir comment cela affectait la croissance et le développement neuronaux. Plus l’échafaudage est conducteur, plus les cellules forment des réseaux ramifiés (comme elles le font in vivo) au lieu d’agglomérats.

Les chercheurs ont ensuite analysé les différents types de cellules qui se sont développés dans leurs échafaudages d’hydrogel. Ils ont découvert que les astrocytes, qui soutiennent les neurones à la fois physiquement et également, formaient leurs longues projections caractéristiques lorsqu’ils se développaient sur des gels viscoélastiques par rapport à des gels élastiques, et qu’il y en avait beaucoup plus lorsque les gels viscoélastiques contenaient plus de matériau conducteur. Les oligodendrocytes, qui créent la gaine de myéline qui isole les axones des neurones, étaient également présents dans les échafaudages. Il y avait plus de myéline totale et de segments de myéline plus longs sur les gels viscoélastiques que sur les gels viscoélastiques, et l’épaisseur de la myéline augmentait lorsqu’il y avait plus de matériau conducteur dans les gels.

résistance électrique

Enfin, l’équipe a appliqué la stimulation électrique à des cellules humaines vivantes via matériaux conducteurs dans un échafaudage d’hydrogel pour voir comment cela affectait la croissance cellulaire. Les cellules ont été électrocutées pendant 15 minutes à la fois, quotidiennement ou tous les deux jours. Après huit jours, les échafaudages qui avaient été pulsés quotidiennement avaient très peu de cellules vivantes, alors que ceux qui avaient été pulsés tous les deux jours étaient pleins de cellules vivantes dans tout l’échafaudage.

Après cette période de stimulation, les cellules ont été laissées sur les échafaudages pendant 51 jours. Les quelques cellules restantes dans les échafaudages stimulés quotidiennement ne se sont pas différenciées en d’autres types de cellules, alors que les échafaudages tous les deux jours contenaient des neurones et des astrocytes hautement différenciés avec des saillies allongées. La différence des impulsions électriques testées ne semble pas avoir d’effet sur la quantité de myéline présente dans les gels.

« La différenciation réussie des PNJ humains en plusieurs types de cellules cérébrales au sein de nos échafaudages est la confirmation que l’hydrogel conducteur leur fournit le bon type d’environnement dans lequel se développer. » dans le laboratoire« , a déclaré l’auteur principal Dave Mooney, PhD, membre principal du corps professoral de l’Institut Wyss. C’était particulièrement excitant de voir la myélinisation sur les axones des neurones, car cela a été un défi permanent à reproduire dans des modèles vivants du cerveau. Mooney est également professeur de bioingénierie de la famille Robert P. Pinkas à SEAS.

Tringides poursuit ses travaux sur les échafaudages d’hydrogel conducteur, avec des plans pour étudier plus avant comment différents types de stimulation électrique affectent différents types de cellules, et pour développer une approche plus complète dans le laboratoire Modèle. Elle espère que cette technologie permettra un jour la création d’appareils qui aident à restaurer les fonctions des patients humains souffrant de problèmes neurologiques et physiologiques.

« Ce travail représente une avancée majeure dans la création d’un fichier dans le laboratoire Un microenvironnement avec les bonnes propriétés physiques, chimiques et électriques pour soutenir la croissance et la spécialisation des cellules cérébrales humaines. Ce modèle pourrait être utilisé pour accélérer le processus de recherche de traitements efficaces pour les maladies neurologiques, ainsi que pour ouvrir une approche entièrement nouvelle pour créer des électrodes et des interfaces cerveau-machine plus efficaces qui s’intègrent de manière transparente au tissu neural. Nous sommes ravis de voir où cette intégration innovante de la science des matériaux, de la biomécanique et de l’ingénierie tissulaire nous mènera à l’avenir, a déclaré Don Ingber, directeur fondateur du Wyss Institute, MD. Yehuda Volkman est professeur de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et au Boston Children’s Hospital, W Professeur Hansjörg Wyss de bioingénierie en MERS.

Parmi les autres auteurs figurent Margoline Bollinger de SEAS, Andrew Khalil du Wyss Institute et du Whitehead Institute du MIT, Tenzin Lungjangwa du Whitehead Institute et Rudolf Jaenisch du Whitehead Institute et du MIT.

Source:

Référence de la revue :

TRINGIDES, CM, et coll. (2022) Échafaudages d’hydrogel conducteurs accordables pour la différenciation neuronale. Matériaux de santé avancés. doi.org/10.1002/adhm.202202221.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

Le chef de l’Agence spatiale américaine veut parler avec la Chine des débris spatiaux

Published

on

29 août 2024

Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.

Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.

« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »

L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.

Missile Longue Marche 6 modifié. Image de la China Aerospace Science and Technology Corporation

Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.

« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.

Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.

Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.

« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »

Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.

« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »

En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.

« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.

Continue Reading

science

À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides

Published

on

À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides

Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP

Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.

Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».

Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.

Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.

Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg

Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694

Astrobiologie

Continue Reading

science

La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.

Published

on

La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.

après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.

Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.

Une image à exposition temporelle capture la trajectoire enflammée d'une fusée Falcon 9 alors qu'elle s'éloigne de la station spatiale de Cap Canaveral tôt mercredi pour un vol visant à déployer 21 satellites Internet Starlink.
Une image à exposition temporelle montre la trajectoire enflammée d’une fusée Falcon 9 alors qu’elle s’éloignait de la station spatiale de Cap Canaveral tôt mercredi pour un vol visant à déployer 21 satellites Internet Starlink. Cette photo a été prise depuis le Pad 39A du Kennedy Space Center voisin, où la mission Polaris Dawn attend son lancement sur un vol commercial comportant la première sortie dans l’espace non gouvernementale. Ce vol est désormais suspendu dans l’attente d’une enquête sur les raisons pour lesquelles le premier étage d’une fusée Starlink s’est brisé lors de l’atterrissage sur un drone SpaceX au large des côtes.

EspaceX


La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.

« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.

« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.

Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.

L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.

L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.

Une caméra montée sur le premier étage d'une fusée Falcon 9 a capturé une vue du drone
Une caméra montée sur le premier étage d’une fusée Falcon 9 a capturé une vue du « manque de gravité » du drone quelques instants avant l’atterrissage. Une caméra sur le drone montre le pont d’atterrissage éclairé par les gaz d’échappement de la fusée alors qu’elle s’approche du navire.

EspaceX


Au moment de l'atterrissage, un incendie s'est déclaré et l'une des jambes d'atterrissage s'est effondrée.
Au moment de l’atterrissage, un incendie s’est déclaré et l’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée.

EspaceX


Le missile est ensuite tombé dans l'océan Atlantique.
Le missile est ensuite tombé dans l’océan Atlantique.

EspaceX


« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »

Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.

Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.

« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023