Naukowcy stworzyli replikę słynnego śrubokrętu sonicznego Doktora Who
Dla wielbicieli kultowego, brytyjskiego serialu "Doktor Who", śrubokręt soniczny to dobrze znane urządzenie. Teraz międzynarodowy zespół naukowców, współfinansowany ze środków unijnych, wykorzystał sprzęt do zabiegów chirurgicznych za pomocą zogniskowanej wiązki ultradźwięków pod kontrolą rezonansu magnetycznego (MRI) do zademonstrowania prawdziwego śrubokrętu sonicznego, podnosząc i obracając swobodnie unoszący się 10 cm gumowy krążek za pomocą wiązki ultradźwięków. Zespół wykorzystał energię z macierzy ultradźwiękowej do stworzenia wiązki, która przenosi pęd i potrafi odpychać przedmioty na swojej ścieżce, a dzięki wykorzystaniu wiązki w kształcie spirali lub wiru, może obracać przedmioty. Badania uzyskały wsparcie z projektu NANOPORATION (Dostarczanie leków do komórek nowotworowych za pomocą zogniskowanej wiązki ultradźwięków pod kontrolą MRI - obrazowania rezonansem magnetycznym), który otrzymał ponad 2 mln EUR ze schematu finansowania - program Marie Curie partnerstwa i współpracy między przedsiębiorcami a naukowcami (IAAP), który jest częścią tematu "Ludzie" Siódmego Programu Ramowego (7PR). Projekt NANOPORATION, który rozpoczął się w 2009 r. i będzie realizowany do 2013 r., zgromadził naukowców z Izraela i Wlk. Brytanii, którzy postawili sobie za cel opracowanie nowych rozwiązań, aby przezwyciężyć obecne wyzwania stojące przed chemioterapią nowotworów. Program kładzie nacisk na wymianę wiedzy eksperckiej w zakresie terapii ultradźwiękami pod kontrolą MRI, nanokapsułek do transportu leków, badań nad sonikacją nanoskalową, biologii komórki i przedklinicznych badań onkologicznych nad ukierunkowanym dostarczaniem istniejących leków chemioterapeutycznych. Odkrycia mają zostać opisane w mającym się wkrótce ukazać czasopiśmie Physical Review Letters Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Dr Mike MacDonald z Instytutu Nauk Medycznych i Technologii (IMSAT) w Wlk. Brytanii powiedział: "Doświadczenie nie tylko potwierdza podstawową teorię fizyki, ale wykazuje również nowy poziom kontroli nad wiązkami ultradźwiękowymi, które można również wykorzystywać w nieinwazyjnej chirurgii ultradźwiękowej, ukierunkowanym dostarczaniu leków i ultradźwiękowej manipulacji komórkami". Teoria testowana przez zespół nie została wcześniej potwierdzona w ramach jednego doświadczenia, a dotyczy zarówno dźwięku, jak i światła, i jest wykorzystywana w dziedzinach takich jak komunikacja kwantowa i biofotonika. Według teorii stosunek momentu pędu do energii w wiązce wirowej jest równy stosunkowi liczby splecionych helis do częstotliwości wiązki. Dr Christine Demore z IMSAT zauważa: "Po raz pierwszy wyniki naszego doświadczenia przynoszą bezpośrednie potwierdzenie prawdziwości tej podstawowej teorii. Wcześniej stosunek ten można było przyjąć jedynie na podstawie teorii, gdyż moment pędu i energia wiązki były zawsze mierzone oddzielnie". Wiązka ultradźwiękowa wygenerowana przez naukowców przypomina strukturę "podwójnej helisy" DNA, ale posiada znacznie więcej skręconych łańcuchów, czy też helis. Wiązka wirowa wytwarza obrotowy, kątowy element pędu, który generuje moment obrotowy przykładany do obiektu. W niedawnej publikacji naukowcy wykazali, że są w stanie wygenerować wiązki wirowe z wieloma splecionymi helisami za pomocą 1.000-elementowej macierzy przetworników ultradźwiękowych użytej jako hologram akustyczny. Wiązki są wystarczająco silne, aby unieść i obrócić w wodzie krążek wykonany z ultradźwiękowego absorbera o wadze 90 g. Dr MacDonald twierdzi, że w ramach projektu NANOPORATION, konsorcjum "już zaczyna przesuwać granice tego, co można dokonać za pomocą ultradźwięków w zakresie ukierunkowanego dostarczania leków i ukierunkowanej chirurgii komórek", dziedzinie, która ma "ogromny potencjał na wypracowanie nowych technik chirurgicznych, obok innych zastosowań". Trudno oprzeć się pytaniu, czy śrubokręt soniczny spotkałby się z uznaniem Doktora Who. Wszelkie domysły są równouprawnione, jest jednak nadzieja, że byłby pod wrażeniem. Jak ujmuje to dr MacDonald: "Podobnie jak urządzenie Doktora Who, nasz śrubokręt soniczny jest w stanie zrobić wiele więcej niż tylko obracać przedmioty".Więcej informacji: Śrubokręt soniczny można zobaczyć tutaj: http://www.youtube.com/watch?v=K2DfEhjipLE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Uniwersytet w Dundee: http://www.dundee.ac.uk/(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
Kraje
Izrael, Zjednoczone Królestwo