Cilvēces problēmas, ko var atrisināt ar viedajiem materiāliem ^{Apriņķis.lv}

Kopumā viedo materiālu potenciāls ir ļoti augsts, jo tie burtiski ļauj izmainīt apkārtējo pasauli un atbrīvo cilvēkus no daudzām ikdienas problēmām. Tiesa, viedo materiālu ražošana vēl ir ļoti dārga, un pētījumi ir uzsākti salīdzinoši nesen, tāpēc ir pāragri runāt par konkrētiem rezultātiem. Tomēr šī ir daudzsološa joma gandrīz jebkuras ražošanas attīstībai, kas drīzumā būtiski ietekmēs mūsu dzīvi.

Tā sintētiskais zirnekļa tīkls ir ne tikai piecas reizes stiprāks par tēraudu, bet arī ar lielāku elastību. Tā potenciālais pielietojums ir, piemēram, ložu necaurlaidīga apģērba izgatavošanā, mākslīgas ādas apdegumu upuriem “audzēšanā” vai ūdensnecaurlaidīgas līmes ražošanā.

Ideālo plastmasas aizstājēju jeb šrilku radījuši Hārvarda universitātes pētnieki. Tā sadalīšanās laiks ir tikai divas nedēļas un tas darbojas arī kā augu augšanas stimulators.

Vēl viena vieda materiāla – grafēna – izmantošanas iespējas ir gandrīz neierobežotas: akumulatori ar lielāku autonomiju, lētāki fotoelektriskie saules elementi, ātrāki datori, elastīgas elektroniskās ierīces, izturīgākas ēkas, bioniskās daļas utt.

Tikmēr metamateriālus ar neparastām fizikālām īpašībām, kuras dabā nav sastopamas un kuras izmanto militārā jomā, optikā vai telefonijā, ražo laboratorijā. Polimēru uz silikona bāzes jeb XPL, kas pielāgojas dermai kā otra āda, radījuši Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) zinātnieki, tas imitē jaunas, veselīgas ādas izskatu, atjaunojot cilvēka izskatu.

Viedajiem materiāliem un to praktiskajam pielietojumam būs atvēlēta skatuve zinātņietilpīgajai uzņēmējdarbībai un inovācijām veltītajā konferencē “Deep Tech Atelier”, kas 19. un 20. maijā notiks Rīgā, “Hanzas peronā”.

Latvijas čipi, uz kuriem izaudzēs orgānus

Orgānu uz čipa tehnoloģija pirmo reizi aprakstīta jau pirms vairāk kā desmit gadiem, šobrīd ar to strādā daudzās Eiropas valstīs, ASV, Kanādā, Japānā u.c. Arī Latvijā, jaunuzņēmumā "Cellbox Labs". Piemēram, pašlaik viena zinātniskā projektā zinātnieki izmantos plaušu vēža pacienta šūnas, lai izveidotu personalizētus “plaušu vēžus uz čipa” un tad pētīs inovatīvu veidu, kā to ārstēt un pārbaudīs jaunu terapijas metodi.

“Orgāni uz čipa ir aptuveni kredītkartes izmēra plastmasas čipi, kuros ir mikrokanāli un tie ir novietoti viens virs otra. Kanālu izmērs ir salīdzināms ar cilvēka mata diametru, tas ir daudz mazāks par milimetru, un starp šiem kanāliem ir poraina membrāna, kas atdarina orgānu sieniņas. Šajos plastmasas kanālos var ievietot šūnas, piemēram, zarnu un asinsvadu šūnas. Kanālos tiek pludināts cauri šķidrums, kas palīdz šūnām augt, kad tās izaug, tās izveido līdzīgas struktūras, kādas ir cilvēka orgānos,” skaidro "Cellbox Labs" vadītājs Dr. Sc. Ing. Gatis Mozoļevskis.

Viņš uzsver, ka tie nav un nebūs mākslīgi orgāni, kurus liks cilvēkos, vien to miniatūras replikas. Tās tiek audzētas inkubatoros, kuros var nodrošināt, lai šūnas aug +37 grādu temperatūrā, kāda ir arī cilvēka organismā. “Ar orgānu replikām zinātnieki var veikt dažāda veida eksperimentus, piemēram, pārbaudīt zāļu iedarbību uz šūnām vai terapijas metodes. Tie ir miniatūrie orgāni, kas ir ārpus mūsu ķermeņa, testa rīki,” piebilst Mozoļevskis.

Viens no galamērķiem ir savienot visus orgānus uz čipa kopā un uztaisīt cilvēku uz čipa, kas ļaus pētīt kompleksu zāļu iedarbību uz organismu. Uz čipiem var uzaudzēt slimības, piemēram, vēzi, dažādas gremošanas sistēmas slimības un redzēt, kā konkrētais medikaments ietekmē konkrētu cilvēku. “Var veidot arī personalizētus čipus, paņemot šūnas vai cilmes šūnas no konkrēta cilvēka. Tad varēs testēt konkrētus terapijas metodes šim konkrētam cilvēkam. Pagaidām gan pētām iedarbību uz cilvēka šūnām kā tādām,” stāsta pētnieks. 

“Deep Tech Atelier” konferencē Dr. Sc. Ing. Gatis Mozoļevskis, kas orgānus uz čipa pēta kopš 2019. gada, plašāk pastāstīs, kā šī tehnoloģija strādā, kādas ir tās izmantošanas iespējas, kur to var jau šobrīd izmantot un kur varēs izmantot nākotnē un ar ko Latvijas tehnoloģija atšķiras no cita veida risinājumiem pasaulē.

Gudrās aproces, kas liks justies drošāk tumšajās ielās

Juvelierizstrādājumi pazīstami jau gadu tūkstošiem, taču arī šajā jomā ienāk inovācijas, kas turklāt var pasargāt, piemēram, sievietes, bērna, seniora vai cilvēka ar īpašām vajadzībām dzīvību un veselību bīstamā situācijā.

Vācijas uzņēmējas ir radījušas viedo rokassprādzi, kas ir vienlaicīgi gan smalks zelta vai sudraba juvelierizstrādājums, gan ierīce, ar kuru valkātājs var ātri iedarbināt skaļu (120dB) vai klusu signālu tieši uz plaukstas locītavas un lūgt palīdzību ārkārtas situācijā, piemēram, ja kāds uzbrūk uz ielas vai ir gadījies apmaldīties.

Aproce darbojas neatkarīgi no viedtālruņa, pati sūta gan GPS signālu ar valkātāja atrašanas vietu, gan trauksmes signālu izvēlētiem kontaktiem, piemēram, ģimenes locekļiem vai draugiem. Aproce kopā ar lietotni maksā no 299 eiro, un pirmie eksemplāri nonāks pie klientiem jau šā gada maija beigās.

Ideja par šādu aproci radās brīdī, kad LÆMON dizainere aizdomājās par to, kā viņas meitas, kurām tolaik bija četri un seši gadi, pārvietosies pa Berlīnes nedrošajam ielām, kad būs pusaudzes. Galvenais izaicinājums bija ietilpt GPS un pārējo elektroniku neliela izmēra aprocē, tāpēc tās radīšanai izmantoti īpaši vieglie un viedie materiāli, stāsta viena no LÆMON līdzdibinātājām Vanesa Reksina, kuras uzstāšanas tēma “Deep Tech Atelier” konferencē būs “Vairāk nekā tikai skaists: rotaslietu dizaina un tehnoloģiju apvienošana”.

Ekrāns, kas pats sevi salabos, un galdauts, kas atpazīs produktus

Pašlaik vairākas pētnieku komandas strādā pie polimēriem, kas būs spējīgi “izārstēt” skrambas, kas radušas, telefonam nokrītot zemē. Pētniekiem Kalifornijas universitātē izdevies izstiept materiālu 50 reizes, salīdzinot ar tā sākotnējo izmēru, un tas automātiski savienojas dienas laikā pēc saplīšanas. 

Iedomājieties galdautu, kas piedāvā recepti kartupeļu sacepumam, ja uz galda nolikti, piemēram, kartupeļi un siers. Vai brīdina, ja uz galda steigā aizmirstas austiņas.

Tas viss būs iespējams jau pavisam tuvā nākotnē, pateicoties audumam “Capacitive”, kuru izstrādā “Microsoft”. Audumā integrētie sensori ir spējīgi atšķirt dažādus objektus, tādus kā ēdiens, trauki vai pat atpazīt, kāds šķidrums ir glāzē – karsts vai auksts ūdens, kola vai piens.