Кремний вместо углерода: возможна ли другая жизнь?

кремний, вместо, углерода, замена углерода, жизнь, бактерии, молекулы

3D привет, друзья!

Исследователи из Калифорнийского технологического института пытаются воздать новые формы жизни на основе кремния. Для этого ученые начали с создания простых белков, где вместо углерода выступает кремний. Молекулы с кремний-углеродными и кремний-органическими соединениями уже используются в фармацевтике, в сельскохозяйственных химикатах, красках, полупроводниковых приборах различной электроники, но в настоящее время эти продукты производятся синтетически, поскольку кремний-углеродные связи не встречаются в природе.

Новое исследование показывает, что биология может быть использована для изготовления кремний-углеродных связей и веществ на их основе, которые будут экологически чистыми и потенциально менее дорогими, чем при химическом способе производства.

Исследование показало, что природа может приспособиться к включению кремния в состав сложных молекул вместо углерода. Ученые давно задавались вопросом того, что жизнь на земле могла бы эволюционировать с использованием кремния вместо углерода, а фантасты строят предположения, что инопланетные миры могут содержать жизнь на основе кремния.

Углерод и кремний химически очень схожи. Оба могут образовывать связи с четырьмя атомами одновременно, что делает их хорошо подходящими для формирования длинных цепочек сложных молекул, которые встречаются в биологических организмах, в белках и ДНК цепях.

Никакой живой организм на планете не содержит кремний-углеродные связи, хотя кремний как элемент очень распространен на Земле. Песок, скалы — это все соединения кремния. Кремний является вторым наиболее распространенным элементом в земной коре после кислорода.

Метод направленной эволюции

Исследователи использовали метод направленной эволюции, который разработан ученым Арнольдом в начале 1990х годов. В нем новые и лучшие ферменты, созданные в лаборатории подвергаются искусственному отбору, подобно тому, как селекционеры получают новые сорта кукурузы или животных.

Направленный процесс эволюции начинается с выявления фермента, который ученые хотят получить, затем начинаются попытки вывести ДНК, фермент мутирует более или менее случайным способом, а полученные ферменты тестируются до выявления желаемых признаков.

Лучший фермент затем снова подвергают мутации и процесс повторяют до тех пор, пока не получат фермент с нужными свойствами. Метод направленной эволюции позволяет уже много лет получать реагенты для бытовой химии, фармацевтические препараты, сельскохозяйственные химикаты и топливо. Целью исследований является поиск подходящего фермента, который бы позволял создавать кремний-углеродные связи.

Идеальным кандидатом оказался белок от бактерии, которая обитает в горячих источниках в Исландии. Исследователи подвергли мутации ДНК, кодирующих этот белок в пределах одного региона, который отвечает за содержание железа в части белка. Далее они проверили мутационные ферменты на способность производить кремний-органические соединения.

После всего 3х раундов ученые создали фермент, который может выборочно создавать кремний-углеродные связи в 15 раз более эффективно, чем самый лучший катализатор, изобретенный химиками. Кроме того, фермент обладает высокой избирательностью, которая означает, что он делает меньшее количество нежелательных побочных продуктов, которые должны быть химически отделены.

«Это исследование показывает, как быстро природа может приспосабливаться к новым вызовам» — сказал профессор Арнольд.

лечение суставов, лечение артрита, лечение артроза http://blog.vam3d.com/?p=1257

Способы 3D печати металлами

3D привет, всем!

В последнее время уже много информации вышло о возможностях 3d печати металлами, давайте рассмотрим способы, которые могут дать возможность напечатать металлическую модель на принтере. 3D печать имеет множество применений в промышленности, в ювелирном деле, в медицине, в стоматологии. Хотя большинство этих применений ориентированы на случаи мелкосерийного и индивидуального использования, в будущем не исключено более широкое использование 3D печати металлических изделий.

1 Метод — Струйная 3D печать металлами

методы, виды, способы, 3D печати, металлами, металлическая, печать

При этом методе печатающая головка слой за слоем наносит металлический порошок в нужных местах, а так же связующее — клей, который временно скрепляет металлический порошок. Чередующиеся слои металла и связующего сливаются, формируя цельный объект.

Некоторые принтеры имеют накладные обогреватели, которые расплавляют металлический порошок в нужных местах. Этот процесс повторяется до тех пор, пока все слои объекта не наложатся друг на друга снизу вверх.

На порошок, находящийся вокруг детали не поступает связующее, поэтому он выступает в качестве поддержки изделия и легко отделяется от него после завершения печати.

На следующем этапе довольно хрупкое изделие помещается в печь для отвердения, где из него испаряется влага и происходит полимеризация связующего-клея. Выдержка проходит при температуре 180 градусов Цельсия на протяжении 24 часов.

После того, как модель полностью затвердеет и остынет, деталь можно использовать по назначению. В целом, сама 3D печать выполняется довольно быстро, а вот последующая обработка занимает продолжительное время.

2 Метод — Лазерное оплавление порошка в ванне

Метод очень похож на предыдущий, за исключением того, что вместо связующего слои металлического порошка сплавляются между собой от высокой температуры развиваемой лазером. Лазер, разогревая металлический порошок, создает прочный слой. Процесс продолжается до тех пор, пока вся модель не будет завершена.

Существует несколько вариаций лазерного оплавления:

-селективное лазерное спекание (СЛС)

-селективное лазерное расплавление (СЛР)

-прямое лазерное спекание (ПЛС)

-электронно-лучевая плавка (ЭЛП)

3 Метод — Наплавление концентрированием энергии

методы, виды, способы, 3D печати, металлами, металлическая, печать

При этом методе металл подается в виде металлической проволоки либо металлического порошка. На 3D принтере установлена насадка, которая подает металлическую проволоку или порошок, а с помощью лазера или пучка электронов материал расплавляется. Хотя этот метод обычно используется для ремонта существующего изделия, его можно применять и для создания объектов с нуля.

К сожалению, сейчас большинство истинных 3D принтеров, печатающих металлами стоят не менее 250 тыс. $, поэтому для простого пользователя покупка подобного принтера не по карману(

3D принтеры печатают такими металлами, как нержавеющая сталь, железо, алюминий, медь, золото и другие драгоценные металлы, титан.

————

Виталий Сыроед

Блог инженера конструктора

для тех, кто думает