Вы просматриваете архив категории "Новости"

Новый дом для фермионов Вейля: самые капризные квазичастицы

15 Август 2016   //   by admin   //   Новости  //  Комментарии отключены

Физики Эндрю Кристиансон (Andrew Christianson) и Стюарт Калдер (Stuart Calder) из Национальной лаборатории Ок-Ридж, США обнаружили, что кристаллическая решетка оксида осмия удовлетворяет условиям, необходимым для существования загадочных квазичастиц. До этого физикам потребовалось 85 лет, чтобы экспериментально доказать их существование.

Нейтроны (голубые сферы) проходят через магнитное поле в оксиде осмия (синие стрелки) и создают рентгеновское излучение (фиолетовый), благодаря которому ученые узнают о сильном спин-орбитальном взаимодействии (красные стрелки)
Квазичастицы, не имеющие массы, но ведущие себя как частицы, предсказал в 1929 году немецкий физик Герман Вейль. Экспериментально доказать их существование удалось только в прошлом году, когда группа исследователей из Принстонского университета установила, что фермионы Вейля существуют в кристаллической решетке арсенида тантала.

Фермион Вейля можно представить как некое возмущение кристаллической решетки, которое перемещается в кристалле подобно частице. Существовать они могут не во всех материалах, а только в кристаллических решетках с весьма оригинальными свойствами. До 2015 года было неизвестно, существуют ли такие материалы вообще.
Кристиансон и Калдер обнаружили новый материал, в котором капризные фермионы теоретически возможно обнаружить: это оксид самого плотного металла, осмия, с формулой Cd2Os2O7. Кристаллы Cd2Os2O7 удовлетворяют двум критериям Вейля: во-первых, в них наблюдается особое магнитное состояние вещества, а во-вторых, особенности электронной оболочки осмия обуславливают сильное спин-орбитальное взаимодействие.

Фото: ORNL/Jill Hemman
Нейтроны (голубые сферы) проходят через магнитное поле в оксиде осмия (синие стрелки) и создают рентгеновское излучение (фиолетовый), благодаря которому ученые узнают о сильном спин-орбитальном взаимодействии (красные стрелки)

Чтобы доказать, что магнитный момент электронов в оксиде осмия точно соответствует расчетам Вейля, Кристиансон и Калдер пропускали через кристалл пучки нейтронов: на фотографии физики держат инструмент, которым они пользовались для нейтронографии.

От фермионов Вейля ждут многого. В силу своей безмассовой природы они перемещаются очень быстро — быстрее, чем электроны. Ученые считают, что ими можно заменить электроны в электрических цепях. Кроме скорости, от электронов их отличает способность проходить сквозь препятствия, которые непреодолимы для электронов. С этими свойствами квазичастиц связаны надежды на их применение в электронике и вычислительной технике. В том числе и в квантовых компьютерах.

Ученые отмечают, что в их открытии принципиально важен основной элемент кристаллической решетки: до сих пор многие физики рассматривали в качестве потенциальных «домов» для фермионов Вейля только соединения иридия. Исследование Кристиансона и Стюарта доказало, что осмий тоже перспективен для подобных исследований.

Новый препарат осмия избирательно убивает раковые клетки

8 Август 2016   //   by admin   //   Новости  //  Комментарии отключены

Новый препарат на основе осмия убивает раковые клетки в 49 раз мощнее, чем цисплатин. 7.08.2015 г. Было установлено, что новый препарат против рака яичников и кишечника является в 49 раз сильнее цисплатина. Исследователи сообщают, что механизм действия нового препарата заключается в том, что он убивает раковую клетку, «закрывая» ее метаболизм. Кроме того, новый препарат может быть дешевле в производстве и наносить меньше вреда здоровым клеткам, чем альтернативные методы лечения.
Новый препарат FY26 разработан на основе соединения из редкого драгоценного металла осмия и способен убивать раковые клетки, используя слабые стороны, присущие их способу генерации энергии.
Исследователи утверждают, что этот препарат может быть дешевле в производстве, менее вреден для здоровых клеток, чем существующие препараты. Кроме того, этот новый препарат активен против раковых клеток, которые стали устойчивыми к лекарственным препаратам на основе платины.
Включавшие 809 клеточных линий рака эксперименты, проведенные институтом Wellcome Trust Sanger, показали, что препарат FY26 был в 49 раз более мощным, чем цисплатин. Аналогичные результаты были получены в Национальном институте рака США в тестах, проведенных на 60 клеточных линиях.

У новых препаратов осмия новый механизм действия

Новые препараты осмия работают, заставляя раковые клетки использовать свои митохондрии (энергетические центры клеток), чтобы произвести энергию. В то время, как здоровые клетки используют митохондрии для генерации энергии, раковые клетки содержат дефектные митохондрии, которые не в состоянии поддерживать энергетические потребности клетки. Обычно раковые клетки перестают использовать свои дефектные митохондрии с помощью метаболической активности в своей цитоплазме, чтобы генерировать энергию. Остановив этот переключатель источника энергии, препарат убивает раковые клетки.

Здоровые клетки и раковые клетки выживают по-разному!

Здоровые клетки вырабатывают энергию в митохондриях, но раковые клетки имеют дефектные митохондрии и вынуждены генерировать энергию через гликолиз в цитоплазме. Этот новый препарат на основе соединения осмия изменяет энергетический баланс в раковых клетках, поэтому легко убивает их!
Применяемые почти в 50% случаях химиотерапии препараты на основе платины проявляют свою активность путем повреждения ДНК и не могут различать между раковыми и не раковыми клетками. Это может привести к широкому кругу побочных эффектов (от почечной недостаточности до нейротоксичности, ототоксичности, тошноты и рвоты). Существующие на основе платины препараты для лечения рака часто становятся менее эффективными после первого курса, поскольку раковые клетки узнают, когда их атакуют. Однако, новый препарат на основе соединения осмия обладает совершенно другим механизмом действия, поэтому он остается активным против раковых клеток, которые стали устойчивыми к таким лекарственным препаратам, как цисплатин.
Статистические данные показывают, что у 50% людей будет диагностирован рак на протяжении их жизни. В Великобритании каждые два часа примерно одна женщина умирает от рака яичников, а каждый час 2 человека умирают от рака кишечника. Для того, чтобы спасти этих людей, необходимо создание новых препаратов, которые способны эффективно убивать раковые клетки. После успешных результатов исследований ученые были удостоены гранта Wellcome Trust Pathfinder, что позволит им начать доклинические исследования в области органических соединений осмия. Источник: Университет Уорвик

Источник

Warwick

24 Декабрь 2012   //   by admin   //   Новости  //  Комментарии отключены

Большая часть терапии по лечению рака основана на платине и работает через механизм алкилирования ДНК, что приводит к апоптозу клеток. Но много раковых заболеваний, устойчивых к апоптозу не поддаются лечению на основе платиновых препаратов.

В этой статье Питер Сэдлер (Университет Уорвика), Стив Shnyder (Университет Bradford) и команда разработали металлоорганические осмиевые комплексы, которые показывают значительную противоопухолевую активность при незначительной токсичности в естественных условиях. Осмий также является металлом платиновой группы, но имеет совершенно иной образ действия и, кажется, работает через окислительно-восстановительные механизмы — создание этих комплексов делает предпосылку для дальнейшего исследования и потенциальных клинических испытаний.

Источник