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Archive for 30 Ottobre 2015

La nostra nuvola “personale” di batteri

 

 

Cosa contiene la nostra nuovola personale di batteri,come un impronta digitale!

Cosa contiene la nostra nuvola personale di batteri,come un impronta digitale!

Ognuno di noi diamo via milioni di batteri dal nostro microbioma umano e li diffondiamo nell’aria intorno a noi ogni giorno, e quella nuvola di batteri può essere fatta risalire ad un singolo individuo. La nuova ricerca incentrata sulla nube microbica personale – i microbi presenti nell’aria  che emettiamo – ha esaminato il collegamento microbico che abbiamo con l’aria che ci circonda. I risultati dimostrano fino a che punto gli esseri umani possiedono un unico ‘firma della nuvola microbica che viene emessa.’

Per testare la natura individualizzata della nube microbica personale, ricercatori dell’ università dell’Oregon, hanno sequenziato microbi dall’aria circostante di 11 persone diverse in una camera sperimentale sterilizzata. Lo studio ha trovato che la maggior parte degli occupanti seduta da sola nella camera potrebbero essere identificati entro 4 ore solo dalle combinazioni uniche di batteri presenti nell’aria circostante.  I sorprendenti risultati sono stati guidati da diversi gruppi di batteri che sono onnipresenti e negli esseri umani, come lo Streptococcus, che si trova comunemente in bocca, e Propionibacterium e Corynebacterium, entrambi residenti comuni della pelle. Mentre questi microbi umani, associati comuni, sono state rilevati nell’aria intorno a tutte le persone nello studio, gli autori della ricerca hanno trovato che le diverse combinazioni di questi batteri sono stati la chiave per distinguere tra di loro, singoli individui.

Le analisi, utilizzando l’analisi di particelle in sospensione e utilizzando il 16S, sequenziamento di breve lettura, concentrato sulla categorizzazione di intere comunità microbiche, invece di individuare gli agenti patogeni. I risultati  sono emersi da due studi diversi e sono riferiti a più di 14 milioni di sequenze che rappresentano migliaia di diversi tipi di batteri che si trovano nei 312 campioni di aria e polvere, prelevati dalla camera sperimentale.

“Ci aspettavamo -ha detto James F. Prato,ricercatore post-dottorato all’Environment Center,costruito presso l’ University of Oregon – che saremmo stati in grado di rilevare il microbioma umano in aria intorno ad una persona, ma siamo rimasti sorpresi di scoprire che si potrebbe identificare la maggior parte degli occupanti solo campionando la loro nuvola microbica”.,

“I nostri risultati confermano che uno spazio occupato , -hanno concluso gli autori- è microbiologicamente distinto da uno non occupato, e dimostrato per la prima volta che gli individui rilasciano una proprio nuvola microbica personalizzata“.

I capannoni di ricerca hanno fatto luce sulla misura in cui rilasciamo il nostro microbioma umano, per il nostro ambiente circostante, e potrebbero aiutare a comprendere i meccanismi coinvolti nella diffusione delle malattie infettive negli edifici. I risultati suggeriscono anche potenziali applicazioni forensi, ad esempio per identificare o determinare dove è stata una persona, anche se non è chiaro se i singoli occupanti possono essere rilevati in una folla di altre persone.

 

I microbi sulla Stazione spaziale internazionale

L'astronauta a bordo della stazione

Ricerca  sulla diversità microbica

Identificazione della diversità microbica sulla ISS consente:

Capire il rischio per la salute dell’equipaggio in un ambiente chiuso per infezioni e malattie

Comprendere il rischio di formazione di incrostazioni di approvvigionamento di aria pulita e contaminazione di fluidi e cibo

Capire le somiglianze e le differenze tra le comunità microbiche sulla ISS e sulla Terra in ambienti nominali ed estremi

Individuare i microbi che prosperano nel volo spaziale e in ambiente di microgravità, diventa importante dal punto di vista di assicurare la salute dell’equipaggio sulla base dei risultati pubblicati che riguardano quei batteri patogeni che diventano più virulenti in questo ambiente  studi su come i microbi si adattano all’ambiente estremo  della microgravità e di volo nello spazio, che possono fornire indicazioni per l’adattamento individuale e comunitario ai cambiamenti ambientali

 

Descrizione della struttura utilizzata

Come raccomandato dal Decadal Survey Consiglio Nazionale delle Ricerche, il Jet Propulsion Laboratory (JPL) propone di istituire un Osservatorio Spaziale Internazionale Stazione-microbica (ISS-MO) per generare un censimento microbico delle superfici della stazione spaziale e della sua atmosfera, con l’analisi avanzata di tecniche molecolari della comunità microbica, supportate da metodi di coltura a base tradizionale e bioinformatica moderna cioè a modellazione computazionale.

La struttura ISS-MO proposto conduce a lungo termine, lo studio multigenerazionale della dinamica di popolazione microbica. La metodologia del progetto ISS-MO è la base per un vasto censimento microbico, che offre una visione importante delle variazioni di volo spaziale indotti nelle popolazioni di microbi, analizzando benefici e fattori potenzialmente dannosi. Inoltre, fornisce alla NASA sia una comprensione meccanicistica di queste modifiche (per esempio, cambiamenti catalogazione popolazione e mappatura / collegandoli a nicchia ambientale e variazioni genomiche), nonché la comprensione  delle contromisure pratiche per mitigare i rischi per gli esseri umani e sistemi ambientali. Il team ISS-MO utilizza tecnologie di raccolta campione esistenti su ISS per generare un censimento microbico iniziale. A seguito della loro ritorno sulla Terra, i campioni dei vari moduli della ISS sono analizzati utilizzando tecnologie standardizzate dai progetti finanziati da Mars Program.

Il progetto ISS-MO proposto prevede la consegna di una banca dati che raccoglie le sequenze genomiche e l’informazione genetica per tutti i microbi incontrate all’interno dell’habitat ISS. Utilizzando questi dati, la NASA può più accuratamente e con fiducia valutare lo stato di microbi associati con l’abitazione chiusa e come  dotare perciò la squadra di manutenzione della salute. Oltre a fornire i profili microbici, il team ISS-MO identifica quale taxa microbico pone particolari minacce per la salute dell’equipaggio. Inoltre, specifici obiettivi del progetto ISS-MO consentono ai ricercatori di risolvere applicabili programmi di ricerca, riguardo NASA-Human, ai rischi del piano di ricerca integrato.

Applicazioni spaziali

Milioni di microbi vivono in e tra gli esseri umani sulla ISS, dove possono minacciare la salute dei membri dell’equipaggio. Il progetto microbico Payload inseguimento Series utilizza tecniche di analisi microbiche per stabilire un censimento dei microrganismi che vivono sulle superfici ISS e nella sua atmosfera. L’analisi basata sulla coltura di questi microrganismi può aiutare a determinare se alcuni microbi sono più virulenti nello spazio, e che i cambiamenti genetici potrebbero essere coinvolti in questa risposta. Un censimento su database fornirà una migliore comprensione della diversità microbiche a bordo della stazione, così come le strategie genetiche per identificare sottoinsiemi specifici. Il campionamento dei moduli statunitensi tre volte in un anno consente ai ricercatori di condurre a lungo termine, gli studi multi-generazionali di dinamica delle popolazioni microbiche. I risultati di questa inchiesta possono essere utilizzati per valutare strategie di pulizia, e ridurre i rischi di microbi possono presentare per la salute dell’equipaggio e le prestazioni del sistema veicolo spaziale.

Applicazioni della Terra

Il progetto microbico Payload inseguimento Series fornisce una base per l’utilizzo di strategie omiche, compresa la genomica, per lo screening e l’individuazione di specifici tipi di microrganismi. Le stesse tecniche possono essere utilizzate per identificare microbi in ospedali, laboratori farmaceutici e altri ambienti terrestri in cui l’identificazione microbica è cruciale. I risultati di questa ricerca forniscono nuovi elementi per adottare strategie metaboliche sui microbi , che potrebbero essere utilizzate per sviluppare nuovi farmaci e prodotti antibatterici per combattere i microbi sulla Terra.Immagine di microbi

Il grafene per trasformare calore in elettricità e nuove batterie elettriche

Il grafeneCon un pizzico di grafene calore convertibile in energia aiuta a trasformare il calore dei motori a scoppio in elettricità e amplifica il cosiddetto chilometraggio del gas.

Utilizzando stronzio,biossido di titanio e grafene, gli scienziati hanno sviluppato un materiale che può convertire il calore del motore a scoppio, in energia elettrica e quindi ridurre sensibilmente la necessità di utilizzare grandi quantità di combustibili fossili. Si potrebbero anche avere applicazioni  da estendere nel settore aerospaziale, nella produzione in generale e in altri settori.

Nel 2012, l’amministrazione Obama ha annunciato di volere assicurare uno standard di consumo di carburante che richiederebbe ai  veicoli degli Stati Uniti in media 54,5 miglia per gallone entro il 2025. Il miglioramento al chilometraggio del gas (Gas Mileage) prodotto per combustione potrebbe contribuire a ridurre le emissioni dei gas a effetto serra e la dipendenza globale dai combustibili fossili.

Un approccio interessante degli scienziati è quello per il quale  stanno esplorando nuove vie, che debbono contribuire ad affrontare i problemi che comportano l’acquisizione di calore di scarto dai motori e da altri sistemi di alimentazione termica per trasformarlo in energia elettrica. Si conoscono molti composti che possono fare, questa trasduzione di energia, ma sono pesanti, costosi, tossici o operano solo a temperature elevate.Ian A. Kinloch, Robert Freer e colleghi hanno coltivato nuove possibilità, in questa direzione, percorrendo strade alternative.

I ricercatori hanno iniziato utilizzando un materiale chiamato biossido di titanio e stronzio con l’ aggiunta  di una piccola quantità di grafene, il quale com’è noto si comporta da materiale stabile con eccellenti proprietà conduttive.  Il materiale risultante da questo abbinamento, si è dimostrato  in grado di catturare e convertire il calore in corrente elettrica, in modo efficiente e su un ampio intervallo di temperatura.

Basta una briciola di grafene per raccogliere il calore dissipato dal motore e trasformarlo in energia per ricaricare le batterie o alimentare il sistema di condizionamento d’aria. La scoperta potrebbe tradursi in una innovazione significativa per l’efficienza energetica della prossima generazione di auto ibride.

E se il destino delle batterie al litio fosse quello di finire dalla culla alla tomba? E se il “killer” di questa tecnologia fosse proprio il grafene, materiale in cui si ripongono molte delle speranze per il futuro?

Secondo un gruppo di ricerca internazionale, formato da scienziati dell’Università di Cambridge e dell’Istituto di Tecnologia di Pechino, potremmo presto superare la fase degli ioni di litio per saltare direttamente all’era del litio-zolfo (Li-S). I ricercatori hanno trovato il modo, infatti, di superare il più grosso ostacolo per lo stoccaggio di energia con la tecnologia litio-zolfoIl grafene cambia la storia delle batterie al litio. Il grimaldello che ha aperto le possibilità è stato il grafene, utilizzato come ponte tra i diversi componenti. Le batterie Li-S garantiscono infatti una maggiore densità energetica rispetto alle più tradizionali Li-ion. Se la trovata del gruppo di ricerca riuscirà ad uscire dai laboratori per entrare nel mercato, potrebbe costituire una mezza rivoluzione per diversi settori dell’energia pulita: favorirebbe lo sviluppo di tecnologie per immagazzinare energia solare ed eolica, così come sarebbe un ovvia (quanto benvenuta) novità rispetto alle batterie Li-ion degli autoveicoli elettrici.

Ma perché lo zolfo? La ragione principale è la sua economicità. Lo zolfo costa poco, ecco perché i ricercatori hanno cercato di sviluppare dispositivi di accumulo energetico che incorporano questo materiale. Inoltre ha alcune caratteristiche non trascurabili che lo rendono superiore agli ioni di litio: una maggiore tolleranza al sovraccarico, minore tossicità, peso inferiore. Ma c’è un problema: lo zolfo è fragile. Nelle batterie litio-zolfo convenzionali, gli elettroliti liquidi agiscono sul composto Li-S, sciogliendolo progressivamente. Ecco perché le batterie Li-S durano poco.Per trovare una soluzione, alcuni tentativi sono già stati fatti in passato.

Tornando al materiale composto da grafene,in aggiunta a biossido di titanio e stronzio le ricerche su ACS Applied Materials and Interfaces per merito degli scienziati dell’Università di Manchester, hanno aumentato le possibilità di impiego dei materiali termoelettrici a basso costo nel settore automobilistico. Il team, guidato dai professori Ian Kinloch , Robert Freer e Yue Lin, ha aggiunto, come s’è detto, una piccola quantità di grafene all’ossido di titanio-stronzio.

Il composto risultante è stato in grado di convertire il calore, che altrimenti sarebbe andato perso, in corrente elettrica anche a temperatura ambiente.

La vettura media sciupa, sotto forma di calore, come si sa, circa il 70% dell’energia prodotta attraverso la combustione del carburante. Materiali termoelettrici in grado di convertire il calore in elettricità, o viceversa, come nel caso di frigoriferi, sarebbero molto utili in un settore ad alto spreco come quello automobilistico. La sfida è trovare un materiale che sia un buon conduttore, ma anche un buon dissipatore. Attualmente, i materiali che presentano queste proprietà sono spesso tossici e funzionano a temperature molto elevate – superiori a quelle generate dai motori delle automobili. Con l’aggiunta del grafene, tuttavia, una nuova generazione di composti potrebbe contribuire a ridurre le emissioni di carbonio da trasporto su gomma, convertendo il calore in energia elettrica.

Per questa ricerca il finanziamentoè stato operato  dall‘Università di Manchester Proprietà Intellettuale, Ingegneria e Scienze Fisiche Research Council e del Settimo Programma Quadro dell’Unione Europea.

 

La nostra nuvola personale di batteri

 

Immagine personale dei nostri batteri

Immagine personale dei nostri batteri

Ognuno di noi diamo via milioni di batteri dal nostro microbioma umano e li diffondiamo nell’aria intorno a noi ogni giorno, e quella nuvola di batteri può essere fatta risalire ad un singolo individuo.          La nuova ricerca incentrata sulla nube microbica personale – i microbi presenti nell’aria  che emettiamo – ha esaminato il collegamento microbico che abbiamo con l’aria che ci circonda. I risultati dimostrano fino a che punto gli esseri umani possiedono un unica ‘firma’ della nuvola microbica che viene emessa.’

Per testare la natura individualizzata della nube microbica personale, ricercatori dell’ università dell’Oregon, hanno sequenziato microbi dall’aria circostante di 11 persone diverse in una camera sperimentale sterilizzata. Lo studio ha trovato che la maggior parte degli occupanti seduta da sola nella camera potrebbero essere identificati entro 4 ore solo dalle combinazioni uniche di batteri presenti nell’aria circostante.  I sorprendenti risultati sono stati guidati da diversi gruppi di batteri che sono onnipresenti e negli esseri umani, come lo Streptococcus, che si trova comunemente in bocca, e Propionibacterium e Corynebacterium, entrambi residenti comuni della pelle. Mentre questi microbi umani, associati comuni, sono state rilevati nell’aria intorno a tutte le persone nello studio, gli autori della ricerca hanno trovato che le diverse combinazioni di questi batteri sono stati la chiave per distinguere tra di loro,singoli individui.

Le analisi, utilizzando l’analisi di particelle in sospensione e utilizzando il 16S, sequenziamento di breve lettura, concentrato sulla categorizzazione di intere comunità microbiche, invece di individuare gli agenti patogeni. I risultati  sono emersi da due studi diversi e sono riferiti a più di 14 milioni di sequenze che rappresentano migliaia di diversi tipi di batteri che si trovano nei 312 campioni di aria e polvere, prelevati dalla camera sperimentale.

“Ci aspettavamo -ha detto James F. Prato,ricercatore post-dottorato all’Environment Center,costruito presso l’ University of Oregon – che saremmo stati in grado di rilevare il microbioma umano in aria intorno ad una persona, ma siamo rimasti sorpresi di scoprire che si potrebbe identificare la maggior parte degli occupanti solo campionando la loro nuvola microbica”.,

“I nostri risultati confermano che uno spazio occupato , -hanno concluso gli autori- è microbiologicamente distinto da uno non occupato, e dimostrato per la prima volta che gli individui rilasciano una proprio nuvola microbica personalizzata“.

I capannoni di ricerca hanno fatto luce sulla misura in cui rilasciamo il nostro microbioma umano, per il nostro ambiente circostante, e potrebbero aiutare a comprendere i meccanismi coinvolti nella diffusione delle malattie infettive negli edifici.                                                                                                             I risultati suggeriscono anche potenziali applicazioni forensi, ad esempio per identificare o determinare dove è stata una persona, anche se non è chiaro se i singoli occupanti possono essere rilevati in una folla di altre persone.