Prije svega se to odnosi na medicinska otkrića koja bi mogla doprinijeti liječenju nekih fatalnih bolesti. Iako nauka ni u drugim oblastima nije zaostajala, čini se da je kada govorimo o naučnoj 2013. ovo bila godina naučnih otkrića.

Magnetna rezonanca za srce

Mnoga djeca na svijetu pate od ozbiljnih oblika srčanih mana čija je posljedica stanjivanje zidova srčanog mišića. Toj se djeci, kao terapija, obično daju lijekovi koji spadaju u grupu anthracyclina koji imaju i svoje štetne efekte. Najveći problem je bio što su, do sada, standardnom tehnikom ultrazvuka srčanog mišića, poremećaji otkrivani relativno kasno kada su djeca već bila osuđena na ovu opasnu, ali nužnu terapiju. Odnosno, kada je šteta već učinjena. No, čini se da bi stvari mogle krenuti nabolje. Naime, 10. juna je predstavljena nova tehnika koja je prije toga intenzivno testirana. Riječ je o tehnici koja je prije predstavljanja višestruko testirana i nosi naziv T1 MRI.

Pokazalo se da je pouzdanija u ranom otkrivanju ovog poremećaja od svih dosadašnjih tehnika. Ovim naučnim postignućem su posebno zadovoljni doktori koji su ranije imali iskustva s djecom koja imaju ozbiljne srčane poremećaje, a za koje je ultrazvuk srca pokazivao da je sve u redu.

Efikasan način elektrolize

Iako je elektroliza već poznata laboratorijska metoda, činjenica je da su elektrolize velikih količina jako skupi procesi. Međutim, naučnici su se ovoga puta dosjetili kako da elektrolizu učine dostupnijom, ali i kako da doprinesu iznalaženju alternativnih goriva u godinama kada je planeta sve zagađenija, a izvori nafte sve tanji. U junu je Australijski centar za odličnost i elektromaterijalnu nauku pronašao katalizator koji ima moć da iz okeanske vode proizvede hidrogensko gorivo. A, dobra je vijest da je za sve to potrebno malo energije.

Katalizator je upakovan u plastični film koji upija i koristi energiju svjetla da bi oksidirao morsku vodu. Za razliku od drugih metoda kojima treba previše energije da oksidiraju vodu, ova metoda zapravo proizvodi energiju, i to toliku da bi se njome mogli napajati jedna kuća i auto cijeli dan, a da se pri tome koristi samo 5 litara morske vode. Film sadrži i sintetički hlorofil, pa bi ovaj proces umnogome ličio procesu fotosinteze. Ovo bi moglo reducirati cijenu hidrogenskog goriva do te mjere da bi postalo konkurentno na tržištu.

Mikrobna alternativna goriva

Kada bi se ova inovacija provela u stvarnost imali bismo alternativno gorivo koje bi nam bilo dostupno doslovno kao vazduh. U saradnji američkog energetskog odjela i istraživača sa Duke univerziteta, mogli bismo dobiti mikroorganizam koji bi ispunio ove naše snove.

Prethodnih je godina bilo mnogo rasprave o alternativnim gorivima, ali je sve to uglavnom bilo neuspješno. Posebno se ovo odnosilo na ideju alternativnog goriva koje bi se u vidu etanola dobijalo iz ljuske kukuruza, a toj je metodi prigovarana skupoća, kao i činjenica da bi znatno umanjila svjetske zalihe hrane. Jedna od najkonstruktivnijih je bila ideja takozvanih elektrogoriva koja bi se snadbijevala solarnom energijom iz Sunca. A slična njoj je ideja da mikroorganizmi mogu u laboratoriji proizvoditi takozvana elektrogoriva. Ovi su mikrobi izolovani iz jedne nefotosintetičke bakterije. Koristeći elektrone iz tla kao hranu, mikrobi proždiru energiju kako bi prozveli butanol kada se izlože električnoj struji i karbon-dioksidu. Koristeći ova saznanja, naučnici su ekstrahirali gene ovih mikroorganizama kako bi napravili supstituciju fotosinteze i ubrizgali ih u bakteriju, u laboratoriji, čime bi proizveli butanol u ogromnim količinama. Butanol se inače smatra boljim alternativnim gorivom od etanola i brojnih drugih, prije svega zbog toga što ima veći energetski kapacitet i ne apsorbira vodu pa bi se mogao odmah smiještati u rezervoare za gorivo bilo kojeg auta i moguće ga je distribuirati kroz postojeću mrežu gasovoda. Naučnici su zaključili da je ovo otkriće veoma obećavajuće.

Četvrti kvark čestice

Potraga za objašnjenjem nastanka svemira se zagrijava nakon ovogodišnje objave da jedna čestica ima četiri kvarka. Iako se može činiti malo naivnim, fizičari smatraju da bi im ovo otkriće koje već sada smatraju epohalnim, moglo donijeti odgovore o porijeklu materije.

Naučnici su ovaj novi kvark, odnosno česticu, nazvali Zc(3900), i pretpostavljaju da je nastala u prvoj nevjerovatno vreloj sekundi poslije Big Banga. Nakon godina komplikovanih matematičkih proračuna u SLAC-u (Nacionalnoj laboratoriji za akcleracije koja je povezana sa Stanford Univerzitetom), naučnici koji rade u SLAC-u su više puta primijetili ovu česticu. To su podijelili sa kolegama u švicarskom CERN-u i Organizacijom za istraživanje visokoenergetskih akceleracija iz Japana. Tamo su ovu česticu primijetili više od 307 puta.

Naučnici tvrde da je bilo potrebno više od 10 triliona subatomskih sudara u detektoru koji je dvostruko veći od onog kojeg posjeduje CERN u Švicarskoj da bi se vidjela ova čestica. Neki pak kritiziraju ovakve stavove, budući da čestica koja je pronađena odgovara veličini od svega dva mezona spojena zajedno. Ipak, ovo je veliko otkriće koje fizičarima daje sasvim drugačiji uvid u dosadašnje teorije.

Dijelovi tijela nastali bioinžinjeringom

Ove je godine skupina doktora sa Duke univerziteta uspješno implantirala prvi krvni sud nastao bioinžinjeringom, na živog pacijenta. Ovo je bio prvi put da se u pacijenta ugradi vještački implant koji je proizveden bioinžinjeringom.

Implantiran je u bolesnika koji ima zadnji stadij bolesti otkazivanja bubrega, a vještačka vena je sintetizirana iz doniranih ljudskih ćelija koje su razvijene u laboratoriji. Kako bi se spriječilo da antitijela napadnu venu koja je u bolesnikovom tijelu ipak antitijelo, osobine implanitirane vene koje bi mogle izazvati ovaj napad su uklonjene. Vena se u testovima pokazala sigurnijom od vještačkih ili implantanata nastalih na životinjskoj bazi, jer nije sklona stvaranju trombova i ne postoji rizik od infekcije tokom operacije.

Vještački su krvni sudovi napravljeni od istog materijala kao što je onaj u biosredini u koju se ugrađuju i čak imaju osobine celularnog okruženja i ostalih vena. Ovaj veliki uspjeh ima značajan utjecaj na dalji razvoj bioinžinjeringa. Zbog toga su već počela istraživanja za bioinžinjering srčanih arterija, čak i cijelih organa.

Stvaranje "molekula” svjetla

Prvi ljudi koji su stvorili takozvane molekule svjetla su bili Mikhael Lukin sa Harvard univerziteta i Vladan Vuletić sa Instituta za tehnologije iz Massachusettsa, sa svojim kolegama.

Fotoni normalno prolaze jedni kroz druge bez interakcije, pa se ideja stvaranja molekule svjetla činila bizarnom. Međutim, istraživanjem se došlo do zaključaka da fotoni reagiraju sa drugim medijima kroz koje prolaze, pa to utječe na način na koji mediji odgovori na sljedeći foton. Pažljivo izvodeći ovu reakciju u ultrahladnom gasu koji je bio u atomskom stanju Lukin, Vuletić i njihove kolege su uzrokovali da se fotoni povežu u parove dok prolaze kroz gas. Rezultat je dvofotonska molekula svjetla koja bi mogla naći primjenu u optičkim i kompjuterskim sistemima.

Prodiranje kvantnog mikroskopa u atom hidrogena

Aneta Stodolna sa Instituta za atomsku i molekularnu fiziku u Holandiji i Marc Vrakking sa Instituta Max-Born u Njemačkoj su, sa svojim istraživačkim timom, prvi put u historiji napravili direktne snimke jedne atomske orbite.

Svi su ljudi vidjeli crteže i makete atomskih orbitala, ali do ove godine niko nije uspio da, zapravo, napravi fotografiju atomske orbitale.

Njih su dvoje napravili sliku sa svojim "kvantnim mikroskopom”, koji detektira atome koji se odbijaju od helijumskih atoma posredstvom laserskog svjetla. Kada se atomi stave u takozvano Rydberg stanje, sa iznimno velikim atomskim orbitalama, kao rezultat se dobije čista slika orbitalnih struktura.

Različitost stijena na krateru Mount Sharp na Marsu

Prije nego što su uopće došli do konačne marsovske odrednice - Mount Sharpa, naučnici su bili iznenađeni da je Curiosity pronašao različite vrste stijena, od vulkanskih do glinenih i mineralnih. Svaka od ovih vrsta stijena je važna jer pripada različitim epohama prošlosti Crvene planete.

Naučnici očekuju da ova bogata raznolikost bude čak i više povećana kada shuttle Curiosity stigne na sam Mount Sharp.

"Sa jednim ovako naseljivim mjestom možemo sasvim drugačije gledati na prošlost ovog dijela planete, čak Marsa u cjelini”, rekao je jedan od naučnika uključenih u projekat. "Najviše nas u svemu zanima, i nadamo se da ćemo dati odgovor na to, kako je došlo do radikalne promjene klime na Marsu.”

Spoj za preciznije liječenje raka

Najteži cilj za postići u bilo kojem obliku liječenja kancera jeste da se tumor ubije, a da se zdrave ćelije ostave na miru. Bolje razumijevanje onoga što čini ćelije raka tako otpornim je dozvolilo naučnicima da razviju klasu lijekova koji tačno ciljaju na slabosti u nekontoliranom rastu kancera. Naprimjer, kod limfoma i leukemija, naučnici su odredili da rast kontroliraju proteini koji se zovu BTK (Brutonove tirosinske kinaze). Nakon godina istraživanja, doktori su razvili novi lijek nazvan Ibrutinib koji blokira ovaj BTK.

Nekoliko studija u New England Journal of Medicine su ovog ljeta utvrdile da je pilula pomogla 71 posto hroničnih pacijenata s leukemijom i 68 posto pacijenata sa non-Hodgkinsovim limfomima. Najvažnije, Ibrutinib je ubio limfome dok je ostavio ostatak imunog sistema netaknutim. "Nadati se da će ovo voditi do potpuno nove klase lijekova koje će ciljati na to da će nove generacije lijekova biti isključivo za ćelije raka,” istakao je vođa istraživačkog tima.

Medicinske prednosti srebra

Naučnici sa Univerziteta u Bostonu su objavili istraživanje koje se može smatrati pravom malom medicinskom revolucijom. Naime, naučnici su ispitivali utjecaj srebra kao antibiotika, jer je veoma dugo poznato da srebro ima izrazita antimikrobna svojstva. Otkriveno je i to da srebro izaziva hemijske reakcije kako bi spriječilo bakterije od formiranja kolonija, kako bi usporilo njihove metaboličke procese, i kako usporava njihove homeostaze. Ovi procesi uzrokuju da bakterija postane i slaba i iznimno osjetljiva na antibiotike. Prema istraživanjima, smjesa srebra i antibiotika ima hiljadu puta veću učinkovitost od samih antibiotika. Dok neki naučnici tvrde kako bi srebro moglo imati toksična svojstva za čovjeka, drugi dokazuju da ih nikako ne može biti u tako malim količinama.