Ciekawostki Ciekawostki Ciekawostki Ciekawostki

Ciekawostki Ciekawostki Ciekawostki Ciekawostki
4|
Druga młodość witaminy D3
N
iemal codziennie emitowane w mediach reklamy
zachęcają nas od niedawna do przyjmowania witaminy D3
jako suplementu diety, szczególnie w przypadku niedostatecznego
kontaktu ze światłem słonecznym,
co w naszym klimacie dotyczy większości miesięcy w roku. Wielu lekarzy uważa, że praktycznie wszyscy
wykazujemy niedobór tej witaminy,
której dobroczynne działanie, zgodnie z najnowszymi wynikami badań,
ma wykraczać poza znane od dawna
znaczenie dla utrzymania właściwej
gęstości kości. Między innymi o tym
pisze p. dr Joanna Kurek w zamieszczonym w tym numerze opracowaniu o witaminach.
Ulotki opisujące obecnie dostępne preparaty witaminy D3, kwalifikowane jako „dietetyczne środki
spożywcze specjalnego przeznaczenia medycznego” zalecają więc
jej suplementację nie tylko w przypadkach takich schorzeń, jak osteoporoza (zmniejszenie gęstości
kości i zaburzenie ich budowy),
osteopenia (obniżenie mineralnej
gęstości kości jako wstępne stadium osteoporozy), osteomalacja
(rozmiękanie kości wskutek ich
niedostatecznej mineralizacji) oraz
zaburzone wchłanianie wapnia
i fosforu, ale także w przypadkach
obniżonej odporności i w osłabieniu mięśni. Wpływ na układ odpornościowy polega na udziale
witaminy D3 w rozwoju i różnicowaniu się immunoglobulin. Z kolei
pozytywna rola witaminy D3 w mięśniach wynika z obecności w nich
jej receptorów, odpowiadających
za siłę i masę mięśni oraz ich skurcze – także mięśnia sercowego [1].
Do tej ostatniej konkluzji dodajmy
najnowszą informację, opublikowaną 4 kwietnia b.r.
Na podstawie trwających pięć
lat studiów badacze z Uniwersytetu
w Leeds (Wlk. Brytania) stwierdzili,
że codzienne podawanie witaminy
D3 osobom z przewlekłymi schorzeniami serca istotnie poprawia jego
funkcjonowanie. Wniosek ten wyprowadzono na podstawie – prowadzonych w ramach projektu VINDICATE
– badań 150 pacjentów, leczonych
wcześniej tradycyjnymi preparatami,
takimi jak przeciwnadciśnieniowe
beta-blokery, inhibitory ACE (kon-
Duża zawartość witaminy D znajduje się w rybach – Fot. Fotolia.
wertazy angiotensyny) lub mających
wszczepione stymulatory serca [2,
3]. Według koordynatora tych badań,
zaobserwowany wpływ witaminy D3
na poprawę funkcjonowania osłabionego mięśnia sercowego można
określić jako przełom w terapii tego
schorzenia. W przypadku osób starszych, których takie problemy często dotyczą, biosynteza witaminy D3
pod wpływem światła słonecznego,
tak jak pisze p. dr Kurek, nie jest już
tak wydajna jak w przypadku osób
młodszych, więc jej przyjmowanie
jako suplementu diety jest niezbędne.
Dla uwiarygodnienia wyników
swoich badań, zespół brytyjskich
badaczy równolegle podawał połowie pacjentów placebo i poprawa
pracy serca nastąpiła tylko w grupie
przyjmującej witaminę D3. Wnioski
te zostały wyciągnięte na podstawie
wyników ultradźwiękowych badań
echokardiograficznych (USG serca), pozwalających określić, ile krwi
pompuje serce w trakcie każdego
uderzenia. W przypadku osoby zdrowej ta tzw. frakcja wyrzutowa serca
zawiera się w przedziale 60-70%,
a u osób chorych spada do znacznie
niższych wartości, których średnia
dla badanych w projekcie VINDICATE pacjentów wynosiła zaledwie
26%. Pod wpływem kuracji witaminą
D3 wartość ta wzrosła do 34%, podczas gdy u osób „leczonych” za po-
Chemia w Szkole | 3/2016
mocą placebo pozostała na poziomie 26%.
Należy też podkreślić, że kuracja
witaminą D3 jest bardzo tania (koszt
typowej miesięcznej terapii nie przekracza w naszym kraju 10 zł), szczególnie w zestawieniu z koniecznością operacyjnego wszczepienia
drogiego
kardiowertera-defibrylatora, który monitoruje pracę serca i w przypadku wykrycia niebezpiecznej arytmii aplikuje mu impuls
elektryczny przywracający normalny
rytm zatokowy [2, 4]. I jeszcze jedna ważna informacja – na naszym
rynku dostępnych jest wiele preparatów zawierających węglan wapnia
razem z ułatwiającą wchłanianie jo2+
nów Ca witaminą D3. Opisane wyżej badania brytyjskie jednoznacznie
jednak nakazują unikanie stosowania soli wapnia, ponieważ mogą one
wywołać wręcz pogorszenie pracy
serca w przypadku podawania witaminy D3 jako preparatu mającego
pracę osłabionego mięśnia sercowego poprawić [3].
[1] Ulotka informacyjna preparatu VITRUM® D3 1000
j.m. firmy UNIPHARM
[2] http://nt.interia.pl/raporty/raport-medycynaprzyszlosci/medycyna/news-witamina-d-wyleczychore-serce,nId,2185534
[3] University of Leeds. „Vitamin D improves heart
function, study finds.” ScienceDaily. ScienceDaily,
4
April
2016.
<www.sciencedaily.com/
releases/2016/04/160404152900.htm>.
[4] https://pl.wikipedia.org/wiki/Wszczepialny_
kardiowerter-defibrylator_serca
Z
askakująca rola szczęśliwego zbiegu okoliczności
w odkryciach naukowych i różnych wynalazków
przejawiła się w – chyba najbardziej znanym – przypadku penicyliny, ale także dla sacharyny jako słodzika,
konstrukcji kuchenki mikrofalowej czy wynalezienia recepty na… Coca-colę [1]. Taki szczęśliwy przypadek w języku
angielskim określany jest terminem „serendipity”, o niejasnej etymologii i trudnym do zręcznego przełożenia na język polski. Także przypadek pomógł ostatnio badaczom
z University of California w Irvine skonstruować superbaterię, a raczej – superakumulator, który można praktycznie
nieograniczenie ładować i rozładowywać bez istotnego
spadku wydajności. Takie obniżenie wydajności dotyczy
używanych dotychczas akumulatorów – w tym powszechnie obecnie stosowanych ogniw litowo-jonowych, co wynika z postępującej w nich korozji.
W typowym akumulatorze litowo-jonowym jedną z elektrod jest porowaty materiał węglowy (grafit), który jony
litu penetrują tworząc interkalat, a drugą – tlenki metalu
(np. Li2O i MnO2), pozostające w kontakcie z roztworem soli litu w mieszaninie rozpuszczalników organicznych. W trakcie ładowania/rozładowania jony litu migrują
od jednej elektrody do drugiej poprzez roztwór elektrolitu. W przypadku opisywanych tu prób z nową konstrukcją
ciekły elektrolit zamieniono na elektrolitowy żel i wprowadzono do niego złote nanowłókna. Podobno dla zabawy
doktorantka Mya Le Thai pokryła te nanowłókna elektrolitycznie ditlenkiem manganu.
Okazało się, że taka konstrukcja elektrody tlenkowej,
w której rdzeniem jest złote nanowłókno (fachowo oznacza to architekturę Au@δMnO2 core@shell) i zastosowanie elektrolitu żelowego dramatycznie wydłużyło trwałość
akumulatora, który w typowej konstrukcji zakończyłby
swój (praktyczny) żywot po zaledwie 5-6 tysiącach cykli.
Tym razem, po 200 tysiącach cykli w trakcie 3 miesięcy badań wydajność spadła o zaledwie o 5% [2-4]. Na razie jest
to jednak tylko laboratoryjny wariant fragmentu akumulatora, a nie pełna jego konstrukcja. Jeśli uda się wytworzyć
taki niemal niezniszczalny akumulator, będzie to oznaczać
rewolucję w zasilaniu różnych urządzeń elektronicznych.
Zarazem będzie to znaczący sukces w trwających od dawna poszukiwaniach zastosowań nanocząstek w konstrukcji
superakumulatorów.
[1] http://natemat.pl/27627,przypadkowe-odkrycia-ktore-zmienily-bieg-historiirentgen-mikrofale-teflon-czipsy-czy-cole-zawdzieczamy-szczesciu
[2] http://www.komputerswiat.pl/nowosci/wydarzenia/2016/18/naukowcyprzypadkiem-stworzyli-superbaterie/wersja-do-druku.aspx
[3] University of California - Irvine. “Battery tech with off-the-charts charging
capacity.” ScienceDaily. ScienceDaily, 20 April 2016. <www.sciencedaily.com/
releases/2016/04/160420211136.htm>.
[4] Mya Le Thai, Girija Thesma Chandran, Rajen K. Dutta, Xiaowei Li, Reginald M.
Penner. 100k Cycles and Beyond: Extraordinary Cycle Stability for MnO2Nanowires
Imparted by a Gel Electrolyte. ACS Energy Letters, 2016; 57 DOI: 10.1021/
acsenergylett.6b00029
Samoorganizacja nanocząstek
P
ozostając w tematyce nanocząstek opiszemy opublikowany ostatnio sposób bezkontaktowego zmuszenia węglowych nanorurek do samorzutnego ułożenia
się w kształt drucika. Naukowcy z Rice University (Houston, USA) osiągnęli to za pomocą odpowiednio zmodyfikowanego transformatora (cewki) Tesli, wytwarzającego
wysokie napięcie [1] i w zamierzeniu konstruktora (1891 r.)
mającego służyć do bezprzewodowego przekazywania
energii. W podlegających działaniu tak silnego pola nanorurkach węglowych indukowane są dodatnie i ujemne ładunki elektryczne, które wywołują układanie się nanorurek
w łańcuch stanowiący odpowiednio długi drucik [2, 3].
Zjawisko to uzyskało już oryginalną nazwę „Teslaforezy”. Zaskakujące było wystąpienie samoorganizacji nanomaterii w tak dużej skali, ponieważ dotychczas za pomocą
pola elektrycznego potrafiono poruszać tylko małe obiekty
i to na niezwykle małych dystansach. Ponadto w jednym
z eksperymentów nanorurki samorzutnie organizujące się
w przewody utworzyły obwód łączący dwie diody LED,
które zapaliły się dzięki energii pochłoniętej z pola emitowanego przez cewkę Tesli. Co więcej, odpowiednia modyfikacja konstrukcji układu pozwoliła na niemal „magiczne”
wywołanie ruchu i uporządkowania nanorurek w odległości… kilku stóp (1 stopa ≈ 30 cm) od cewki Tesli. Oczywisty stał się zamiar zbudowania zespołu cewek Tesli dla
wzmocnienia ich efektu i uzyskania samoorganizacji nanorurek w różne struktury przestrzenne.
Zapewne analogiczne zjawisko wystąpi też dla nanocząstek z innych niż węgiel materiałów. Znaczenie tego
odkrycia jest istotne zarówno dla podstawowej charakterystyki fizykochemicznej materii, jak i dla potencjalnych
zastosowań do kontroli dynamiki materii w układach zarówno nieożywionych, jak i biologicznych. Niezwykle
efektowne rejestracje wideo opisanych tu eksperymentów można znaleźć w serwisie youtube [4, 5].
[1] http://teslacoil.republika.pl/
[2] Rice University. “Nanotubes assemble! Scientists introduce ‘Teslaphoresis’:
Reconfigured Tesla coil aligns, electrifies materials from a distance.”
ScienceDaily. ScienceDaily, 14 April 2016. <www.sciencedaily.com/
releases/2016/04/160414114251.htm>.
[3 Lindsey Rae Bornhoeft, Aida C. Castillo, Preston Richard Smalley, Carter Kittrell,
Dustin K. James, Bruce E. Brinson, Thomas R. Rybolt, Bruce R. Johnson, Tonya
Kay Cherukuri, Paul Cherukuri. Teslaphoresis of Carbon Nanotubes. ACS Nano,
2016; DOI: 10.1021/acsnano.6b02313
[4] https://youtu.be/w1d0Lg6wuvc
[5] https://www.youtube.com/watch?v=I2R7HwwMoJE
Chemia w Szkole | 3/2016
Ciekawostki Ciekawostki Ciekawostki Ciekawostki
Superbateria – przypadek przy pracy
|5