Penelitian Memerangi Agen Saraf Mendapatkan Dana Hibah $7.5 M

23 Januari 2012

Menggunakan kimia komputasi untuk membantu mengembangkan penangkal baru untuk agen saraf, Christopher Hadad, Ph.D., profesor kimia di The Ohio State University, Ohio Supercomputer Center leveraged sumber daya untuk menciptakan model dinamika molekul paraoxonase terikat ligan. (kredit: Hadad / OSU)

JurnalScience – Dr. Hadad merupakan salah satu kelompok riset yang konsisten sebagai pengguna terbesar di pusat siklus komputasi, kata Ashok Krishnamurthy, yang sementara menjabat sebagai wakil direktur ekskutif OSC (Ohio Supercomputer Center). “ sangat menyenangkan bagi OSC untuk dapat memberikan sumber daya yang membantu memformalkan seperti kolaborasi penting. Mudah-mudahan, hal ini akan menyebabkan langkah-langkah signifikan terhadap pencegahan agen-agen beracun.

Agen saraf adalah bahan kimia yang menyerang sitem saraf yang menyebabkan kelumpuhan dan kejang-kejang yang pada akhirnya menyebabkan kematian pasien dengan gejala sesak nafas. Mereka melakukannya dengan ikatan enzim acetylcholinesterase sehingga tidak dapat mengirim pesan-pesan kimiawi dari otak ke seluruh tubuh.

Jika agen saraf ini melekat pada enzim, maka agen saraf tidak dapat dihapus, jelas Magliery. Jadi para peneliti memfokuskan diri pada bagaimana cara untuk menghentikan kimia mematikan tersebut sebelum mereka dapat menyerang enzim. Mereka telah merekayasa souped-up versi enzim alami manusia yang akan mencari agen saraf dari aliran darah. Tidak ada tes yang melibatkan agen saraf.

"Agen seperti gas sarin saraf, dan pestisida bahkan berhubungan, merupakan ancaman signifikan di tangan teroris, dan kami benar-benar kurang dalam cara-cara untuk mengobati korban massal," kata Magliery, wakil pimpinan pusat Ohio. "Untungnya, sudah  ada enzim dalam darah manusia yang dapat menonaktifkan agen ini. Kita hanya perlu insinyur untuk dapat  menjadikan ini  lebih efisien, dan kita harus mampu menghasilkan dan merumuskan mereka sebagai obat. "

Hadad memimpin upaya untuk pembuatan model struktur kimia  calon  enzim dalam sistem superkomputer yang kuat dan diparalel di OSC, sementara Magliery memproduksi versi sintetis dari enzim baru untuk pengujian lebih lanjut dan evaluasi praklinis oleh Angkatan Darat.

"Hasil awal dari putaran pertama hibah ini menunjukkan bahwa enzim ini dapat direkayasa untuk memiliki aktivitas yang cukup untuk digunakan sebagai agen terapeutik," kata Magliery. "Tapi masih ada tantangan di depan. Ada banyak agen terkait, dan ada beberapa enzim yang digunakan sebagai obat hari ini. "

"Hasil awal dari putaran pertama hibah ini menunjukkan bahwa enzim ini dapat direkayasa untuk dapat memiliki aktivitas yang cukup untuk digunakan sebagai agen terapeutik," kata Magliery. "Tapi masih ada tantangan di depan. Ada banyak agen terkait, dan ada beberapa enzim yang digunakan sebagai obat hari ini. "

Hadad menguraikan salah satu tantangan utama. "Di alam, masing-masing enzim pada umumnya hanya memiliki satu fungsi - satu hal bahwa hal itu sangat baik," katanya. "Tapi kita memerlukan enzim yang akan menonaktifkan banyak agen saraf yang berbeda.

"Kami butuh satu molekul yang dapat melakukan semuanya."

Magliery menambahkan bahwa enzim yang ideal akan tetap aktif selama beberapa hari atau minggu pada satu waktu, menarik zat-zat beracun dari tubuh berulang-ulang. Hal ini dapat diberikan sebagai penangkal segera setelah serangan, atau sebagai inokulasi terhadap serangan di masa depan. Tentara dan responden pertama adalah salah satu penerima kemungkinan seperti dosis pencegahan, tapi begitu juga orang-orang yang pekerjaan rutin mengekspos mereka untuk agen saraf, bahkan dalam jumlah kecil. Sebagai contoh, 300.000 pekerja pertanian Amerika menderita keracunan pestisida setiap tahun, menurut US Environmental Protection Agency. Pestisida rumah tangga menimbulkan bahaya yang sama, sehingga obat enzimatik bisa menyelamatkan nyawa di pusat-pusat kendali racun juga.

Sumber: Ohio Supercomputer Center

Continue Reading | komentar (1)

Perangkat Baru Penghapus Logam Berat Di Air

20 Desember 2011

JurnalScience – Hidup di negara yang berkembang penuh dengan tantangan dan berbagai macam permasalahan. Permasalahan yang seringkali melanda siapa saja adalah masalah ketersediaan air bersih. Air merupakan sumber kehidupan, dimana sehari-hari kita menggunakan air untuk kebutuhan hidup kita. Tetapi pada kenyataanya hidup dikota-kota besar yang di jumpai air sebagai salah satu sumber kehidupan sudah banyak tercemar oleh logam logam berat yang sebagai efek dari berkembangnya industri. Sebuah ide jenius dari para insinyur di Brown University yang mana telah mengembangkan sebuah perangkat Air Bersih yang efisien dan dapat menghilangkan logam berat di dalam air. 

Dalam percobaan, para peneliti menunjukkan bukti bahwa kandungan kadmium, tembaga dan konsentrasi nikel di dalam air yang terkontaminasi  hilang dan air yang di hasilkan dari perangkat tersebut sesuai dengan standarisasi air. Para ilmuan berpendapat  teknik yang dikembangkan ini memiliki teknik yang terukur, layak untuk dikomersialkan dan sangat baik untuk pendukung rehabilitasi lingkungan dan pemulihan logam. 

Membersihkan air dari unsur logam berat “Benar-benar sulit untuk dilakukan,” kata Joseph Calo,profesor teknik emeritus dan juga pengelola sebuah laboratorium di Brown. Dia mencatat bahwa untuk mewujutkan itu semua dibutuhkan biaya, inefisiensi dan waktu. “Ini seperti mencoba untuk menempatkan jin untuk kembali ke dalam botol”, cela Joseph.

Permasalah ini semua mungkin akan berubah karena Calo dan insinyur lainnya di Brown menjelaskan sebuah metode baru yang menelusuri jejak logam berat di dalam air dengan cara meningkatkan konsentrasi mereka sehingga teknik penghapusan logam bisa terbukti dan dapat menghapus kandungan logam tesebut. Dalam serangkaian percobaan, para insinyur melakukan percobaan dengan metode cyclic electrowinning/precipitation (CEP) dan dapat menghilangkan 99 % dari kandungan tembaga, kadmium dan nikel di dalam air. Sistem Otomatis CEP adalah sebuah sistem yang terukur sehingga memiliki potensi untuk komersil, terutama dibidang rehabilitasi lingkungan dan pemulihan logam.

Sebuah teknik yang telah terbukti mampu untuk menghilangkan kandungan logam berat di dalam air adalah melalui mereduksi ion-ion logam berat dari elektrolit. Sementara teknik ini memilki berbagai nama seperti electrowinning, electrolytic removal/recovery or electroextraction, tetapi pada prinsip semua bekerja dengan cara yang sama yaitu dengan cara menggunakan arus listrik untuk mengubah ion logam bermuatan positip (kation) ke dalam kondisi yang stabil dan padat dimana pada keadaan ini logam dapat dengan mudah dipisahkan dari air. Kelemahan utama dari teknik ini adalah bahwa harus ada konsentrasi yang cukup tinggi kation logam di dalam air agar bisa efektif, jika konsentrasi terlalu rendah (sekitar 100 bagian-perjuta) sehingga bisa menjadi inefisiensi.

Cara lain untuk menghilangkan logam adalah melalui proses kimia sederhana. Teknik ini menggunakan hidroksida dan sulfida untuk mengendapkan ion-ion logam dari air, sehingga logam tersebut menjadi bentuk padat.  Bagaimanapun zat padat merupakan lumpur beracun dan tidak ada cara yang baik untuk menghadapinya. Tempat Pembuangan Sampah umumnya tidak akan mengambil itu, membiarkannya mengendap didalam kolam sehingga kolam menjadi beracun dan tidak ramah lingkungan.” Tak Seorangpun menginginkan itu, karena itu kewajiban besar,” Kata Calo.

Dilema yang timbul dari semua itu adalah bagaimana cara untuk menghilangkan logam yang efisien dan tampa menimbulkan efek samping yang tidak sehat, Calo dan Rekan nya Pengpeng Grimshaw dan George Hradil menggabungkan dua teknik untuk membentuk suatu sistem loop tertutup. “Kami Berkata, ‘ Mari kita gabungkan fitur menarik dari kedua metode dengan menggabungkan mereka dengan proses cyclic,’” kata Calo.

Butuh beberapa tahun untuk para peneliti ini mengembangkan sistem ini. Cara kerja sistem CEP adalah dengan melibatkan dua unit utama, satu untuk pengkonsentrasian kation dan yang lainnya untuk mengubah logam menjadi lebih stabil, logam padat dan menghilangkan logam tersebut. Pada tahap pertama, air yang sarat logam di masukkan kedalam tangki dimana asam sulfida atau natrium hidroksida ditambahkan untuk mengubah pH air, secara efektif memisahkan molekul air dari endapan logam, yang mengendap di bagian bawah. Proses ini diulang secara terus menerus sampai konsentrasi kation logam telah mencapai titik elektriwinning.

Ketika titik tercapai, selanjutnyan di kirim ke perangkat kedua, yang di sebut spouted particulate electrode (SPE). Ini merupakan proses elektrowinning berlangsung, dan kation logam secara kimiawi di ubah menjadi logam padat yang stabil sehingga dapat di hilangkan dengan mudah. Para insinyur menggunakan SPE yang dikembangkan oleh Hradil. Air bersih dikembalikan ke tangki pengendapan, dimana ion-ion logam dapat di endapkan sekali lagi. Selanjutnya air dibersihkan, air supernatant dikirim ke reservoir, dimana proses tambahan digunakan untuk lebih menurunkan tingkat konsentrasi logam. Proses ini terus diulang dengan mode otomatis cyclic sebanyak yang di inginkan sampai mencapai standar air bersih.

"Pendekatan ini menghasilkan pengurangan volume yang sangat besar dari air yang terkontaminasi asli oleh reduksi elektrokimia dari ion valensi nol-logam pada permukaan partikel katodik," tulis para penulis. "Untuk konsentrasi 10 ppm ion logam awal dipertimbangkan, pengurangan volume pada urutan 106."

Sumber: Brown University , Referensi Jurnal: Cyclic electrowinning/precipitation (CEP) system for the removal of heavy metal mixtures from aqueous solutions. Penulis Jurnal: Pengpeng Grimshaw, Joseph M. Calo, George Hradil.(Chemical Engineering Journal, 2011; 175: 103 DOI: 10.1016/j.cej.2011.09.062)

Foto by: Calo Lab/Brown University

Continue Reading | komentar (19)

Para ilmuwan Menilai Radioaktivitas di Laut Berasal Dari Fasilitas Listrik Nuklir Jepang

13 Desember 2011

JurnalSecience – Berdasarkan berita terbaru tentang kebocoran radioaktif tambahan dari Fasilitas Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fukushima yang menyebutkan bahwa berdampak pada terpaparnya Radioaktif di samudera masih belum jelas. Namun studi baru yang dilakukan oleh AS dan peneliti Jepang menganalisis tingkat radioaktif dalam empat bulan pertama setelah kejadian musibah tersebut. Ini menarik beberapa kesimpulan dasar tentang sejarah melepaskan kontaminan ke laut.

Penelitian dilakukan oleh Woods Hole Oceanographic Institution chemist, Ken Buesseler dan dua rekannya yang berbasis di Jepang, Michio Aoyama dari Meteorological Research Institute dan Masao Fukasawa dari Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology.

Mereka melaporkan bahwa pembuangan dari Pembangkit listrik tenaga nuklir Dai-Ichi Fukushima memuncak satu bulan setelah gempa 11 Maret dan tsunami yang memicu kecelakaan nuklir, dan terus setidaknya sampai Juli. Mereka menemukan bahwa tingkat radioaktif berada pada level tinggi tetapi bukan ancaman langsung terhadap manusia atau kehidupan laut, namum memperingatkan kita bahwa efek akumulasi radionuklida dalam sedimen laut masih belum di ketahui. Pelepasan radioaktif dari Fukushima baik itu di atmosfer dan pembuangan langsung ke laut merupakan tumpahan radioaktif terbesar dalam sejarah.

Konsentrasi cesium-137, isotop radioaktif dengan paruh 30 pada titik titik debit tanaman ke laut mencapai puncaknya pada lebih dari 50 juta kali ambang batas norma. Konsentrasi 18 mil lepas pantai lebih tinggi dibandingkan dengan kecelakaan Chernobyl 25 tahun yang lalu.

Studi ini menggunakan data pada konsentrasi cesium-137, cesium-134 dan yodium-131 sebagai dasar untuk membandingkan tingkat radionuklida yang dilepaskan kelaut Jepang sebelum kecelakaan terjadi.

Jurnal/Paper dengan judul Impacts of the Fukushima Nuclear Power Plants on Marine Radioactivity diterbitkan dalam edisi terbaru Jurnal Environmental Science & Technology.

"Memahami dan pengelolaan nasib jangka panjang geokimia dan konsekuensi ekologis dari kontaminasi radiokimia laut tergantung pada pengetahuan kita tentang kondisi awal," kata Don Rice, direktur program NSF Kimia Oseanografi. "Mendapatkan pengetahuan yang tergantung pada kemampuan kita untuk menyebarkan ahli untuk adegan dengan delay minimal."Para peneliti dikompilasi dan dianalisis data pada konsentrasi cesium dan yodium dalam air laut dekat tempat pembuangan pabrik “.

Data yang dibuat publik oleh TEPCO, utilitas listrik yang memiliki pembangkit, dan Departemen Jepang Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi.

Tim menemukan bahwa pelepasan ke laut memuncak pada bulan April, fakta mereka kaitkan dengan "pola rumit debit air laut dan air tawar yang digunakan untuk mendinginkan reaktor dan menghabiskan tabung bahan bakar, interaksi dengan tanah, dan pelepasan disengaja dan tidak disengaja bahan radioaktif bercampur dengan fasilitas reaktor. "

Para ilmuwan juga menemukan bahwa pelepaskan menurun pada Mei dengan faktor 1.000, "merupakan konsekuensi dari lautan dan sumber radionuklida utama yang telah secara dramatis berkurang," mereka melaporkan. Sementara konsentrasi beberapa radionuklida terus menurun, pada bulan Juli berada pada 10.000 kali lebih tinggi dari level diukur pada tahun 2010 di lepas pantai Jepang.

Hal ini menunjukkan bahwa pembangkit "tetap merupakan sumber penting kontaminasi ke perairan pesisir dari Jepang," para peneliti melaporkan.

"Saat ini tidak ada data yang memungkinkan kita untuk membedakan antara sumber beberapa kemungkinan pelepaskan melanjutkan," kata Buesseler.

"Ini paling mungkin mencakup beberapa kombinasi pelepaskan langsung dari reaktor, atau tangki penyimpanan atau pelepaskan langsung dari air tanah bawah reaktor atau sedimen pantai, baik yang mungkin terkontaminasi dari periode pelepaskan maksimum."

Buesseler mengatakan bahwa pada tingkat yang ditunjukkan oleh data, pelepasan tidak mungkin menjadi ancaman langsung terhadap manusia atau biota laut di perairan laut sekitarnya.

Di sana bisa menjadi masalah, namun, jika sumber tetap tinggi dan radiasi terakumulasi dalam sedimen laut.

"Kami tidak tahu bagaimana hal ini dapat mempengaruhi kehidupan laut bentik, dan dengan waktu paruh 30 tahun, setiap cesium-137 terakumulasi dalam sedimen atau air tanah bisa menjadi perhatian selama beberapa dekade yang akan datang," katanya.

Sementara kolaborasi internasional untuk pengukuran lapangan yang komprehensif untuk menentukan berbagai isotop radioaktif yang dilepaskan sedang dilakukan, kata Buesseler, akan diperlukan beberapa waktu sebelum hasil yang tersedia untuk sepenuhnya mengevaluasi dampak dari kecelakaan ini di laut.

(Sumber: National Science Foundation. , Foto: Kaskus

Continue Reading | komentar

Temuan Minyak Dimakan Jamur

04 Desember 2011

Jurnal Secience - Ambil cawan Petri yang mengandung minyak mentah dan akan merilis sebuah bau yang kuat khas dari racun yang membentuk bahan bakar fosil. Taburkan spora jamur di atas cawan Petri dan biarkan duduk selama dua minggu di inkubator, dan kejutan, minyak bumi dan baunya akan hilang.

Seperti itu lah Ilustrasi "Jamur yang dikonsumsi Minyak Bumi" itulah yang diktakan Mohamed Hijiriah, seorang profesor ilmu biologi dan peneliti di University of Montreal Institut de Recherche en biologie vegetale (IRBV).

Hijriah membantu mengarahkan sebuah proyek penelitian dengan B.Fanz Lang mempromosikan alam sebagai sekutu nomor satu dalam memerangi kontaminasi. Lang adalah Ketua peneliti Kanada Genomics Perbandingan dan Evolusi serta seorang Profesor di Departement Biokimia

Dengan menggunakan bakteri untuk merangsang pertumbuhan kapasitas yang luar biasa dari tanaman tertentu dan jamur mikroskopis, Hijriah dan Lang percaya bahwa mereka mampu menciptakan unit dekontaminasi .

Resep sederhana. Pada musim semi, kami stek pohon willow tanaman pada interval 25-sentimeter sehingga menyelam akar ke dalam tanah dan menyerap kontaminan merendahkan kayu bersama dengan bakteri. Pada akhir musim, kami membakar batang dan daun dan kita dibiarkan dengan segenggam abu memenjarakan semua logam berat yang terakumulasi dalam sel tanaman. Tanah yang terkontaminasi akan dibersihkan setelah hanya beberapa siklus.

 

"Selain itu, itu indah," kata Hijriah menunjuk ke gambar vegetasi lebat menutupi tanah dari selama tiga minggu. Berkat kolaborasi dari sebuah perusahaan minyak dari daerah Montreal, para peneliti memiliki akses ke sebuah surga mikrobiologi: area di mana praktis tidak dapat tumbuh dan di mana tidak ada satu usaha tanpa alat pelindung layak seorang musafir . Ini adalah tempat dikumpulkan mikroorganisme khusus dalam konsumsi bahan bakar fosil.

"Jika kita meninggalkan alam itu sendiri, bahkan situs yang paling terkontaminasi akan menemukan semacam keseimbangan berkat kolonisasi oleh bakteri dan jamur Tetapi dengan mengisolasi spesies yang paling efisien dalam pertempuran ini biologis, kita dapat memperoleh banyak waktu.."

Alami dan buatan pemilihan

Ini adalah bagian yang terlihat dari proyek, yang dapat menyebabkan sebuah terobosan dalam dekontaminasi tanah. Proyek ini disebut Meningkatkan Bioremediasi Tanah Tercemar Melalui Genomics Lingkungan dan itu membutuhkan memakan waktu sampling dan kerja lapangan serta sekuensing DNA dari spesies yang bersangkutan.

Proyek ini melibatkan 16 peneliti dari Universitas Montreal dan Universitas McGill, banyak yang berafiliasi dengan IRBV. Tim juga mencakup empat peneliti, pengacara dan ilmuwan politik, yang mengkhususkan diri dalam, etika lingkungan, ekonomi, aspek hukum dan sosial dari genomik.

Prinsip ini didasarkan pada proses yang terkenal di sektor yang disebut fitoremediasi yang terdiri dalam menggunakan materi tanaman untuk dekontaminasi. "Namun, di tanah yang terkontaminasi, itu bukan tanaman melakukan sebagian besar pekerjaan," kata Lang.

"Ini adalah mikroorganisme yaitu bakteri jamur dan akar yang menyertai Ada ribuan spesies mikroorganisme dan tugas kita adalah untuk menemukan pabrik-jamur-bakteri terbaik kombinasi.."

Michel botani Labrecque adalah mengawasi bagian tanaman proyek. Willow tampaknya menjadi salah satu spesies terkemuka di titik tertentu pertumbuhan yang cepat dan foliation prematur. Selain itu, batang yang tumbuh lebih kuat setelah telah dipotong. Oleh karena itu, tidak perlu menanam pohon baru setiap tahun. Namun, spesies pohon willow terbaik masih perlu ditentukan.

Salah satu yang terbaik di negeri ini

Dengan investasi 7,6 juta dolar selama tiga tahun, Genome Kanada, Genome Quebec dan mitra lainnya mengharapkan hasil yang nyata di pasar dekontaminasi tanah, yang diperkirakan 30 miliar dolar di Kanada saja. "Fakta bahwa proyek peringkat kedua di antara proyek-proyek terbaik di negeri ini mengejutkan kami," kata Lang yang sudah terkenal di dunia dalam genomik dan bioinformatika, dan yang telah dipublikasikan dalam publikasi yang paling bergengsi.

Di laboratorium bercahaya baru dari Pusat sur la biodiversite, di mana Hijriah saja pindah dengan timnya, setiap orang sangat fokus pada proyek. Lebih dari dua puluh orang telah dipekerjakan dalam beberapa bulan terakhir atau akan segera untuk melihat proyek ini melalui.

Partisipasi dari McGill University dan Charles Suha Jabaji Greer merupakan aset penting bagi keberhasilan proyek. "Ini benar-benar sebuah kolaborasi interdisipliner dan antar-institusi," kata Lang. "Ini hasil kerja tim."

"Pada akhir musim, itu adalah di sini bahwa kita akan menerima materi tanaman dipotong dari tanah eksperimental kami dan menganalisis secara rinci besar," kata Lang dikelilingi oleh peralatan pengukuran.

Di lantai dua Pusat, agen peneliti akan bekerja di urutan sampel. Robot dan ratusan mesin presisi tinggi senilai ribuan dolar masih perlu dibongkar, yang tidak perlu waktu lama mengingat investor mengharapkan hasil dalam waktu dekat untuk jangka menengah. "

Untuk Lang, proyek ini adalah titik puncak dari karirnya. "Saya selalu terkait erat dengan penelitian fundamental Namun,. Apa yang kita lakukan di sini adalah buah dari 25 tahun terakhir kerja. Ini aplikasi konkret dari ilmu pengetahuan tidak akan pernah mungkin seandainya aku tidak melakukan penelitian fundamental, dan saya berencana untuk membiarkan tahu politisi kita yang bertanggung jawab atas pembiayaan. "

Di laboratorium, lima orang telah bekerja untuk proyek tersebut dan itu hanya puncak gunung es. Selain melempar bola dalam - ia berencana pergi ke lapangan dan memanipulasi sampel - Lang adalah melihat ke transfer pengetahuan dengan bantuan Univalor dan Biro recherche-Développement-Valorisation (BRDV).

"Sebuah tugas yang sangat sulit bagi seorang peneliti untuk melakukan awal karirnya," kata Lang.

Sudah, beberapa perusahaan yang mengetuk pintu dan perjanjian kemitraan dalam karya. Jika proyek mengarah ke hasil komersial, Lang ingin mayoritas hasil untuk pergi ke penelitian di Universitas Montreal dan Universitas McGill di disiplin ilmu yang terhubung ke proyek ini. "Ini akan menjadi cara untuk memastikan bahwa generasi berikutnya terus pekerjaan ini," kata Lang.

Continue Reading | komentar

Kemampuan Atmosfer Untuk Membersihkan Diri Sendiri?

11 Januari 2011

Livejurnal69 - Sebuah tim, penelitian internasional NOAA mengambil langkah maju yang signifikan dalam memahami kemampuan atmosfer untuk membersihkan diri dari polusi udara dan beberapa gas lainnya, kecuali karbon dioksida. Masalah ini telah menjadi kontroversi selama bertahun-tahun, dengan beberapa studi menunjukkan kekuatan membersihkan diri dari atmosfer sedang rapuh dan sensitif terhadap perubahan lingkungan, sementara yang lain menunjukkan stabilitas yang lebih besar. Dan apa peneliti menemukan adalah bahwa kapasitas suasana pembersihan diri-agak stabil.

Continue Reading | komentar