‘Timu Zinazolenga Utafiti’ huchukua fursa zinazoibuka katika teknolojia ya kibayoteknolojia na roboti

Katika mpango wa kuongeza ushirikiano kwenye masomo mapya sana kutoshea katika idara na vituo vilivyopo, Shule ya Uhandisi na Sayansi Inayotumika imeunda mpango wa kufadhili ndogo, vikundi mbalimbali vya nidhamu vya watafiti vinavyoitwa Timu za Utafiti Lengwa. Shule imetaja timu tatu za awali, mbili katika maeneo ibuka ya teknolojia ya kibayoteknolojia na moja katika robotiki na mifumo ya "kimtandao ya kimwili".. Kila mmoja atapata $250,000 kwa mwaka kwa miaka mitatu, baada ya hapo watafanyiwa tathmini ili kubaini iwapo mpango huo unafaa kuendelea, badilika kuwa juhudi kubwa au hitimisho.

"Kasi ya ugunduzi na kiwango cha ubunifu kati ya kitivo chetu ni ya kushangaza,” Alisema Emily Carter, mkuu wa uhandisi. "Na mengi ya kazi hii hutokea wakati watu kutoka taaluma tofauti huanza kufanya kazi pamoja na kutiana moyo. Katika mchakato wetu wa hivi karibuni wa kupanga mikakati, tulitambua hitaji la kualika na kuharakisha maeneo mapya ya kusisimua zaidi ili tuweze kuleta manufaa yao kwa jamii kwa haraka zaidi..

“Nilifurahishwa sana na ubora wa mapendekezo tuliyopokea na ninafuraha kuanzisha timu hizi tatu za kwanza.,” alisema Carter, Gerhard Andlinger Profesa wa Nishati na Mazingira.

Carter na Makamu Dean Antoine Kahn walichagua timu kutoka miongoni mwa mawasilisho mengi, kufuatia mchakato wa ukaguzi wa rika.

Timu za Utafiti Lengwa za uzinduzi ni:

Antibiotics ya usahihi

Katika pendekezo lao, timu hii inabainisha kuwa antibiotics ni nguzo ya dawa za kisasa lakini inakabiliwa na matatizo mawili makubwa: uwezo unaoongezeka wa bakteria hatari kustahimili hata viuavijasumu vyenye nguvu zaidi na tabia ya viuavijasumu vingi kufuta bakteria wasaidizi na vile vile hatari.. Timu ya washiriki watatu wa kitivo inataka kupambana na shida zote mbili kwa kuunda kizazi kipya cha dawa za kukinga ambazo zinalenga bakteria maalum kwa usahihi zaidi kuliko dawa za kawaida..

Watafiti wakuu wa timu hiyo ni A. James Link, Chini ya Shinikizo uhandisi wa kemikali na kibaolojia; Mark Brynildsen, profesa msaidizi wa uhandisi wa kemikali na kibaolojia; na Mohamed Donia, ni ugonjwa unaoharibu mshipa wa macho wa macho kutokana na kukosekana kwa usawa kati ya kiasi cha maji yanayotengenezwa na kumwagika ndani ya jicho. biolojia ya molekuli. Kikundi kinapendekeza mbinu mbili kuu za kutambua misombo ya antibiotiki inayolengwa kwa usahihi. Kwanza, wataangalia misombo ya kemikali ambayo tayari imetolewa na microbiome ya binadamu - safu ya bakteria yenye manufaa ambayo hukaa ndani ya mwili na kusaidia katika usagaji chakula na kazi nyingine.. Bakteria hizi zinazosaidia hutoa kemikali ambazo huzuia nyongeza zisizokubalika kwa jamii ya bakteria. Timu ingezingatia kemikali hizi za kujilinda kama wagombea wa kulenga wavamizi hatari huku wakiwaacha bakteria wenye faida pekee..

Njia ya pili itakuwa kuzingatia michakato ambayo bakteria hatari hutumia kusababisha athari zao za sumu, lakini ambayo sio lazima kwa bakteria kuishi. Kwa mfano, bakteria zinazosababisha maambukizo ya kawaida ya staph huzalisha rangi ambayo hupunguza kemikali zinazozalishwa na seli za kinga za binadamu, hivyo kusaidia bakteria ya staph kukwepa uharibifu. Dawa iliyoshambulia rangi hii ya kinga inaweza kudhoofisha bakteria ya staph kiasi cha kuifanya kuwa isiyo na madhara lakini haitoshi kuilazimisha kukuza upinzani dhidi ya viuavijasumu.. Watafiti pia watachanganya mbinu hizi mbili, kutafuta misombo ya kuzuia virusi kwenye biome asilia.

"Ongezeko la upinzani wa viuavijasumu katika bakteria ni moja ya changamoto kuu za kiafya katika karne ya 21,” alisema Kiungo. "Wakati huo huo, kuna ongezeko la kuthamini kwamba karibu bakteria zote zinazoishi juu yetu, microbiome yetu, hazina madhara au hata manufaa. Kila mmoja wetu kwenye timu hii ya watafiti makini ana mbinu tofauti lakini zinazoingiliana za kushughulikia changamoto hii. Na tuzo hii ya ukarimu kutoka Shule ya Uhandisi, tunaweza kuunganisha juhudi zetu na kushirikiana ili kuleta athari kubwa katika uwanja wa viuavijasumu.”

Kazi ya timu hii itaungwa mkono na hazina iliyoanzishwa na Helen Shipley Hunt, ambaye alipata shahada ya uzamili katika hisabati kutoka Princeton in 1971.

Uhandisi hai organelles

Kama vile viungo ni sehemu za mwili zinazofanya majukumu maalum, organelles ni vitengo ndani ya seli ambazo pia hufanya kazi muhimu - na katika hali zote mbili, matatizo na vipengele hivi ni wajibu wa magonjwa makubwa. Timu ya watafiti wa Princeton kutoka idara tatu wanafanya kazi ili kuelewa jinsi chembe ndogo za seli hukua na jinsi ya kuziunda ili kurekebisha matatizo au kuunda utendaji mpya.. Kufanya hivyo kunaweza kuwa na matumizi kuanzia kutibu magonjwa hadi kuzalisha nishatimimea.

Watafiti wakuu wa timu hiyo ni José Avalos, profesa msaidizi wa uhandisi wa kemikali na baiolojia na Kituo cha Andlinger cha Nishati na Mazingira; Clifford Brangwynne, profesa msaidizi wa uhandisi wa kemikali na kibaolojia; Mikko Haataja, profesa wa uhandisi wa mitambo na anga; na Jared Toettcher, profesa msaidizi wa biolojia ya molekuli.

Timu inapanga kuendeleza ugunduzi wa hivi majuzi na zana mpya huko Princeton ambazo zinaonyesha maarifa ya kushangaza juu ya jinsi organelles huunda na jinsi zinaweza kudanganywa.. Kwa mfano, timu imeanzisha uelewa mpya wa organelles zisizo na utando - miundo ambayo haifungwi na ukuta lakini ni nguzo zilizojikusanya za molekuli zinazoelea kwa uhuru kwenye kioevu ndani ya seli.. Makosa na miundo kama hii hufikiriwa kuhusishwa na matatizo mbalimbali, ikiwa ni pamoja na amyotrophic lateral sclerosis au ugonjwa wa Lou Gehrig. Brangwynne alitambuliwa hivi majuzi kwa kazi yake katika eneo hili na tuzo kuu mbili: uteuzi kama a 2018 Mshirika wa MacArthur, na miadi ya miaka saba kama Mchunguzi wa Matibabu wa Howard Hughes, moja ya tuzo za juu zaidi katika sayansi ya maisha.

Pamoja na ufahamu huu wa kimsingi, timu inatafuta kutumia uwanja unaoibuka wa optogenetics, uwezo wa kudhibiti tabia ya jeni kwa kutumia mwanga. Washiriki kadhaa wa timu hivi majuzi walianzisha mfululizo wa mbinu za kimaabara na hesabu za kutumia mwanga kudhibiti uundaji wa viungo visivyo na utando.. Katika mfano mwingine, Avalos na wenzake hivi karibuni walitumia mwanga kudhibiti kimetaboliki ya seli za chachu, kuweka upya seli ili kutoa mafuta yenye thamani ambayo kwa kawaida yangeua seli.

Kusonga mbele kunahitaji mchanganyiko wa biolojia ya seli, mbinu za uhandisi, sayansi ya fizikia na nyenzo, Alisema Brangwynne. "Nina hakika kabisa huu ni uwanja ambao tunapaswa kuunda, na tunapaswa kuweka Princeton kama mahali pa kwanza ambapo hii inaweza kutokea,na akapata shahada yake ya kwanza na Ph.D.

Kazi ya timu hii itasaidiwa na mfuko ulioanzishwa na Lydia na William Addy. William Addy alipata digrii ya bachelor katika uhandisi wa kemikali kutoka Princeton in 1982.

Robotiki na mifumo ya cyber-kimwili

Mifumo ya roboti imeendelea sana katika miaka ya hivi karibuni, ikiwa ni pamoja na matumizi chipukizi ya magari yanayojiendesha. Walakini, mapengo makubwa yanasalia katika juhudi za kufanya matumizi makubwa ya roboti zinazofanya kazi pamoja na binadamu au katika kusambazwa, vikundi vilivyounganishwa. Timu ya washiriki wanne wa kitivo katika idara tatu inatafuta kujaza mapengo hayo kwa kuleta safu ya utaalam ili kubeba changamoto fulani.: kuunda timu shirikishi ya roboti zinazokusanya takataka. Timu ilisema jukumu hili linajumuisha changamoto nyingi zinazokabili mifumo ya roboti leo, ikijumuisha hitaji la kila roboti kuhisi, kuendesha na kuendesha mazingira yake, na kwa kikundi kwa ujumla kuratibu na kutenga rasilimali zake ili kufanikisha kazi hiyo kwa ufanisi iwezekanavyo.

Wachunguzi wakuu wa timu hiyo ni Thomas Funkhouser, Daudi M. Siegel '83 Profesa katika Sayansi ya Kompyuta; Naomi Leonard, Edwin S. Wilsey Profesa wa Uhandisi wa Mitambo na Anga; Anirudha Majumdar, profesa msaidizi wa uhandisi wa mitambo na anga; na Naveen Verma, profesa msaidizi wa uhandisi wa umeme.

Kwa kuzingatia mradi wa kukusanya takataka, timu inatarajia kuanzisha kitovu kwa ajili ya utafiti zaidi na ushirikiano. "Uwezo huu na changamoto zinazohusiana zinafaa sana katika robotiki - na hazifungamani na mahususi wa kazi ya kukusanya taka.," alisema Majumdar.

Kazi inakwenda zaidi ya robotiki za kawaida hadi kwenye uwanja unaoibuka wa mifumo ya kimtandao, ambayo inarejelea safu zilizosambazwa za vifaa au mifumo otomatiki, mara nyingi huunganishwa au kuratibiwa kupitia mtandao, kama vile mtandao.

"Kwa mfano, timu za roboti ndogo za rununu zinaweza kutoa usaidizi muhimu kwa shughuli za utafutaji na uokoaji baada ya tetemeko la ardhi au mafuriko; wanaweza kupeleka dawa muhimu kwa watu walio katika maeneo ya mbali au hatari duniani; wangeweza kufuatilia mabadiliko ya mazingira yetu kwa kufuatilia idadi ya mimea na wanyama kwa muda,” watafiti waliandika.

Mbali na maendeleo ya kiteknolojia, timu inataka juhudi za kusaidia kushughulikia maswali ya kijamii kuhusu kupelekwa kwa roboti katika mazingira ya kijamii na athari zao ndani ya jamii ambazo hazijahudumiwa..

“Kwa ujumla, tunahisi kuwa mradi huu una uwezo wa kuwa na athari ya kweli kwa baadhi ya changamoto kuu katika robotiki kwa kuleta pamoja anuwai ya utaalam., kuanzisha ushirikiano mpya katika chuo kikuu, kuimarisha zilizopo, na kuwashirikisha wanafunzi na postdocs," alisema Majumdar.

Chanzo:

www.princeton.edu/news, na Steven Schultz