Από τα χειρουργεία των Ιωαννίνων μέχρι τις γέφυρες της Μασαχουσέτης και από τη μάχη κατά του καρκίνου μέχρι την οικοδόμηση στο Διάστημα, το Dnews παρουσιάζει κορυφαίες στιγμές Ελλήνων επιστημόνων που πρωταγωνίστησαν στην παγκόσμια σκηνή τη χρονιά που φεύγει. Ας θυμηθούμε μερικές.
«Sarissa»: Το ελληνικό νυστέρι που «βλέπει» τους όγκους σε 5 λεπτά
Στην αιχμή της ιατρικής καινοτομίας, ο βιοχημικός Γεώργιος Βαρθολομάτος και ο νευροχειρουργός Γεώργιος Αλεξίου από το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Ιωαννίνων επινόησαν τη «Sarissa», ένα αποτελεσματικό ιατρικό «όπλο» (εργαλείο) για την καταπολέμηση των όγκων, το οποίο όχι μόνο τους απέφερε βραβείο από την Ακαδημία Αθηνών, αλλά καθοδήγησε και την θεσμική πρόταση ίδρυσης ενός κέντρου περιφερειακής αριστείας στα Ιωάννινα. Η καινοτόμος τεχνική που βασίζεται στη Διεγχειρητική Κυτταρομετρία Ροής επιτρέπει την ταχεία και αξιόπιστη κυτταρική ανάλυση συμπαγών όγκων σε πραγματικό χρόνο, κατά τη διάρκεια του χειρουργείου, δίνοντας τη δυνατότητα στον χειρουργό να διακρίνει μέσα σε λιγότερο από 5 λεπτά, τον τύπο της νεοπλασίας, τον βαθμό κακοήθειας και τα όρια του όγκου, ώστε να λάβει τις σωστές χειρουργικές αποφάσεις. Αυτό διευκολύνει την ακριβέστερη εκτομή του όγκου, οδηγώντας σε καλύτερη πρόγνωση και σε μεγαλύτερη επιβίωση του ασθενή.
Στοπ στις εμβοές
Για πρώτη φορά το περίφημο βραβείο Pioneer Dr. Richard J. Bellucci που αποδίδεται σε επιστήμονες που συμβάλουν σημαντικά στην ακουστική έρευνα πήγε σε Έλληνα. Ο Endowed Καθηγητής Ακουστικής Φυσιολογίας και Νευροβιολογίας, Αντιπρόεδρος Βασικής Έρευνας Ωτορινολαρυγγολογίας, στο Τμήμα Ωτορινολαρυγγολογίας-Χειρουργικής Κεφαλής και Τραχήλου στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ, κ. Θάνος Τζουνόπουλος πρωτοπορεί στην ακουστική νευροεπιστήμη, προσφέροντας ελπίδα για αποτελεσματικές θεραπείες για την απώλεια ακοής και για τις εμβοές, ενώ οι ηγετικές του προσπάθειες έχουν οδηγήσει στη ίδρυση του Pittsburgh Hearing Research Center, PHRC, ενός από τα κορυφαία ερευνητικά κέντρα για την ακοή στις ΗΠΑ. Νωρίτερα ο καθηγητής με την ομάδα του «τάραξαν» τα νερά στο πεδίο τους ανακαλύπτοντας έναν βασικό βιολογικό μηχανισμό απώλειας της ακοής που προκαλείται από δυνατό θόρυβο και βρίσκοντας έναν τρόπο να την αποτρέψουν.
Μια κάμερα για τον μικρόκοσμο
Μια διεθνής ερευνητική κοινοπραξία συμπεριλαμβανομένης της ομάδας του Δρα Παρασκευά Τζάλλα στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) βρήκε τρόπο να καταγράψει την υπερταχεία δυναμική των φυσικών συστημάτων του μικρόκοσμου με παλμούς φωτός που διαρκούν δισεκατομμυριοστά του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου. Για πρώτη φορά, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε τεχνικές παραγωγής και μετρολογίας παλμών αττοδευτερολέπτων με τη χρήση μη ιονίζουσας ακτινοβολίας. Η παραγωγή έγινε με τη χρήση της αλληλεπίδρασης ημιαγωγών με ισχυρό λέιζερ στο υπέρυθρο και η μετρολογία έγινε με τη χρήση της αλληλεπίδρασης της παραγόμενης από τον ημιαγωγό ακτινοβολίας με άτομα Κεσίου. Αυτά τα πρωτοποριακά ευρήματα ανοίγουν τον δρόμο για μελέτες υπερταχείας δυναμικής των συστημάτων του μικρόκοσμου όπως αυτά δημιουργούνται από την ίδια τη φύση.
«Ψυχολογώντας» του ιούς
Ο καθηγητής στο τμήμα χημείας του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης Νίκος Χατζάκης παρουσίασε το DeepSPT, ένα πλαίσιο βαθιάς μάθησης που «διαβάζει» τη συμπεριφορά βιολογικών μορίων στον ενδοκυτταρικό χώρο (2D ή 3D) και στον χρόνο με 95% ακρίβεια και μέσα σε δευτερόλεπτα αντί για βδομάδες που θα χρειαζόταν. Ο καθηγητής, με τη χρήση της τεχνητής νοημοσύνης έχει καταφέρει μέχρι τώρα να χαρτογραφεί και να παρακολουθεί αυτόματα τα σημαντικά χαρακτηριστικά συσσωρευμένων δομικών στοιχείων (βιομορίων) που προκαλούν νευροεκφυλιστικές διαταραχές ή καρκίνο και να δίνει απαντήσεις μέσα σε λίγα λεπτά, κάτι που μέχρι τώρα ήταν αδύνατο. Μπορεί επίσης να καταγράφει εγγενείς δομικές παραλλαγές και μορφολογική ποικιλομορφία σε διαφορετικούς τύπους δομών ή ακόμα και στον ίδιο τύπο δομών μέσα στο κύτταρο.
Η αποκρυπτογράφηση του «Αγίου Δισκοπότηρου» της Φαρμακολογίας
Μετά από 30 χρόνια παγκόσμιων ερευνών, η ομάδα του καθηγητή Σωτήρη Καμπράνη στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης κατάφερε το ακατόρθωτο: εντόπισε τα ένζυμα που ενεργοποιούν την ταξόλη, ένα από τα πιο ακριβά αντικαρκινικά φάρμακα. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να μειώσει στο μισό την τιμή του φαρμάκου και να κάνει την παραγωγή του πολύ πιο βιώσιμη. Η ταξόλη αποτελεί το «Άγιο Δισκοπότηρο» σε αυτόν τον ερευνητικό τομέα εδώ και δεκαετίες, επειδή είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο μόριο. Ο καθηγητής προτείνει τώρα μια βιοτεχνολογική μέθοδο για την παραγωγή ταξόλης μέσα σε κύτταρα ζύμης, η οποία περιλαμβάνει την κλωνοποίηση των υπεύθυνων γονιδίων που κωδικοποιούν την ουσία μέσα στο δέντρο και την εισαγωγή τους σε κύτταρα ζύμης. Στη συνέχεια τα τροποποιημένα κύτταρα ζύμης μετατρέπονται σε οργανισμούς ξενιστές ή σε μινι-εργοστάσια που έχουν στη διάθεσή τους την πλήρη «συνταγή» για την παραγωγή ταξόλης.
Το «έμπλαστρο» των υποδομών
Ο αναπληρωτής καθηγητής πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης, Σίμος Γερασιμίδης εφάρμοσε για πρώτη φορά σε μια παλιά διαβρωμένη γέφυρα ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο μεταλλικό «έμπλαστρο». Η δοκιμαστική αυτή επισκευή στηρίχτηκε σε μια καινοτόμο τεχνική 3D εκτύπωσης που ονομάζεται ψυχρός ψεκασμός (cold spray) και εφαρμόστηκε στη γνωστή ως «Καφέ Γέφυρα», η οποία τα τελευταία 76 χρόνια διασχίζει τον ποταμό Χουσατόνικ της Μασαχουσέτης. Η πιλοτική αυτή εφαρμογή του μεταλλικού «έμπλαστρου» ήταν η πρώτη στο είδος της επίδειξη απόδειξης της ιδέας, που θα μπορούσε να μειώσει το κόστος επισκευής και συντήρησης κρίσιμων υποδομών, αλλά και τις διαταραχές στην κυκλοφορία. Η πρωτοπόρος προσέγγιση συνδυάζει τρισδιάστατη σάρωση με λέιζερ (3D LiDAR) και συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα (που έχουν σχεδιαστεί για την αναγνώριση και ταξινόμηση εικόνων) για την ακριβή αξιολόγηση διαβρωμένων χαλύβδινων γεφυρών. Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να εντοπίζουν με ακρίβεια τη διάβρωση της υποδομής, να αναπτύσσουν ένα ψηφιακό σχέδιο επισκευής και να εναποθέτουν το υλικό μόνο εκεί όπου είναι απαραίτητο.
Ανάμεσα στους πρωτοπόρους της επιστήμης
Η έρευνα πάνω στα πολυμερή που διεξάγει η αναπληρώτρια καθηγήτρια Πολυμερών Υλικών στο Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης (ΕΤΗ) Δρ Αθηνά Αναστασάκη αναγνωρίστηκε από το Ίδρυμα Falling Walls ως μία από τις 10 κορυφαίες επιστημονικές ανακαλύψεις για το 2025, στο πεδίο των φυσικών επιστημών. Αυτή η αναγνώριση τοποθετεί την Δρα Αθηνά Αναστασάκη σε έναν επιλεγμένο κύκλο επιστημόνων των οποίων το έργο αναδιαμορφώνει την κατανόησή μας για τον φυσικό κόσμο. Η έρευνα της καθηγήτριας επικεντρώνεται στη σύγχρονη χημεία πολυμερών και στις μεθόδους ανακύκλωσής τους, αλλά και στην «πράσινη χημεία» γενικότερα. Η πλαστική κυκλικότητα περιγράφει ένα μοντέλο διαχείρισης πλαστικών που στοχεύει στη μείωση της χρήσης καινούργιων πλαστικών και στην επαναχρησιμοποίηση ή ανακύκλωση πλαστικών απορριμμάτων για τη δημιουργία νέων προϊόντων. Με άλλα λόγια, αντί να πετιούνται τα πλαστικά μετά τη χρήση τους, να παραμένουν σε χρήση για όσο το δυνατόν περισσότερο, είτε μέσω επαναχρησιμοποίησης, είτε μέσω ανακύκλωσης για τη δημιουργία νέων προϊόντων. Αυτό μειώνει την ανάγκη παραγωγής νέου πλαστικού, και φυσικά περιορίζει και το περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Βιώσιμα υλικά για κατασκευές σε γήινα και σε… εξωγήινα περιβάλλοντα
Ο Καθηγητής στη Σχολή Αεροδιαστημικής Μηχανικής Daniel Guggenheim του Georgia Tech στις ΗΠΑ, Χρήστος Αθανασίου επινόησε τα eco-voxels που είναι διακριτά δομικά στοιχεία τα οποία υπόσχονται να μετασχηματίσουν τον κατασκευαστικό κλάδο, αντιμετωπίζοντας τόσο τη στεγαστική κρίση, όσο και την κλιματική έκτακτη ανάγκη. Τα οικολογικά voxels, που θεωρούνται ως το τρισδιάστατο ισοδύναμο των pixels, είναι αρθρωτά μπλοκ κατασκευασμένα από τερεφθαλικό πολυτριμεθυλένιο (PTT), ένα μερικώς βιολογικό πολυμερές από σάκχαρο καλαμποκιού, ενισχυμένο με ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα προερχόμενες από απόβλητα της αεροδιαστημικής βιομηχανίας. Εφαρμόζονται τόσο σε τοίχους, όσο και σε φτερά αεροσκαφών, διατηρώντας την απόδοσή τους. Εξαιτίας της δομής τους, μπορούν εύκολα να συναρμολογηθούν σε μεγάλες κατασκευές και αργότερα να αναδιαμορφωθούν χωρίς να παράγουν απόβλητα. Προσφέρουν επίσης αντοχή συγκρίσιμη με τα παραδοσιακά υλικά, παρέχοντας μια εφικτή εναλλακτική λύση για διάφορες κατασκευαστικές ανάγκες. Πέρα από την αντιμετώπιση των προκλήσεων στη Γη, τα eco-voxel προσφέρουν επίσης μια πρωτοποριακή λύση για κατασκευές και σε εξωγήινα περιβάλλοντα όπου οι παραδοσιακές τεχνολογίες υπολείπονται. Το μικρό τους βάρος, ο γρήγορος χρόνος συναρμολόγησης (λιγότερο από μία ώρα) και η χρήση βιώσιμων, τοπικά προερχόμενων υλικών, τα καθιστούν ιδανικά για μακροπρόθεσμες διαστημικές αποστολές, όπως είναι πιθανοί μελλοντικοί ανθρώπινοι εποικισμοί στον Άρη ή στη Σελήνη.
Ψηφιακό δίδυμο της καρδιακής αορτής
Μια σύμπραξη ελληνικών πανεπιστημίων υπό τον συντονισμό του Αναπληρωτή Καθηγητή της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών ΕΜΠ, Χρήστου Μανόπουλου ανέπτυξαν το SAFE-AORTA ένα ψηφιακό δίδυμο κοιλιακής αορτής που προβλέπει τη μορφολογική εξέλιξη και την πιθανότητας ρήξης ανευρύσματος. Το έργο είναι ένα πιστό εικονικό αντίγραφο της αορτής που συμπεριφέρεται και αντιδρά ακριβώς όπως μια πραγματική αορτή. Για κάθε ασθενή θα μπορεί να εκτιμάται εξατομικευμένα ο κίνδυνος εμφάνισης μακροπρόθεσμων επιπλοκών υγείας και να τροποποιείται αναλόγως το πρωτόκολλο παρακολούθησης. Έτσι αποφεύγονται περιττές, δαπανηρές και επικίνδυνες εξετάσεις, οι οποίες περιορίζονται στους ασθενείς υψηλού κινδύνου, με προφανή βελτίωση της αποτελεσματικότητας σε σχέση με το κόστος παρακολούθησης. Παράλληλα, μειώνονται οι μακροπρόθεσμες επιπλοκές και βελτιώνεται η ποιότητα της ζωής των ασθενών, σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα.
Μηχανισμός «πολιτικής προστασίας» για φυτά
Ο αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, Παναγιώτης Μόσχου μαζί με την ερευνητική του ομάδα στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του ΙΤΕ, ανέπτυξαν έναν καινοτόμο «μηχανισμό πολιτικής προστασίας» για τα φυτά. Το σύστημα βασίζεται σε κυτταρικές οντότητες και μοριακούς «διακόπτες», οι οποίοι ενεργοποιούνται όταν τα φυτά βρίσκονται υπό περιβαλλοντικό στρες, όπως κατά τη διάρκεια καύσωνα ή άλλων ακραίων φαινομένων. Ο μηχανισμός αυτός λειτουργεί σαν ένα είδος φυσικού συστήματος άμυνας και ταχείας αντίδρασης, επιτρέποντας στα φυτά να «διαβάζουν» τις αλλαγές στο περιβάλλον τους και να προσαρμόζονται γρηγορότερα στις απειλές. Η έρευνα επικεντρώνεται στη δημιουργία νέων κυτταρικών σχηματισμών που αποθηκεύουν βιολογικά μόρια (π.χ. πρωτεΐνες και RNA) και που ενεργοποιούνται σε συνθήκες έκτακτης ανάγκης, και στην επανασύνταξη του μοριακού κώδικα που τους ελέγχει για να ενισχυθεί η ανθεκτικότητα των φυτών. Παράλληλα, αναπτύσσεται ένα σύστημα παρακολούθησης των στρεσαρισμένων καλλιεργειών στο χωράφι, που μπορεί να προειδοποιεί για προβλήματα πριν αυτά γίνουν εμφανή.
Τεστ για πρώιμη ανίχνευση καρκίνου
Η Δρ. Μαρί-Νικόλ Θεοδωράκη, μια διακεκριμένη Ελληνίδα επιστήμονας με έδρα τη Γερμανία, πρωτοπορεί στον τομέα της υγρής βιοψίας, αναπτύσσοντας μια διαγνωστική μέθοδο που υπόσχεται να αλλάξει τα δεδομένα στην πρόληψη του καρκίνου. Μέσω της startup BioExoTec, η ερευνητική της ομάδα αξιοποιεί τα εξωσώματα, μικροσκοπικά κυστίδια που λειτουργούν ως «εσωτερική υπηρεσία πληροφοριών» του σώματος, για την ανίχνευση όγκων κεφαλής και τραχήλου σε εξαιρετικά πρώιμο στάδιο. Σε αντίθεση με το κυκλοφορούν DNA που ανιχνεύεται σε μεταγενέστερα στάδια, τα εξωσώματα εκκρίνονται από τα καρκινικά κύτταρα αμέσως, φέροντας μια μοριακή «υπογραφή» που προδίδει την ύπαρξη όγκου πριν καν εμφανιστούν συμπτώματα. Το τεστ της BioExoTec απαιτεί μόνο ένα δείγμα αίματος ή σάλιου, καθιστώντας το ελάχιστα επεμβατικό, ακριβές και προσβάσιμο. Η μέθοδος δοκιμάζεται ήδη σε οκτώ πανεπιστημιακά νοσοκομεία, ενώ στόχος είναι η επέκτασή της σε άλλους τέσσερις τύπους καρκίνου και η χρήση της ακόμη και σε επίπεδο γενικού ιατρού.
Ρομπότ που πλοηγούνται χωρίς GPS
Ο καθηγητής Κώστας Αλέξης από το Πολυτεχνείο της Νορβηγίας πρωτοπορεί στην έρευνα και ανάπτυξη «πολυμήχανων» αυτόνομων ρομπότ που μπορούν να πλοηγούνται σε πολύπλοκα περιβάλλοντα χωρίς χρήση GPS. Η καινοτομία του επικεντρώνεται σε συστήματα που λειτουργούν αυτόνομα, ακόμη και όταν δεν υπάρχει σήμα GPS ή άλλες εξωτερικές μέθοδοι εντοπισμού, αξιοποιώντας προηγμένους αισθητήρες και αλγορίθμους για αντίληψη και πλοήγηση. Το έργο του περιλαμβάνει το Morphy, ένα μικρό ιπτάμενο ρομπότ με ελαστικές αρθρώσεις που προσαρμόζει το σχήμα του για να διαπερνά στενά ανοίγματα και να αντέχει σε συγκρούσεις λειτουργώντας αυτόνομα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Η ομάδα του Αλέξη επιδιώκει να φέρει επανάσταση στην ρομποτική αυτονομία ενσωματώνοντας την αντίληψη του περιβάλλοντος με τον σχεδιασμό του ρομπότ. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει στα ρομπότ να εκτελούν αποστολές σε περιβάλλοντα όπου τα παραδοσιακά συστήματα πλοήγησης αποτυγχάνουν όπως υπόγεια, σε καπνό, σε πυκνά δάση ή σε περιοχές χωρίς δορυφορική κάλυψη.
