IRENA HESZEN-NIEJODEK:
Aktywne zachowania zdrowotne pacjentów polepszają efekty leczenia

Wielu pacjentów oprócz wykonywania zaleceń lekarskich podejmuje w celu poprawy stanu zdrowia dodatkowe czynności z własnej inicjatywy. Nowatorstwo badań, przedstawionych w artykule w Social Science & Medicine z 1984 r., polegało na równorzędnym potraktowaniu całego zakresu zachowań zdrowotnych pacjentów, zarówno wykonywanych na polecenie lekarza, jak i z własnej inicjatywy. Celem badań było stwierdzenie, jaki jest wpływ przebiegu wizyty lekarskiej na oba wymienione rodzaje aktywności zdrowotnej pacjentów i jak one z kolei wpływają na wyniki leczenia.

W badaniach uczestniczyło 62 pacjentów ambulatoryjnych, leczących się z powodu trzech chorób, różnych pod względem zagrożenia: przewlekłego zapalenia dziąseł, gruźlicy płuc i choroby wieńcowej. Przebieg wizyty lekarskiej oceniano na podstawie analizy dwóch nagrań magnetofonowych, z których jedno wykonywano na pierwszej wizycie po wykryciu choroby, a drugie na kolejnej wizycie, kończącej pierwszy etap leczenia. Informacje o zachowaniach zdrowotnych pacjentów uzyskiwano na podstawie wywiadu, przeprowadzanego z każdym pacjentem dwukrotnie, po upływie około tygodnia od każdej wizyty. Wyniki leczenia uzyskiwano od lekarza prowadzącego. Stwierdzono, że niektóre formy zachowania zarówno lekarza, jak i pacjenta w trakcie wizyty wiązały się z intensywnością aktywności zdrowotnej pacjenta. I tak, duża liczba wydanych zaleceń prowadziła do obniżenia stopnia ich wykonania, a zadawanie pytań przez pacjenta oraz jego ogólna aktywność w czasie wywiadu wiązały się ze wzrostem wykonania. Co ciekawe, więcej powiązań znaleziono pomiędzy przebiegiem wizyty a własnymi działaniami zdrowotnymi pacjentów. Ta forma aktywności była częściej podejmowana, jeśli ogólna postawa lekarza była bardziej przyjazna, jeśli lekarz starał się poprawić stan emocjonalny pacjenta i zachęcał do wykonania zaleceń, jeśli pozwalał pacjentowi na bardziej partnerskie zachowanie i jeśli pacjent wykazywał większą aktywność. Najbardziej intrygujący wynik tych badań dotyczył jednak związku pomiędzy działaniami zdrowotnymi pacjentów a oceną ich stanu zdrowia. O ile wykonanie zaleceń lekarskich nie wiązało się z poprawą stanu zdrowia pacjenta, to jego własna aktywność zdrowotna była wyraźnie skorelowana z lepszymi wskaźnikami zdrowotnymi.

KAZIMIERZ KLIMEK:
Człowiek a środowisko - co można wyczytać z wiślanych osadów?

W pracy z Applied Geography z 1992 r. przedstawiona została problematyka zapisu środowiskowych skutków działalności przemysłowej w osadach rzecznych. Dorzecza górnej Odry i górnej Wisły (wschodnia część Górnego Śląska) są bowiem obszarem historycznego i współczesnego przemysłu metalurgicznego. Od średniowiecza wydobywano i wytapiano tutaj ołów i srebro. Od początku XIX wieku rozwinął się nowoczesny przemysł cynkowy, który w 1860 roku dostarczał 40% światowej produkcji tego metalu.

Pierwiastki śladowe związane z wydobywaniem i przetwórstwem metali migrowały siecią strumieni powierzchniowych m.in. do systemu dolinnego dorzecza Wisły. Tutaj transportowane jako ładunek denny lub zawiesinowy rzek albo adsorbowane z wody, magazynowane były w aluwiach. Powyżej Krakowa dolinę górnej Wisły, o szerokości 3-4 km, wypełniają żwirowo-piaszczyste aluwia pokryte drobnoziarnistymi osadami pozakorytowymi (madami). Meandrujące koryto rzeki wcięte jest 3-4 m w te osady. Przed budową wałów przeciwpowodziowych, zapoczątkowanych w połowie XIX wieku, w czasie dużych powodzi całe dno doliny było zatapiane.

Badania koncentracji cynku, kadmu i ołowiu w różnowiekowych pionowych sekwencjach tych aluwiów, pokazały dobrze widoczny wpływ wydobycia i przetwórstwa tych metali. W starszych, przedhistorycznych, drobnoziarnistych aluwiach koncentracja cynku osiąga 120-190 ppm (części na milion), ołowiu 4-10 ppm i kadmu 1-10 ppm. W młodszych aluwiach, zdeponowanych 150-200 lat temu zróżnicowanie tych metali jest bardzo duże. W niektórych poziomach koncentracja cynku sięga 11 500 ppm (czyli ponad 1%!), ołowiu 1745 ppm i kadmu 625 ppm. Dalej z biegiem Wisły wysoka koncentracja cynku jest ciągle dobrze widoczna, podczas gdy koncentracja kadmu i ołowiu wyraźnie maleje.

Można powiedzieć, że strefa zalewowa Wisły (między wałami) stanowi olbrzymi magazyn toksycznych metali ciężkich zgromadzonych w drobnoziarnistych aluwiach. Uwzględniając czas przebywania metali w glebach i osadach aluwialnych, wynoszący z reguły setki i tysiące lat, można twierdzić, że nawet po zaprzestaniu eksploatacji i przetwórstwa tych metali w dorzeczu Wisły, jej aluwia przez długi czas stanowić będą "bombę chemiczną z opóźnionym zapłonem", oddziałującą na ekosystemy wodne tego odcinka doliny.

JERZY KANSY:
Jak drobna cząstka antymaterii szuka dziury w całym?

Pozyton jest cząstką antymaterii, a ściślej antycząstką elektronu. Jego nazwa bierze się stąd, że w przeciwieństwie do elektronu, posiada dodatni ładunek elektryczny. Zarówno elektron jak i jego antycząstka w pustej przestrzeni mogą istnieć wiecznie. Jednakże w przypadku ich wzajemnego kontaktu, obie cząstki anihilują, a w ich miejsce pojawia się promieniowanie gamma.

Czas życia pozytonu, który wniknął do ośrodka materialnego, zależy od gęstości elektronów w tym ośrodku. Najkrótsze czasy życia obserwuje się w metalach o znikomej ilości defektów strukturalnych. Są one rzędu 100 pikosekund (jednej dziesięciomiliardowej części sekundy). Jeśli w metalu występują defekty, charakteryzujące się lokalnym zmniejszeniem gęstości materii, np. brakujące atomy w sieci atomowej czy pustki złożone z wielu brakujących atomów, średni czas życia pozytonu wydłuża się. Wszelkie pustki w strukturze metalu przyciągają pozyton. Ze względu na mniejsze prawdopodobieństwo spotkania elektronu pozyton wychwycony przez pustkę żyje w niej dłużej niż w litym materiale. Podobne zjawiska zachodzą także w niemetalach - półprzewodnikach i izolatorach. Czas życia pozytonu jest więc czułym wskaźnikiem jakości i ilości defektów w strukturze ciał, a Spektroskopia Czasów Życia Pozytonów (Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy; PALS) stała się jedną z metod badawczych materii skondensowanej.

Jak już wspomniano, czasy życia pozytonów są bardzo krótkie, dlatego ich pomiar wymaga stosowania nowoczesnych narzędzi fizyki jądrowej. Wyniki rejestrowane przez aparaturę muszą być następnie numerycznie analizowane przy pomocy wyspecjalizowanych programów komputerowych. Jednym z kilku istniejących programów, służących do tego celu, jest program LT, który charakteryzuje się prostotą obsługi i różnorodnością sposobów przeprowadzania analiz. Jego szczegółowy opis został zamieszczony w artykule opublikowanym w Nuclear Instruments and Methods in Physics Researches w roku 1996. Od tego czasu program był ciągle rozwijany i dostosowywany do nowych możliwości oferowanych przez współczesną technikę obliczeniową. Obecnie LT jest szeroko wykorzystywany w laboratoriach krajowych i zagranicznych.

KRZYSZTOF SZOT:
Nano-wyspy germanu na powierzchni krzemu, czyli jak osiągnąć większą ruchliwość elektronów

Na początku lat sześćdziesiątych Gordon E. Moore, kierownik naukowy znanej firmy produkującej półprzewodniki Farichild Semiconductor, przepowiedział, że co dwa lata ilość tranzystorów w elektronicznych układach scalonych będzie ulegała podwojeniu. Po kilkudziesięciu latach "prawo Moorego" dalej obowiązuje! Niesamowitą miniaturyzacje szczególnie w mikroprocesorach najnowszej generacji tzw. generacji 180 nm (co oznacza, że najmniejsze struktury w układzie scalonym mają wymiar około 0,00000018 m) osiągnięto nie tylko poprzez stricte inżynierskie poczynania prowadzące do ulepszania istniejących technologii produkcji ale przede wszystkim przez poznanie fizycznych podstaw hodowli ultraczystych materiałów półprzewodnikowych, ich domieszkowania, kontroli wzrostu cienkich warstw złożonych z różnych materiałów, czyli hetero-struktur, oraz teoretyczną i eksperymentalną analizę ich struktury elektronowej. Od wielu lat badaniami podstawowymi hetero-struktur w nanoskali zajmuje się Instytut prof H. Lütha (współautora popularnego podręcznika: "Fizyka ciała stałego", PWN 1996) z Centrum Badawczego Jülich RFN - jednego z największych centrów naukowych w Europie. Badania procesów wzrostu i rozkładu wysp germanu na powierzchni monokrystalicznego krzemu to niezwykle aktualny problem w fizyce półprzewodników. Dzięki zastosowaniu kontrolowanego wzrostu wysp germanu metoda LPCVD (angielski skrót od metody: chemiczne niskociśnieniowe osadzanie z par; w tym przypadku użyto par SiCl₂H₂ oraz GeH₃) oraz zaproponowanej przeze mnie analizy morfologii wysp za pomocą mikroskopu siłowego (AFM), można było poznać naturę procesu zarodkowania wysp Ge oraz dokonać analizy ich początkowego i końcowe stadium krystalizacji.

Artykuł w Applied Physics Letters 71 (1997), będący "koprodukcją" FZ-Jülich - Instytut Fizyki UŚ, w którym przedstawiono wyniki tych badań, podaje de facto przepis na kontrolowany wzrost hetero-struktur o wymiarach rzędu 170-30 nm. Już obecnie w niektórych telefonach komórkowych wykorzystuje się tranzystory germanowo-krzemowe, w których elektrony są dużo ruchliwsze i tranzystory można dużo szybciej przełączać niż tradycyjne krzemowe. Aspekt aplikacyjny zawarty w artykule, jakkolwiek istotny, jest zdominowany przez fakt, że fizykom ciała stałego udało się opanować sposób powtarzalnego wytwarzania miniaturowych nano-hetero-struktur, w których klasyczny opis zjawisk transportu nośników ładunku elektrycznego przechodzi w opis kwantowy.

JOLANTA MAŁUSZYŃSKA:
Co wycisza geny w zmodyfikowanych roślinach?

Rozwój biologii molekularnej i biotechnologii umożliwił w ostatnich latach wprowadzenie do komórki, na drodze transformacji DNA, obcych genów, pochodzących od innych gatunków. W wyniku transformacji otrzymuje się rośliny transgeniczne zaliczane do organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO). Transformowane geny nie zawsze jednak wykazują aktywność w nowym organizmie - zjawisko to nazywane jest wyciszaniem genów (gene silencing). Przyczyny i mechanizmy inhibicji ekspresji genów mogą być różne. Zależą one, między innymi, od liczby kopii genów włączonych do genomu, jak również od ich lokalizacji w chromosomie. Arabidopsis thaliana, mała roślina, będącą chwastem w środowisku naturalnym, jest modelowym obiektem w badaniach genetycznych i molekularnych. Jest pierwszą rośliną, której genom został całkowicie zsekwencjonowany. Roślina ta jest również szeroko wykorzystywana w badaniach regulacji ekspresji genów, w tym również transgenów, tzn. obcych genów wprowadzonych na drodze transformacji.

Do przedstawionych w publikacji w PNAS badań sprzed sześciu lat, wykorzystano linie transgenicznych roślin A. thaliana otrzymanych na drodze transformacji protoplastów (komórek pozbawionych ściany komórkowej) liściowych. Niektóre linie tych roślin charakteryzowały się poliploidalną (zwielokrotnioną) liczbą chromosomów w stosunku do roślin wyjściowych (diploidalnych) i brakiem ekspresji transgenów. Analiza genetyczna oparta o krzyżowanie roślin diploidalych, z pojedynczym - aktywnym transgenem, z roślinami tetraploidalnymi wykazała, że wzrost liczby chromosomów powoduje zahamowanie ekspresji transgenu. Ta stwierdzona zależność ma nie tylko istotne znaczenie dla uzyskiwania roslin transgenicznych o pelnej aktywności obcych genów, ale również ułatwia zrozumienie procesów ewolucji, w których poliploidalność odgrywa bardzo ważną rolę.

MAREK JEŻABEK:
Neutrina na huśtawce

Praca zamieszczona w Physics Letters 440 (1998) stanowiła reakcję na ogłoszone w czerwcu 1998 roku odkrycie w trakcie miedzynarodowego programu badawczego SuperKamiokande oscylacji neutrin mionowych, produkowanych w oddziaływaniach promieniowania kosmicznego z atmosferą ziemską. W pracy pokazano, że mechanizm huśtawki (see-saw) jest w stanie opisać maksymalne mieszanie neutrin mionowych i tauonowych zaobserwowane przez SuperKamiokande. Jednocześnie wykazano, że także kąt mieszania dla neutrin słonecznych może być bardzo duży, na co wskazują rezultaty przeprowadzonych ostatnio eksperymentów.
Mechanizm see-saw odkryty został w 1979 roku przez japońskiego fizyka T. Yanagide. Niezależnie odkryli go także trzej uczeni amerykańscy: M. Gell-Mann, P. Ramond i R. Slansky. Mechanizm ten w przekonywujący sposób wyjaśnia dlaczego masy neutrin są tak małe w porównaniu z masami wszystkich innych fundamentalnych fermionów (naładowanych leptonów i kwarków - cząstek o spinie połówkowym).