211service.com
Dirbtinė nosis, pagrįsta DNR
Mokslininkai rado būdą, kaip greitai nustatyti, kurios DNR sekos idealiai tinka tam tikram kvapui aptikti, ir džiovintą DNR paversti kvapo detektoriais. Nors daugelis mokslininkų dirba su elektronine nosimi, kad aptiktų toksinus ir sprogmenis, ši nauja platforma galėtų būti naudojama norint sukurti daugybę jutiklių, naudojant esamą didelio našumo molekulinės biologijos įrangą.
Išmanusis uostytojas: Cogniscent elektroninėje nosyje (aukščiau) dabar naudojami jutikliai, pagaminti iš trumpų vienos grandinės DNR sekų, galinčių aptikti toksiškas ir sprogias chemines medžiagas ore.
Dabar galime paimti 20 000 jutiklių mikromasyvą ir atrinkti tuos jutiklius, kurie geriausiai reaguoja į dominančius kvapus, sako tyrimo vadovas. Joelis White'as apie Pažinti , įmonė, įsikūrusi North Grafton, MA, gaminanti kvapų aptikimo prietaisus.
Palyginti su žmogaus sukurtomis jutiklių technologijomis, sukurtomis regėjimui ir klausai, mūsų gebėjimas imituoti cheminius pojūčius – kvapą ir skonį – yra gana primityvus. Norėdami aptikti sprogiąsias medžiagas, tokias kaip TNT, mokslininkai paprastai kuria labai specifinius polimerus, kurie fluorescuoja, kai liečiasi su tiksliniais junginiais. Tačiau nebuvo įmanoma sukurti labiau apibendrintos elektroninės nosies platformos, kuri galėtų aptikti platesnį cheminių medžiagų spektrą.
Per pastarąjį dešimtmetį White'as ir neurologas Džonas Kaueris Tufts universiteto darbuotojai stengėsi patobulinti savo patentuotą elektroninę nosį – rankinį įrenginį, kuriame yra 16 jutiklių tipų, pagamintų iš sintetinių polimerų. Šie polimerai yra kryžmiškai aktyvūs, todėl kelių tipų jutikliai gali pakeisti formą, reaguodami į vieną kvapą – toks dizainas yra panašus į žmogaus nosį. Polimerai dažomi fluorescenciniu žymekliu, o jų aktyvavimo modelius galima stebėti naudojant optinius elektroninius jutiklius ir analizuoti integruotu mikroprocesoriumi. Tačiau po 10 metų sunkaus darbo pora sugebėjo įterpti tik apie 50 sintetinių polimerų – daug mažiau nei 1000 žmogaus nosyje esančių jutiklių, galinčių reaguoti į maždaug 10 000 skirtingų kvapų.
Prieš kelerius metus duetas nusprendė išbandyti DNR – natūralų polimerą, kuris yra visur biologinėse laboratorijose, kuriose mokslininkai praleidžia didžiąją laiko dalį. Kai pirmą kartą pradėjome apie tai kalbėti su žmonėmis, niekas neįsivaizdavo, kad dažais pažymėta DNR, išdžiovinta ant substrato, reaguos į kvapus, sako White'as.
Mokslininkai eksperimentus pradėjo atsitiktinai: iš kaimyninių Tufts laboratorijų ištraukdami trumpus vienos ir dvigrandės DNR gabalus ir žiūrėdami į jų atsakymus į keletą standartinių junginių. Pirmieji jų eksperimentai su dažais pažymėta dvigrandė DNR davė užuominą, kad šis metodas gali veikti, tačiau visos jų bandytos sekos į kvapus reagavo vienodai.
Kita vertus, viengrandė DNR davė pakartojamą atsaką į kvapus, ir šis atsakas priklausė nuo specifinės keturių tipų nukleotidų sekos, sudarančios genetinį kodą. Su tipine maždaug 20 nukleotidų ilgio seka komanda gali sukurti milijonus jutiklių tipų. Dabartiniame numeryje PLoS biologija , tyrėjai aprašo tik 30 sekų atsaką, tačiau White'as teigia, kad dabar jie nustatė šimtus naudingų DNR sekų, įskaitant tą, kuri reaguoja į TNT turinčių sausumos minų garus – tai neįprasta išvada, rodanti šios technikos universalumą.
Alanas Gelperinas Filadelfijoje Monell cheminių pojūčių centras sveikina atradimą kaip svarbų žingsnį. Visą sritį sutrukdė įvairių jutiklių technologijų trūkumas, sako jis. Tai pirmasis įrodymas, kad [DNR] gali būti panaudota tokiu būdu. Nuo tada, kai pirmą kartą per konferenciją sužinojo apie metodą, Gelperin bendradarbiauja su Pensilvanijos universiteto fiziku. Čarlis Džonsonas žengti dar vieną žingsnį į šią koncepciją įtraukiant elektroninį rodmenį, pagamintą naudojant anglies nanovamzdelių tranzistorius.
Šiuo metu White'as sako, kad jo komanda įtraukė savo DNR jutiklius kartu su sintetiniais polimerais į tikslinius projektus, įskaitant vieną amoniako dujų aptikimo įrenginį, kuris būtų naudingas įspėjant gelbėtojus apie toksinių medžiagų išsiliejimą arba stebint taršą dėl gyvulininkystės operacijų. Jis sako, kad vyndariai netgi domisi sukurti prietaisą, kuris padėtų pauostyti padirbtus vynus. Tai man buvo naujiena, juokdamasis sako White'as.