211service.com
Uz DNS balstīts mākslīgais deguns
Zinātnieki ir atraduši veidu, kā ātri noteikt, kuras DNS sekvences ir ideāli piemērotas konkrētas smakas noteikšanai un pārvērst žāvētu DNS smaku detektoros. Kamēr daudzi pētnieki strādā pie elektroniskā deguna, lai noteiktu toksīnus un sprāgstvielas, šo jauno platformu varētu izmantot, lai izveidotu plašu sensoru klāstu, izmantojot esošās augstas caurlaidības molekulārās bioloģijas iekārtas.
Gudrais sniferis: Cogniscent elektroniskajā degunā (iepriekš) tagad tiek izmantoti sensori, kas izgatavoti no īsām vienpavediena DNS sekvencēm, kas var atklāt toksiskas un sprādzienbīstamas ķīmiskas vielas gaisā.
Tagad tas, ko mēs varam darīt, ir ņemt 20 000 sensoru mikromasīvu… un izvēlēties tos sensorus, kas vislabāk reaģē uz interesējošām smakām, saka vadošais pētnieks. Džoels Vaits no Zinošs , uzņēmums, kas atrodas North Grafton, MA un ražo smaku noteikšanas ierīces.
Salīdzinot ar cilvēka radītajām sensoru tehnoloģijām, kas izstrādātas redzei un dzirdei, mūsu spēja atdarināt ķīmiskās sajūtas – smaržu un garšu – ir salīdzinoši primitīva. Lai atklātu sprādzienbīstamus materiālus, piemēram, TNT, zinātnieki parasti izstrādā ļoti specifiskus polimērus, kas fluorescē, nonākot saskarē ar mērķa savienojumiem. Taču vispārinātākas elektroniskās deguna platformas izveide, kas varētu noteikt plašāku ķīmisko vielu klāstu, nav bijusi iespējama.
Pēdējo desmit gadu laikā Vaits un neirozinātnieks Džons Kauers Tufts Universitātes darbinieki ir strādājuši, lai uzlabotu savu patentēto elektronisko degunu — rokas ierīci, kurā ir 16 sensoru veidi, kas izgatavoti no sintētiskiem polimēriem. Šie polimēri ir krusteniski reaģējoši, tāpēc vairāki sensoru veidi var mainīt formu, reaģējot uz vienu smaku, kas ir analogs cilvēka degunam. Polimēri ir krāsoti ar fluorescējošu marķieri, un to aktivizācijas modeļus var uzraudzīt, izmantojot optiskos elektroniskos sensorus, un analizēt ar iegulto mikroprocesoru. Bet pēc 10 smaga darba gadiem pāris bija spējis iekļaut tikai aptuveni 50 sintētiskos polimērus — daudz mazāk nekā aptuveni 1000 cilvēka degunā esošo sensoru, kas spēj reaģēt uz aptuveni 10 000 dažādu smaku.
Pirms vairākiem gadiem duets nolēma pārbaudīt DNS - dabisku polimēru, kas ir visuresošs bioloģiskajās laboratorijās, kur zinātnieki pavada lielāko daļu sava laika. Kad mēs pirmo reizi sākām par to runāt ar cilvēkiem, neviens neiedomājās, ka ar krāsvielu iezīmēta DNS, kas žāvēta uz substrāta, reaģēs uz smakām, saka Vaits.
Zinātnieki savus eksperimentus sāka nejauši: no blakus esošajām laboratorijām Tufts savācot īsus vienpavedienu un divpavedienu DNS gabalus un aplūkojot viņu reakcijas uz vairākiem standarta savienojumiem. Viņu pirmie eksperimenti ar krāsvielu iezīmētu divpavedienu DNS deva viņiem mājienu, ka šī pieeja varētu darboties, taču visas sekvences, ko viņi mēģināja, reaģēja uz smaržām tādā pašā veidā.
No otras puses, vienpavediena DNS nodrošināja atkārtojamas reakcijas uz smakām, un šī reakcija bija atkarīga no četru nukleotīdu tipu specifiskās secības, kas veido ģenētisko kodu. Ar tipisku secību aptuveni 20 nukleotīdu garumā komandai ir potenciāls izveidot miljoniem sensoru veidu. Pašreizējā numurā PLoS bioloģija , pētnieki apraksta tikai 30 sekvenču reakciju, bet Vaits saka, ka tagad viņi ir identificējuši simtiem noderīgu DNS sekvenču, tostarp tādu, kas reaģē uz TNT saturošu sauszemes mīnu tvaiku signāliem — tas ir neparasts atklājums, kas norāda uz metodes daudzpusību.
Alans Gelperins Filadelfijā Monell ķīmisko sajūtu centrs atzinīgi vērtē atklājumu kā nozīmīgu soli. Viņš saka, ka visu jomu kavē daudzveidīgu sensoru tehnoloģiju trūkums. Šī ir pirmā demonstrācija, ka [DNS] varētu izmantot šādā veidā. Kopš pirmās uzzināšanas par pieeju konferences laikā Gelperins ir sadarbojies ar Pensilvānijas universitātes fiziķi Čārlijs Džonsons spert šo koncepciju vienu soli tālāk, iekļaujot elektronisku rādījumu, kas izgatavots ar oglekļa nanocaurules tranzistoriem.
Pagaidām Vaits saka, ka viņa komanda ir iekļāvusi savus DNS sensorus līdzās sintētiskajiem polimēriem mērķprojektos, tostarp vienu ierīci amonjaka gāzes noteikšanai, kas būtu noderīga, lai brīdinātu avārijas seku likvidētājus par toksiskām noplūdēm vai lai uzraudzītu piesārņojumu no lopkopības darbībām. Viņš stāsta, ka vīnkopju vidū ir pat interese par ierīces izstrādi, kas varētu palīdzēt izšņaukt viltotus vīnus. Tas man bija jaunums, Vaits smejoties saka.