Biopixely žiariacich baktérií: Senzorové displeje budúcnosti

Genetické inžinierstvo e. baktérie coli na výrobu skvelých vecí sú najnovšou horúčkou vo svete vedy. Najnovší vedecký príklad: Biológovia a bioinžinieri v UC San Diego vytvorili živý neónový nápis vyrobený napr. baktérie coli, ktoré budú žiariť na základe vyvolaných reakcií, úplne unisono.

Baktérie komunikujú metódou známou ako snímanie kvóra, čo znamená, že medzi nimi v skutočnosti prechádzajú molekuly, ktoré koordinujú a spúšťajú správanie. S vedomím, ako manipulovať s týmito spúšťačmi, je možné prinútiť baktérie reagovať predvídateľnými spôsobmi. V tomto prípade niektoré genetické inžinierstvo spôsobilo, že z tejto reakcie bolo fluorescenčné žiarenie pridaním konkrétneho proteínu k biologickým hodinám baktérií. To je samo o sebe úžasným úspechom, ale snímanie kvóra nie je dostatočne veľký alebo rýchly proces na to, aby mohol rýchlo pracovať na miliónoch baktérií, takže mikrofluidné čipy (vpravo dole) boli vyvinuté tak, aby využili lokalizovaný spúšťač a vysielali ho na nepreberné množstvo zdieľané kolónie existujúce na čipe.

Týmto spôsobom je možné dosiahnuť, aby svietili displeje snímačov v prítomnosti umelo vyvolaných spúšťačov, ako sú toxické látky alebo organizmy spôsobujúce choroby. Vyzerá to ako sci-fi? Malo by. Biotechnológie, ako sú živé senzory, sú stavebnými kameňmi vedeckého pokroku v mnohých oblastiach, ktoré vedú k umelému životu alebo prinajmenšom hybridné stroje so živými, dýchacími časťami. Nositeľné senzory alebo materiál, ktorý reaguje na rôzne podnety, sú úplne v rozumnej miere, hoci myšlienka nosenia baktérií môže pre väčšinu znieť čudne.

Kolónie sa dajú použiť aj na monitorovanie trvalých účinkov, kde väčšina senzorových zariadení, ktoré sa v súčasnosti používajú, je iba jednorazová. E. coli sa ľahko chová v laboratóriu a dá sa komerčne vyrobiť, takže je to tiež úplne ekonomicky životaschopné riešenie.

Každá z bakteriálnych buniek na mikrofluidnom čipe sa nazýva „biopixel“, podobne ako pixely na obrazovke počítača alebo televízie. Každý biopixel je možné pomocou spúšťačov „zapnúť“ alebo „vypnúť“ a vytvoriť tak obraz na snímači, takže by sa nemal podceňovať rozmanitý potenciál tohto úspechu. Nie je potrebné si predstaviť funkčné použitie tejto technológie v iných vedeckých odvetviach.

Budúcnosť snímacej technológie bude spočívať v živých senzoroch, ktoré sú vedou manipulované tak, aby produkovali požadované efekty. Očakávajte, že v blízkej budúcnosti sa dočkajú vyhodené baktérie napájajúce displeje a ďalšie zariadenia. Sme obklopení (a kriedami plnými) baktérií každú chvíľu svojho života, je spravodlivé dať niektoré z nich pracovať pre nás, však?

Prečítajte si viac na UC San Diego