Biosensor z mysiego moczu

Biosensor z mysiego moczu

Grupa europejskich naukowców z Manchester University, University of Pavia, KTH oraz Linkoping University opracowała nowy typ bioczujników wykorzystujących proteiny znajdujące się w moczu myszy.

Umieszczenie protein pochodzących z moczu myszy na piezoelektrycznym krysztale, pozwala tysiąckrotnie zwiększyć czułość sensorów. Takie bioczujniki mogłyby być wykorzystywane do monitorowania stanu rzek, albo do zastosowań związanych z zabezpieczeniami.

Wszystkie te cztery uniwersytety współpracują ze sobą w ramach europejskiego projektu General Olfaction and Sensing Projects on a European Level (GOSPEL).

„Rozpoczęliśmy obserwację biologicznego powonienia, by zobaczyć, czego możemy nauczyć się od natury; lecz nie tylko w kwestii czułości i liczby wykrywanych substancji, gdyż naturalne systemy są wciąż 6 rzędów wielkości przed możliwościami współczesnej technologii, ale w kwestii rozróżniania pojedynczych substancji spośród bardzo złożonych mieszanin, które mogą być zdominowane przez inny składnik,” – powiedziała Rebecca Simpson, dyrektor AO Action, firmy związanej z GOSPEL.

„Dla pojedynczych substancji, dostępna obecnie technologia osiąga czułość na poziomie części na milion (PPM), a przy wykorzystaniu mysiego moczu, możemy osiągnąć czułość na poziomie części na miliard.” – dodała Simpson.

Proteiny znajdujące się w mysim moczu mają strukturę klatkową, która zatrzymuje wewnątrz molekuły zapachu, a następnie powoli je uwalnia. To nimi właśnie myszy znaczą terytorium. Według naukowców, w mysim moczu znajduje się 40 miligramów protein na mililitr.

„Inne rodzaje moczu również mogą być wykorzystywane, ale mysi jest szczególny, ze względu na jego dostępność i stosunkowo dużą wiedzę na jego temat,” – powiedziała Simpson.

Simpson podkreśla również, że stabilność tych protein, która pozwala na powolne uwalnianie molekuł zapachu niesie ze sobą jeszcze więcej korzyści dla biosensorów.

„Ze względu na stabilność tych protein, charakteryzują się one długim okresem życia,” – powiedziała Simpson. „Problemem konwencjonalnych biosensorów jest konieczność utrzymywania komórek przy życiu przez określony okres. Te proteiny są stabilne, dzięki czemu mogą one służyć jako czujniki przez lata, a nie tylko przez dni.”

By wykorzystać proteiny jako czujnik, muszą one być połączone z przetwornikiem, który zmierzy każdą zmianę związaną z przechwytywaniem molekuł zapachu. Naukowcy odkryli, że gdy proteiny łączą się z molekułami zapachu, ich sumaryczna masa ulega zwiększeniu. Podejrzewają jednak, że możliwe są i inne zmiany.

„Myślimy, że również zmieniać się będą ich właściwości elektryczne, a zatem będzie można do pomiarów wykorzystać wiele różnych rodzajów przetworników,” – powiedziała Simpson.

Simpson zakłada, że technologia ta będzie mogła wejść do użytku w przeciągu kilku lat, a samo urządzenie będzie wielkości paczki papierosów. Będzie ono umożliwiało monitorowanie zarówno powietrza, jak i wody.

(lk)