Antureita mikrobien nanolangoista

Massachusetts Amherstin yliopiston tutkijat ilmoittivat äskettäin keksineensä nanolangan, jota tavalliset bakteerit voivat kasvattaa halvalla ja joka voidaan virittää "haistamaan" laajaa valikoimaa kemiallisia merkkiaineita, myös niitä, joita vapautuu ihmisistä, joilla on erilaisia sairauksia, kuten astma ja munuaissairaus.

Tuhansia näitä erityisesti viritettyjä johtoja, joista jokainen haistaa eri kemikaalia, voidaan kerrostaa pienille, puetettaville antureille, mikä antaa terveydenhuoltoon ennennäkemättömän työkalun mahdollisten terveyskomplikaatioiden seurantaan.

Koska bakteerit kasvattavat näitä lankoja, ne ovat orgaanisia, biohajoavia ja paljon vihreämpiä kuin mikään epäorgaaninen nanolanka.

Homma alkaa Geobacter sulfurreducens bakteerista, jolla on yllättävä luonnollinen kyky kasvattaa pieniä, sähköä johtavia nanolankoja.

Mutta G. sulfurreducens on nirso bakteeri, joka tarvitsee erityiset olosuhteet kasvaakseen, mikä vaikeuttaa sen laajamittaista käyttöä. Mutta tutkijat ottivat G-kaverista nanolangan geenin ja siirsivät sen Escherichia colin DNA:han, joka on yksi maailman laajimmin levinneistä bakteereista."

Samalla tutkijatiimi muokkasivat sitä siten, että se sisälsi spesifisen peptidin, joka on erittäin herkkä ammoniakille – kemikaalille, jota usein esiintyy munuaissairausten hengityksessä. Sitten muokattu E. coli kehitti nanolankoja, joissa oli ammoniakkia tunnistavaa peptidiä.

"Nanolankojen geneettinen muuntaminen teki niistä 100 kertaa herkempiä ammoniakille kuin alun perin", sanoo tutkijatohtori Yassir Lekbach. "Mikrobeilla valmistetut nanolangat toimivat antureina paljon paremmin kuin aiemmin esitellyt anturit, jotka on valmistettu perinteisistä pii- tai metallinanolangoista."

Perinteiset piistä tai hiilikuidusta valmistetut nanolangat voivat olla erittäin myrkyllisiä – hiilinanoputket ovat itse syöpää aiheuttavia – ja päätyvät biohajoamattomaksi sähköiseksi jätteeksi. Niiden raaka-aineet ja valmistus voivat vaatia suuria määriä energiaa ja kemiallisia panoksia ja ne voivat aiheuttaa vahvan ympäristövaikutuksen.

"Yksi jännittävimmistä asioista tässä tutkimuslinjassa", professori Jun Yao sanoo, "on se, että viemme sähkötekniikan täysin uuteen suuntaan. Harvinaisista raaka-aineista valmistettujen biologisesti hajoamattomien johteiden sijaan proteiinin nanolankoja voit käyttää elämän geneettistä suunnittelua vakaan, monipuolisen, vähävaikutteisen ja kustannustehokkaan alustan rakentamiseen."

Aiheesta aiemmin:

Bakteerianturit sähköttävät havainnoistaan

Elektroninen nenä MOF-materiaaleista

Vihreää elektroniikkaa polymeereistä ja proteiineista