Solut laskevat ja peptideistä antureita

Nanomittakaavaisten tietokoneiden luominen tarkkuusterveydenhuoltoon on ollut monien terveystekniikan tutkijoiden tavoitteena pitkään.

Nyt Penn Staten tutkijat ovat tuottaneet solutason logiikkaa. Tutkimus tasoittaa tietä monimutkaisten nanokokoisten ”tietokoneiden” rakentamiselle syövän ja muiden sairauksien ehkäisyyn ja hoitoon.

Professori Nikolay Dokholyan ja hänen kollegansa loivat transistorin kaltaisen "logiikkaportin", jonka kaksi tuloa ohjaavat lähtöä.

"Logiikkaporttimme on vasta alkua sille, mitä voisi kutsua solujen tietojenkäsittelyksi", hän sanoi, "mutta se on tärkeä virstanpylväs, koska se osoittaa mahdollisuuden upottaa ehdollisia operaatioita proteiiniin ja hallita sen toimintaa", Dokholyan sanoi.

Logiikkaportin tuloina ovat lääkeaineelle ja valolle herkät tulot ja kohteena tarkkailtiin syöpäsoluja, joissa havaittiin tavoiteltuja muutoksia. Tutkijoiden mukaan he ovat ensimmäisinä osoittaneet, että voimme rakentaa toimivan nanolaskenta-agentin eläviin soluihin, joka voi ohjata solujen käyttäytymistä ja he toivovat lopulta voivansa testata näitä nanolaskimia in vivo elävissä organismeissa.

Tokion teknillisen korkeakoulun tutkijat ovat puolestaan kehittäneet peptidisensorin, joka havaitsee vesiliukoisia polymeerejä jätevedestä.

Mikromuovien lisäksi meriä saastuttavat vesiliukoiset synteettiset polymeerit. Koska ne ovat vesiliukoisia, niitä ei voida kerätä talteen normaaleilla suodatustekniikoilla.

Uusi tekniikka hyödyntää peptidien ja eri polymeerien välistä sidosta kouluttamaan koneoppimisalgoritmia, joka sitten pystyy tunnistamaan suuren määrän epäpuhtauksia nesteessä.

Polymeerit ovat pitkiä kemikaaliketjuja, mutta myös proteiineja voidaan pitää polymeereinä, koska ne koostuvat tuhansista alayksiköistä, aminohapoista, joiden lyhyitä ketjuja kutsutaan peptideiksi. Peptidit voivat käydä läpi erilaisia vuorovaikutuksia molekyylien, kuten polymeerien kanssa.

"Tekniikkamme riippuu koneoppimisen mallianalyysistä, joka jäljittelee nisäkkäiden haju- ja makuerottelua. Aivan kuten nenämme ja kielemme voivat erottaa lukemattomia hajuja ja makuja rajoitetun määrän reseptoriproteiineja käyttämällä, myös yksittäistä peptidisensoria voidaan käyttää havaitsemaan useita polymeerejä ja muita molekyylejä", sanoo tutkimusta johtanut professori Takeshi Serizawa.

Kehitystyönsä lopuksi he testasivat uutta peptidianturia ja algoritmia todellisella jätevedellä ja näin vahvistivat sen kyvyn havaita erilaisia vesiliukoisia polymeerejä.

Aiheista aiemmin:

Logiikkaa elävissä soluissa

Galliumnitridistä bioantureita