ساخت حسگر از باکتریهایی که برق تولید میکنند
به گزارش خبرنگار پژوهندگان عصر ، این نوع حسگرها مزایای زیادی نسبت به سایر انواع حسگرهای زیستی مبتنی بر پروتئینها و آنزیمها دارند. باکتریها میتوانند عملکردهای متعددی را انجام دهند، در محیطهای متنوعی زنده بمانند و حتی برای استفاده بلندمدت، رشد کنند و بازسازی شوند.
با وجود این، ساخت دستگاههایی با استفاده از باکتریهای زنده، چالشهای متعددی را به همراه دارد. واسطههایی که برخی از باکتریها برای ارسال و دریافت الکترونها و ایجاد سیگنال الکتریکی استفاده میکنند، میتوانند توسط محیطهای مایع مانند فاضلاب که پژوهشگران میخواهند بر آنها نظارت داشته باشند، از حسگر دور شوند. برخی از واسطهها برای انسان یا محیط زیست سمی هستند. «رافائل وردوزکو»(Rafael Verduzco)، پژوهشگر «دانشگاه رایس»(Rice University)، یک حسگر بیوالکترونیکی ایمن ابداع کرده است که امکان ارتباط الکترونیکی مؤثر را حتی در محیطهای مایع فراهم میکند.
وردوزکو گفت: این سیستم از یک پلیمر کیتوزان طبیعی استفاده میکند که در پوستههای بیرونی سختپوستان یافت میشود. در سیستم ما، کیتوزان مانند یک پوسته عمل میکند تا از فرار باکتریها جلوگیری کند. همچنین، کیتوزان اصلاح شده است تا دارای نقاط لنگری باشد که واسطهها میتوانند به آنها متصل شوند. این نقاط برای انتقال الکترونها حیاتی هستند. این ماده، روشی انعطافپذیر را برای کپسوله کردن باکتریها و افزایش سیگنالهای الکترونیکی فراهم میکند. از آنجا که این حسگر مبتنی بر یک پلیمر کمهزینه و تجدیدپذیر است، ما معتقدیم که پتانسیل بالایی را برای کاربرد در دنیای واقعی دارد.
«شینیوآن زو»(Xinyuan Zuo)، پژوهشگر ارشد این پروژه برای رسیدن به این سیستم، ایده ابداع هیدروژلی را داشت که باکتریها را در نزدیکی الکترود به دام بیندازد. هیدروژلها ژلهای نرم و انعطافپذیری هستند که از مخلوطی از جامدات متخلخل و نفوذپذیر ساخته میشوند. این هیدروژل به محیط کشت با آنالیتهای بالقوهاش اجازه میدهد تا بدون آزاد کردن باکتریها به داخل مایع، در داخل و اطراف باکتریهای بهدامافتاده جریان یابد. با وجود این، پژوهشگران به راهی نیز برای انتقال الکترونها بین باکتریها و الکترود نیاز داشتند.
زو گفت: ما متوجه شدیم که میتوانیم هر دوی این مشکلات را با استفاده از یک پلیمر فعال ردوکس حل کنیم. این پلیمر به ما امکان میدهد تا سیگنال الکتریکی را از باکتریها به طور مؤثر بگیریم و آن را به الکترود منتقل کنیم.