Индюшиная шея как двигатель науки

21 февраля 2014 в 07:00

Изменяющие цвет «бородавки» на шее индейки навели на мысль воспроизвести этот механизм искусственно

 

 

Для американцев фаршированная индейка на столе в День благодарения — столь же неотъемлемый атрибут праздника, как, скажем, для русских куличи на Пасху или блины на Масленицу. Возможно, потому, что Сын-Ук Ли (Seung-Wuk Lee), профессор Калифорнийского университета в Беркли, родился и вырос в Азии, конкретно — в Южной Корее, он проявил к индейке не кулинарный, а сугубо научный интерес, пишет В. Фрадкин (www.dw.de). «У индюков и индеек на голове и шее имеются характерные кожные образования, именуемые бородавками или кораллами, — рассказывает ученый. — И эти кораллы меняют цвет в зависимости от настроения птицы. Если птица спокойна, они розово-красные, а если возбуждена, то белые или голубоватые. Меня заинтересовал механизм, кроющийся за этим изменением цвета».

 

Вместо коллагена — материал из вирусов-бактериофагов

Профессор Ли изучил кораллы индейки под микроскопом и обнаружил в них необычные структуры: «На коже индейки расположены миниатюрные жгуты коллагеновых волокон, — говорит ученый. — Речь идет о белковых структурах, измеряемых нанометрами. В зависимости от толщины эти тяжи преломляют свет разной длины волны. Когда птица возбуждается, коллагеновые волокна набухают, делаются толще, или, наоборот, сжимаются, делаются тоньше, и это изменяет окраску кожи по сравнению со спокойным состоянием».

Профессору Ли пришла в голову идея попытаться на основе этого механизма создать колориметрический биосенсор для выявления определенных химических веществ и оценки их концентрации. Однако коллаген в качестве материала для такого биосенсора не годился, поскольку искусственный синтез этого белка связан со значительными трудностями. «По этой причине мы выбрали другой наноматериал со сходными свойствами, но с более гибкими, длинными и толстыми волокнами, — поясняет ученый. — А синтезируем мы этот материал из вирусов-бактериофагов, нами же искусственно созданных методами геннетической инженерии».

 

Лакмусовая бумажка нового поколения

Над такими вирусами исследователь работает еще с тех времен, когда он был не профессором Калифорнийского университета в Беркли, а аспирантом Техасского университета в Остине. Ученый использовал вирус, именуемый М13. Его длина — 880 нанометров, диаметр — менее семи нанометров. Регулируя скорость роста на питательном субстрате и применив ряд других приемов, исследователю удалось создать упорядоченную самоорганизующуюся структуру с заданными оптическими свойствами. На соприкосновение с тем или иным органическим веществом эта структура реагирует быстрым набуханием и изменением цвета, то есть практически так же, как жгуты коллагеновых волокон в коже индейки - разумеется, живой, а не фаршированной.

До некоторой степени такой биосенсор напоминает известную всем лакмусовую бумажку. Но если лакмус — это кислотно-основной индикатор с весьма ограниченными возможностями, пригодный только для выявления кислых и щелочных сред, то структуру нового вирусного биосенсора можно генетически модифицировать так, что она будет реагировать на самые разные вещества. Это уже было экспериментально доказано и со взвешенными в воздухе молекулами тротила (тринитротолуола), и с парами метанола и этанола.

 

От обеспечения безопасности до медицины

Едва соответствующая молекула вступает в контакт с биосенсором, тот сразу меняет цвет. Для того, чтобы оценить результат, сложного оборудования не требуется, вполне достаточно самого обычного смартфона. С помощью его фотокамеры нужно сделать два снимка сенсора — до и после изменения цвета, — а затем специальное приложение сравнивает их, поясняет профессор Ли: «Мы можем проанализировать, как ПЗС-матрица фотокамеры отреагировала на красную, зеленую и синюю цветовые составляющие упавшего на нее света в обоих случаях, и это позволяет нам количественно оценить изменение цвета сенсора. А оно, в свою очередь, отражает концентрацию искомого вещества».

По мнению разработчика, новый биосенсор сможет найти применение в самых разных областях — от обеспечения безопасности до медицины. Например, по содержанию ацетона в воздухе, выдыхаемом больным сахарным диабетом, он позволит судить об уровне глюкозы в крови пациента — без малоприятного и чреватого инфекцией укола в палец.

 

На заставке фото А. Зелятрова

 
Опубликовано: Теги: фотокамера, смартфон, сенсоры, птицы, наука, медицина, индейка, генетическая инженерия, вирусы, безопасность, бактериофаги

В ленту раздела Новости науки | Обсудить тему на форуме

ООО «Издательство Агрорус»
+7 (499) 500-10-84
119590, город Москва, ул. Минская, 1Г, корп. 1, офис 19
ООО «Издательство Агрорус»

Популярное

Уникальные акульи зубы с 20-ю элементами исследовали 40 лет

Уникальные акульи зубы с 20-ю элементами исследовали 40 лет

21.02.2018 | 06:15

Ученые России и Белоруссии описали ранее неизвестный вид древних акул с зубами, состоящими из более двадцати вершин и разветвленной системой внутризубных каналов

Муравьи умеют лечить раненых собратьев

Муравьи умеют лечить раненых собратьев

17.02.2018 | 07:00

Ученые сняли на видео работу муравьиных «санитаров»



Комментарии (0)