Türkei-inspirierten Sensoren könnten Giftstoffe erkennen.

Sarah-Yang ist eine öffentliche Information Officer an der University of California, Berkeley. Dieser Artikel wurde von einem Stück auf der Berkeley-Website. Sie beigetragen haben, diesen Artikel zu LiveScience Experte stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Einige mögen denken, Puten so gut für Mittagessen Fleisch und Urlaub Mahlzeiten, sondern Bioingenieure an der University of California, Berkeley (UC Berkeley) sah Inspiration in die Vögel für ein neuartiges Biosensor, die Farbe bei den chemischen Dämpfen ändert. Diese Eigenschaft macht die Sensoren wertvolle Detektoren Giftstoffe oder Krankheitserreger in der Luft.

Türkei-Haut, es stellt sich heraus, von rot zu blau zu weiß, dank Bündel von Kollagen, die mit einer dichten Reihe von Blutgefäßen durchsetzt sind verschieben können. Es ist diese Farbe-shifting Eigenschaft, die Puten der Name "sieben-faced Vögel" in Koreanisch und Japanisch gibt.

Die Forscher sagten, dass der Abstand zwischen den Kollagenfasern ändert sich, wenn die Blutgefäße anschwellen oder schrumpfen, je nachdem, ob der Vogel aufgeregt oder ärgerlich. Den Umfang der Schwellung Änderungen die Art und Weise Lichtwellen sind verstreut und wiederum verändert die Farben, die Menschen auf der Kopf des Vogels zu sehen.

Seung-Wuk Lee, UC Berkeley Professor für Biotechnologie, leitete ein Forschungsteam in Nachahmung dieser Farbwechsel-Fähigkeit, Biosensoren zu schaffen, die flüchtige Chemikalien erkennen kann.

"In unserem Labor, wir untersuchen, wie Licht entsteht und Veränderungen in Natur, und dann werden wir nutzen, was wir lernen, neue Geräte zu entwickeln", sagte Lee, der auch eine Fakultät für Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory.

Die Forscher geschaffen, eine mobile app, die iColour Analyser, zu zeigen, dass ein Smartphone Foto von den Sensor Farbbänder zur Identifizierung von Chemikalien von Interesse, wie Dampf des explosiven TNT verwendet werden könnte. Sie beschrieb ihre Experimente in einer Studie veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Communications(Jan. 21) heute.

Sensoren, die Farbe Lesungen abgeben sind einfacher zu bedienen und lesen als konventionelle Biosensoren. Jedoch die großen Farbe-basierte Sensoren in der Entwicklung anderswo erkennt nur eine begrenzte Anzahl von Chemikalien und die Forscher sagten, können sehr schwierig sein zu fertigen.

"Unser System ist bequem, und es ist billig zu machen," sagte Lee. "Wir haben auch gezeigt, dass diese Technologie angepasst werden kann, so dass Smartphones den Farbe Fingerabdruck der Chemikalie Ziel analysieren können. In Zukunft könnte wir potenziell dieselbe Technologie verwenden, um ein Atemtest zur Erkennung von Krebs und anderen Krankheiten zu schaffen."

Beim Kopieren dieses Türkei-Haut-Designs, beschäftigt Lee und sein Team eine Technik, um Nanostrukturen wie Kollagenfasern zu imitieren. Die Forscher fanden einen Weg, um M13 Bakteriophagen, gutartige Viren mit einer Form, die ähnelt Kollagenfasern in Muster selbst zusammenstellen, die leicht abgestimmt werden konnte.

Die Forscher fanden heraus, dass wie Kollagenfasern, diese Phagen gebündelt Nanostrukturen erweitert und angespannt, was zu Farbveränderungen. Der genaue Mechanismus hinter der Schrumpfung oder Ausbau Phagen-Bundles ist noch unklar, aber es möglich ist, dass die kleine Menge von Wasser in das Bakterium auf die chemischen Dämpfe reagiert, sagte der Forscher.

Die Türkei-inspirierten Biosensoren wurden eine Reihe von flüchtigen organischen Verbindungen, einschließlich Hexan, Isopropyl-Alkohol und Methanol sowie TNT, bei Konzentrationen von 300 Teilen pro Milliarde ausgesetzt. Die Forscher fanden heraus, dass die Viren sich rasch, schwoll wiederum bestimmte Farbe Muster, die als "Fingerabdrücke", die verschiedenen Chemikalien getestet zu unterscheiden war. [San Diego Zoo eröffnet für Tier-inspirierten Tech Center]

Die Forscher zeigten, dass sie der Biosensor um TNT besser zu erkennen, indem sie genetisch engineering der DNS in der Bakteriophage M13 binden mit Websites speziell für TNT entlocken könnte. Die Forscher ausgesetzt dann der Biosensor, zwei zusätzliche Chemikalien, DNT und MNT, die ähnliche molekulare Strukturen der TNT haben. Die entwickelten Biosensor zu anderen Chemikalien mit unterschiedlichen Farbstreifen erfolgreich TNT unterscheiden.

Die Biosensoren konnten auch Veränderungen der relativen Luftfeuchte von 20 Prozent bis 90 Prozent, immer röter mit feuchter Luft und blauer mit trockener Luft signalisieren.

Lead-Autor der Studie ist Jin-Woo Oh, ehemaliger Postdoktorand in Lees Lab und jetzt einen behilflichen Professor in der Abteilung von Nanomaterialien Engineeringat Pusan National University in Südkorea.

Die National Science Foundation; die Defense Acquisition Program Administration und Agency for Defense Development in Südkorea; Koreas Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Technologie; und Samsung dazu beigetragen, diese Arbeit zu unterstützen.

Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am LiveScience.