Создана электрохимическая камера, способная "подслушать переговоры" колонии микроорганизмов

Колония микроорганизмов


Исследовательская группа из Колумбийского университета продемонстрировала опытный образец интегрального чипа, изготовленного по стандартной технологии CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor). Этот чип является своего рода первой электрохимической камерой, способной зарегистрировать пространственное положение молекулярных и электрохимических сигналов, при помощи которых общаются отдельные особи колонии микроорганизмов, в режиме реального времени. Другими словами функцией этого чипа является "прослушка" разговоров, ведущихся внутри колонии бактерий.

Одно- и многоклеточные микроорганизмы, которые объединяются и существуют в колониях, насчитывающих миллионы и миллиарды особей, используют молекулярные и электрохимические сигналы для координации своих действий. Такие способности превращают всю колонию в своего рода большой примитивный организм, стремящийся к выполнению определенной задачи, в основном, к размножению и выживанию в случае наступления неблагоприятных условий. К сожалению, никакие методы оптической микроскопии не позволяют рассмотреть все тонкости метаболических, сигнальных и биохимических процессов, которые происходят в колонии микроорганизмов.

"Новый чип является одним из захватывающих видов применения CMOS-технологии, которая позволит нам проникнуть в саму суть процессов жизнедеятельности колоний бактерий, что мы сможем использовать в процессах выращивания биопленок различного типа" - рассказывает Кен Шепард (Ken Shepard), профессор электротехники и биоинженерии Колумбийского университета, - "Такие биопленки имеют достаточно обширную область применения в медицине, в производстве лекарственных препаратов, биологического топлива, в контроле экологической обстановки и в деле ликвидации химических загрязнений".

Структура чипа электрохимической камеры


Чип, подобно датчику обычной камеры, способен получать 60-пиксельные изображения, а время получения одного изображения составляет 36 секунд, чего вполне достаточно для мониторинга биохимических процессов. Каждый пиксел электрохимической камеры имеет размер 2.6 микрона (миллионная доля метра) и вместо фотонов света регистрирует суммарную силу электрического заряда всех молекул, участвующих в биохимическом процессе "разговора".

Следующим шагом, который намерены предпринять ученые, станет разработка нового чипа с большей пространственной и временной разрешающей способностью, возможности которого позволят исследовать процессы, происходящие в достаточно больших колониях микроорганизмов. "Это является абсолютно новым направлением использования твердотельной электроники в деле изучения сложных биологических систем" - рассказывает профессор Шепард, - "И это демонстрирует нам потенциал традиционных технологий изготовления интегральных схем для интенсивного продвижения вперед областей биотехнологий и других наук о жизненных формах".




Ключевые слова:
Чип, Камера, Пиксел, Электрохимический, Процесс, Бактерия, Молекула, Заряд, Колония, Общение, Сигнал

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Обнаружен вид бактерий, которые, подобно нейронам, общаются друг с другом э ...
  • Ученые-биологи превратили колонию бактерий в "рой" био-ботов
  • "Бактериальный" мозг сможет управлять роботами будущих поколений
  • Новый лазерный наносенсор позволяет обнаружить бактерии различных видов за ...
  • Бактерии могут общаться друг с другом с помощью электрических сигналов, пер ...




  • 25 февраля 2014 12:50
    #1 Написал: spectator

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Еще немного - и научимся командовать куче бактерий "А ну ка наферментируйте нам пару тысяч тонн нефти! Быстро!!!". Однако, вспоминается биомасса из фильма Викторова по сценарию Булычева "Через тернии к звёздам"...
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.