Biosensory - genialne czujniki, czyli odczyt z małża

Ostatnia aktualizacja: 15.03.2022 13:01
W świecie nauki popularność biosensorów rośnie z roku na rok. Dzięki nim szybko, łatwo i tanio możemy wykrywać nawet śladowe ilości różnych substancji chemicznych - pestycydów, hormonów, trucizn czy witamin - i to bez potrzeby wożenia próbek do laboratorium.
zdj.ilustracyjne
zdj.ilustracyjne Foto: Shutterstock/DimaBerlin

Nowe technologie potrafią świetnie zastępować większość naszych zmysłów - mikrofony nas słyszą, kamery na nas patrzą - sen z powiek naukowców spędza jedynie problem, czym wyręczyć nasz smak i węch - tu dzieje się wiele, ale do zrobienia jeszcze sporo zostało. Szczególne pole do popisu mają w tej dziedzinie bioinżynierowie, bo coraz więcej uwagi poświęcamy biosensorom.

Czym jest biosensor?

- "Bio" jak biologia, "sensor" to czujnik, więc, jak sama nazwa wskazuje, biosensor to czujnik zawierający jakiś komponent żywego organizmu. Mogą to być komórki, a niekiedy nawet całe organizmy - mówi Paweł Jedynak ze Stowarzyszenia Rzecznicy Nauki oraz Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytetu Jagiellońskiego. - Najsłynniejszym przypadkiem tego typu jest wykorzystanie małży monitorujących jakość wody w stacjach uzdatniania. Małże są tu biosensorami. Szkodliwe substancje drażnią małża, który nagle zatrzaskuje połówki swojej muszli, wskazując na obecność zagrożenia - wyjaśnia. - Podłączone do muszli czujniki oraz kamery wykrywają ruch i wszczynają alarm - dodaje. 

Taki "małżowy" system działa m.in. na Śląsku i w Warszawie, ale popularny jest na całym świecie

Świetliki i meduzy

Biosensory mogą nas informować nie tylko o zanieczyszczeniach, ale też o konkretnych substancjach chemicznych w glebie, wodzie lub powietrzu. Bardziej wyrafinowane metody opierają się choćby o wykorzystanie mikroorganizmów zmodyfikowanych genetycznie. - Inżynieria genetyczna pozwala zaprogramować w bakteriach funkcję "zapalenia lampki alarmowej" w obecności trujących pestycydów, ale także leków, zanieczyszczeń, hormonów, antybiotyków czy Bisfenolu A (BPA) uwalnianego z niektórych plastików - wymienia gość Czwórki. - Taką "lampką alarmową" może być lucyferaza, czyli enzym świetlików zapewniający im zdolność świecenia. Często wykorzystuje się też skopiowany z meduz gen białka zielonej fluorescencji - dodaje.

Naukowcy pracowali nad genem białka zielonej fluorescencji. W efekcie dziś dysponujemy białkiem, które może zmieniać swoje zabarwienie w zależności od kwasowości roztworu albo w odpowiedzi na różne zasolenie. - To białko jest bardzo stabilne, zatem wiele biosensorów opartych na nim nie wymaga do działania żywych komórek, a jedynie tego jednego wyizolowanego i oczyszczonego białka - podkreśla Paweł Jedynak. - Innym przykładem może być oksydaza glukozowa. Jest ona białkiem, enzymem, który przekształca cukier, glukozę, w kwas glukonowy. Produktem ubocznym tej reakcji jest nadtlenek wodoru, który doskonale kojarzymy, bo jest składnikiem wody utlenionej, którego obecność można wykryć elektrodami. Zestaw enzym - elektrody stanowi serce każdego paska do pomiaru stężenia glukozy we krwi, rutynowo stosowanego przez cukrzyków - dodaje.


Posłuchaj
04:23 czwórka stacja nauka 15.03.2022.mp3 Biosensory - czym są i jak działają - wyjaśnia Paweł Jedynak (Stacja Nauka/Czwórka)

 

Sztuczny nos

W bioinżynierii pozytywnie oceniane są "sztuczne nosy". - Tym razem nie mówimy o protezach, ale urządzeniach reagujących na zapachy, analizujących skład powietrza - mówi naukowiec. - Dotychczas, aby móc coś powiedzieć o związkach lotnych zawartych w powietrzu, trzeba było całego laboratorium z wielkimi urządzeniami. "Sztuczny nos" mieści się na dłoni. Jest idealny do wykonania szybkich analiz bezpośrednio w miejscu, gdzie jest to potrzebne - dodaje.

Paweł Jedynak wyjaśnia, że urządzenie nazwane "sztucznym nosem" wykorzystuje komórki nabłonka węchowego sprzęgnięte z elektrodami. Gdy takie komórki zostaną odpowiednio pobudzone zapachem, pojawia się sygnał elektryczny, wskazujący na obecność określonego typu związków. - Badania pokazują, że "sztuczne nosy" doskonale radzą sobie w wykrywaniu toksycznych gazów i ocenie jakości żywności, np. badają świeżość mięsa - dodaje. 

***

Tytuł audycji: Stacja Nauka

Prowadzi: Maciej Wójcik

Gość: Paweł Jedynak (Stowarzyszenie Rzecznicy Nauki, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński)

Data emisji: 15.03.2022

Godzina emisji: 12.23

pj

Czytaj także

OR6A2 i TAS2R38 - geny, które rozpoznają smaki

Ostatnia aktualizacja: 25.05.2017 14:46
Geny OR6A2 i TAS2R38 sprawiają, że odczuwamy gorzki lub mydlany posmak częściej niż inni - dowodzą badacze.
rozwiń zwiń

Czytaj także

Czysta woda dla każdego. Czy młodzi naukowcy z Torunia w tym pomogą?

Ostatnia aktualizacja: 28.01.2022 17:05
Toruński zespół inżynierów Nanoseen opracował pierwszą na świecie technologię odsalania i oczyszczania wody, która nie wymaga zasilania energią. Ich rozwiązanie może być szansą na rozwiązanie kryzysu wodnego na świecie. 
rozwiń zwiń

Czytaj także

Czy glony w glebie mogą redukować zanieczyszczenie powietrza?

Ostatnia aktualizacja: 17.02.2022 15:20
Mamy ją na co dzień, chodzimy po niej i nawet nie wiemy jak bardzo jest ważna - gleba. Dzięki niej mamy plony, ale również czystsze powietrze. Sprawdzamy jak to się dzieje.
rozwiń zwiń