Microbe En Machine Samengevoegd Om De Eerste 'Cellborg' Te Creëren

{h1}

Wetenschappers creëren een supergevoelige vochtigheidsensor door levende bacteriën in een elektronisch circuit op te nemen.

De microbe en machine voor het eerst volledig samenvoegen, hebben wetenschappers vergulde bacteriën gemaakt die vochtigheid kunnen voelen.

De doorbraak is de eerste "celborg" in wat een hele reeks apparaten zou kunnen worden die gevaarlijke gassen of andere gevaarlijke stoffen zouden kunnen detecteren.

Het bio-elektronische apparaat zwelt op en trekt samen als reactie op de hoeveelheid waterdamp die in de lucht aanwezig is. Het wordt een vochtigheidsensor van cellborg genoemd, en het is minstens vier keer gevoeliger dan apparaten die uitsluitend elektronisch zijn. Het werkt zelfs als de biologische delen al lang dood zijn.

Hoe het werd gemaakt

Wetenschappers hebben eerst een siliciumchip met een laagje levend omhuld Bacillus cereus bacteriën. Sommige van de lange, staafvormige microben nestelden tussen twee geëtste elektroden op het oppervlak van de chip en vormden een brug. De chip werd vervolgens gewassen in een oplossing die kleine gouddeeltjes bevatte, elk ongeveer 30 nanometer breed.

Een nanometer is een miljardste van een meter. Een mensenhaar is ongeveer 100.000 nanometer breed.

De gouden nanodeeltjes gehecht aan lang haar-achtige eiwitten op het oppervlak van de bacteriën, transformeren ze in vergulde bruggen die een elektronisch circuit voltooiden.

De haarachtige eiwitten worden teichoïnezuurmoleculen genoemd. Ze zijn negatief geladen en bieden een oppervlak voor de positief geladen gouden nanodeeltjes om zich aan te hechten. Zonder hen zouden de gouden nanodeeltjes elkaar afstoten vanwege hun gelijke ladingen en zou er nooit een brug tussen de twee elektroden kunnen ontstaan.

Door zichzelf om de gouden nanodeeltjes te wikkelen, fungeren de teichoïnezuurmoleculen daarom als metaalisolatoren, en creëren ze wat ingenieurs een "diëlektrische barrière" noemen.

"Voor elke elektronische persoon, dat is een velddag," zei Ravi Saraf, een chemisch ingenieur van de Universiteit van Nebraska die de ontdekking leidde. "Je kunt er gek van worden."

Eerste van zijn soort

De lichamen van de vergulde bacteriën zwellen op naarmate de vochtigheid toeneemt en ze vocht opnemen; ze samentrekken als de luchtvochtigheid daalt. De zwelling zorgt ervoor dat de gouden nanodeeltjes op het oppervlak van de bacterie verder uit elkaar groeien, zoals stickers op een opblazende ballon.

Zelfs een kleine scheiding van 0,2 nanometer tussen de gouden nanodeeltjes was voldoende om de stroom van elektrische stroom tussen de twee elektroden van het circuit te verstoren. Dat komt omdat hoe verder van elkaar de gouddeeltjes op het oppervlak van de bacterie zijn, hoe moeilijker het wordt voor elektronen om tussen deeltjes te "springen" en van de ene elektrode naar de andere te gaan.

De cellborg-sensor is extreem gevoelig: een daling van 20% naar nul-vochtigheid resulteert in een 40-voudige afname van de stroomsterkte. Bij luchtvochtigheidssensoren die uitsluitend elektronisch zijn, is de daling slechts 10-voudig.

Volgens Saraf is hun hybride sensor de eerste die micro-organismen opneemt in een elektronisch apparaat.

In het verleden hebben onderzoekers geprogrammeerd dat bacteriën zich gedragen als biologische computers of elektronische circuits hebben gemaakt die reageren op gloeiende bacteriën als een manier om chemicaliën te detecteren, maar in die gevallen was de scheidingslijn tussen microbe en machine nog steeds verschillend.

De dichtstbijzijnde andere poging om de twee samen te voegen vond plaats in maart, toen onderzoekers aan de Universiteit van Wisconsin-Madison meldden dat ze elektroden gebruikten om bacteriën te vangen en te onderzoeken. Eén onderzoeker van dat team voorspelde in wezen het experiment van Saraf en zijn afgestudeerde student, Vikas Berry, dat het mogelijk zou kunnen zijn om microscopisch kleine gouddeeltjes aan de schaal van de bacteriën te hechten om 'gouddraad op nanoschaal' te vormen.

Bacteriën zombies

Eenmaal geassimileerd, kan de vergulde bacterie slechts ongeveer twee dagen overleven, maar zelfs wanneer ze dood zijn, zwellen hun lichamen nog steeds en trekken ze samen als reactie op veranderingen in vochtigheid. Ze kunnen maandenlang op deze manier blijven werken, zei Saraf.

Als wetenschappers bacteriën met gouden nanodeeltjes zouden kunnen coaten zonder ze te doden, zou het mogelijk kunnen zijn om celborg-sensoren te maken die dat wel zouden kunnen macht een elektronisch circuit in plaats van er één te voltooien, vertelde Saraf WordsSideKick.com.

Een andere mogelijkheid is om de bacteriën zodanig aan te passen dat ze reageren op andere dingen dan vocht. Ze kunnen zwellen of samentrekken, bijvoorbeeld als ze zich voeden met bepaalde gassen of gevaarlijke chemicaliën.

De studie was gedetailleerd in het 21 oktober nummer van het tijdschrift Angewandte Chemie.

  • Wetenschappers zorgen ervoor dat bacteriën zich gedragen als computers
  • Brain Power: Mind Control of External Devices
  • Printable Skin: 'Inkjet' Doorbraak maakt menselijk weefsel
  • Jolted Bacteria maken waterstof uit menselijk afval
  • Talking Bacteria, en hoe ze te sluiten


Video Supplement: .




Onderzoek


Supersonic Jet Kan Mensen In Drie Uur Van Nyc Naar Londen Vliegen
Supersonic Jet Kan Mensen In Drie Uur Van Nyc Naar Londen Vliegen

Hoe Pet Microchipping Werkt
Hoe Pet Microchipping Werkt

Science Nieuws


Shock Therapy'S Mystery Closer To Being Solved
Shock Therapy'S Mystery Closer To Being Solved

Gloeiende Nasa-Kaart Toont Enorme Stofwolken Die Over De Aarde Wervelen
Gloeiende Nasa-Kaart Toont Enorme Stofwolken Die Over De Aarde Wervelen

'Superdeep'-Diamanten Hint Op Diepte Van Koolstofcyclus
'Superdeep'-Diamanten Hint Op Diepte Van Koolstofcyclus

Spinnen, Ahoy! 8-Legged Critters Kunnen Over Water 'Varen'
Spinnen, Ahoy! 8-Legged Critters Kunnen Over Water 'Varen'

Snip, Snip, Ouch: Pubic Hair Grooming Injuries Mei Meer Algemeen Dan Je Denkt
Snip, Snip, Ouch: Pubic Hair Grooming Injuries Mei Meer Algemeen Dan Je Denkt

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com