• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.09.2022
Сергей Васильев
240

Ученые разработали «живые» датчики на основе светящихся водорослей

4.8

Американские разработчики продемонстрировали прототип устройства, позволяющего регистрировать механические деформации. Живущий в нем планктон люминесцирует в ответ на возникшее напряжение, а на свету подзаряжается сам.

©Jacobs School, UC San Diego

Динофлагелляты — группа одноклеточных фотосинтезирующих организмов, которые пользуются одиночным глазком и парой жгутиков, чтобы замечать свет и двигаться к нему. Это одни из главных представителей морского фитопланктона — от тропических вод до полярных. Многие виды способны к биолюминесценции, стимулирующейся движением воды. Почувствовав его, целые скопления динофлагеллятов подсвечивают волны прибоя или остаются следом за прошедшим в море судном.

Такая реакция связана с реакцией клеток на механический стресс, и команда ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего решила воспользоваться этой особенностью динофлагеллятов для создания новых «натуральных» биосенсоров. Прототип включает живые клетки, заключенные в прозрачную гибкую оболочку, и загорается, почувствовав растяжение, сжатие или изгиб. О нем профессор Шэнцян Цай (Shengqiang Cai) с соавторами пишут в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Посоветовавшись с биологами, ученые выбрали динофлагеллятов Pyrocystis lunula, помещая их в герметичные упругие оболочки разных форм. Для усиления механического стресса, который испытывают клетки, на внутренней поверхности оболочки сделали небольшие выступы, усиливающие течение воды при деформации. Благодаря этому авторам удалось получить прототипы биосенсоров, которые загораются буквально от легкого прикосновения. Ученые также продемонстрировали, что внутрь устройства можно поместить магниты, и тогда под действием внешнего поля они движутся — и светятся.

©Jacobs School, UC San Diego

В качестве оболочек использовали упругий полимер полидиметилсилоксан. Материал изготавливался на матрице с микроскопическими порами, проделанными с помощью лазера, поэтому он также сохранил эти поры. Они задерживают клетки и крупные биомолекулы, но обеспечивают обмен кислорода и других газов. Благодаря этому динофлагелляты внутри устройства остаются живы, и для «подзарядки» им достаточно побыть на свету. Фотосинтез поможет восстановить потраченные на люминесценцию ресурсы.

В остальном же созданные прототипы исключительно просты и не требуют никакого ухода. «Мы вносим культуру внутрь, и на этом все заканчивается, — говорит профессор Цай. — Пока они заряжаются на солнце, их можно использовать снова и снова, на протяжении как минимум месяца. Не нужно обновлять раствор и так далее. Каждое устройство — это небольшая живая экосистема».

Теперь ученые планируют усовершенствовать прототипы — в частности, получить такую структуру, чтобы живые клетки могли встраиваться непосредственно в нее. Это сделает устройства более надежными и универсальными. Когда-нибудь в будущем они могут найти применение, например, в системах мониторинга Мирового океана, подводных роботах или просто обеспечивать подсветку, не требуя электричества.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 13:17
Полина

Исследование 67 тысяч людей и 11 миллионов ночей показало, что только 15% его участников спят от семи до девяти часов минимум пять дней в неделю. У остальных сон большую часть времени был либо недостаточным, либо избыточным, что одинаково приводит к проблемам со здоровьем.

Позавчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

21 февраля
Илья

Научные исследования в области генетической модификации принесли новую перспективу для аграрной отрасли. Австралийские ученые впервые получили регуляторное одобрение для выпуска в коммерческое использование генетически модифицированной разновидности бананов сорта «кавендиш» для употребления людьми в пищу.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Позавчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: