• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23 сентября
Сергей Васильев
141

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
Позавчера, 13:45
Александр Березин

Половина всего расхода энергии человечеством приходится на тепло, почти 50% из этого количества уходит на отопление и нагрев воды в домах. На электричество — всего 19%. Из этого ясно, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив здесь зеленый переход невозможен. Однако, как показывает новая научная работа, водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.

Вчера, 12:55
Алиса Гаджиева

Некоторые наши современники, отягощенные богатством, пытаются продемонстрировать свою успешность окружающим, покупая океанские острова. Оказывается, чем-то подобным занимались элиты Ирландии и Шотландии еще тысячу лет назад. Правда, масштабы были поскромнее.

Вчера, 17:33
Никита Логинов

Владельцы собак нередко замечают, что в тяжелые периоды питомцы ведут себя необычно. Оказалось, это не игра воображения: собаки действительно могут ощущать негативные переживания окружающих людей и реагировать на них.

26 сентября
Анатолий Глянцев

Солнце несравнимо ближе к нам, чем любая другая звезда. До него всего восемь световых минут, тогда как до Проксимы Центавра — четыре с лишним световых года. Казалось бы, уж о Солнце-то мы должны знать все и даже больше. Однако не тут-то было. Naked Science рассказывает о загадках, которые все еще таит дневное светило.

27 сентября
Александр Березин

Индустриальная эпоха сделала мобилизацию нормой, но что мы знаем о ней и ее роли в истории России? В чем реальные корни ее необходимости, а где границы? Бывали ли у нас частичные мобилизации раньше? Чем они заканчивались? И чего, наконец, стоит ждать от нее в наши дни и в нашей стране?

Позавчера, 13:45
Александр Березин

Половина всего расхода энергии человечеством приходится на тепло, почти 50% из этого количества уходит на отопление и нагрев воды в домах. На электричество — всего 19%. Из этого ясно, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив здесь зеленый переход невозможен. Однако, как показывает новая научная работа, водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

3 сентября
Алиса Гаджиева

В «Кратких сообщениях Института археологии» опубликована статья Михаила Казанского и Анны Мастыковой, в которой авторы обобщили все известное из самых разных источников (от позднеантичных авторов до материалов археологических раскопок) о народе акациры. В результате они не только узнали, где те жили во время Великого переселения народов, но и предположили, как это племя нашло общий язык с соседями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: