Есть конспект?
Пришлите нам!

Биочипы - в помощь экологам, или "живые твари на чипах"


Вещества, которые являются вредными отходами, в тоже время могут служить пищей для других организмов. Данную методику биовосстановления, используют растения и бактерии, чтобы очистить загрязненные почву и воду. Некоторые организмы могут поглощать и перерабатывать индустриальные токсины, превращая их в гораздо менее вредные вещества. Эта технология может использоваться для локализации и очистки областей, нуждающихся в экологическом восстановлении.

Гери Сейлер - микробиолог из Университета штата Теннесси, попытался очистить воду, используя модифицированную версию бактерии Pseudomonas fluorescens HK44. Сейлер добавил гены в бактерию, которые заставляют ее светиться сине-зеленым светом, как только она переварит вредные отходы. Слабое свечение Pseudomonas fluorescens показывает, какие территории заражены, какова концентрация загрязняющего вещества и имеется ли достаточно бактерий в этих местах для того, чтобы ликвидировать загрязнения. Однако, чтобы контролировать свечение, Сейлер должен был использовать громоздкое оборудование и волоконно-оптический кабель, ограничивая размер области, которую он мог исследовать. Существовали также практические проблемы: что остановит бактерии от вымывания или от выхода из под контроля их размножения?

Михаил Симпсон - инженер-электрик из Национальной Лаборатории Оак Ридж, придумал оригинальное решение. Симпсон работал над светочувствительным элементом, который объединен с общим компьютерным чипом, так что он не требует никакой волоконной оптики. Этот унифицированный сенсорный чип также способен передавать информацию на центральный компьютер без каких-либо проводов. Так возникли биолюминисцентные передающие интегральные микросхемы - или "живые твари на чипе", как их обычно называют.

Сейлер и Симпсон внедряют бактерии в пористый полимерный материал, затем покрывают им тонким слоем содержащий сенсор чип. Полимер позволяет воде и другим веществам контактировать с бактериями, но при этом, заставляя их оставаться на месте. Чтобы расширить срок полезного действия сенсоров, Симпсон разрабатывает новую версию, в которой бактерии полностью инкапсулируются на чипе наряду с кормовой базой.

В настоящее время, ученые изучают зараженный участок с помощью отбора проб воды, отправляя их в лаборатории для тестирования. Результаты этих анализов приходят только через несколько дней, и даже в этом случае, нет гарантии того, что данная проба отражает полную картину загрязнения. С биочипами исследователи могут проверить намного большую область и получить результаты за считанные часы. Поскольку интенсивность свечения бактерий зависит от количества загрязняющего вещества, которое они поглощают, то исследователи могут легко определять также и концентрацию вредных веществ.

Министерство энергетики США и корпорация Перкин-Элмер выделяют 1 млн долларов на следующие три года, чтобы помочь преобразованию биокристаллов в жизнеспособные детекторы окружающей среды. Прототип биочипа может обнаружить нафталин – вещество, находящееся в сырой нефти, с чувствительностью 50 частиц на миллиард. Симпсон работает над модифицированием устройств, которые смогут обнаруживать различные вещества; одна из его дальнейших целей - заняться классом биологически разрушительных соединений известных как эстрогены окружающей среды.

Очищение территорий от токсичных отходов - огромная, дорогостоящая работа. Таким образом, биопередающий чип олицетворяет яркое будущее. Эти биочипы могут быть использованы не только в оценке состояния окружающей среды, но также и в медицинской диагностике и мониторинге промышленного процесса.


Dr.BoT© Konspektiruem.ru