Создана электрохимическая камера, способная "подслушать переговоры" колонии микроорганизмов
Создана электрохимическая камера, способная "подслушать переговоры" колонии микроорганизмов
Исследовательская группа из Колумбийского университета продемонстрировала опытный образец интегрального чипа, изготовленного по стандартной технологии CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor). Этот чип является своего рода первой электрохимической камерой, способной зарегистрировать пространственное положение молекулярных и электрохимических сигналов, при помощи которых общаются отдельные особи колонии микроорганизмов, в режиме реального времени. Другими словами функцией этого чипа является "прослушка" разговоров, ведущихся внутри колонии бактерий.[Spoiler (click to open)]
Одно- и многоклеточные микроорганизмы, которые объединяются и существуют в колониях, насчитывающих миллионы и миллиарды особей, используют молекулярные и электрохимические сигналы для координации своих действий. Такие способности превращают всю колонию в своего рода большой примитивный организм, стремящийся к выполнению определенной задачи, в основном, к размножению и выживанию в случае наступления неблагоприятных условий. К сожалению, никакие методы оптической микроскопии не позволяют рассмотреть все тонкости метаболических, сигнальных и биохимических процессов, которые происходят в колонии микроорганизмов.
"Новый чип является одним из захватывающих видов применения CMOS-технологии, которая позволит нам проникнуть в саму суть процессов жизнедеятельности колоний бактерий, что мы сможем использовать в процессах выращивания биопленок различного типа" - рассказывает Кен Шепард (Ken Shepard), профессор электротехники и биоинженерии Колумбийского университета, - "Такие биопленки имеют достаточно обширную область применения в медицине, в производстве лекарственных препаратов, биологического топлива, в контроле экологической обстановки и в деле ликвидации химических загрязнений".
Чип, подобно датчику обычной камеры, способен получать 60-пиксельные изображения, а время получения одного изображения составляет 36 секунд, чего вполне достаточно для мониторинга биохимических процессов. Каждый пиксел электрохимической камеры имеет размер 2.6 микрона (миллионная доля метра) и вместо фотонов света регистрирует суммарную силу электрического заряда всех молекул, участвующих в биохимическом процессе "разговора".
Следующим шагом, который намерены предпринять ученые, станет разработка нового чипа с большей пространственной и временной разрешающей способностью, возможности которого позволят исследовать процессы, происходящие в достаточно больших колониях микроорганизмов. "Это является абсолютно новым направлением использования твердотельной электроники в деле изучения сложных биологических систем" - рассказывает профессор Шепард, - "И это демонстрирует нам потенциал традиционных технологий изготовления интегральных схем для интенсивного продвижения вперед областей биотехнологий и других наук о жизненных формах".
http://www.kurzweilai.net/chips-that-listen-to-bacteria
Исследовательская группа из Колумбийского университета продемонстрировала опытный образец интегрального чипа, изготовленного по стандартной технологии CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor). Этот чип является своего рода первой электрохимической камерой, способной зарегистрировать пространственное положение молекулярных и электрохимических сигналов, при помощи которых общаются отдельные особи колонии микроорганизмов, в режиме реального времени. Другими словами функцией этого чипа является "прослушка" разговоров, ведущихся внутри колонии бактерий.[Spoiler (click to open)]
Одно- и многоклеточные микроорганизмы, которые объединяются и существуют в колониях, насчитывающих миллионы и миллиарды особей, используют молекулярные и электрохимические сигналы для координации своих действий. Такие способности превращают всю колонию в своего рода большой примитивный организм, стремящийся к выполнению определенной задачи, в основном, к размножению и выживанию в случае наступления неблагоприятных условий. К сожалению, никакие методы оптической микроскопии не позволяют рассмотреть все тонкости метаболических, сигнальных и биохимических процессов, которые происходят в колонии микроорганизмов.
"Новый чип является одним из захватывающих видов применения CMOS-технологии, которая позволит нам проникнуть в саму суть процессов жизнедеятельности колоний бактерий, что мы сможем использовать в процессах выращивания биопленок различного типа" - рассказывает Кен Шепард (Ken Shepard), профессор электротехники и биоинженерии Колумбийского университета, - "Такие биопленки имеют достаточно обширную область применения в медицине, в производстве лекарственных препаратов, биологического топлива, в контроле экологической обстановки и в деле ликвидации химических загрязнений".
Чип, подобно датчику обычной камеры, способен получать 60-пиксельные изображения, а время получения одного изображения составляет 36 секунд, чего вполне достаточно для мониторинга биохимических процессов. Каждый пиксел электрохимической камеры имеет размер 2.6 микрона (миллионная доля метра) и вместо фотонов света регистрирует суммарную силу электрического заряда всех молекул, участвующих в биохимическом процессе "разговора".
Следующим шагом, который намерены предпринять ученые, станет разработка нового чипа с большей пространственной и временной разрешающей способностью, возможности которого позволят исследовать процессы, происходящие в достаточно больших колониях микроорганизмов. "Это является абсолютно новым направлением использования твердотельной электроники в деле изучения сложных биологических систем" - рассказывает профессор Шепард, - "И это демонстрирует нам потенциал традиционных технологий изготовления интегральных схем для интенсивного продвижения вперед областей биотехнологий и других наук о жизненных формах".
http://www.kurzweilai.net/chips-that-listen-to-bacteria