ГЛАВНАЯ » 2014 » Февраль » 23 » Создана электрохимическая камера, способная "подслушать переговоры" колонии микроорганизмов
22:51
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.
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".
Структура чипа электрохимической камеры
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".
