Elektronický nos s mikrobiálními nanodrátky zlepší diagnostiku

Lidský nos má mnoho receptorů zaměřených na konkrétní molekuly. Kvalit psího čenichu sice nedosahuje, ale i tak je velmi citlivý a naše technologie mají problém jeho detekční schopnosti napodobit. Tým odborníků University of Massachusetts Amherst o to usiluje.

S využitím nanodrátků 10 000× tenčích než lidský vlas chtějí odborníci z americké University of Massachusetts Amherst vytvořit elektronický nos a vyladit jej tak, aby „cítil“ obrovské množství chemických stopovacích látek — včetně těch, které vydávají lidé postižení širokou škálou zdravotních stavů, jako je astma a onemocnění ledvin. Mohli by tak způsobit revoluci ve sledování zdraví.
Nedávno vytvořili postup, díky němuž získávají kvalitní a zároveň levné nanodrátky s využitím bakterií. Právě nanodrátky uspořádané po tisících by měly být základem detektorů rozmanitých molekul, včetně těch, které indikují různé zdravotní problémy.
Výhoda bakteriálních nanodrátků tkví především v tom, že jsou organické, biologicky rozložitelné a celkově mnohem šetrnější vůči životnímu prostředí oproti jejich anorganickým protějškům.
Badatelé již dříve použili bakterie Geobacter sulfurreducens k vytvoření biofilmu schopného produkovat dlouhodobou nepřetržitou elektřinu z potu. Za touto vlastností je právě původně překvapivá, avšak přirozená schopnost bakterií pěstovat drobné, elektricky vodivé nanodrátky. Tyto bakterie jsou však velmi náročné na podmínky prostředí a nehodí se tak pro použití ve velkém měřítku. Lovley a spol. proto z nich vyňali gen pilin, zodpovědný za výrobu nanodrátků, a vložili ho do DNA osvědčených a velmi rozšířených bakterií Escherichia coli.
Ještě před vložením však vědci gen upravili tak, aby zahrnoval specifický peptid, známý jako DLESFL, který je extrémně citlivý na amoniak — chemickou látku často přítomnou v dechu lidí s onemocněním ledvin. Když pak vsadili modifikovaný gen pilin do DNA E. coli, geneticky upravená bakterie vytvořila drobné nanodrátky naježené peptidem snímajícím amoniak. Tým poté sklidil tyto nanodrátky citlivé na amoniak a zabudoval je do senzoru. Výměnou peptidu je přitom možné vytvořit nanodrátky, které budou detekovat i jiné typy molekul.

^{Nanodrátky se svými schopnostmi chemického „čichání“ jsou sklízeny a zabudovány do senzoru © Lekbach a kol. / UMass Amherst}