Neurobiotické senzory spájajú elektroniku so živými bunkami a vytvárajú úplne nový typ technológií

Predstavte si budúcnosť, v ktorej by naše medicínske diagnostické prístroje, environmentálne monitory či dokonca počítače mohli vnímať svet nie pomocou chladného kremíka, ale s citlivosťou živých buniek. Táto vízia sa stáva realitou vďaka novému vednému odboru, ktorý sa zaoberá „bio-hybridnými“ alebo „neurobiotickými“ senzormi. Vedci v ňom stierajú hranice medzi biológiou a elektronikou a vytvárajú tak technológiu, ktorá je doslova živá.

Základný koncept spočíva vo využití živých buniek – či už z mikroorganizmov ako E. coli, alebo dokonca z ľudských a zvieracích buniek – ako primárneho snímacieho prvku. Sila tohto prístupu tkvie v tom, že živé bunky sú prirodzene navrhnuté tak, aby reagovali s vysokou rýchlosťou a citlivosťou aj na tie najmenšie zmeny vo svojom okolí. Túto ich schopnosť vedci využívajú na detekciu špecifických biologických látok, pričom reakciu bunky následne premenia na elektrický signál, ktorý dokáže elektronika prečítať a analyzovať.

Hlavnou výzvou je vytvoriť rozhranie, ktoré premostí svet živej bunky a elektronického obvodu. Ide o vývoj platforiem, na ktorých môžu bunky prežívať a prosperovať, zatiaľ čo sú neustále elektronicky monitorované. Vedci navyše dokážu pomocou genetického inžinierstva tieto bunky upravovať, aby zlepšili ich senzorické vlastnosti, napríklad zvýšili ich citlivosť alebo selektivitu na konkrétne látky.

Tento prístup zásadne mení pohľad na vývoj technológií. Namiesto toho, aby sa vedci snažili od nuly vytvoriť syntetický senzor schopný detegovať špecifický toxín alebo proteín, využívajú už existujúci a miliardami rokov evolúcie zdokonalený biologický mechanizmus. Je to posun od čistého vynálezectva k bio-integrácii, ktorá uznáva, že príroda je často tým najlepším inžinierom.

Dôsledky sú skutočne hlboké, najmä v oblasti personalizovanej medicíny. V budúcnosti si môžeme predstaviť diagnostický senzor vytvorený z vlastných buniek pacienta, ktorý by s dokonalou biokompatibilitou testoval účinnosť liekov alebo odhaľoval markery ochorení. Podobne by environmentálne senzory mohli byť tvorené živými mikrobiálnymi komunitami, ktoré by monitorovali kvalitu vody a stali sa tak živou a integrovanou súčasťou ekosystému.

Potenciálne aplikácie sú takmer neobmedzené a siahajú od pokročilej medicínskej diagnostiky cez testovanie toxicity nových materiálov až po monitorovanie životného prostredia v reálnom čase. Súvisiace odbory, ako napríklad vývoj bio-hybridných mikrorobotov, ktoré na pohon využívajú baktérie, len potvrdzujú šírku tejto technologickej konvergencie.  

Zdroj: nature.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}