Pazartesi, Şubat 26, 2024
Ana Sayfa Madde ve Enerji Yeşil teknolojideki atılım, elektrik mühendisliğinde yeni, biyolojik bir paradigmayı temsil ediyor

Yeşil teknolojideki atılım, elektrik mühendisliğinde yeni, biyolojik bir paradigmayı temsil ediyor

Yeşil teknolojideki atılım, elektrik mühendisliğinde yeni, biyolojik bir paradigmayı temsil ediyor
Yeşil teknolojideki atılım, elektrik mühendisliğinde yeni, biyolojik bir paradigmayı temsil ediyor

Massachusetts Amherst Üniversitesi’ndeki bilim adamları kısa süre önce, insan saçından 10.000 kat daha ince olan, yaygın bakteriler tarafından ucuza büyütülebilen ve verilenler de dahil olmak üzere çok çeşitli kimyasal izleyicileri “koklamak” için ayarlanabilen bir nanotelin icadını duyurdular. astım ve böbrek hastalığı gibi farklı tıbbi durumlardan mustarip kişiler tarafından kapatılır. Her biri farklı bir kimyasalın kokusunu alan bu özel olarak ayarlanmış binlerce kablo, küçük, giyilebilir sensörler üzerine yerleştirilerek sağlık hizmeti sağlayıcılarına olası sağlık komplikasyonlarını izlemek için benzeri görülmemiş bir araç sağlıyor. Bu teller bakteriler tarafından büyütüldükleri için organiktirler, biyolojik olarak parçalanabilirler ve herhangi bir inorganik nanotelden çok daha çevrecidirler.

Dergide ayrıntılı olarak açıklanan bu atılımları gerçekleştirmek için Biyosensörler ve Biyoelektrikler, kıdemli yazarlar UMass Amherst’te Seçkin Mikrobiyoloji Profesörü olan Derek Lovley ve UMass Amherst’te Mühendislik Koleji’nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan Jun Yao’nun kendi burunlarından öteye bakmaları gerekmiyordu. Yao, “İnsan burnunun her biri belirli bir moleküle duyarlı yüzlerce reseptörü var” diyor. “Yapılabilecek herhangi bir mekanik veya kimyasal cihazdan çok daha hassas ve verimliler. Sentetik bir malzemeye güvenmek yerine biyolojik tasarımın kendisinden nasıl yararlanabileceğimizi merak ettik.”

Ancak G. sülfürreducens büyümek için özel koşullara ihtiyaç duyan titiz bir bakteridir ve bu da geniş ölçekte kullanılmasını zorlaştırır. “Yaptığımız şey,” diyor Lovley, “pilin adı verilen ‘nanowire geni’ni beyinden çıkarmak. G. sülfürreducens ve onu DNA’sına ekle Escherichia colidünyadaki en yaygın bakterilerden biri.”

Pilin geni çıkarıldıktan sonra G. sülfürreducens, Lovley, Yao ve ekibi, amonyağa (böbrek hastalığı olanların nefesinde sıklıkla bulunan bir kimyasal) son derece duyarlı olan DLESFL olarak bilinen spesifik bir peptidi içerecek şekilde modifiye etti. Daha sonra değiştirilmiş pilin genini şuna eklediklerinde: E. coliDNA’sında, genetik olarak değiştirilmiş bakteri, amonyak algılayan peptit ile dolu küçük nanotelleri filizlendirdi. Ekip daha sonra bu amonyağa duyarlı nanotelleri topladı ve bunları bir sensöre yerleştirdi.

Makalenin ortak yazarı ve UMass Amherst’te mikrobiyoloji alanında doktora sonrası araştırmacı olan Yassir Lekbach, “Nanotelleri genetik olarak değiştirmek onları amonyağa orijinalinden 100 kat daha duyarlı hale getirdi” diyor. “Mikrop tarafından üretilen nanoteller, sensörler olarak, geleneksel silikon veya metal nanotellerle imal edilen daha önce açıklanan sensörlerden çok daha iyi işlev görür.”

Ve bu yeni sensörleri sadece amonyak ve böbrek hastalığı ile sınırlamaya gerek yok. Makalenin diğer baş yazarı ve UMass Amherst’te mikrobiyoloji araştırma profesörü olan Toshiyuki Ueki, “her biri spesifik olarak ilgilenilen bir molekülü bağlayan benzersiz peptitler tasarlamak mümkündür. Böylece, vücut tarafından yayılan daha fazla izleyici molekül gibi” diyor. ve belirli bir hastalığa özgü olan tespit edildiğinde, her türlü sağlık durumunu izlemek için yüzlerce farklı kimyasal koklama nanotelini içeren sensörler yapabiliriz.”

Elektrik mühendisliği için yeni bir paradigma

Silikon veya karbon fiberden yapılan geleneksel nanoteller oldukça toksik olabilir – karbon nanotüplerin kendileri kanserojendir – ve biyolojik olarak parçalanamayan e-atık olarak son bulurlar. Hammaddeleri, hasat ve işleme için muazzam miktarda enerji ve kimyasal girdi gerektirebilir ve ayrıca derin bir çevresel etki bırakabilir. Ancak Lovley ve Yao’nun nanotelleri ortak bakterilerden üretildiği için çok daha sürdürülebilirler.

Yao, “Bu araştırma dizisiyle ilgili en heyecan verici şeylerden biri, elektrik mühendisliğini temelde yeni bir yöne götürüyor olmamızdır. Biyolojik olarak parçalanmayan kıt ham kaynaklardan yapılan teller yerine, bunların güzelliği protein nanotelleri, kararlı, çok yönlü, düşük etkili ve uygun maliyetli bir platform oluşturmak için yaşamın genetik tasarımını kullanabilmenizdir.”


Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiş ve temel araştırmaları insan sağlığına ve refahına fayda sağlayan yeniliklere dönüştürmek için 29 departmanın derin ve disiplinler arası uzmanlığını birleştiren UMass Amherst’teki Uygulamalı Yaşam Bilimleri Enstitüsü (IALS) tarafından desteklenmiştir.

BENZER KONULAR

Mühendisler karbondioksitten yakıt elde etmek için etkili bir süreç geliştiriyor

Havadan veya elektrik santralinin egzozundan karbondioksiti çıkarmanın ve daha sonra onu yararlı bir şeye dönüştürmenin yollarını bulmak için dünya çapında aramalar sürüyor. En umut...

Çarpık bilim: Egzotik maddeyi keşfetmek için yeni kuantum cetveli

Grafen olarak bilinen tek atom kalınlığındaki karbon tabakasının kendi başına olağanüstü özellikleri vardır, ancak birden fazla tabakayı üst üste koyduğunuzda işler daha da ilginç...

Çalışma, üçüncü bir robot kolunu kontrol etmek için ihtiyacınız olan tek şeyin bir saatlik eğitim olduğunu ortaya koyuyor

Araştırmanın bulgularına göre, insanların bir görevi süpernümerik robotik kollarıyla tek başlarına, bir partnerle olduğu kadar etkili bir şekilde yerine getirebilmeleri için bir saatlik eğitim...
- Advertisment -

Son Eklenenler

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...

Antibiyotik Direnci Araştırmalarında Oyunun Kurallarını Değiştirecek Bir Şey

Antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadeledeki potansiyeli nedeniyle incelenen bir bakteriyofaj olan φX174, alternatif antibiyotiklerin geliştirilmesine yönelik yeni bilgiler sunuyor. yaşında COVID-19kelime "virüs” bulaşma, hastalık ve hatta...