ИТ новини

Как мирише вашият компютър?

Изостреното обоняние е мощна способност, споделяна от много организми. Оказа се обаче, че е трудно да се възпроизведе по изкуствен начин. Изследователите комбинират биологични и инженерни елементи, за да създадат така наречения биохибриден компонент. Техният сензор за летливи органични съединения може ефективно да открива миризми в газообразна форма. Те се надяват да усъвършенстват концепцията за използване при медицинска диагностика и откриване на опасни материали.

Електронните устройства като камери, микрофони и сензори за налягане позволяват на машините да усещат и количествено определят средата си оптично, акустично и физически. Нашето обоняние обаче, въпреки че е едно от най-първичните сетива в природата, се оказа много трудно да се възпроизведе изкуствено. Еволюцията го усъвършенства в продължение на милиони години и изследователите работят усилено, за да наваксат.

„Миризми, въздушни химически подписи, могат да носят полезна информация за околната среда или пробите, които се изследват. Тази информация обаче не е добре използвана поради липсата на сензори с достатъчна чувствителност и селективност “, каза професор Шоджи Такеучи от лабораторията за биохибридни системи в университета в Токио.

„От друга страна, биологичните организми използват информацията за миризмите изключително ефективно. Затова решихме да комбинираме съществуващите биологични сензори директно с изкуствени системи, за да създадем високочувствителни сензори за летливи органични съединения (VOC). Ние ги наричаме биохибридни сензори.“

Такеучи и неговият екип присадиха набор от обонятелни рецептори от насекомо в устройство, което подава определени миризми към рецепторите и също така чете как рецепторите реагират на тези миризми. Анализът на електрическите сигнали от обонятелните рецептори показва кои молекули са задействали сигналите. Този метод дава голяма чувствителност и е възможен благодарение на начина, по който рецепторите са физически свързани в липидните бислои. В предишни експерименти такъв метод е ограничил начина, по който миризмите могат да се доставят до рецепторите, но екипът е създал ефективно решение и за този проблем.

„Рецепторите реагират на молекули в течна капчица, така че едно от основните предизвикателства беше да се направи устройство за трансплантация на молекули от техния въздух в тези капчици“, каза Такеучи. „Проектирахме и изработихме микропрозрачни прорези отдолу, където капчицата преминава, за да предизвика този обмен на молекули. Чрез въвеждането на газа в микрослита успяхме да увеличим вероятността за контакт между газа и капчицата и да прехвърлим ефективно целевите молекули към течността. „

С тази система изследователите успяха да открият следи от химичния октанол, наричан още гъбен алкохол, за който е известно, че привлича комари. Не само това, но VOC сензорът може да открива концентрации от порядъка на части на милиард. Това е около хиляда пъти по-малко от чувствителността на носа на кучето, но въпреки това е впечатляващо постижение и е вдъхновило екипа да продължи да прави иновации.

„Бих искал да разширя аналитичната страна на системата, като използвам някакъв вид AI. Това може да даде възможност на нашите биохибридни сензори да откриват по-сложни видове молекули “, каза Такеучи. „Такива усъвършенствания могат да помогнат в целите ни не само да измерваме опасните материали и опасностите за околната среда, но може би дори ранните стадии на заболяванията от дъха и телесната миризма на пациентите.

Източник: Токийски университет

Similar Posts