Farbwechselnde Truthahnflöten inspirieren neuen Toxin- und Keimdetektor

Es stellt sich heraus, dass Truthähne nicht nur mit Soße und Cranberrysauce schmecken. Wissenschaftler haben sich schon lange von der Natur inspirieren lassen, und die bescheidene Truthahnwolke ist ihre nächste Muse.

Truthähne können die Farbe der Haut auf ihrem Kopf von Rot zu Blau zu Weiß ändern, je nachdem, ob sie ruhig oder aufgeregt sind. Diese Eigenschaft ist so unverwechselbar, dass Puten den Namen "siebengesichtiger Vogel" auf Koreanisch verdienen.

advertisementAdvertisement

In einer neuen Studie, veröffentlicht heute in Nature Communications, erklärt ein Forschungsteam an der Universität von Kalifornien, Berkeley, von Seung-Wuk Lee, wie sie eine Synthetischer Toxin-Sensor basierend auf der Farbwechsel-Technik der Türkei.

Happy Turkey, Angry Turkey

Ein Truthahnkopf ist normalerweise hellrot, eine Farbe, die durch sichtbare Blutgefäße verursacht wird, die direkt unter der Haut des Flechtwerks liegen. Die Blutgefäße sind von langen Bändern eines Bindegewebes, Kollagen genannt, umgeben, das einen der Grundbausteine ​​des Tierlebens darstellt. Wenn der Truthahn nervös wird, ziehen sich die Blutgefäße zusammen und legen mehr Kollagenbänder frei.

Erfahren Sie, wie das Sonnenlicht das Hautkollaps schädigt »

Anzeige

Dies ändert die Art und Weise, wie das ankommende Licht von der Haut der Truthenne streut und reflektiert wird, wodurch sie blau oder weiß erscheint. Es ist der gleiche Streueffekt, der den Himmel blau erscheint, aber die Sonnenuntergänge gelb oder rot erscheinen lässt. Es ist auch der Grund, dass Blutgefäße unter blasser Haut blau erscheinen, obwohl das Blut in ihnen rot ist.

"Wenn wir eine ähnliche Struktur aufbauen und die resultierende Struktur verwenden können, um chemische oder Umweltinformationen zu erkennen, kann es ein großartiger Farbsensor sein, den wir in unserem täglichen Leben leicht verwenden können", sagte Lee. ein Associate Professor in Bioengineering in Berkeley, in einem Interview mit Healthline.

AdvertisementAdvertisement

Ein viraler Regenbogen

Um seinen Sensor zu erstellen, brauchte Lees Team einen eigenen Baustein. Sie wählten das M13-Virus, das in einem einfachen, sich wiederholenden Muster, das Fasern bildet, an sich selbst haften kann. "Das M13-Virus hat eine physische Form wie ein natürlicher Baustein und kann leicht identische Kopien produzieren", erklärte Lee.

Diese Fasern haben, wie sich herausstellt, kollagenähnliche Eigenschaften. Sie können sich ausdehnen oder zusammenziehen, um ihre Farbe zu ändern, indem sie von Blau zu Grün zu Gelb zu Rot wechseln. Wie es der Zufall will, reagieren die Fasern natürlich auf eine Reihe von chemischen Dämpfen, einschließlich Wasser und Alkohol.

"Die Farbänderung ist für die Chemikalien mit hohem Dampfgehalt so offensichtlich, dass wir selbst mit bloßem Auge Farbveränderungen leicht erkennen können", sagte Lee.

Lesen Sie über einen neuen Sensor, der Ihr Blut in Echtzeit auf Drogen abbildet. »

Lees Team entwickelte eine Smartphone-App mit dem Namen iColour Sensor, die eine Telefonkamera verwendet, um die Farbänderungen zu lesen und festzustellen, wie viel von der gemessenen Chemikalie liegt in der Luft.

AdvertisementAdvertisement

Der Sensor ist nicht nur auf Wasser und Alkohol beschränkt. Um die Flexibilität ihrer Erfindung zu demonstrieren, entwickelte Lees Team das M13-Virus so, dass es eine Stelle enthielt, die empfindlich auf das chemisch explosive TNT reagiert. Wenn TNT-Rauch ausgesetzt wurde, dehnten sich die Fasern schnell aus und wandten sich von dunkelblau zu gelb oder rot.

Der Test war auch ziemlich selektiv - das Team versuchte seinen TNT-sensitiven Test an zwei verwandten, aber nicht explosiven Chemikalien, DNT und MNT. Der iColour Sensor konnte den Unterschied zwischen den gefährlichen und den unschädlichen Chemikalien leicht erkennen.

Obwohl der Test nicht sehr empfindlich genug ist, um TNT im militärischen Bereich zu erkennen, ist Lee zuversichtlich, dass es ein guter Proof-of-Concept-Test ist. Er sagt, die viralen Fasern könnten möglicherweise biotechnologisch bearbeitet werden, um Stellen zu enthalten, die für eine beliebige Anzahl von Toxinen und Mikroben empfindlich sind.

Anzeige

Einen besseren Detektor erstellen

Farbkodierte chemische Detektoren sind einfacher und schneller zu lesen als Sensoren, die nur eine numerische Anzeige anzeigen. Die meisten chemischen Detektoren sind auch teuer in der Herstellung und sind nur für eine kleine Anzahl von Chemikalien empfindlich. Lees Technologie ist billig, schnell und kann an nahezu jede Chemikalie angepasst werden.

Und wir haben Truthähne zu danken.

AdvertisementAdvertisement

"Die Natur bietet eine reiche Quelle der Inspiration", sagte Lee. "Alle natürlichen Produkte, die wir sehen, sind ein Beispiel für [gewinnende Anpassungen für] ihre gegebenen Umgebungen. Nur ein Bruchteil von ihnen wird für wissenschaftliche und ingenieurwissenschaftliche Fächer entdeckt und genutzt. Es gibt viele bemerkenswerte Strukturen und Phänomene, die immer noch darauf warten, entdeckt zu werden. "

Mehr dazu: Ein Gold- und DNA-Cocktail kann rasch auf Malaria und andere Krankheiten screenen.