Znajdź zawartość

Choć produkcja i ustawienie pojedynczej miny przeciwpiechotnej kosztuje zaledwie kilkadziesiąt dolarów, jej usunięcie jest znacznie droższym i trudniejszym przedsięwzięciem. Na szczęście detekcja pozostawionych w ziemi ładunków może być już niedługo znacznie prostsza. Wszystko dzięki specjalnemu szczepowi bakterii opracowanemu przez badaczy z Uniwersytetu w Edynburgu. Zespół studentów pod opieką dr. Alistaira Elficka wykorzystał do realizacji swojego projektu bakterie Rhodococcus rhodochrous. Młodzi naukowcy zmodyfikowali je tak, by wytwarzały światło w reakcji na obecność trinitrotoluenu (TNT) - związku używanego w większości konwencjonalnych ładunków wybuchowych. Swoje właściwości bakterie opracowane na szkockiej uczelni zawdzięczają zmodyfikowanemu genowi kodującemu enzym zdolny do rozkładania TNT. Naturalną wersję tej sekwencji wzbogacono o zaprojektowany komputerowo i zsyntetyzowany in vitro promotor, czyli sekwencję decydującą o jej aktywności. Dzięki zmianie budowy promotora udało się zwiększyć swoistość całego systemu, dzięki czemu nie daje on fałszywych sygnałów o wykryciu TNT np. w reakcji na wysokie stężenia azotanów. Problem taki pojawiał się w ostatnich latach podczas testowania kilku innych szczepów mikroorganizmów mających spełniać podobne zadania. Syntetyczny promotor i gen rozkładający TNT połączono z zestawem genów, których aktywność pozwala na wytwarzanie światła widzialnego. Ostatecznym efektem działania całego układu jest wyraźne, dostrzegalne gołym okiem świecenie w reakcji na obecność TNT w glebie. Jak ocenia dr Elfick, mikroorganizmy opracowane przez jego podopiecznych mogłyby być np. rozpylane z samolotów na pola minowe. Po kilku godzinach wystarczyłoby wykonać zdjęcia badanego obszaru i przekazać je oddziałowi saperów, którzy z łatwością namierzyliby miny i rozbroili je. Metoda taka byłaby bez porównania szybsza, tańsza i bezpieczniejsza od sposobów stosowanych obecnie, opierających się m.in. na wykrywaczach metalu, a nawet na metalowych tyczkach wbijanych w ziemię. Zdaniem kierownika projektu system opracowany przez jego podopiecznych wymaga jeszcze wielu poprawek. Gdyby jednak udało się doprowadzić wynalazek do stanu używalności w warunkach polowych, jego stosowanie mogłoby oznaczać prawdziwy przełom w walce o rozbrojenie pól minowych w wielu krajach świata.

Niewielki detektor zasilany przez elementy żywych komórek może służyć do wykrywania substancji wybuchowych - twierdzą badacze z Uniwersytetu St Louis. Pomysłowy projekt zaprezentowano na łamach czasopisma Journal of the American Chemical Society. Źródłem energii dla tego interesującego miniurządzenia jest kwas pirogronowy, zaś elementem pozwalającym na jej uzyskanie są mitochondria - centra energetyczne komórek, odpowiedzialne za wytwarzanie wewnątrzkomórkowych nośników energii chemicznej. Prawidłowo funkcjonujące mitochondria utleniają kwas pirogronowy, a jednym z produktów tej reakcji są jony wodorowe H+. Ponieważ posiadają one ładunek elektryczny, zmiana ich stężenia może być traktowana jako przepływ prądu elektrycznego. Pomiar napięcia wytwarzanej elektryczności można wobec tego wykorzystać do określenia poziomu aktywności mitochondriów. Działanie centrum energetycznego komórki można łatwo zablokować za pomocą antybiotyku oligomycyny. Prowadzi to do obniżenia aktywności elektrycznej mitochondrium. Oddziaływanie oligomycyny można jednak zneutralizować, np. za pomocą nitrobenzenu - jednego ze związków organicznych, stosowanego często jako materiał wybuchowy. Właśnie tę chemiczną "konkurencję" wykorzystano do opracowania sensora. Głównym elementem urządzenia jest elektroda pokryta mitochondriami, zanurzona w pożywce zawierającej kwas pirogronowy i oligomycynę. Do roztworu dodaje się następnie próbkę podejrzewaną o obecność ładunku wybuchowego. Aby potwierdzić lub odrzucić prawdopodobieństwo występowania niebezpiecznej substancji, wystarczy prosty pomiar napięcia prądu elektrycznego wytwarzanego przez mitochondria. Autorem prototypu jest dr Shelley Minteer, pracująca dla Uniwersytetu St Louis. Jak twierdzi badaczka, prace jej zespołu pozwoliły na stworzenie detektora zdolnego do wykrycia nitrobenzenu w stężeniu zaledwie dwóch cząsteczek na bilion (1012). Co więcej, jak mówi sama autorka, powinniśmy być w stanie wykryć wszystkie organiczne związki wybuchowe z grupą nitrową [NO2]. Badania mogące potwierdzić to przypuszczenie już trwają.