Znajdź zawartość

Kurkumina ma zostać podstawą tanich wykrywaczy materiałów wybuchowych. Abhishek Kumar z University of Massachusetts, twórca zaskakującego rozwiązania, tłumaczy, że wystarczy nadać barwnikowi właściwości fluorescencyjne. Wtedy można się posłużyć spektroskopią fluorescencji. Gdy z kurkuminą zwiążą się np. cząsteczki trotylu (TNT), po oświetleniu zmienią się właściwości emitowanego przez nią światła. Amerykanie zaprezentowali wyniki swoich badań na konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Fizyki. Jeśli mamy gram TNT i będziemy próbkować miliard cząsteczek powietrza z losowo wybranych części pokoju, znajdziemy 4 do 5 cząsteczek TNT – to przyczyna, dla której tak trudno wykryć trotyl. Amerykański Departament Stanu szacuje, że na świecie zagraża ludziom ok. 60-70 mln min lądowych. Potrzebujemy więc przenośnego, rozmieszczalnego w terenie wykrywacza. Powinien być tani, bardzo czuły i łatwy w obsłudze. Na to, że kurkuminę można wykorzystać w takim urządzeniu, zespół Kumara wpadł zupełnie przez przypadek. Naukowcy skupiali się bowiem na biologicznych zastosowaniach substancji i poszukiwali metod zwiększenia rozpuszczalności w wodzie. Wtedy pomyśleli o wykorzystaniu jej właściwości optycznych. Na początku przeprowadzono reakcję chemiczną, w wyniku której do kurkuminy przyłączono grupy boczne wiążące się preferencyjnie z cząsteczkami materiału wybuchowego. By zachodziło świecenie, kurkumina musi znajdować się w roztworze. Jeśli ciecz podda się odparowaniu, traci swoje właściwości fluorescencyjne. Amerykanie wpadli więc na pomysł, by wykorzystać poli(dimetylosiloksan), PDMS. Jest on gęsty i lepki w temperaturze pokojowej, dlatego zapobiega ewaporacji. Na szklaną płytkę naniesiono bardzo cienką warstwę PDMS. Później akademicy posłużyli się LED-ami, które włączano i po jakim czasie wyłączano. Film jarzył się na zielono, a w obecności materiałów wybuchowych światło stawało się przytłumione. Podczas testów filmy wykrywały stężenia materiałów wybuchowych rzędu 80 części na miliard. Do wykrywania min urządzenie musi być czulsze, trzeba zatem zmodyfikować grupy dołączone do kurkuminy. Naukowcy uważają, że wykorzystanie macierzy czujników reagujących na różniące się nieznacznie barwy światła pozwoli wykrywać całą gamę materiałów wybuchowych.

Terroryści zawsze byli o krok przed służbami policyjnymi, a dziś, kiedy zagrożenie terroryzmem wzrasta, technologia pozwala im być nawet o dwa kroki do przodu. Olbrzymie kłopoty sprawia wykrywanie ładunków wybuchowych - dziś nikt nie używa tradycyjnych materiałów, a rozwój chemii pozwala stosunkowo łatwo sporządzić silne i trudno wykrywalne materiały wybuchowe z substancji powszechnie dostępnych w sklepach chemicznych. Jednym z takich materiałów jest nadtlenek acetonu (najczęściej używaną postacią jest triacetonetriperoxide, TATP), uzyskiwany w prostej reakcji utleniania acetonu nadtlenkiem wodoru. Związek ten jest trudny do wykrycia większością tradycyjnych, chemicznych metod: nie paruje intensywnie, nie ulega jonizacji, nie absorbuje ultrafioletu, nie fluoryzuje. Urządzenia do jego wykrywania są wielkie i nieporęczne nawet jako detektory stacjonarne, ponadto są wrażliwe na zmiany wilgotności, ślady innych środków chemicznych (jak detergenty), itd. To czyli TATP niemal idealnym środkiem do sporządzenia przysłowiowej bomby w bucie. Tak przynajmniej było do tej pory, bowiem bardzo skuteczne i efektywne urządzenie do wykrywania nadtlenku acetonu skonstruowali Kenneth Suslick oraz Hengwei Lin z University of Illinois w Urbana-Champaign. Ich kolorymetryczna matryca pozwoli wykryć TATP już w stężeniu dwóch cząsteczek na miliard. Składa się ona z 16 kropek różnokolorowych pigmentów naniesionych na obojętną, plastikową błonę. Specjalny, kwasowy katalizator rozkłada cząsteczki TATP na łatwo wykrywalne substancje, powodujące zmianę koloru pigmentów, od razu stosownie do stężenia. Do analizy zmian pigmentów wystarcza zwykły stołowy skaner lub kamera cyfrowa oraz odpowiednie oprogramowanie. Technologia nie tylko pozbawiona jest wad dotychczasowych rozwiązań, ale jest również bardzo tanie, a matryca z pigmentami posiada długi termin ważności, a urządzenie łatwo zaprojektować w wersji przenośnej, pozwalającej szybko skontrolować np. bagaż podręczny, czy wnętrze samolotu. Inżynierowie z University of Illinois skonstruowali zresztą pierwszy, przenośny egzemplarz, korzystając z elementów dostępnych w sklepie.

Kiedy ludzie szukają rzadkich obiektów, np. broni i materiałów wybuchowych w bagażu podróżnych czy guzów w tkankach chorego, mają kłopot z ich wypatrzeniem. Prawdziwa jest też odwrotna zależność. Jeśli z czymś stykamy się często, widzimy to wszędzie, nawet tam, gdzie naprawdę się nie pojawia (Current Biology). Jak wyjaśnia Jeremy Wolfe z Harvardzkiej Szkoły Medycznej, znajdziemy więcej z 20 ukrytych sztuk broni, przeszukując 40 walizek niż przeglądając zawartość dwóch tysięcy plecaków. Naprawdę chcemy zrozumieć, czemu się tak dzieje. Ma to znaczenie zarówno dla przeglądania bagażu na lotniskach (nawet najbardziej zaawansowany skaner nie działa bowiem bez pomocy człowieka), jak i dla przeglądania wyników badań mammograficznych, prześwietleń rtg. itp. Interpretacji może dokonać wyłącznie człowiek, musimy więc dokładnie prześledzić, jak wyglądają i jak działają typowe dla naszego gatunku mechanizmy wyszukiwania. Zespół Wolfe'a współpracował z Laboratorium Bezpieczeństwa Transportowego amerykańskiego Departamentu Bezpieczeństwa Krajowego. To od jego pracowników naukowcy otrzymali zdjęcia pustych walizek oraz przedmiotów, które się w nich zwykle znajdują. Mamy oprogramowanie, które pakuje torby. Bierze pustą, wrzuca do środka trochę ubrań oraz może kilka drobiazgów i na tym kończy lub dodaje broń palną bądź nóż. Komputer postępował tak w 50 lub w 2% przypadków. Następnie Amerykanie poprosili 13 chętnych o wyszukiwanie w bagażu niebezpiecznych narzędzi. Okazało się, że ludzie z większym prawdopodobieństwem znajdowali noże i pistolety, gdy w torbach poupychano ich dużą liczbę. Mieli jednak spory problem z wytropieniem groźnych obiektów, kiedy program zaniżył częstotliwość ich występowania. Gdy pojawiały się w połowie przypadków, [...] wolontariusze pomijali jedynie 7% obiektów. Jeśli występowały w 2% prób, wskaźnik pomijania wzrastał do 30% – podsumowuje Wolfe.

Usuwanie zanieczyszczeń materiałami wybuchowymi jest wyjątkowo trudnym zadaniem. Dzięki transgenicznym roślinom, które dysponują enzymem rozkładającym RDX, zwany potocznie heksogenem, powinno się to jednak wkrótce zmienić (Journal of Biological Chemistry). RDX (ang. royal demolition explosive) jest kruszącym materiałem wybuchowym. Po dodaniu do niego plastyfikatorów można uzyskać m.in. C-4 i semtex. Jakiś czas temu badacze z University of York odkryli bakterie, dla których RDX jest pożywką i źródłem energii. Pozwoliło im to uzyskać rośliny pobierające heksogen z gleby i rozkładające go. "Gwiazdą" tego procesu jest enzym XplA. Biologiczny proces usuwania zanieczyszczeń RDX już istnieje, lecz teraz musimy znaleźć sposoby robienia tego samego szybciej i na wymaganą skalę. Nasze studium znacznie poprawia rozumienie budowy enzymu i jest ważnym krokiem naprzód w wykorzystaniu jego niezwykłych właściwości – wyjaśnia dr Gideon Grogan. Profesor Neil Bruce z Centrum Nowych Produktów Rolniczych zaznacza, że RDX jest toksyczny i wykazuje potencjalne działanie rakotwórcze, dlatego tak ważne jest opracowanie metod zapobiegania skażeniu gleby i wód. Dużym sukcesem na tej drodze jest uzyskanie wzmiankowanych roślin, ale technikę tę trzeba jeszcze dopracować.

Kierowany przez Kima Min-Kyu zespół naukowców z Korei Południowej, a konkretnie z Seulskiego Uniwersytetu Narodowego, rozpoczyna komercyjne klonowanie psów wykrywających narkotyki. W zeszłym miesiącu naukowcy podpisali porozumienie ze służbami celnymi. Z oczywistych względów nie ujawniono szczegółów współpracy. Zapotrzebowanie na psy wykrywające substancje psychoaktywne i materiały wybuchowe wzrosło po ataku na WTC we wrześniu 2001 roku. Koreańczycy pobrali już ponoć komórki somatyczne (nazywane inaczej wegetatywnymi) i zamierzają rozpocząć klonowanie jeszcze w lipcu lub w sierpniu. Szczeniąt można się spodziewać najwcześniej pod koniec roku. W najbliższej przyszłości planujemy założenie na Seulskim Uniwersytecie Narodowym centrum klonowania cennych psów, takich jak psy przewodnicy czy zwierzęta wykrywające narkotyki – powiedział Min-Kuy w wywiadzie udzielonym dziennikowi Korea Times. Kim Min-Kyu jest znanym naukowcem. Brał m.in. udział w eksperymentach, w wyniku których w 2005 roku sklonowano pierwszego psa. Był nim chart afgański o imieniu Snuppy. W zeszłym roku sklonował 3 inne psy. Jego osiągnięcia nie doczekały się należnego rozgłosu, ponieważ współpracował z oskarżonym o sfałszowanie wyników badań nad klonowaniem ludzkich komórek macierzystych Hwangiem Woo-Sukiem.

Biotechnolodzy zmienili drożdże piwowarskie w taki sposób, że w kontakcie ze składnikiem min lądowych zaczynają się jarzyć na zielono. Po zmodyfikowaniu Saccharomyces cerevisiae, czyli drożdże wykorzystywane w piekarnictwie i piwowarstwie, reagują na znajdujące się w powietrzu cząsteczki DNT: 2,4-dinitrotoluenu. DNT to materiał resztkowy pozostający po produkcji wybuchowego TNT. Psy wyszkolone do wykrywania materiałów wybuchowych wyczuwają najprawdopodobniej właśnie 2,4-dinitrotoluen. Grzybom wszczepiono gen szczura. Dzięki temu powierzchnia komórki reagowała na obecność DNT. Drugim wprowadzonym genem był gen fluorescencji. Wzrokową wskazówką, że sztuczny nos działa, było jarzenie się na zielono w zetknięciu z 2,4-dinitrotoluenem. Biotechnolodzy z zespołu Danny'ego Dhanasekarana ze Szkoły Medycznej Temple University uważają, że wynaleźli przydatny dodatek do już istniejących bioczujników, wykorzystujących żywe organizmy do wykrywania biologicznej lub chemicznej broni masowego rażenia (Nature Chemical Biology).