Znajdź zawartość

Dwa-trzy metry pod powierzchnią pustyni Atakama, która należy do najsuchszych obszarów na świecie, tętni życie. Występujące tam archeony i bakterie muszą sobie radzić bez dostępu do tlenu i światła słonecznego, ale wody i pokarmu im tam nie brakuje. Bakteryjna oaza została odkryta przez naukowców z hiszpańskiego Centrum Astrobiologii i chilijskiego Universidad Católica del Norte. Użyto do tego wykrywacza oznak życia SOLID. Ukuliśmy nazwę oaza mikrobów, ponieważ znaleźliśmy mikroorganizmy rozwijające się w habitatach obfitujących w halit [będący głównie chlorkiem sodu] i inne wysoce higroskopijne materiały, np. anhydryt - wyjaśnia koordynator projektu Victor Parro. Minerały, na których występują bakterie, podlegają rozpływaniu, czyli adsorpcji wody z atmosfery przez ciało stałe, w wyniku której powstaje stężony roztwór ciała stałego. Początkowo w wyniku kondensacji powstaje film wody o grubości zaledwie kilku mikronów. SOLID (od ang. Signs of Life Detector) powstał z myślą o przyszłych misjach badawczych na Marsie. Najważniejszym elementem wykrywacza jest chip (LDChip), w którym znajduje się ok. 450 przeciwciał do identyfikowania DNA, cukrów czy białka. Po pobraniu próbki następuje inkubacja, a na końcu pojawia się obraz, gdzie ewentualne jasne punkty wskazują na obecność określonych związków albo mikroorganizmów. Próbki pobierano do głębokości 5 metrów. Odkrywane organizmy fotografowano pod mikroskopem elektronowym. Ze stanu uśpienia można je było wyrwać, dolewając nieco wody.

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.

Firma uruchomiona przez naukowców z holenderskiego Uniwersytetu Twente opublikowała wyniki prac nad przenośnym detektorem pozwalającym na wykrywanie niemal dowolnych cząstek biologicznych zawieszonych w roztworze. Aparat działa w oparciu o analizę światła przechodzącego przez badaną próbkę. Sercem wynalazku jest tzw. laboratorium na szkiełku (ang. lab on a chip), czyli płytka, w której wydrążono rząd równoległych względem siebie kanalików. Wnętrze każdego z nich zostało pokryte warstwą przeciwciał zdolnych do wybiórczego wiązania cząstek biologicznych wchodzących w skład komórek mikroorganizmów lub cząstek wirusowych. Tak przygotowany układ jest następnie "ładowany" próbką krwi, śliny lub dowolnej innej wydzieliny ciała. O tym, czy badany materiał zawiera poszukiwane cząsteczki, można dowiedzieć się już po pięciu minutach od umieszczenia próbki w aparacie. Odczytu dokonuje się za pomocą układu optycznego złożonego z lasera oraz matrycy CCD - urządzenia znanego głównie z zastosowania jako detektor światła w cyfrowych aparatach fotograficznych. O obecności poszukiwanych cząsteczek, związanych przez przeciwciało znajdujące się na ściankach kanalika, świadczy zmiana właściwości fali świetlnej przenikającej przez miniaturowe "laboratorium". Autorzy urządzenia chwalą się, że pozwala ono na wykrycie pojedynczej cząstki wirusowej(!) w badanej próbce. Aparat umożliwia także precyzyjny pomiar stężenia poszukiwanych molekuł. Co więcej, dzięki odpowiedniemu dobraniu przeciwciał lub innych cząsteczek zdolnych do wychwytywania poszukiwanych substancji, możliwe jest szybkie dostosowanie aparatu do wykrywania niemal dowolnych cząsteczek. Aby zoptymalizować prace nad rozwojem wynalazku, Uniwersytet Twente uruchomił tzw. spin-off, czyli wyspecjalizowaną firmę zatrudniającą naukowców pracujących wcześniej w ramach uczelnianego projektu badawczego. Jak szacują założyciele spółki, rynkowy debiut aparatu może nastąpić już pod koniec 2010 roku.