Нов биосензор: сам се напојува со енергија, открива и убива бактерии за да ја направи водата безбедна за пиење

Истражувачи развија нов биосензор кој самиот се напојува со енергија и може да ги открие бактериите од видот ешерихија коли во водата за пиење и да ги уништи на самото место. Ова откритие може да има огромно влијание врз обезбедувањето безбедна вода за пиење во светот.

Традиционалните методи, како што се култивирање или полимеразна верижна реакција, одземаат многу време и труд. За нив е потребна и специјализирана опрема и обучен персонал.

Биосензорите (уреди што користат живи организми или биолошки молекули) се побрзи, но имаат потреба од надворешни извори на енергија за да функционираат. Тие, исто така, можат да се деградираат со текот на времето. Новиот сензор, сепак, решава многу од овие прашања со распоредување на три главни компоненти за да генерира сопствена енергија.

Три компоненти

Првата обезбедува енергија за сензорот со користење ензими за производство на електрична енергија од биохемиски реакции. Таа користи гликоза оксидаза за разградување на гликозата, произведувајќи електрони (електрична енергија) и водород пероксид. Сепак, овој ензим ја губи стабилноста со текот на времето.

За да се реши ова, тимот ја инкапсулирал во шуплива метално-органска рамка наречена „ЗИФ-8“, која штити од оштетување со текот на времето и ја одржува ефикасноста и стабилноста под различни услови.

Втората компонента е употребата на антитела наречени аптамери во биосензорот. Овие кратки нишки на ДНК можат конкретно да се врзат за делови од надворешноста на ешерихија коли. Според тимот, аптамерите се поврзани со сребрените наночестички кои спречуваат гликозата да стигне до ензимот додека не се открие присуство на ешерихија коли.

Кога е присутна бактеријата, аптамерот се врзува за неа предизвикувајќи реакција на силика (силициум диоксид) бариерата, дозволувајќи гликозата да стигне до ензимот. Реакцијата на оксидација произведува електрони генерирајќи електричен сигнал кој го потврдува присуството на бактерии.

Третата компонента е механизам за елиминација на бактерии што ги убива сите клетки на ешерихија коли што ги наоѓа сензорот. Ова се постигнува со користење одредена доза на водород пероксид. Ова ги оксидира сребрените наночестички, ослободувајќи сребрени јони, познати по своите антибактериски својства. Тие се толку ефикасни што можат да убијат 99,9 отсто од бактериите за само неколку часа.

Ефикасно и стабилно

Истражувачите известуваат дека новиот сензор е многу чувствителен и може да открие ешерихија коли при екстремно ниски концентрации.

Кога бил тестиран, новиот биосензор успешно ја диференцирал ешерихија коли од другите бактерии како стафилококус ауреус и салмонела. Исто така, било откриено дека тој останува функционален за повеќекратна употреба, дури и неколку дена по складирањето. По тестирањето на вистинските примероци на морска вода, тој покажал 91,06 отсто до 101,9 отсто точност на откривање, додека задржа 90 отсто функционалност по пет циклуси на употреба.

Важно е да се напомене дека иако резултатите се ветувачки, студијата покренува прашања за приспособливост и долгорочна употребливост. На пример, сребрените јони, иако ефикасни во убивањето бактерии, можат да се акумулираат во околината и потенцијално да им наштетат на корисните микроорганизми.

Извор: interestingengineering.com

Фото: Freepik