מאת: אופיר מרום
תמונה מאת Ltshears, cc 3.0
חיישנים שפועלים ע"י שינוי צבע נוחים יותר לשימוש ולקריאה מאשר חיישנים ביולוגים קונבנציונליים המבוססים על טכנולוגיות אחרות. עם זאת, חיישנים אחרים מסוג זה המפותחים בעולם, יכולים רק לזהות מגוון מצומצם של חומרים כימיים, ולדברי החוקרים, הם יכולים להיות קשים מאוד לייצור. "המערכת שלנו נוחה, וזולה לבניה" טוען פרופסור לי. בעזרת המערכת שפותחה, טוענים החוקרים, יוכלו טלפונים חכמים שהותאמו לכך, לזהות חומר כימי. כדי לעצב את עור התרנגול באופן מלאכותי, פיתח צוות החוקרים טכניקה חדשנית לבניית ננו-מבנים הדומים לסיבי הקולגן. החוקרים מצאו דרך לגרום לבקטריופאג'ים מסוג M13, וירוסים שפירים עם צורה שדומה מאוד לסיבי קולגן, להתארגן באופן עצמאי לתבניות שניתן לתכנן אותן מראש. החוקרים מצאו כי כמו סיבי קולגן, צרורות של ננו-מבנים סינתטיים אלה התרחבו והתכווצו ובכך שינו את צבעם. עם זאת, המנגנון המדויק לתופעה זאת עדיין לא ברור. ההערכה היא, שהכמות הקטנה של מים בתוך הבקטריופאג'ים מגיבה למולקולות של החומרים הנדיפים.
החיישן הביולוגי החדש נחשף למגוון רחב של תרכובות אורגניות נדיפות כמו גם לאדים של חומר הנפץ TNT, בריכוזים של עד ppb300 (חלקים למיליארד). החוקרים מצאו כי הווירוסים תפחו במהירות, וכתוצאה מכך נוצרו דפוסי צבע ספציפיים ששימשו כ-"טביעות אצבע", המאפשרות להבחין בין הכימיקלים השונים שנבדקו. עוד הראו החוקרים כי ניתן להגביר את הרגישות של החיישן לחומרים ספציפיים ע"י שינוי גנטי בדנ"א של הבקטריופאג' .M13 כמו כן, נמצא שהחיישן יכול לתת גם אינדיקציה על שינויים בלחות היחסית, בכך שהוא הופך אדום כשהאוויר לח וכחול יותר כשהאוויר יבש.
בארץ אנו שואלים את תרנגולי ההודו מתי פורים. בארה"ב, כל שנה, חונן הנשיא תרנגול הודו בחג ההודיה וביפן וקוריאה הם נקראים בשם "ציפור שבע הפנים" בשל יכולת שינוי הצבע שלהם. בעתיד, מקווים החוקרים שהטכנולוגיה שפותחה בהשראת ציפור רב גונית זאת תתפתח ותבשיל לכך שתוכל לשמש לטובת בדיקות נשימה לגילוי סרטן ומחלות אחרות.
למקור הידיעה
כשתרנגול הודו כועס או מתרגש, צבע ראשו
משתנה מאדום ללבן וכחול. מהנדסים מאוניברסיטת ברקלי חושבים שאפשר להשתמש במנגנון
הזה לייצור חיישנים חדשניים לזיהוי חומרים נדיפים. איך הם עושים זאת?
תרנגולי הודו הן ציפורים בעלות גוף גדול וראש
קטן. ראשו וצווארו של התרנגול קרחים. אזור זה מכוסה בעור רפוי ומקומט, ומבעד
למקורו ולאורך צווארו של התרנגול משתפלת שקית עור, שצבעה בדרך כלל אדום. לעיתים מנופף
תרנגול ההודו בכנפיו בחוזקה, וקפלי העור הופכים מאדומים לכחולים ולבנים בשל זרימת
הדם. התופעה
הזאת מתאפשרת הודות למערך צפוף של כלי דם שבתוכו שזורים צרורות של סיבי קולגן. החוקרים
טוענים כי המרווח בין סיבי הקולגן משתנה כאשר כלי הדם מתנפחים או מתכווצים, תלוי אם
הציפור נרגשת או כועסת... סכום הרווחים בין הסיבים משנה את הדרך שגלי אור מפוזרים,
ודבר זה משנה את הצבעים של ראש התרנגול כפי שאנו רואים אותם. קבוצת מחקר מאוניברסיטת
ברקלי, בהובלתו של פרופסור סונג-ווק לי (Seung-Wuk Lee), הצליחה לחקות את היכולת של תרנגולי ההודו
לשנות צבע כדי לבנות חיישנים שיכולים לזהות חומרים כימיים נדיפים. חיישנים שפועלים ע"י שינוי צבע נוחים יותר לשימוש ולקריאה מאשר חיישנים ביולוגים קונבנציונליים המבוססים על טכנולוגיות אחרות. עם זאת, חיישנים אחרים מסוג זה המפותחים בעולם, יכולים רק לזהות מגוון מצומצם של חומרים כימיים, ולדברי החוקרים, הם יכולים להיות קשים מאוד לייצור. "המערכת שלנו נוחה, וזולה לבניה" טוען פרופסור לי. בעזרת המערכת שפותחה, טוענים החוקרים, יוכלו טלפונים חכמים שהותאמו לכך, לזהות חומר כימי. כדי לעצב את עור התרנגול באופן מלאכותי, פיתח צוות החוקרים טכניקה חדשנית לבניית ננו-מבנים הדומים לסיבי הקולגן. החוקרים מצאו דרך לגרום לבקטריופאג'ים מסוג M13, וירוסים שפירים עם צורה שדומה מאוד לסיבי קולגן, להתארגן באופן עצמאי לתבניות שניתן לתכנן אותן מראש. החוקרים מצאו כי כמו סיבי קולגן, צרורות של ננו-מבנים סינתטיים אלה התרחבו והתכווצו ובכך שינו את צבעם. עם זאת, המנגנון המדויק לתופעה זאת עדיין לא ברור. ההערכה היא, שהכמות הקטנה של מים בתוך הבקטריופאג'ים מגיבה למולקולות של החומרים הנדיפים.
החיישן הביולוגי החדש נחשף למגוון רחב של תרכובות אורגניות נדיפות כמו גם לאדים של חומר הנפץ TNT, בריכוזים של עד ppb300 (חלקים למיליארד). החוקרים מצאו כי הווירוסים תפחו במהירות, וכתוצאה מכך נוצרו דפוסי צבע ספציפיים ששימשו כ-"טביעות אצבע", המאפשרות להבחין בין הכימיקלים השונים שנבדקו. עוד הראו החוקרים כי ניתן להגביר את הרגישות של החיישן לחומרים ספציפיים ע"י שינוי גנטי בדנ"א של הבקטריופאג' .M13 כמו כן, נמצא שהחיישן יכול לתת גם אינדיקציה על שינויים בלחות היחסית, בכך שהוא הופך אדום כשהאוויר לח וכחול יותר כשהאוויר יבש.
בארץ אנו שואלים את תרנגולי ההודו מתי פורים. בארה"ב, כל שנה, חונן הנשיא תרנגול הודו בחג ההודיה וביפן וקוריאה הם נקראים בשם "ציפור שבע הפנים" בשל יכולת שינוי הצבע שלהם. בעתיד, מקווים החוקרים שהטכנולוגיה שפותחה בהשראת ציפור רב גונית זאת תתפתח ותבשיל לכך שתוכל לשמש לטובת בדיקות נשימה לגילוי סרטן ומחלות אחרות.
למקור הידיעה
