Künstlerische Darstellung des neuen innovativen Schnüffel-Sensors. Illustration: University of Massachusetts Amherst, Informationen zu Creative Commons (CC) Lizenzen, für Pressemeldungen ist der Herausgeber verantwortlich, die Quelle ist der Herausgeber
Bio Nanodrähte erschnüffeln Krankheiten, manipulierte Bakterien von Forschern der #University of #Massachusetts Amherst Amherst sollen #Diagnostik revolutionieren
Amherst, 24. Februar 2023
Elektrisch leitfähige Drähte, die von Bakterien hergestellt werden, sollen die medizinische Diagnostik revolutionieren. Laut den Entwicklern der University of Massachusetts Amherst (U Mass Amherst) können sie #Krankheiten erschnüffeln, die sich durch eine besondere Zusammensetzung der Atemluft verraten. Vorerst schaffen sie es, #Ammoniak zu identifizieren, das oft bei Menschen mit einer Nierenerkrankung auftritt. Die Drähte haben laut den Forschern Derek Lovley und Jun Yao einen Durchmesser von nur wenigen #Nanometern.
Sensoren in der Nase als Vorbild
»Menschliche #Nasen haben Hunderte von Rezeptoren, die jeweils auf ein bestimmtes Molekül reagieren. Sie sind wesentlich empfindlicher und effizienter als jedes mechanische oder chemische Gerät, das entwickelt werden könnte. Wir fragten uns, wie wir das biologische Design selbst nutzen könnten, anstatt uns auf ein synthetisches Material zu verlassen«, sagt Yao. Die Antwort lieferte das Bakterium Geobacter sulfurreducens, das die beiden Experten schon genutzt haben, um ein kleines Kraftwerk zu bauen, das von menschlichem Schweiß angetrieben wird.
Das Gen, das für den Nanodrahtbau relevant ist, haben die Experten aus dem #Bakterium extrahiert und auf das Bakterium Escherichia coli übertragen – nicht, ohne es zuvor ein wenig verändert zu haben. Die #Wissenschaftler pflanzten zusätzlich ein Gen ein, das empfindlich auf Ammoniak reagiert. Dieses zur Drahtfabrik umfunktionierte Bakterium ließen sie Nanodrähte spinnen, die bei Kontakt mit winzigen Spuren von Ammoniak ihre Leitfähigkeit für elektrischen Strom ändern. Diese registriert ein #Chip, mit dem die Forscher den Draht in Kontakt gebracht hatten.
Hunderte verschiedene #Gerüche
Ammoniak muss nicht der einzige Duft bleiben, auf den Chips mit Nanodrähten reagieren, die von Bakterien gesponnen werden. »Wir können auch Peptide einbauen, die auf andere Düfte reagieren. Und auch Sensoren sind herstellbar, die hunderte verschiedene Gerüche erschnüffeln, um alle Arten von Gesundheitszuständen zu überwachen«, sagt Ko-Entwickler Toshiyuki Ueki. Anders als herkömmliche elektronische Geräte, die nach Gebrauch oft Schrott sind, sind die von Bakterien hergestellten Nanodrähte keine Belastung für die #Umwelt, wenn sie nicht mehr gebraucht werden. Sie werden biologisch komplett abgebaut.
