美国开发商展示了一种可以记录机械变形的设备原型。生活在其中的浮游生物会根据所产生的电压发光,并在光照下自我充电。
甲藻是一组单细胞光合生物,它们使用一只眼睛和一对鞭毛来检测光线并朝它移动。这些是海洋浮游植物的主要代表之一 - 从热带到极地水域。许多物种能够通过水的运动产生生物发光。感觉到它后,整群甲藻照亮了海浪,或者留在了驶入大海的船后面。
这种反应与细胞对机械压力的反应有关,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一组科学家决定利用甲藻的这一特性来制造新的“天然”生物传感器。原型包括被包裹在透明柔性外壳中的活细胞,当感觉被拉伸、压缩或弯曲时会发光。蔡胜强教授和合著者在《自然通讯》杂志上发表的一篇文章中谈到了他。
在与生物学家协商后,科学家们选择了 Pyrocystis lunula 甲藻,将它们放置在各种形状的密封弹性壳中。为了增强细胞所承受的机械应力,在外壳的内表面制作了小突起,从而增强了变形过程中的水流。多亏了这一点,作者设法获得了生物传感器的原型,只要轻轻一碰,它们就会真正亮起来。科学家们还证明,磁铁可以放置在设备内部,然后在外部场的影响下它们移动并发光。
弹性聚合物聚二甲基硅氧烷用作壳。该材料是在具有使用激光制成的微孔的基质上制成的,因此他也保留了这些孔。它们捕获细胞和大型生物分子,但确保氧气和其他气体的交换。多亏了这一点,设备内的甲藻仍然活着,并且为了“充电”,它们足以留在光线下。光合作用将有助于恢复用于发光的资源。
否则,创建的原型非常简单,不需要任何维护。“我们把文化带进来,这就是它的终点,”蔡教授说。“当它们在阳光下充电时,它们可以一次又一次地使用至少一个月。无需更新解决方案等。每台设备都是一个小的生命生态系统。”
现在科学家们正计划改进原型——特别是获得这样的结构,以便活细胞可以直接整合到其中。这将使设备更加可靠和通用。在未来的某一天,它们可能会在海洋监测系统、水下机器人等领域得到应用,或者只是提供照明而不需要电力。