Из программируемых бактерий сделали тачпад

Инженеры сконструировали сенсор давления на основе бактериальных колоний, покрытых золотом. Слой проводника на поверхности колоний регулируется веществом-индуктором, которое заставляет бактерий синтезировать поверхностный белок, способный связывать золотые наночастицы. Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Направление науки, известное под названием синтетическая биология, среди прочего занимается созданием программируемых организмов (обычно это бывают бактерии), в которых нужное свойство можно включать и выключать. Примером таких организмов могут быть бактерии-сенсоры, которые начинают светиться в ответ на обнаружение какого-либо вещества, например, тротила.

В новой работе синтетические биологи из университета Дьюка в сотрудничестве с инженерами использовали таких программируемых бактерий для создания сенсора давления.

Бактериальные колонии обладают свойством вязкоупругости, а значит, хорошо подходят в качестве «наполнителя» для сенсора. Если покрыть колонии проводящим материалом и к проводящему слою подсоединить электроды, из колоний получатся контакты, при замыкании которых вся конструкция будет проводить ток.

Для реализации этого принципа биологам нужно было придумать, как покрыть колонии проводником. Задача была решена с использованием генномодифицированных бактерий, которые под действием индуктора начинали синтезировать амилоидный белок, представленный на поверхности, с довеском, позволяющим «зацепиться» на нем золотым наночастицам. В зависимости от концентрации индуктора плотность проводящего слоя можно было изменять.

Бактериальные колонии нужной куполообразной формы выращивали на пористой мембране на поверхности питательной среды и покрывали золотом. К бактериальным «контактам» подсоединяли электроды, которые медными проводками были соединены со станцией, генерирующей постоянное напряжение. Две таких мембраны складывали «лицом» друг к другу и прокладывали тонким слоем силикона. Эта конструкция и представляла собой сенсор. При надавливании контакты соединялись и проводили электричество. Исследователи показали, что показания амперметра согласуются с силой надавливания, значит конструкция является достаточно чувствительной. Сенсор также использовали в простейшем устройстве, где сила надавливания коррелировала с яркостью лампочки.

Конечно, хранится и работает бактериальный тачпад недолго, но ученым было важно показать реализуемость принципа на практике. Авторы работы отмечают, что подобные устройства и гибридные материалы с использованием бактерий могут найти применение в медицине и биотехнологии.

Ранее мы рассказывали про сенсорный дисплей, реагирующий на влажность и про проводящую краску, позволяющую превращать любые поверхности в сенсорные.