Registrering af udenjordisk liv ved hjælp af mekaniske nanosensorer

At lede efter liv på andre planeter er ikke ligetil. Det afhænger normalt af kemisk påvisning, som kan være begrænset eller endda helt irrelevant for fremmed biologi. På den anden side, bevægelse er et træk ved alt liv, og kan bruges til at identificere mikroorganismer uden behov for kemisk forudgående viden. EPFL-forskere har nu udviklet en ekstremt følsom, men enkel bevægelsesdetektor, der let kan bygges ved at tilpasse allerede eksisterende teknologi. Systemet har vist sig nøjagtigt med påvisning af bakterier, gær, og endda kræftceller, og betragtes som hurtig test af lægemidler og endda påvisning af udenjordisk liv. Værket er offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ).

Giovanni Dietler, Sandor Kasas og Giovanni Longo på EPFL har udviklet en bevægelsesdetektor, der bruger en nano-størrelse cantilever til at registrere bevægelse. En cantilever er i det væsentlige en bjælke, der kun er forankret i den ene ende, med den anden ende bærende en belastning. Udkragningsdesignet bruges ofte med broer og bygninger, men her implementeres det på mikrometerskalaen, og omkring 500 bakterier kan deponeres på den.

Ideen stammer fra teknologien bag et eksisterende mikroskop, atomkraftmikroskop. Dette kraftfulde mikroskop bruger en cantilever til at producere billeder af selve atomerne på en overflade. Cantilever scanner overfladen som nålen på en pladespiller, og dens bevægelse op og ned læses af en laser for at producere et billede.

Bevægelsessensoren, Dietler og Kasas udviklede, fungerer på samme måde, men her er prøven vedhæftet på selve cantileveren. For eksempel, en bakterie knytter sig til cantilever. Hvis bakterien er i live, det vil uundgåeligt bevæge sig på en eller anden måde, f.eks. flytte sin flagellum eller simpelthen udføre normale biologiske funktioner. Denne bevægelse bevæger også den meget mindre og følsomme cantilever, og den fanges af aflæselaseren som en række vibrationer. Signalet tages som et livstegn.

EPFL -forskerne testede med succes deres nye system med isolerede bakterier, gær, mus og menneskelige celler. De testede endda jord fra markerne omkring EPFL -campus og vand fra den nærliggende Sorge -flod. I hvert tilfælde, de var i stand til nøjagtigt at opdage og isolere vibrationssignaturer fra levende celler. Da de brugte stoffer til at dræbe noget levende, bevægelsessignalerne stoppede.

"Systemet har fordelen af ​​at være helt kemi-fri, "siger Dietler." Det betyder, at det kan bruges overalt - i lægemiddeltest eller endda i søgen efter udenjordisk liv. "Forskerne forestiller sig en lang række cantilever -sensorer, der bruges i fremtidige rumforskningssonder som Mars -roveren. Som det er afhængigt af på bevægelse frem for kemi, cantilever -sensoren ville være i stand til at detektere livsformer i medier, der er hjemmehørende på andre planeter, såsom metanen i Titans søer.

Imidlertid, de mere umiddelbare anvendelser af cantilever -systemet er i lægemiddeludvikling. Anvendes i et større array, cantileversne kunne dækkes med bakterier eller kræftceller og inkuberes med forskellige lægemiddelforbindelser. Hvis stofferne er effektive mod de vedhæftede celler, bevægelsessignalerne ville falde eller stoppe helt, når cellerne dør af. Denne fremgangsmåde ville være betydeligt hurtigere end de nuværende systemer med høj kapacitet, der bruges af farmaceutiske virksomheder, når de leder efter antibiotika eller kræftbehandling.

"Dette er virkelig det næste trin, "siger Dietler." Men vi ringer stadig til ESA og NASA for at se, om de er interesserede. "