Erstellt ein Gerät, das Berechnungen durch Drucken von Zellen auf Papier durchführt

Heutzutage haben wir viele elektronische Geräte – wie Computer und Tablets –

ausreichend RechenleistungGroßartig. Doch trotz ihrer Leistungsfähigkeit sind sie nur sehr begrenzte Geräte zum Nachweis biologischer Marker, die auf das Vorhandensein einer Krankheit hinweisen. Aus diesem Grund wurde vor einigen Jahren mit der Entwicklung biologischer Computer begonnen – lebende zelluläre Geräte, die mehrere Marker erkennen und komplexe Reaktionen erzeugen können. In ihnen verwenden Forscher biologische Rezeptoren, die exogene Signale erkennen und diese mithilfe der synthetischen Biologie so modifizieren können, dass sie entsprechend den erkannten Informationen reagieren.

Inzwischen zellularGeräte, die unter bestimmten Bedingungen für eine begrenzte Zeit in einem Labor betrieben und von einem Molekularbiologen gehandhabt werden müssen. Jetzt hat eine Gruppe von Forschern der Universität Pompeu Fabra eine neue Technologie zum Drucken von Mobilfunkgeräten auf Papier entwickelt, die außerhalb des Labors verwendet werden kann.

Ich frage mich, was sie für Tinte verwendenverschiedene Zelltypen mit Nährstoffen zum Zeichnen. Die Zellen bleiben im Papier gefangen, lebendig und funktionsfähig, und dort wachsen sie weiter und können Signale aussenden, die durch das Papier wandern und andere Zellen erreichen. Der Grund dafür, dies auf Papier (oder anderen Oberflächen wie Stoff) zu tun, ist hauptsächlich praktischer Natur. Es handelt sich um eine kostengünstige Methode, die sich leicht an den industriellen Einsatz anpassen lässt und große Mengen zu sehr geringen Kosten produzieren kann.

„Wir wollten eine skalierbare Lösung entwickelnModell und dachte darüber nach, ein Drucksystem zu verwenden, das dem ähnelt, mit dem T-Shirts bedruckt werden. Wir fertigen Formen nach unserem Design, imprägnieren es mit verschiedenen Zelltinten, wie einem Puffer, tragen es auf Papier auf und die Zellen werden aufgetragen.“

Sira Mogas-Diez von der Universität Pompeu Fabra in Spanien

Die Stärke ist, dass diese Geräteauf Papier kann gekühlt oder sogar gefroren werden, da die zelluläre Tinte Kryoprotektiva enthält, die dies ermöglichen. Im Gegensatz zu früheren Geräten können sie daher vor der Verwendung lange aufbewahrt werden.

Bei diesem neuen Ansatz wird jedes Element des Geräts berücksichtigtist eine Gruppe von Zellen, in diesem Fall Bakterien, mit minimalen genetischen Veränderungen, die verschiedene Signale erkennen können. Die Zellen leben in einem Papierstreifen und kommunizieren miteinander, integrieren Signale und erzeugen je nach verschiedenen Kombinationen erkannter Signale die eine oder andere Reaktion. Die Elemente ändern sich nicht, aber indem Sie ihre Position im Raum anhand der Zeichnung auf Papier ändern, können Sie Geräte mit unterschiedlichen Funktionen erstellen.

„Die Reihenfolge der Zellen ist also die Software, die Zellen sind die Hardware und das Papier ist das physische Substrat, auf dem diese Zellen platziert sind.“

Javier Macia von der Universität Pompeu Fabra in Spanien

Das Forschungsteam hat verschiedene entwickeltBiosensoren, von denen einer zum Nachweis von Quecksilber entwickelt wurde. Im Vergleich zu anderen vorhandenen Systemen trägt das System zur visuellen Beurteilung der Quecksilberkonzentration bei, ohne dass ein Gerät im Labor erforderlich ist, um diese zu messen. Abhängig von der Menge des vorhandenen Quecksilbers erscheinen mehr oder weniger Punkte auf dem reaktiven Streifen, die mit bloßem Auge gezählt werden können.

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