Как мыши ищут взрывчатку
Отравление газом - одно из наиболее частых фатальных отравлений, оказывающих сильное токсическое действие на головной мозг, а также другие важнейшие органы и системы человека. Причем есть ядовитые отравляющие газы без запаха. Последние особо опасны, поскольку их концентрацию в атмосфере без соответствующих приборов определить невозможно. А есть смертельно опасные газы с приятными запахами. К примеру, зарин можно спутать с ароматом цветущей яблони. Еще одним отравляющим веществом с обманчивым растительным запахом является люизит - у него запах герани. Можно умереть и от вдыхания паров синильной кислоты, у которой запах горького миндаля. И таких примеров много. Причем отравляющий газ используют не только террористы: токсические атаки применяются в военной сфере, отравляющие вещества выбрасывают в воздух городские предприятия, они поступают в опасных дозах от пожаров, а также просто от неисправного бытового оборудования.
Очень важно вовремя выявить опасные вещества и их обезвредить, и мировые ученые над этим активно работают. Так, исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) создали мобильный сенсор, способный с максимальной точностью определить наличие в воздухе токсичных газов и передать данные на связанное с ним мобильное устройство. Сенсор подает сигнал об опасности при наличии всего 10 частей отравляющего газа на 1 миллион частей воздуха. В момент контакта с токсичным веществом углеродные нанотрубки внутри сенсора освобождаются от сдерживающего их материала и активируют технологию NFC (позволяет осуществлять бесконтактный обмен данными между устройствами), которая связывается со смартфоном.
Инженеры MIT планируют совместить прибор с технологией RFID, на основе которой созданы наклейки, применяющиеся в супермаркетах во избежание кражи товара. Компактные сенсоры будут вшивать в форму военных или работников предприятий, связанных с химической промышленностью. Так можно спасти не только здоровье, но и жизнь людей.
Похожий аппарат создали бельгийские ученые из Центра химии поверхностей и катализа. Их "электронный нос", который легко интегрировать в портативные устройства, может не только выявить химоружие, но и испорченные продукты. Причем авторы разработки утверждают, что их аппарат самый чувствительный в мире, способный улавливать предельно низкие концентрации веществ, вплоть до одной молекулы на триллион.
Прибор сделан из ионов металла, соединенных между собой органическими молекулами в трехмерные пористые структуры. В такие поры можно включить частицы очищенной воды, способные поглотить из воздуха отдельные молекулы токсичных газов. В частности, устройство впитывает фосфаты, входящие в состав пестицидов и нервно-паралитических газов. Кроме того, оно анализирует сложные смеси газов, находящихся в значительно меньших концентрациях. Предполагается, что прибор будет находить следы химического оружия, включая зарин, а также обнаруживать остатки пестицидов в продуктах питания.
Технологию легко использовать, поскольку материал в виде тончайшей пленки можно наклеить на любую поверхность. Сейчас авторы инновации работают над новым видом материала, способным "вынюхивать" в дыхании человека признаки разных заболеваний, включая онкологические. Ранее ученые выяснили, что у каждой болезни есть свой характерный запах, который могут идентифицировать специальные приборы, вроде "электронного носа".
А инженеры из Университета Вашингтона в Сент-Луисе разрабатывают чувствительный к токсичным газам прибор на основе обонятельного аппарата саранчи. Оказалось, что это насекомое чрезвычайно чувствительно к запахам. Уникальность нового прибора в том, что это будет биосенсор на основе природной системы, которая, по убеждению ученых, существенно превосходят самую продвинутую технику. Таким образом, поняв главный принцип работы обонятельного аппарата животного или насекомого, можно создать "электронный нос" нового поколения.
На основе наблюдения за саранчой, информации о том, как сенсорные сигналы от различных химических соединений обрабатываются в ее мозге, и как она идентифицирует конкретный запах, ученые создадут саранчу-киборга. Крылья насекомого покроют особым составом, который будет улавливать летучие органические соединения из воздуха, что также позволит анализировать его состав. Управляться киборг будет управляться с помощью пульта, активизирующего крылья: так задается направление движения насекомого. То есть, им можно управлять на расстоянии, что важно в чрезвычайных условиях, на зараженной местности, а также при проведении военных операций.
Ставку на биосистемы делают и ученые из Городского университета Нью-Йорка. С помощью инструментов генетического редактирования они изменили геном мышей таким образом, что у них появилась повышенная способность обнаруживать определенные запахи. Как оказалось, мыши могут быть хорошими "нюхачами", поскольку имеют 1200 генов, связанных с идентифицирующими запахи рецепторами обоняния. Это примерно столько же, сколько у собак, но у гибридных мышей нюх, как минимум, втрое лучше.
Генетически измененные грызуны смогут распознавать токсичные газы самой разной концентрации, учуять по запаху взрывчатку и находить мины. В перспективе их также "настроят" на определение по запаху болезни. Причем технология начнет применяться уже в ближайшее время. Генетики заявили, что разработка готова к использованию и даже создали компанию MouSensor для массового "выпуска" генномодифицированных мышей-"нюхачей".
