Bakterie integrovaná v čipu. Čeká nás nová éra hybridních léků a senzorů?

  • Vědci vytvořili integrované řešení kombinující elektroniku a bakterie
  • Živá forma slouží jako senzor pro detekci látek
  • Elektronika obstarává předávání nasbíraných dat
Bakterie integrovaná v čipu. Čeká nás nová éra hybridních léků a senzorů?

Vědci z MIT se pochlubili novým typem čipu, který kombinuje biologickou i elektronickou formu v jednom. Tento hybridní čip totiž kromě elektroniky obsahuje i bakterie, které slouží jako speciální senzor pro detekci konkrétních molekul.

Internet věcí je už v této chvíli zaplaven nejrůznějšími senzory, které detekují různé fyzikální nebo chemické vlastnosti. V drtivé většině případů je ale vše řešeno kompletně na bázi elektroniky. Tentokrát se ale vědci rozhodli vytvořit hybridní formu a na pomoc si vzali bakterie, které integrovali přímo do čipu.

Bakterie v čipu

Novou hybridní formu vědci označují jako „Bacteria on a Chip“, což přesně vystihuje, jaká je konstrukce. V základu se totiž jedná o úsporné elektronické zařízení, které navíc obsahuje čtyři miniaturní sloty, ve kterých se nachází upravené bakterie. Tyto bakterie přitom reagují jen na dané molekuly, pro které byly upraveny. V představeném prototypu bakterie reagují na hem, jednu ze základních částí krve. S trochu jinou verzí bakterií je možné i uvnitř těla detekovat například různé druhy zánětů.

Klepněte pro větší obrázek
Hybridní kapsle je v současnosti poměrně velká - na délku má 3,8 cm. Testuje se tedy zatím jen na prasatech

Systém funguje tak, že speciální kapsle obsahující tyto dvě hlavní části putuje celým tělem a během toho dochází k neustálé detekci zmíněných molekul. Vyrobený prototyp byl ale testovaný zatím jen na prasatech, ostatně tomu se vzhledem k velikosti nelze divit. Celá kapsle má totiž na délku 3,8 cm.

Samotná elektronika má velmi nízkou spotřebu – pouze 13 mikrowattů a použitá 2,7V baterie vydrží celé zařízení napájet kolem 1,5 měsíce. Jde přitom o neustálé měření, což je skvělý výsledek. Čip totiž světelné (chemické) reakce bakterií okamžitě bezdrátově posílá na externí zařízení, v tomto případě počítač či chytrý mobilní telefon, na kterém běžela speciální aplikace.

Klepněte pro větší obrázek
Detail čtyř slotů, ve kterých jsou speciálně upravené bakterie reagující na dané molekuly

Vzhledem k tomu, že z baterie, která se nachází uvnitř vašeho těla, jde celkem oprávněný strach, vědci počítají s řešením, kdy se k napájení budou používat kyseliny v žaludku. Není to přitom žádný problém – stejní vědci totiž technologii takového napájení už dříve vytvořili.

Miniaturizace a léčba v budoucnosti

V současnosti je kapsle příliš velká na to, aby ji mohl bezpečně spolknout člověk. To by však neměl být problém do budoucna a s další miniaturizací, obzvláště když se použije i biologický systém napájení, který je již rovněž připraven.

Samotné bakterie mohou být upraveny tak, aby reagovaly na různé druhy molekul, přičemž na jednom čipu jich může být mnohem více. Zatímco současný prototyp má 4 sloty, do budoucna by neměl být problém mít takových slotů desítky či stovky, přičemž v každé budou jiné bakterie zaměřené na jiné molekuly.

Klepněte pro větší obrázek
Architektura a složení kapsle

Díky tomu bude moci člověk spolknout jedinou kapsli, která dokáže bezdrátově posílat informace o hodnotách a všem možném, co se děje uvnitř těla a je nyní velmi komplikované zjistit. To vše jednoduchou metodou, bez bolesti, narkózy a podobně.

Jestliže takové kapsle budou moci fungovat dlouhou dobu, čeká nás nová éra neustálého měření vlastností lidského v reálném čase i s podrobnou statistikou a pochopitelně i analýzou od chytré umělé inteligence.

Originální materiál k výzkumu naleznete na Sciencemag.com

Váš názor Další článek: Po klávesnici a mikrofonu přijde foťák. Google nás učí vyhledávat obrazem, ale zatím to trochu drhne

Témata článku: Věda, Výzkum, Čipy, Zdraví, Bakterie, Tělo, Hybridní forma, Vyrobený prototyp, Speciální kapsle, Detekce, Nový typ, Molekula, Skvělý výsledek, Jednoduchá metoda, Reálný čas, Drtivá většina, Aplikace, Externí zařízení, Dlouhá doba, Chip, Hlavní část, Nejrůznější senzory, Nízká spotřeba, Elektronika, Představený prototyp