污染物触发可编程细菌发出实时信号

健康管理 2025-04-18 01:17健康生活www.xingbingw.cn

对于河流中可能因化学品泄漏造成的灾难性污染,现在有了新的希望。这种污染的可怕后果可能在我们忽视其存在的仅仅20分钟内就已无法挽回。但现在,一支由美国莱斯大学领导的科研团队开发出了一种活生物电子传感器,它们拥有快速感知污染物并实时发出警告的能力。

在《自然》杂志的报道中,这些经过编程的细胞能够识别化学“入侵者”,并在几分钟内报告污染物的存在。这些智能设备有望为河流、农场、工业和废水处理厂等环境的监测带来革命性的改变。值得一提的是,这些细菌被安全封装,不会释放到环境中去。它们能够通过环境收集能源,自给自足地确保我们的水资源安全。

这些神奇的细胞以大肠杆菌为基础进行研发。科研团队首先针对的是硫代硫酸盐这种化学试剂,这种物质在水处理中常用,但可能导致藻类过度繁殖。大肠杆菌本身并不会自然附着在电极上,这可能导致电极在检测时产生过多的噪音。研究人员通过将传感器封装在棒棒糖形状的琼脂糖中,成功解决了这个问题。这种设计允许污染物进入,同时确保传感器保持在最佳位置,大大降低了噪音干扰。

在这些生物传感器的构建过程中,研究人员进一步对大肠杆菌进行改造,使其具备一种特殊功能:只有在遇到硫代硫酸盐时,才会产生电流。这种生命的传感器极为敏感,能够检测到每升水中低于0.25毫摩尔的硫代硫酸盐,这个浓度远低于对鱼类产生毒害的水平。

更令人振奋的是,当这些大肠杆菌与合成的导电纳米颗粒结合时,其检测污染物的速度大大提升。据研究人员报告,这种封装传感器的检测速度是最先进设备的10倍。这种技术的领先者莱斯大学的研究人员西尔伯格表示,“我认为这是迄今为止建立的最复杂的实时信号传递蛋白质途径。”这个系统的复杂性不仅在于信号通路的构建,还在于它由8个成分构成的电子流控制链以及其他构成分子导线的成分。

这种活生物电子传感器为我们提供了一种全新的方式,来监测并应对可能的水污染事件。随着技术的不断进步和研究的深入,我们有理由相信,这些智能设备将在未来的环境保护中发挥越来越重要的作用。

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