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Wissenschaftler erstellen Computer-Chips , die "hören" können , um Bakterien
Wissenschaftler erstellen Computer-Chips , die "hören" können , um Bakterien
Ein Team von New Yorker Forscher an der Columbia University und der Columbia Technik haben Computer -Typ- Schaltung verwendet werden, um Bakterien zu untersuchen.
Integrierte Schaltungstechnik ist die Basis von Computern und modernen Handys , aber die Columbia -Team hat eine neue Art von Chip mit " komplementären Metall - Oxid-Halbleiter " (CMOS) Technologie entwickelt. Diese Technologie, die sie behaupten , können die Chips zu "hören " , um Bakterien .
Die Absicht der Forscher es um, wie " Biofilme " Form zu verstehen. Biofilme sind komplexe Gemeinschaften von mikrobiellen Zellen , die auf lebenden oder inerten Oberflächen zusammenwachsen . Experten schätzen, dass 60-80% der mikrobiellen Infektionen beim Menschen werden durch Biofilm- Bakterien verursacht werden.
"Störung der Biofilmbildung hat wichtige Implikationen für die öffentliche Gesundheit bei der Verringerung der Infektionsraten ", sagt Studienleiter Ken Shepard, Professor für Elektrotechnik und Biomedizinische Technik an der Columbia Technik . " Dies ist eine aufregende neue Anwendung für CMOS -Technologie, die neue Einblicke in die Biofilme bilden, zur Verfügung stellt. "
Wie wirkt sich die Technologie zu verbessern auf bestehenden Techniken für die Untersuchung Bakterien ?
Der Chip ist ein fester Träger für die Bakterienkolonie , aber es reagiert auch direkt auf molekulare Veränderungen in den Bakterien auf ihm wachsen .
Mikroskopie-Techniken sind in der Regel verwendet werden, um biologische Systeme zu studieren.
Photonen (Partikel von elektromagnetischer Energie ) kann verwendet werden, um " relativ nicht- invasive " Wechselwirkungen mit biologischen Systems durchzuführen , die untersucht, aber diese Techniken können Primärmetabolismus oder Signalisierungsfaktoren , die wichtige Komponenten sind nicht zu erkennen Physiologie .
Der integrierte Schaltungschip , die das Team entwickelt wird, um von Shepard als 'aktiver Glasträger "genannt - es ist ein fester Träger für die Bakterienkolonie , aber es reagiert auch direkt auf molekulare Veränderungen in den Bakterien auf ihm wachsen .
"Dies ist ein großer Schritt nach vorn ", sagt Lars Dietrich , Assistant Professor der biologischen Wissenschaften an der Columbia University . " Wir beschreiben mit diesem Chip zu" lauschen " auf Gespräche , die sich in Biofilmen , aber wir werden auch vorgeschlagen , es zu benutzen , um diese Gespräche zu unterbrechen und dadurch den Biofilm zu stören. "
" Zusätzlich zu den reinen Wissenschaft Implikationen dieser Studien , eine mögliche Anwendung hierfür wäre , solche Chips in medizinischen Geräten , die gemeinsame Standorte der Biofilmbildung , wie Katheter sind zu integrieren , und verwenden Sie dann die Chips , um bakterielle Besiedlung zu begrenzen. "
Der Teil des bakteriellen "Gespräch" , die das Team in auf das Zuhören speziell beinhaltet eine Art von Molekül - genannt Phenazine - , die von den Zellen der Bakterien abgesondert werden , wenn physiologische Aktivität auftritt.
Es wird vermutet, dass diese Phenazine zum Wachstum von Bakterienkolonien , so durch Zuhören für diese Moleküle eine modifizierte Chip kann auch in der Lage, mit der Verbreitung der Kolonie stören.
" Dies stellt eine neue und spannende Art und Weise der Festkörperelektronikverwendet werden, um biologische Systeme zu untersuchen ", fügt Shepard . "Dies ist eine der vielen Möglichkeiten, aufstrebenden Technologie für integrierte Schaltungen ist mit Auswirkungen im Bereich der Biotechnologie und den Lebenswissenschaften. "
Weitere Studien über die medizinischen Auswirkungen von Biofilmen in den letzten Jahren sah den Widerstand Salmonellen Biofilmen , um leistungsstarke Desinfektionsmittel und wie die Erforschung " hyperswarming " Bakterien könnte anti- Biofilm -Behandlungen zu produzieren.
