把细菌穿在身上,让它们为你站岗放哨

摘要

来自美国的研究人员近日开发出一系列新型可穿戴设备,这些设备可以监测环境中或者人体分泌的特定化合物,而完成这一任务的竟然是活的细菌。

题图

​(文/魏昕宇)

来自美国的研究人员近日开发出一系列新型可穿戴设备,这些设备可以监测环境中或者人体分泌的特定化合物,而完成这一任务的竟然是活的细菌。

基因工程技术的发展使得人类可以利用微生物来实现许多独特的功能,例如某些经过基因工程改造的细菌可以在遇到某些化合物时发出荧光,因此可以作为监测这些物质的传感器,然而要想将活的细菌整合到检测设备中颇为困难。来自美国麻省理工学院的华人科学家赵选贺想到,这一难题或许可以通过水凝胶来解决。水凝胶指的是经过交联的聚合物吸水膨胀后得到的固体,由于其组成大部分是水,因此具有很好的生物相容性。

那么他是如何具体实施这一构想的呢?赵选贺带领的研究小组首先将特定的水凝胶与硅橡胶紧密贴在一起形成一个双层结构,其中硅橡胶与水凝胶接触的那一面事先被刻上了一些凹槽,因此双层结构形成后会带有一些孔洞。接下来他们将前面提及的遇到特定化合物能够发出荧光的细菌灌入这些孔洞,将孔洞密封,再将整个装置置于细菌培养液中,让细菌生长所需的营养物质渗透到水凝胶中,整个装置就做好了。

由于水凝胶中含有水和养分,而硅橡胶又具有良好的透气性,因此细菌可以在其中很好地存活,而且整个装置密闭性良好,细菌不会逃逸至环境中。由于使用硅橡胶和水凝胶为材质,整个装置具有很好的柔性和弹性,可以做成可穿戴设备。当特定的化学物质渗透进水凝胶从而与细菌接触时,装置就会发出荧光。这项独特的技术将生物技术与材料科学完美地结合起来,或将为可穿戴设备带来新的变革。

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这种新型设备具有很好的柔性,被拉伸时仍能正常工作(图片引自原论文)

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基于细菌的新型可穿戴设备原理示意图(A)和用于检测特定化合物的过程(B-D)(图片)

​报道:https://phys.org/news/2017-02-cell-infused-gloves-bandages-contact-chemicals.html

论文:http://www.pnas.org/content/early/2017/02/14/1618307114.full.pdf

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