Kleur veranderende kalkoen Wattles inspireer nieuwe toxine en kiemdetector

Het blijkt dat kalkoenen niet alleen geweldig zijn met jus en cranberrysaus. Wetenschappers hebben zich al lang laten inspireren door de natuur en de nederige kalkoenwrat is hun volgende muze.

Kalkoenen kunnen de kleur van de huid op hun hoofd veranderen van rood in blauw in wit, afhankelijk van of ze kalm of opgewonden zijn. Deze eigenschap is zo kenmerkend dat het kalkoenen de naam "zeven-faced bird" in het Koreaans heeft opgeleverd.

advertisementAdvertisement

In een nieuwe studie die vandaag is uitgebracht in Nature Communications,, legt een onderzoeksteam van de University of California, Berkeley, geleid door Seung-Wuk Lee, uit hoe ze een synthetische toxinesensor gebaseerd op de kleurveranderende techniek van Turkije.

Gelukkig Turkije, boos Turkije

Het hoofd van een kalkoen is normaal gesproken fel rood, een kleur veroorzaakt door zichtbare bloedvaten die direct onder de huid van de libel liggen. De bloedvaten zijn omgeven door lange banden van een bindweefsel genaamd collageen, dat een van de basisbouwstenen van het dierenleven is. Wanneer de kalkoen in de war raakt, trekken de bloedvaten samen en komen meer collageenbanden vrij.

Ontdek hoe zonlicht schade toebrengt aan uw huidcollageen »

Advertentie

Dit verandert de manier waarop inkomend licht verstrooit en weerkaatst op de huid van de kalkoen, waardoor het er blauw of wit uitziet. Het is hetzelfde verstrooiingseffect waardoor de lucht blauw lijkt, maar zonsondergangen geel of rood. Het is ook de reden dat de bloedvaten blauw lijken onder de bleke huid, ook al is het bloed erin rood.

"Als we een vergelijkbare structuur kunnen bouwen en de resulterende structuur kunnen gebruiken om chemische of omgevingsinformatie te detecteren, kan het een geweldige kleurensensor zijn die we gemakkelijk kunnen gebruiken in ons dagelijks leven," zei Lee, een universitair hoofddocent bio-engineering in Berkeley, in een interview met Healthline.

AdvertentieAdvertentie

Een virale regenboog

Om hun sensor te creëren, had Lee's team een ​​eigen bouwsteen nodig. Ze kozen voor het M13-virus, dat zichzelf kan vasthouden in een eenvoudig, zich herhalend patroon dat vezels vormt. "Het M13-virus heeft een fysieke vorm zoals een natuurlijke bouwsteen en kan gemakkelijk identieke exemplaren produceren", legt Lee uit.

Deze vezels blijken eigenschappen te hebben die vergelijkbaar zijn met collageen. Ze kunnen uitzetten of inkrimpen om van kleur te veranderen, verschuivend van blauw naar groen naar geel naar rood. Het toeval wil dat de vezels van nature reageren op een reeks chemische dampen, waaronder water en alcohol.

"De kleurverandering is zo duidelijk voor de chemicaliën met hoge dampdamp, dat we kleurveranderingen gemakkelijk kunnen detecteren, zelfs met het blote oog," zei Lee.

Lees over een nieuwe sensor die uw bloed op drugs in realtime screent »

Lee's team heeft een smartphone-app ontwikkeld met de naam iColour Sensor, die een telefooncamera gebruikt om de kleurwijzigingen te lezen en te detecteren hoeveel van de gemeten chemische stoffen is aanwezig in de lucht.

AdvertentieAdvertisement

De sensor is niet beperkt tot alleen water en alcohol. Om de flexibiliteit van hun uitvinding te demonstreren, heeft Lee's team het M13-virus bio-engineering gegeven om een ​​site te bevatten die gevoelig is voor de chemische explosieve TNT. Bij blootstelling aan TNT-dampen expandeerden de vezels snel en veranderden ze van donkerblauw naar geel of rood.

De test was ook vrij selectief - het team probeerde hun TNT-gevoelige test op twee gerelateerde maar niet-explosieve chemicaliën, DNT en MNT. De iColour Sensor kon eenvoudig het verschil zien tussen de gevaarlijke chemische stof en de onschadelijke stof.

Hoewel de test niet erg gevoelig genoeg is om nuttig te zijn voor het detecteren van TNT op militair gebied, is Lee ervan overtuigd dat het een goede proof-of-concept-test is. Hij zegt dat de virale vezels mogelijk biologisch kunnen worden ontworpen om sites te bevatten die gevoelig zijn voor een aantal toxines en microben.

Advertentie

Een betere detector maken

Kleurgecodeerde chemische detectoren zijn gemakkelijker en sneller te lezen dan sensoren die alleen een numerieke waarde weergeven. De meeste chemische detectoren zijn ook duur in de vervaardiging en zijn alleen gevoelig voor een klein aantal chemicaliën. Lee's technologie is goedkoop, snelwerkend en kan worden aangepast aan bijna elke chemische stof.

En we moeten kalkoenen bedanken.

AdvertisementAdvertisement

"De natuur biedt een rijke bron van inspiratie", zei Lee. "Alle natuurlijke producten die we zien zijn een voorbeeld van [het winnen van aanpassingen voor] hun specifieke omgeving. Slechts een fractie hiervan is ontdekt en gebruikt voor wetenschappelijke en technische onderwerpen. Er zijn veel opmerkelijke structuren en verschijnselen die nog steeds wachten om ontdekt te worden. "

Meer lezen: een goud- en DNA-cocktail kan snel screenen op malaria en andere ziekten»