Biosensor i ri, i vetëfuqishëm, zbulon dhe vret bakteret për ta bërë ujin të sigurt për pije

Studiuesit kanë zhvilluar një biosensor të ri që funksionon vetë dhe mund të zbulojë bakteret Escherichia coli në ujin e pijshëm dhe t’i shkatërrojë ato në vend. Ky zbulim mund të ketë një ndikim të madh në sigurimin e ujit të pijshëm të sigurt në mbarë botën.

Metodat tradicionale, të tilla si kultivimi ose reaksioni zinxhir i polimerazës, kërkojnë kohë dhe kërkojnë punë intensive. Ata gjithashtu kërkojnë pajisje të specializuara dhe personel të trajnuar.

Biosensorët (pajisjet që përdorin organizma të gjallë ose molekula biologjike) janë më të shpejtë, por kërkojnë burime të jashtme të energjisë për të funksionuar. Ata gjithashtu mund të degradojnë me kalimin e kohës. Megjithatë, sensori i ri zgjidh shumë nga këto çështje duke vendosur tre komponentë kryesorë për të gjeneruar fuqinë e tij.

Tre komponentë

I pari siguron fuqi për sensorin duke përdorur enzima për të prodhuar energji elektrike nga reaksionet biokimike. Ai përdor oksidazën e glukozës për të zbërthyer glukozën, duke prodhuar elektrone (energji elektrike) dhe peroksid hidrogjeni. Megjithatë, kjo enzimë humbet stabilitetin me kalimin e kohës.

Për të zgjidhur këtë, ekipi e mbylli atë në një kornizë të zbrazët metalike-organike të quajtur “ZIF-8”, e cila mbron nga dëmtimi me kalimin e kohës dhe ruan efikasitetin dhe stabilitetin në kushte të ndryshme.

Komponenti i dytë është përdorimi i antitrupave të quajtur aptamers në biosensor. Këto fije të shkurtra të ADN-së mund të lidhen në mënyrë specifike me pjesët e jashtme të E. coli. Sipas ekipit, aptamerët janë të lidhur me nanogrimcat e argjendit që pengojnë glukozën të arrijë enzimën derisa të zbulohet prania e Escherichia coli.

Kur bakteret janë të pranishme, aptameri lidhet me të, duke shkaktuar një reagim në barrierën e silicës (dioksidit të silikonit), duke lejuar glukozën të arrijë enzimën. Reaksioni i oksidimit prodhon elektrone, duke gjeneruar një sinjal elektrik që konfirmon praninë e baktereve.

Komponenti i tretë është një mekanizëm i eliminimit të baktereve që vret çdo qelizë Escherichia coli që gjen sensori. Kjo arrihet duke përdorur një dozë të caktuar të peroksidit të hidrogjenit. Kjo oksidon nanogrimcat e argjendit, duke çliruar jone argjendi, të njohur për vetitë e tyre antibakteriale. Ato janë aq efektive sa mund të vrasin 99.9 për qind të baktereve në vetëm disa orë.

Efektive dhe e qëndrueshme

Studiuesit raportojnë se sensori i ri është shumë i ndjeshëm dhe mund të zbulojë Escherichia coli në përqendrime jashtëzakonisht të ulëta.

Kur u testua, biosensori i ri diferencoi me sukses Escherichia coli nga bakteret e tjera si Staphylococcus aureus dhe Salmonella. Gjithashtu u zbulua se ai mbetet funksional për përdorime të shumta, edhe pas disa ditësh ruajtje. Pas testimit në mostrat reale të ujit të detit, ai tregoi saktësi zbulimi prej 91,06 për qind deri në 101,9 për qind, ndërsa ruajti funksionalitetin 90 për qind pas pesë cikleve të përdorimit.

Është e rëndësishme të theksohet se ndërsa rezultatet janë premtuese, studimi ngre pyetje në lidhje me shkallëzueshmërinë dhe përdorshmërinë afatgjatë. Për shembull, jonet e argjendit, edhe pse efektive në vrasjen e baktereve, mund të grumbullohen në mjedis dhe potencialisht të dëmtojnë mikroorganizmat e dobishëm.