Färg-Ändra Turkiet Wattles Inspirera New Toxin och Germ Detector

Det visar sig att kalkoner inte bara är stora med sås och tranbärsås. Forskare har länge dragit inspiration från naturen, och den ödmjuka kalkonvattnet är deras nästa museum.

Kalkoner kan ändra hudens färg på huvudet från rött till blått till vitt, beroende på om de är lugna eller upphetsade. Denna egenskap är så särskiljande att det är förtjänt kalkoner namnet "sju-ansikte fågel" på koreanska.

advertisementAdvertisement

I en ny studie som släpptes idag i Nature Communications, förklarar ett forskargrupp vid University of California, Berkeley, ledd av Seung-Wuk Lee, hur de har utvecklat en syntetisk toxinsensor baserad på kalkonens färgförändringsteknik.

Glad Turkiet, arg Turkiet

En kalkonhuvud är normalt ljusrött, en färg som orsakas av synliga blodkärl som ligger direkt under vattens hud. Blodkärlen är omgivna av långa band i en bindväv som kallas kollagen, vilket är ett av de grundläggande byggstenarna i djurlivet. När kalkon blir förvirrad kontraherar blodkärlen och exponerar mer av kollagenbanden.

Lär dig hur solsken skadar din huds kollagen.

Annons

Detta ändrar hur det inkommande ljuset sprider sig och reflekterar av kalkonens hud vilket gör att det ser ut som blått eller vitt. Det är samma spridningseffekt som gör himlen blå, men solnedgångar gul eller röd. Det är också anledningen till att blodkärlen verkar blå under blek hud, även om blodet i dem är rött.

"Om vi ​​kan bygga en liknande struktur och använda den resulterande strukturen för att upptäcka kemisk eller miljöinformation, kan det vara en bra färggivare som vi enkelt kan använda i vårt dagliga liv", säger Lee, en docent i bioengineering på Berkeley, i en intervju med Healthline.

AnnonsAdvertisement

En Viral Rainbow

För att skapa sin sensor behövde Lees team ett eget byggstenar. De valde M13-viruset, som kan hålla sig till sig i ett enkelt, upprepande mönster som bildar fibrer. "M13-viruset har en fysisk form som ett naturligt byggsten och kan enkelt producera identiska kopior", förklarade Lee.

Dessa fibrer visar sig ha egenskaper liknande kollagen. De kan expandera eller kontrakta för att ändra färg, växla från blått till grönt till gult till rött. Som tur skulle ha det, är fibrerna naturligt mottagliga för en rad kemiska ångor, inklusive vatten och alkohol.

"Färgförändringen är så uppenbar för högdämpningskemikalierna, vi kan lätt upptäcka färgförändringar även med blotta ögat", säger Lee.

Läs om en ny sensor som skärmer ditt blod för droger i realtid »

Lee-teamet utvecklade en smartphone-app som heter iColour Sensor, som använder en telefonkamera för att läsa färgförändringarna och upptäcka hur mycket av den uppmätta kemiska är närvarande i luften.

AnnonsAdvertisement

Sensorn är inte begränsad till bara vatten och alkohol. För att visa flexibiliteten hos sin uppfinning, leade Lee bioengineered M13-viruset för att innehålla en webbplats som är känslig för den kemiska explosiva TNT. Vid exponering för TNT-rök, expanderade fibrerna snabbt, från mörkblå till gult eller rött.

Testet var också ganska selektivt - laget försökte sitt TNT-känsliga test på två relaterade men icke-explosiva kemikalier, DNT och MNT. IColour Sensorn kunde enkelt berätta skillnaden mellan farliga kemikalier och de ofarliga.

Även om testet inte är tillräckligt känsligt för att vara användbart för att upptäcka TNT i militärfältet, är Lee säker på att det är ett bra proof-of-concept-test. Han säger att virusfibrerna potentiellt kan bioengineered att innehålla webbplatser som är känsliga för alla typer av toxiner och mikrober.

Annonsering

Gör en bättre detektor

Färgkodade kemiska detektorer är enklare och snabbare att läsa än sensorer som bara visar en numerisk avläsning. De flesta kemiska detektorer är också dyra att tillverka och är endast känsliga för ett litet antal kemikalier. Lee-tekniken är billig, snabbverkande och kan anpassas till nästan vilken kemikalie som helst.

Och vi har kalkoner att tacka.

AnnonsAdvertisement

"Naturen ger en rik inspirationskälla," sade Lee. "Alla de naturliga produkterna vi ser är ett exempel på [vinnande anpassningar för] deras givna miljöer. Endast en bråkdel av dem upptäcks och används för vetenskapliga och tekniska ämnen. Det finns många märkliga strukturer och fenomen som fortfarande väntar på att upptäckas. "

Läs mer: En guld- och DNA-cocktail kan snabbt skärmas för malaria och andra sjukdomar