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Una 'nariz robótica' artificial hecha de células vivas de ratón

Una 'nariz robótica' artificial hecha de células vivas de ratón

"Esta idea de una nariz artificial ha estado presente durante mucho tiempo", dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Hiroaki Matsunami, profesor de genética molecular y microbiología en la Escuela de Medicina de Duke.

Una 'nariz robótica' artificial hecha de células vivas de ratón

En la Universidad de Duke se han dado los primeros pasos hacia la construcción de un dispositivo artificial de 'nariz robótica', hecho de células vivas de ratón, para rescates y localización de drogas. Los investigadores han desarrollado un prototipo basado en los receptores de olores derivados de los genes de ratones que responden a olores específicos, incluidos los olores de cocaína y explosivos. Su trabajo apareció a principios de este mes en Nature Communications.

"Esta idea de una nariz artificial ha estado presente durante mucho tiempo", dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Hiroaki Matsunami, profesor de genética molecular y microbiología en la Escuela de Medicina de Duke. "Los receptores se identificaron en la década de 1990, pero existen importantes obstáculos técnicos para producir todos estos receptores y monitorear la actividad para que podamos usar eso en un dispositivo artificial".

Las "narices electrónicas" que existen ahora usan varios compuestos químicos para detectar olores en lugar de células madre receptoras, dijo Matsunami. Dijo que esos dispositivos "no son tan buenos como un perro entrenado". "La idea es que al usar los receptores vivos reales, tal vez podamos desarrollar un dispositivo similar a los animales", dijo Matsunami. "Nadie ha logrado eso todavía, pero este estudio se está moviendo hacia esa meta".

Los genomas de humanos, perros y ratones contienen alrededor de 20.000 genes, que contienen instrucciones para crear proteínas que huelen, prueban, sienten, se mueven y hacen todo lo que hacen nuestros cuerpos. Alrededor del 5 por ciento de los genes de ratones han sido identificados como instrucciones para hacer receptores de olor, dijo Matsunami. En contraste, los humanos solo usan alrededor del 2 por ciento de sus genes para producir receptores de olor.

"Estos animales invierten muchos recursos para este propósito", dijo Matsunami. "Los ratones y las ratas son muy buenos olfateadores; simplemente no los usamos para detectar explosivos en la vida real. Hay algunos problemas prácticos para hacer eso". El primer paso del estudio fue identificar los mejores receptores de olor para responder a olores específicos como la cocaína o la marihuana.

Los investigadores crearon un medio líquido preparado con moléculas que podrían iluminarse a partir de reacciones. Luego, copiaron alrededor del 80 por ciento de los receptores de olor de los ratones y mezclaron esos receptores con siete sustancias químicas olorosas en el medio. Midieron la luminiscencia resultante y eligieron los mejores receptores de olor para la segunda parte del estudio, que monitorizó la activación del receptor en tiempo real.

Investigaciones anteriores habían hecho esto al exponer receptores seleccionados a sustancias químicas olorosas en un líquido. Pero hay varias diferencias entre esa prueba y la nariz. Por un lado, rara vez sumergimos nuestras narices en baños líquidos de sustancias químicas con olor. En cambio, nuestras narices detectan los olores de perfumes o heces en el ambiente. Y nuestras narices están llenas de mucosidad.

Entonces, para la segunda mitad del estudio, intentaron imitar la forma en que usamos nuestras narices exponiendo los odorantes a vapores y algunas enzimas. Los investigadores probaron los receptores que habían identificado contra dos vapores de olor para este estudio. "Solo probamos dos de ellos en el estudio, pero muestra la prueba del principio de cómo se puede usar", dijo Matsunami.

Los investigadores esperan poder ajustar el dispositivo para probar todos los receptores contra muchos olores diferentes.

"Tenemos un panel de receptores para que podamos monitorear cómo los diferentes receptores responden de manera diferente a varios olores, incluidos los que son similares entre sí en la estructura química o los que podrían estar relacionados con el uso en el mundo real, como algo relacionado con explosivos o drogas", dijo Matsunami.

Los investigadores también probaron varias enzimas que uno podría encontrar en el moco para ver cómo ayudaban o impedían las reacciones. Este proceso es más real que las moléculas de vapor que interactúan directamente con los receptores de olor.

"Uno pensaría que cuando olemos un químico, el químico se uniría al receptor químico en la nariz, pero en realidad no es tan simple", dijo Matsunami. "Cuando la sustancia química se disuelve en el moco nasal antes de unirse al receptor, podría convertirse en otra sustancia química por las enzimas en el moco nasal". El moco es una frontera desconocida para entender cómo olemos. La reconstrucción de los componentes clave del moco nasal puede ser el siguiente paso hacia la construcción de una nariz artificial, según el estudio.

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