Todos los días, miles de perros entrenados K9 olfatean narcóticos, explosivos y personas desaparecidas en los Estados Unidos. Estos perros son invaluables para la seguridad, pero también son muy caros y pueden cansarse.
Los investigadores de Duke han dado los primeros pasos para construir un dispositivo artificial de "nariz de robot" hecho de células de ratón vivas que los oficiales podrían usar en lugar de perros.
Los investigadores han desarrollado un prototipo basado en receptores de olores cultivados a partir de genes de ratones que responden a olores específicos, incluidos los olores a cocaína y explosivos. Su trabajo apareció a principios de este mes Comunicaciones de la naturaleza .
Resulta que hay un par de diferencias muy grandes entre probar cosas en un plato de laboratorio y probarlas en una nariz real.
"Esta idea de una nariz artificial ha estado presente durante mucho tiempo", dijo 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 allíson obstáculos técnicos importantes para producir todos estos receptores y monitorear la actividad para que podamos usar eso en un dispositivo artificial ".
Las "narices E" 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 lo ha logrado aún, pero este estudio se está moviendo hacia ese objetivo".
Los genomas humanos, de 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 nuestro cuerpo hace. Alrededor del 5 por ciento de los genes de ratones han sido identificados como instrucciones para producir receptores de olores, Dijo Matsunami. Por el contrario, los humanos solo usan alrededor del 2 por ciento de sus genes para producir receptores de olores.
"Estos animales invierten muchos recursos para este propósito", dijo Matsunami. "Los ratones y las ratas huelen muy bien; simplemente no usamos ratones para detectar explosivos en la vida real. Hay algunos problemas prácticos para hacerlo."
El primer paso del estudio fue identificar los mejores receptores de olores para responder a los olores específicos como la cocaína o la marihuana.
Los investigadores crearon un medio líquido preparado con moléculas que podrían iluminarse a partir de las reacciones. Luego copiaron alrededor del 80 por ciento de los receptores de olor de los ratones y mezclaron esos receptores con siete productos químicos de olor objetivo en el medio.
Midieron la luminiscencia resultante y eligieron los receptores de olor con mejor rendimiento para la segunda parte del estudio, que supervisó la activación del receptor en tiempo real.
La investigación previa había hecho esto al exponer los receptores seleccionados a productos químicos de olor en un líquido. Pero hay varias diferencias entre la placa de Petri y la nariz. Por un lado, rara vez sumergimos nuestras narices en baños líquidos de productos químicos de olor. En cambio, nuestras naricesDetectamos los olores de los perfumes flotantes o los hedores que se generan en el aire. Y nuestras narices están llenas de moco
Por lo tanto, para la segunda mitad del estudio, que contó con el apoyo del Instituto Nacional de Salud de las subvenciones DC014423 y DC016224 y el Proyecto RealNose de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, intentaron imitar cómo usamos nuestras narices exponiendo los odorantes a vapores yunas pocas enzimas
Los investigadores probaron los receptores que habían identificado contra dos vapores de olor para este estudio.
"Solo probamos dos de ellos en el documento, pero muestra la prueba de 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 poder 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 asociado a los explosivoso 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 realista que las moléculas de vapor que interactúan directamente con los receptores de olores.
"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 el químico se disuelve en el moco nasal antes de unirse al receptor, podría convertirse en otro químico por enzimas en el moco nasal "
El moco es una frontera desconocida para entender cómo huele. Reconstruir los componentes clave del moco nasal puede ser el siguiente paso hacia la construcción de una nariz artificial, según el documento.
"No es como si nuestro papel se aplicara inmediatamente a un dispositivo portátil usado en el aeropuerto pronto, pero este es un paso importante para demostrar que es posible", dijo Matsunami. "Podemos ver más claramente qué tipo de obstáculospasar para que la comunidad cree dicho dispositivo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Yen Duong. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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