Учёные, работающие над биороботами, обычно сталкиваются с проблемой передачи сигнала с живой, клеточной части такого существа на неживую, электродную. Бóльшая часть клеточных сигналов предаётся слишком медленно и не обладает достаточной силой, чтобы возбудить электронную систему; кроме того, электрический заряд плохо отражается на самочувствии клеток.
И потому исследователи не устают придумывать способы совмещения живой и электронной систем. Один из них предлагают учёные из Ньюкаслского университета (Великобритания). В журнале Bioinspiration & Biomimetics они описывают систему, где в качестве посредника между живым и электронным использовался монооксид азота (I) NO. У NO много преимуществ: клеточная мембрана для него не помеха, он быстро распространяется, у него короткий срок жизни, он остаётся газообразным в любом окружении и в любых клетках. Монооксид азота — довольно распространённый передатчик клеточных сигналов, он участвует в управлении кровяным давлением, тонусом мышц и т. д.
| Система передачи сигнала от живых клеток на электрод с помощью монооксида азота (рисунок авторов работы). |
NO производят многие белки, но исследователям было нужно, чтобы монооксида получалось много, чтобы он синтезировался в ответ на оптический стимул. Для этого они модифицировали один из NO-производящих ферментов, вставив в него аминокислотную последовательность LOV(light-oxygen-voltage)-домена. Благодаря этому домену белок производил NO при получении фотона, то бишь в ответ на стимуляцию светом. С помощью такого белка клетки производили достаточное количество монооксида азота, чтобы электрод в растворе почувствовал его и отреагировал электрическим сигналом. Кроме того, уровень NO можно было изменять, варьируя освещённость клеток: чем сильнее на них светили, тем мощнее был сигнал. Таким образом, с помощью монооксида азота можно и добиться быстрой передачи сигнала, и защитить клетки от контакта с недружелюбным электричеством.
Легко представить робота с электронными «мозгами» и живыми глазами, передающими визуальную информацию благодаря такой вот системе. Исследователи, впрочем, полагают, что передача сигнала с помощью монооксида найдёт применение в самых разных областях робототехники, а не только при создании систем визуальной детекции.
Подготовлено по материалам Phys.Org.
