В последние десятилетия исследователи научили бактерии реагировать на такие внешние стимулы, как загрязнители окружающей среды и маркеры различных заболеваний. В ответ на воздействие бактерии вырабатывают свет, но чтобы считать эти данные, необходимо специальное оборудование.
Ученые из МТИ создали проглатываемый датчик, в котором бактерии «упакованы» внутри электронного чипа. Чип переводит данные от бактерий в беспроводной сигнал, который передается на смартфон. Устройство активируется в ответ на внутренние кровотечения.
Бактерии, используемые в чипе, представляют собой специально спроектированный штамм E. coli, реагирующий на компонент крови, известный как гем. Микроорганизмы помещены в четыре лунки на поверхности датчика. Под каждой лункой расположен фототранзистор, который измеряет количество света, производимого бактериями, и направляет сигнал на микропроцессор.
Размер устройства составляет 4 см. Исследователи снабдили его батареей мощностью 2,7 В, которая может питать чип в течение полутора месяцев. Также рассматривается вариант получать энергию за счет специальной батареи, работающей за счет химической энергии желудочного сока.
Исследования на свиньях показали, что датчик успешно фиксирует наличие кровотечения в желудочно-кишечном тракте. Ученые надеются, что устройство можно будет применить и на людях, заменив им болезненную процедуру эндоскопии. Это позволит намного облегчить диагностику язвы и других заболеваний.
Также исследователи разрабатывают устройства, реагирующие на другие маркеры. Например, чип, чувствительный к тиосульфату, позволяет диагностировать болезнь Крона и другие воспалительные заболевания. Другой чип способен обнаруживать инфекцию кишечника по сигнальным молекулам бактерий. Ученые полагают, что однажды смогут создать универсальный датчик, где будут совмещены штаммы бактерий, реагирующие на целый ряд заболеваний желудка и кишечника.
Бактерии могут быть не только компонентами медицинских датчиков, но и помощниками фермеров. По крайней мере, так утверждают в стартапе Indigo, где намерены использовать микроорганизмы для повышения урожаев растений.
