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Forschung

Gift-Warnsensor nach Truthahnvorbild

Bionik | Donnerstag, 23. Januar 2014, pd/nsn

Forscher haben einen neuartigen Sensor entwickelt, der flüchtige Stoffe erkennt. Sie imitierten darin das Prinzip, nach welchem der Truthahn seine Hautfarbe ändert.

In Japan und Korea heisst der Truthahn «siebengesichtiger Vögel». Seine Haut ist mal rot, mal blau, mal weiss – je nach Stimmung des Vogels. Ein Forscherteam der University of California in Berkeley liess sich von diesem Mechanismus zu einem Biosensor inspirieren.

Bei den Truthähnen ändert sich der Abstand zwischen Kollagenfasern in der Haut, wenn Blutgefässe anschwellen oder sich zusammenziehen. Das führt dazu, dass das Licht an der Haut unterschiedlich gestreut wird und die Haut folglich in verschiedenen Farben erscheint. Diesen Effekt konnten die Forscher mit Bündeln eines bestimmten Viruses, des M13-Bakteriophagen, imitieren. Die Phagenbündel ziehen sich zusammen oder dehnen sich aus, wenn sie bestimmten chemischen Dämpfen ausgesetzt werden, und ändern dadurch ihre Farbe. So entspricht einer Chemikalie jeweils ein bestimmtes Farbmuster.

Makrophagen-Sensor
Wenn die Makrophagenbündel des Sensors anschwellen, wird das Licht
anders gestreut und ändert dadurch seine Farbe. Eine Smartphone-App
kann die Farmuster analyiseren.
Bild: Seung-Wuk Lee Laboratory

Smartphone erkennt Farbmuster
Bleibt die Schwierigkeit, die Farbmuster zu deuten. Doch die Forscher haben eine bestens praktikable Lösung gefunden: Es reicht, die Farben mit dem Smartphone zu fotografieren – die Analyse wird von einer App erledigt, welche die Forscher programmiert haben.

In den Versuchen reagierten die Biosensoren auf Stoffe wie Hexan und Methanol, aber auch auf Dämpfe des Sprengstoffes TNT. Die Wissenschaftler konnten die Bakteriophagen gar genetisch so modifizieren, dass sie auf TNT mit einem anderen Farbmuster reagierten als auf die ähnlichen Chemikalien DNT und MNT. Die Resultate wurden in der Fachzeitschrift «Nature Communications» veröffentlicht.

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