Opracowanie bioczujnika do przesiewowego badania substancji zapachowych
Uważa się, że bioczujniki, ze względu na swoje duże zalety — w tym wytrzymałość, przenośność i niskie koszty wytwarzania — stanowią obiecujące rozwiązania alternatywne względem konwencjonalnych przyrządów analitycznych. Ostatnie postępy w biotechnologii i nanotechnologii otworzyły perspektywy licznych potencjalnych zastosowań wyrafinowanych bioczujników naśladujących układ węchowy ssaków. W kontekście przemysłowym elektroniczne nosy składające się z macierzy czujników elektrochemicznych rozpoznających proste i bardziej złożone zapachy, mogą przydać się do nadzorowania procesów produkcyjnych i kontroli jakości. W ramach europejskiego projektu SPOT-NOSED badano możliwość stworzenia pierwszej macierzy nanobioczujników na podstawie elektrycznych właściwości pojedynczych receptorów węchowych. W tym celu warstwę białek składających się na receptory węchowe w zwierzęcych nosach umieszczono na nanoelektrodzie i zmierzono reakcję tych białek na kontakt z różnymi zapachami. Nowy bioczujnik umożliwiłby wykrywanie substancji zapachowych w stężeniach będących poza ludzką percepcją. Aby elektroniczny nos wykrył jakikolwiek zapach, potrzebnych było kilkaset różnych białek, które naukowcy projektu SPOT-NOSED metodami inżynierii genetycznej skopiowali od zwierząt i wyhodowali w drożdżach. Poszczególne białka reagowały na różne substancje zapachowe i o rozpoznaniu konkretnego zapachu decydowała wynikowa kombinacja reakcji. Za pomocą mikroskopii konfokalnej i elektronowej zlokalizowano receptor węchowy 17 przedstawiony w drożdżach, co potwierdziło jego obecność w błonie komórkowej. Komórki drożdży zostały następnie rozerwane, a fragmenty błony komórkowej zostały oddzielone od nienaruszonych komórek i ścian komórkowych w toku kilkuetapowego odwirowywania. Badanie negatywnie wybarwionych fragmentów błony za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej wykazało, że składają się one z kolistych nanosomów lub niezamkniętych fragmentów o rozmiarach od 500 nm do 40 nm. Uległy one dalszej homogenizacji do rozmiarów 40-60 nm w wyniku dodatkowego potraktowania ultradźwiękami. Aby uzyskać trójwymiarowy opis zaadsorbowanych nanosomów, fragmenty błony zostały naniesione na podłoża ze złota niemodyfikowanego i sfunkcjonalizowanego, a następnie zobrazowane metodą mikroskopii sił atomowych. Stosunek wyrażający ilość zaadsorbowanych nanosomów jest daleki od jedności, ale udało się stwierdzić, że mimo to wewnątrz tego typu nanosomów zawierających receptory węchowe znajduje się pewien roztwór wodny.
