寻找其他星球上的生命并不简单。它通常依赖于化学检测,这可能是有限的,甚至与外星生物完全无关。另一方面,运动是所有生命的一个特征,可以用来识别微生物,而不需要任何化学预知。EPFL的科学家们现在已经开发了一种极其灵敏而又简单的运动探测器,可以通过调整现有的技术轻松建造。该系统已被证明可以准确地检测细菌、酵母,甚至癌细胞,并被考虑用于药物的快速测试,甚至是外星生命的检测。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
EPFL的乔瓦尼·迪特勒、桑铎·卡萨斯和乔瓦尼·隆戈开发了一种使用纳米级悬臂来检测运动的运动探测器。悬臂实际上是一根梁,它只固定在一端,另一端承受载荷。悬臂式设计通常用于桥梁和建筑物,但在这里它是在微米尺度上实现的,大约500个细菌可以沉积在上面。
这个想法来自于一种现有显微镜的技术,原子力显微镜。这台功能强大的显微镜利用悬臂来拍摄物体表面原子的照片。悬臂像电唱机的针一样扫描表面,它的上下运动被激光读取并产生图像。
迪特勒和卡萨斯开发的运动传感器也以同样的方式工作,但这里的样品是附着在悬臂本身上的。例如,一个细菌附着在悬臂上。如果细菌是活的,它必然会以某种方式移动,例如移动它的鞭毛或仅仅执行正常的生物功能。这种运动也移动了更小和敏感的悬臂,它被读出激光捕捉作为一系列振动。这个信号被认为是生命的迹象。
EPFL的科学家们成功地用分离的细菌、酵母、老鼠和人类细胞测试了他们的新系统。他们甚至测试了来自EPFL校园周围田地的土壤和来自附近的Sorge河的水。在每一种情况下,他们都能够准确地检测和分离活细胞的振动信号。当他们用药物杀死任何活物时,运动信号就停止了。
迪特勒说:“该系统的优点是完全不含化学物质。”“这意味着它可以用于任何地方——在药物测试中,甚至在寻找地外生命中。”科学家们设想了一个大型悬臂传感器阵列,用于未来的太空探索探测器,如火星漫游者。由于它依赖于运动而不是化学,悬臂式传感器将能够探测到其他行星原生介质中的生命形式,例如土卫六湖泊中的甲烷。
然而,悬臂系统更直接的应用是在药物开发中。在更大的阵列中使用,悬臂可以覆盖细菌或癌细胞,并与各种药物化合物孵育。如果药物对附着的细胞有效,运动信号会随着细胞死亡而减少或完全停止。在寻找候选抗生素或抗癌药物时,这种方法将比制药公司目前使用的高通量系统快得多。
“这真的是下一步,”迪特勒说。“但我们仍在联系欧洲航天局和美国宇航局,看看他们是否感兴趣。”
了下:M2M(机对机)

