Wattles de Turquía que cambian de color inspiran nuevos detectores de toxinas y germen

Resulta que los pavos no solo son excelentes con salsa de salsa de arándano y salsa. Los científicos siempre se han inspirado en la naturaleza, y el humilde pavo es su siguiente musa.

Los pavos pueden cambiar el color de la piel en sus cabezas de rojo a azul a blanco, dependiendo de si están calmos o emocionados. Esta característica es tan distintiva que le da a los pavos el nombre de "pájaro de siete caras" en coreano.

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En un nuevo estudio publicado hoy en Nature Communications, un equipo de investigación de la Universidad de California, Berkeley, dirigido por Seung-Wuk Lee, explica cómo han desarrollado un sensor sintético de toxinas basado en la técnica de cambio de color del pavo.

Pavo feliz, Pavo enojado

La cabeza de un pavo es normalmente de color rojo brillante, un color causado por vasos sanguíneos visibles que se encuentran directamente debajo de la piel del zarzo. Los vasos sanguíneos están rodeados por bandas largas de un tejido conectivo llamado colágeno, que es uno de los componentes básicos de la vida animal. Cuando el pavo se pone nervioso, los vasos sanguíneos se contraen, exponiendo más bandas de colágeno.

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Esto cambia la forma en que la luz entrante se dispersa y se refleja en la piel del pavo, haciendo que parezca azul o blanca. Es el mismo efecto de dispersión que hace que el cielo parezca azul, pero que se ponga amarillo o rojo. También es la razón por la cual los vasos sanguíneos aparecen de color azul debajo de la piel pálida, a pesar de que la sangre dentro de ellos es roja.

"Si podemos construir una estructura similar y usar la estructura resultante para detectar información química o medioambiental, puede ser un gran sensor de color que podamos usar fácilmente en nuestra vida diaria", dijo Lee. un profesor asociado de bioingeniería en Berkeley, en una entrevista con Healthline.

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A Viral Rainbow

Para crear su sensor, el equipo de Lee necesitaba un bloque de construcción propio. Eligieron el virus M13, que se adhiere a sí mismo en un patrón simple y repetitivo que forma fibras. "El virus M13 tiene una forma física como un bloque de construcción natural y puede producir fácilmente copias idénticas", explicó Lee.

Resulta que estas fibras tienen propiedades similares al colágeno. Pueden expandirse o contraerse para cambiar de color, pasando del azul al verde, del amarillo al rojo. Por suerte, las fibras responden naturalmente a una gama de vapores químicos, incluidos el agua y el alcohol.

"El cambio de color es tan obvio para los productos químicos de alto vapor, que podemos detectar fácilmente los cambios de color incluso a simple vista", dijo Lee.

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El equipo de Lee desarrolló una aplicación para teléfonos inteligentes llamada iColour Sensor, que usa una cámara para leer los cambios de color y detectar la cantidad de sustancia química medida está presente en el aire.

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El sensor no está limitado a agua y alcohol. Para demostrar la flexibilidad de su invención, el equipo de Lee bioingeniería el virus M13 para contener un sitio que es sensible al explosivo químico TNT. Cuando se exponen a los vapores de TNT, las fibras se expandieron rápidamente, pasando de azul oscuro a amarillo o rojo.

La prueba también fue bastante selectiva: el equipo probó su prueba sensible a TNT en dos sustancias químicas relacionadas, pero no explosivas, DNT y MNT. El sensor iColour pudo distinguir fácilmente la diferencia entre los químicos peligrosos y los inofensivos.

Aunque la prueba no es lo suficientemente sensible como para ser útil para detectar TNT en el ámbito militar, Lee confía en que es una buena prueba de concepto. Él dice que las fibras virales podrían ser bioingeniería para contener sitios que son sensibles a cualquier cantidad de toxinas y microbios.

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Making a Better Detector

Los detectores químicos codificados por color son más fáciles y rápidos de leer que los sensores que solo muestran una lectura numérica. La mayoría de los detectores químicos también son caros de fabricar y solo son sensibles a una pequeña cantidad de químicos. La tecnología de Lee es barata, de acción rápida y puede personalizarse para casi cualquier sustancia química.

Y tenemos pavos para agradecer.

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"Nature proporciona una rica fuente de inspiración", dijo Lee. "Todos los productos naturales que vemos son un ejemplo de [adaptaciones ganadoras] para sus entornos determinados. Solo una fracción de ellos se descubren y se utilizan para temas científicos y de ingeniería. Hay muchas estructuras y fenómenos notables que aún están esperando ser descubiertos. "

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