Jeśli maszyny potrafiłyby pachnieć …

Za pomocą platformy do transfeckcji i screeningu możliwe jest bardzo szybkie modyfikowanie komórek również dla innych bodźców węchowych, co otwiera nowe obszary zastosowań, takie jak diagnostyka medyczna. (© Fraunhofer IPA) / With a transfection and screening platform, it is possible to modify cells very quickly for other olfactory stimuli, thus opening up other areas of application, such as medical diagnostics. (© Fraunhofer IPA)

Aby ustalić odpowiedni receptor zapachowy dla konkretnego zastosowania, konieczne jest przeskanowanie kilku tysięcy receptorów i ich kombinacji. Jest to możliwe ekonomicznie tylko w sposób zautomatyzowany. (© Fraunhofer IPA) / Aby określić właściwy receptor zapachu dla konkretnego zastosowania, należy przeskanować kilka tysięcy receptorów i ich kombinacji. Jest to opłacalne tylko przy automatyzacji. (© Fraunhofer IPA)

Co by było, gdyby roboty potrafiły wąchać? Wykrywać materiały wybuchowe na lotnisku, diagnozować choroby na podstawie oddechu pacjentów w gabinetach lekarskich, lokalizować wycieki gazu i wiele innych? Instytut Fraunhofer ds. Technologii Produkcji i Automatyzacji IPA w Stuttgarcie poświęca się w ramach swojego głównego tematu „Transformacja biologiczna” coraz bardziej połączeniu systemów biologicznych i technicznych. Nowa platforma technologiczna ma umożliwić zautomatyzowaną produkcję sensorów opartych na komórkach i uczynić je ekonomicznie opłacalnymi.

W celu ekonomicznego wykorzystania biologicznych sensorów w Instytucie Fraunhofer IPA opracowuje technologię, która automatycznie produkuje biosensory oparte na komórkach. Takie sensory mogłyby na przykład nadać maszynom zdolność rozpoznawania zapachów. Platforma ta będzie początkowo testowana na produkcie kalifornijskiego start-upu Koniku. Jednak później ma być również wykorzystywana do innych zastosowań. Kierownik projektu IPA, Martin Thoma, podsumowuje innowację tak: „W zasadzie rozwijamy narzędzie ogólnego przeznaczenia, które w średnim okresie umożliwi produkcję biologicznych sensorów opartych na komórkach do zastosowań przemysłowych.” Biologia i technika zacierają się.

Projekt jest finansowany między innymi przez Ministerstwo Gospodarki Badenii-Wirtembergii. Dzięki biointeligentnym produktom i związanym z nimi technologiom produkcyjnym mogą powstać nowe potencjały wartości dla innowacyjnego i przemysłowego regionu Badenia-Wirtembergia. Celem jest wykorzystanie tych możliwości dla rozwoju gospodarki w tym kraju.

Aby umożliwić celową rozwój ekonomicznie użytecznego produktu, Instytut Fraunhofer IPA opracuje metodę przesiewową do wyboru receptur i niezawodnej automatycznej produkcji tak zwanych transfizowanych komórek, czyli komórek, do których wprowadza się obcą DNA lub RNA.

Amerykańska firma Koniku od kilku lat hoduje takie komórki, do których w małych autonomicznych jednostkach optycznych wprowadza się receptory zapachowe. Komórki te mogą być utrzymywane przy życiu i sprawne przez dłuższy czas, co pozwala na wykrywanie drobnych cząstek z otoczenia. Jednak w tej dziedzinie badawczej nadal istnieje wiele otwartych pytań.

Aby ustalić odpowiedni receptor zapachowy dla konkretnego zastosowania, konieczne jest przesianie kilku tysięcy receptorów i ich kombinacji. Aby ten proces był opłacalny, potrzebna jest platforma, która umożliwi automatyczną modyfikację komórek, czyli transfekcję, a następnie badanie ich reakcji na zapachy i smaki.

Takie narzędzie do transfekcji i przesiewania umożliwiłoby bardzo szybkie modyfikowanie komórek do różnych bodźców zapachowych i tym samym otworzyłoby kolejne obszary zastosowań, na przykład w diagnostyce medycznej. „Szczególnie cieszę się na możliwość wdrożenia naszej technologii za kilka lat wszędzie,” mówi założyciel Koniku, Osh Agabi, „to rozwiązanie, które może pomóc ludziom w wykrywaniu lub wykluczaniu chorób na najwcześniejszych etapach. Oczywiście, nadal są wyzwania, ale krok po kroku zbliżamy się do tego celu. Partnerstwo z Instytutem Fraunhofer IPA jest kolejnym ważnym kamieniem milowym na tej drodze.”