Учёные из Университета Вашингтона в Сент-Луисе разработали гибридную систему обнаружения химических веществ на основе саранчи и наноматериалов. Такая технология в будущем может применяться при поисково-спасательных операциях, выявлении химического оружия и обследовании зон бедствий.
Исследование опубликовал журнал Advanced Materials. Старшими авторами работы стали профессор биомедицинской инженерии Барани Раман и профессор машиностроения и материаловедения Срикант Сингаманени.
Саранча обладает очень чувствительной обонятельной системой и способна улавливать слабые запахи, однако её возможности по распознаванию разных химических соединений ограничены. Искусственные датчики, напротив, точно фиксируют отдельные вещества, но уступают живым организмам в подвижности и способности работать в сложной среде.
Исследователи решили объединить преимущества обоих подходов. На усики или крылья насекомых нанесли лёгкое пористое покрытие из коллагеновой пены, работающее как основа для спектроскопии поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния — метода, который усиливает сигналы молекул рядом с металлическими наноструктурами и помогает обнаруживать следовые количества химикатов.
В ходе испытаний саранча с таким покрытием показала лучшие результаты, чем насекомые без наноматериала и искусственные химические сенсоры. Гибридная система обнаруживала более широкий набор запахов, включая химический след тротила, при этом обычные функции насекомых не нарушались.
«Мы объединили лучшие возможности биологии с инженерными принципами, чтобы создать более совершенную систему обнаружения», — сказал Барани Раман. По словам Сриканта Сингаманени, сочетание биологических и искусственных сенсоров позволяет «забросить более широкую сеть». Работа получила поддержку Управления научных исследований ВВС США и Национального научного фонда, сообщает Университет Вашингтона в Сент-Луисе.