CMOS-технология позволяет "подслушать" общение бактерий в биоплёнках

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, инженеры и биологи из Колумбийского университета впервые применили технологию комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник (CMOS) для пространственно-временного электрохимического анализа сигнальных молекул в бактериальных колониях. Они создали чип, который действует как «активное» предметное стекло, поддерживающее колонию и одновременно «слушающее» химические сигналы бактерий.

Ключевые аспекты исследования:

• Новый инструмент: Разработанный CMOS-чип позволяет напрямую детектировать малые сигнальные молекулы (например, феназины), транслируя их в электронные сигналы без использования фотонов. Это даёт возможность изучать метаболизм и коммуникацию, недоступные для обычной оптической микроскопии.
• Научное открытие: С помощью чипа учёные визуализировали градиент феназинов, секретируемых бактериями Pseudomonas aeruginosa. Этот градиент, вероятно, играет ключевую роль в физиологии и морфогенезе (формировании структуры) колонии.
• Перспективы применения: Технология открывает путь не только для изучения («подслушивания») коммуникации в биоплёнках, но и для её целенаправленного нарушения. В будущем подобные чипы можно интегрировать в медицинские устройства (например, катетеры), чтобы предотвращать образование опасных биоплёнок и снижать уровень инфекций.

Следующие шаги: Команда планирует создать чип большего размера для визуализации более крупных колоний с повышенным пространственным и временным разрешением.

Как отмечает профессор Кен Шепард, это исследование демонстрирует новое и перспективное направление, в котором твердотельная электроника оказывает влияние на биотехнологию и науки о жизни.