science >> Wetenschap >  >> Chemie

Gloeiende bacteriën detecteren begraven landmijnen

Detectie op afstand van begraven landmijnen is een mogelijke toepassing van een systeem om begraven landmijnen op afstand te detecteren met behulp van een bacteriële sensor en een lasergebaseerd scansysteem. Krediet:Hebreeuwse Universiteit

De behoefte aan veilige en efficiënte technologieën voor het opsporen van begraven landmijnen en niet-ontplofte munitie is een humanitaire kwestie van immense mondiale proporties. Ongeveer een half miljoen mensen over de hele wereld lijden aan door mijnen toegebrachte verwondingen, en elk jaar raken 15 tot 20 duizend meer mensen gewond of gedood door deze apparaten. Meer dan 100 miljoen van dergelijke apparaten zijn nog steeds begraven in meer dan 70 landen.

De grootste technische uitdaging bij het opruimen van mijnenvelden is het opsporen van de mijnen. De technologieën die tegenwoordig worden gebruikt, verschillen niet veel van die in de Tweede Wereldoorlog, opsporingsteams verplichten lijf en leden te riskeren door fysiek de mijnenvelden te betreden. Duidelijk, er is een grote behoefte aan een efficiënte oplossing voor het op afstand detecteren van begraven landmijnen en niet-geëxplodeerde munitie.

Onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem melden nu een mogelijk antwoord op deze behoefte. Schrijven in het journaal Natuur Biotechnologie , ze presenteren een roman, functioneel systeem dat lasers en bacteriën combineert om op afstand de locatie van begraven landmijnen en niet-ontplofte munitie in kaart te brengen.

Het systeem is gebaseerd op de waarneming dat alle landmijnen minieme hoeveelheden explosieve dampen lekken, die zich ophopen in de grond erboven en dienen als markeringen voor hun aanwezigheid. De onderzoekers hebben levende bacteriën moleculair gemanipuleerd die een fluorescerend signaal afgeven wanneer ze in contact komen met deze dampen. Dit signaal kan worden opgenomen en gekwantificeerd vanaf een externe locatie.

Het op laser gebaseerde scansysteem dat wordt gebruikt om begraven landmijnen te lokaliseren. Krediet:Hebreeuwse Universiteit

De bacteriën waren ingekapseld in kleine polymere bolletjes, die waren verspreid over het oppervlak van een testveld waarin echte antipersoonsmijnen waren begraven. Met behulp van een lasergebaseerd scansysteem, het testveld werd op afstand gescand en de locatie van de begraven landmijnen werd bepaald. Dit lijkt de eerste demonstratie te zijn van een functioneel impasse detectiesysteem voor landmijnen.

"Onze veldgegevens laten zien dat geconstrueerde biosensoren nuttig kunnen zijn in een landmijndetectiesysteem. Om dit mogelijk te maken, verschillende uitdagingen moeten worden overwonnen, zoals het verbeteren van de gevoeligheid en stabiliteit van de sensorbacteriën, het verbeteren van de scansnelheden om grote gebieden te bestrijken, en het compacter maken van het scanapparaat zodat het kan worden gebruikt aan boord van een licht onbemand vliegtuig of drone, " zei prof. Shimshon Belkin, van het Alexander Silberman Institute of Life Sciences van de Hebreeuwse Universiteit, die verantwoordelijk was voor de genetische manipulatie van de bacteriële sensoren.

Deze lichtgevende microbiële kralen demonstreren het fluorescerende signaal dat door de bacteriën wordt geproduceerd Credit:Hebrew University