Zoeken naar leven op andere planeten is niet eenvoudig. Het berust meestal op chemische detectie, die misschien beperkt of zelfs volledig irrelevant zijn voor buitenaardse biologie. Anderzijds, beweging is een eigenschap van al het leven, en kan worden gebruikt om micro-organismen te identificeren zonder enige chemische voorkennis. EPFL-wetenschappers hebben nu een uiterst gevoelige maar eenvoudige bewegingsdetector ontwikkeld die eenvoudig kan worden gebouwd door reeds bestaande technologie aan te passen. Het systeem is nauwkeurig gebleken bij het detecteren van bacteriën, gist, en zelfs kankercellen, en wordt overwogen voor het snel testen van drugs en zelfs de detectie van buitenaards leven. Het werk is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).

Giovanni Dietler, Sandor Kasas en Giovanni Longo van EPFL hebben een bewegingsdetector ontwikkeld die een cantilever van nanoformaat gebruikt om beweging te detecteren. Een cantilever is in wezen een balk die slechts aan één uiteinde is verankerd, terwijl het andere uiteinde een last draagt. Het vrijdragende ontwerp wordt vaak gebruikt bij bruggen en gebouwen, maar hier is het geïmplementeerd op micrometerschaal, en er kunnen ongeveer 500 bacteriën op worden afgezet.

Het idee komt voort uit de technologie achter een bestaande microscoop, de atoomkrachtmicroscoop. Deze krachtige microscoop maakt gebruik van een cantilever om afbeeldingen te maken van de atomen op een oppervlak. De cantilever scant het oppervlak als de naald van een platenspeler en de op-en-neer beweging wordt gelezen door een laser om een ​​beeld te produceren.

De bewegingssensor die Dietler en Kasas hebben ontwikkeld, werkt op dezelfde manier, maar hier is het monster op de cantilever zelf bevestigd. Bijvoorbeeld, een bacterie hecht zich aan de cantilever. Als de bacterie nog leeft, het zal onvermijdelijk op de een of andere manier bewegen, bijv. zijn flagellum verplaatsen of gewoon normale biologische functies uitvoeren. Die beweging beweegt ook de veel kleinere en gevoelige cantilever en wordt door de uitleeslaser vastgelegd als een reeks trillingen. Het signaal wordt opgevat als een teken van leven.

De EPFL-wetenschappers hebben hun nieuwe systeem met succes getest met geïsoleerde bacteriën, gist, muis en menselijke cellen. Ze testten zelfs grond uit de velden rond de EPFL-campus en water uit de nabijgelegen rivier de Sorge. In ieder geval, ze waren in staat om trillingssignaturen van levende cellen nauwkeurig te detecteren en te isoleren. Toen ze drugs gebruikten om iets levends te doden, de bewegingssignalen stopten.

"Het systeem heeft het voordeel dat het volledig chemievrij is, "zegt Dietler. "Dat betekent dat het overal kan worden gebruikt - bij het testen van medicijnen of zelfs bij het zoeken naar buitenaards leven." De wetenschappers stellen zich een groot aantal cantileversensoren voor die in toekomstige ruimteverkenningssondes zoals de Mars-rover worden gebruikt. op beweging in plaats van chemie, de cantileversensor zou levensvormen kunnen detecteren in mediums die inheems zijn op andere planeten, zoals het methaan in de meren van Titan.

Echter, de meer directe toepassingen van het cantileversysteem zijn in de ontwikkeling van geneesmiddelen. Gebruikt in een grotere reeks, de uitkragingen kunnen worden bedekt met bacteriën of kankercellen en worden geïncubeerd met verschillende medicijnverbindingen. Als de medicijnen effectief zijn tegen de aangehechte cellen, de bewegingssignalen zouden afnemen of helemaal stoppen als de cellen afsterven. Deze aanpak zou aanzienlijk sneller zijn dan de huidige high-throughput-systemen die door farmaceutische bedrijven worden gebruikt bij het zoeken naar kandidaat-antibiotica of geneesmiddelen tegen kanker.

"Dit is echt de volgende stap, " zegt Dietler. "Maar we bellen nog steeds ESA en NASA om te zien of ze geïnteresseerd zijn."