niephoroo: Наука

Обоняние — поистине удивительное чувство. Оно позволяет не только ощущать запахи, но и при довольно развитых рецепторах (например, у собак) дает возможность отыскать опасные вещества. Не первый день ученые всего мира пытаются воссоздать высокочувствительный нос в виде электронного устройства, и недавно группе ученых из России удалось разработать самый точный на сегодняшний день электронный нос.

Сразу стоит отметить, что электронный нос кардинально отличается от газовых анализаторов. Последние могут лишь отличать определенные вещества, а вот носы — это устройства для распознавания широкого класса химических веществ. Они могут не просто различать запахи, но и запоминать новые благодаря машинному обучению.
«Тренировка» электронного носа почти ничем не отличается от дрессировки собак: компьютеру, оборудованному сенсорами, демонстрируется нужный запах, который закрепляется за определенным обозначением в базе данных. Более того, запоминается «образ» запаха, и впоследствии он может быть не только выделен в ряде других, но и сопоставлен с похожими. При необходимости новый запах отмечается и осуществляется его сопоставление с подобными, образуя перекрёстные запахи одного вида (например, запахи цветов). Но в отличие от «природного» носа электронный часто «путается» вне лаборатории. Как поясняет один из авторов работы Виктор Сысоев, профессор Саратовского государственного технического университета,
«Дело в том, что сенсоры нестабильны, и их показания дрейфуют со временем. Потому нужны стабильные сенсоры, избегающие дрейфа. Мы продемонстрировали, как подойти к этой проблеме на примере электронного носа, основанного на мультисенсорной матрице из оксида металла».
Обычные высокочувствительные сенсоры на основе нановолокон могут безошибочно распознавать запахи только пару недель, после чего требуют перекалибровки. А вот эксперты из СГТУ использовали иной подход.
«Мы выяснили, что стабильность электронного носа зависит в основном от случайных изменений состава окружающего воздуха, а ввод процедуры дообучения носа обеспечивает его стабильность на протяжении многих лет. Более того, мы впервые доказали способность прибора функционировать более восьми лет. Такой результат еще не демонстрировал ни один из созданных искусственных носов».
В том случае, если окончательная фаза испытаний увенчается успехом, ученые смогут создать «идеальный» электронный нос, который может быть использован для анализа газовых сред и выявления различных запахов.

Бактерии, несмотря на свое достаточно простое устройство, доставляют немало проблем человеку. К примеру, так нелюбимая врачами синегнойная палочка pseudomonas aeruginosa, являющаяся источником крайне опасных внутрибольничных инфекций из-за своей высокой устойчивости к антибиотикам, недавно преподнесла новый сюрприз. Группа ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выяснила, что эти бактерии опаснее, чем мы думали.

Как известно, синегнойные палочки способны образовывать биопленки, защищающие их от внешнего воздействия. Кроме того, эти микроорганизмы отличает высокая степень активности. Благодаря особым химическим реакциям и способности передавать сигналы, колонии могут координировать поведение друг с другом и передавать информацию о вредных воздействиях другим бактериям для того, чтобы те «успели подготовиться».
Группа исследователей под руководством доктора Джерарда Вонга, изучая процесс формирования биопленки, обнаружила способность отдельных представителей колоний «запоминать» этот процесс. Дело в том, что на начальном этапе формирования пленки (который длится порядка 20 часов), клетки бактерий плохо удерживаются на поверхности пленки и прикрепляются к ней. Около 95% клеток удерживаются не дольше 30 секунд, что замедляет передачу сигнала между клетками колонии. Однако это касается лишь новой колонии. Когда ученые отобрали бактерии, которые живут уже на сформированной пленке, и пересадили на новую стерильную поверхность, те закреплялись и формировали пленку в несколько раз быстрее, как будто они «помнили» свой предыдущий опыт.
«Мы отметили скоординированные колебания между количеством сигнальных молекул в клетках и активностью подвижных белковых структур на их поверхности. Они проявлялись у последующих поколений как новая форма «памяти». Это играет ключевую роль в снижении их подвижности и в необратимом закреплении на субстрате, в образовании биопленки и передаче информации».