让蝗虫帮我们发现炸弹


工程师们将传感器安装在蝗虫上,这样他们就可以监视昆虫如何嗅闻气味。

华盛顿大学-圣路易斯生物医学工程副教授Baranidharan Raman说,生物仿生系统与他们其他的工程同行相比要复杂得多,包括我们负责的嗅觉化学传感系统,

Raman一直在研究蝗虫相对简单的大脑是如何接收和处理感觉信号。他和他的研究小组发现,气味促使大脑中的动态神经活动,使蝗虫能够正确地识别特定的气味,即使混有其他气味。

在其他的研究中,他的团队也发现经过训练的蝗虫可以识别特定气味,即使气味是在复杂的情况下,如在其他气味掩盖下或者是不同的背景条件下也能闻出特定的味道。

“为什么要重新改造轮子?为什么不利用生物解决方案?” Raman说。“道理是这样的。国家最先进的小型化学传感设备也就那么几台(而且精确度没那么高)。但是,如果你看看昆虫化学传感器所在处的触角,上面有几个成千上万各种类型的传感器。”

蝗虫的“纹身”

团队打算在昆虫自由活动、探测和解读周围环境气味的时候,检测它们的脑神经活动。这样的方法也将需要低功耗的电子元件去收集,记录和传输数据。

计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty,与Raman合作研究这一部分的工作。团队也打算利用蝗虫作为仿生系统用于远程控制收集样品。

材料科学副教授Srikanth Singamaneni,将开发一种由生物相容性“丝绸”制成等离子体“文身”,作用于蝗虫翅膀,“文身”会产生轻微的热量,有助于蝗虫走向远程控制特定的地点。

“纹身”布满等离子纳米结构,还可以收集他们周围的挥发性有机化合物的样品,这将能使研究人员使用更传统的方法对化学组成的化合物的进行二次分析。

“在许多工程应用中,包括国土安全和医疗诊断,狗的嗅觉系统仍然是国家的最先进的传感系统,” Raman说。“然而,训练这些动物是需要花大量的时间和一些苛刻的条件,以及缺乏强大的解码程序从生物系统中提取相关的化学物质信息,从而限制了其广泛的应用。。”

“我们希望这项工作能发展和证明一个概念,那就是以‘杂交’蝗虫为基础的,化学传感方法检测爆炸物。”


蝌蚪君编译自futurity,译者 窈郡王,转载须授权