美国DARPA利用微生物开发敏捷和可靠的传感系统
2023-10-13 11:08 来源:
4月21日,美国国防高级研究计划局(DARPA)宣布了新的Tellus计划,将探索开发一种交互式平台方法,用于快速设计基于微生物的感知和响应设备、监测国防相关的环境[1]。
Tellus计划为期2.5年,将专注于开发新方法,以便快速设计用于环境监测的敏捷、坚固、可靠和耐用的微生物传感器。开发出的微生物传感器必须能够将检测到的刺激转换成多种输出信号,如光子、比色变化、化学物质、电流、机械作用,以便这些信号可以被常规的接收器设备(如光电、光子、成像、电极)测量。此外,Tellus计划还专注于评估许多不同环境和条件下的传感器功能。由于对化学品、污染物或不断变化的条件进行远程环境监测是国家安全关注的领域,因此需要开发出能够检测多种类型的输入目标、远距离中继各种输出信号以及长时间无人值守运行的微生物传感系统。
Tellus计划需要解决一系列关键技术挑战,包括:感知和区分多重刺激的不同组合;降低检测限制,同时不增加背景噪音;使用更敏感的受体,在较高浓度时容易饱和,其动态范围本质上更小;难以在现实环境条件下使用;与接收器设备集成,以收集/测量输出信号;克服对细胞/功效添加途径/电路的遗传负担;确定使用单个细胞还是多个细胞或联合体;难以实现的强大电路设计和高通量测试;处理刺激所需的响应时间;开发记录和储存刺激检测事件的策略,以供之后检索;多路复用感知模式;在干扰物存在的情况下进行区分操作。 (郑颖)
[1] Developing Agile, Reliable Sensing Systems with Microbes. https://www.darpa.mil/news-events/2023-04-21