طوّر باحثون تقنية جديدة تعتمد على بكتيريا حيّة قادرة على إنتاج إشارات كهربائية عند رصد مواد معينة، ما يفتح المجال أمام جيل متقدم من أجهزة الاستشعار الحيوية لمراقبة سلامة الغذاء والمياه.
وتُستخدم أجهزة الاستشعار الحيوية تقليديًا للكشف عن الميكروبات أو السموم عبر بروتينات أو إنزيمات، إلا أن هذه المواد تتأثر بسرعة بالظروف البيئية مثل الحرارة والحموضة، ما يحدّ من فعاليتها على المدى الطويل.
ويعتمد الابتكار الجديد على توظيف بكتيريا معدلة تؤدي وظيفة الاستشعار نفسها، مع ميزة قدرتها على التكيف والنمو والعمل في بيئات مختلفة، إضافة إلى إمكان استخدامها لفترات أطول مقارنة بالمواد التقليدية.
لكن التحدي الأساسي كان في نقل الإشارات الكهربائية من البكتيريا إلى جهاز القياس، إذ تتطلب العملية جزيئات ناقلة للإلكترونات قد تتسرب في السوائل أو تكون ضارة. ولتجاوز هذه العقبة، طوّر فريق من جامعة "رايس" مادة هلامية تحتوي على بوليمر طبيعي يُعرف بـ"الكيتوزان".
ويعمل هذا الهلام على تثبيت البكتيريا داخله، والسماح بدخول المواد المراد كشفها، إضافة إلى تسهيل انتقال الإلكترونات نحو القطب الكهربائي، ما يتيح توليد إشارة قابلة للقياس.
واختبر الباحثون النظام باستخدام بكتيريا نافعة من نوع "لاكتيبلانتيباسيلوس بلانتاروم" لرصد مادة "ساكاسين بي"، وهي مركّب مضاد للبكتيريا يُستخدم أحيانًا في حفظ الأغذية. وعند تفاعل البكتيريا مع هذه المادة، أنتجت إشارة كهربائية التقطها الجهاز، ما أكد وجودها.
وخلال التجارب، أُضيف النظام إلى الحليب، حيث تمكّن من كشف المادة خلال ساعات قليلة عبر الإشارة الكهربائية الناتجة.
ويرى الباحثون أن هذه التقنية قد تمهّد لتطوير أجهزة استشعار حية قادرة على مراقبة تلوث المياه، والتحقق من سلامة الأغذية، والكشف المبكر عن المواد الكيميائية الضارة.
