Smarte Bionase ist 10.000 Mal empfindlicher

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Wissenschaftler der Universität Tel Aviv
sehen Einsatz bei der Drogen- und Sprengstoffsuche

Smarte Bionase ist 10.000 Mal empfindlicher
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Roboter mit biologische Nase vor dem Einsatz im Labor (Foto: english.tau.ac.il)
21.01.2023 | 10.000 Mal empfindlicher als gängige Geruchssensoren ist ein biologischer Sensor, den Forscher der Universität Tel Aviv entwickelt haben. Er wird an einem kleinen vierrädrigen Roboter befestigt, der ferngesteuert oder autonom Regionen anfahren kann, an denen verdächtige Gerüche vermutet werden. Die Experten aus Israel glauben, dass sich ihre biologisch-technische Nase bei der Drogenfahndung, zur Sprengstofferkennung und zur Diagnose von Krankheiten einsetzen lässt.

Proteine nehmen Geruch auf

Eine Möglichkeit, einen Geruchssensor nach dem Vorbild der Natur herzustellen, besteht darin, Proteine, aus denen die Geruchssensoren von Tiernasen bestehen, auf einer Nanoelektrode zu platzieren. Beim Auftreten von Gerüchen übermitteln die Proteine Signale an die Elektrode, die gemessen werden können. Diese sind je nach Geruch unterschiedlich.

 

In einem maschinellen Lernprogramm haben die Forscher ihre Nase trainert, sodass sie unterschiedliche Gerüche erkennt. Bisher ist sie in der Lage, Geranien, Limonen und Marzipan zu identifizieren. Die natürliche Nase funktioniert genauso. Gerüche lösen elektrische Pulse aus, die das Gehirn als bestimmten Geruch erkennt. Auch das funktioniert erst nach einem Trainingsprogramm.

 

Weitere Optimierungen nötig

"Von Menschen geschaffene Technologien können immer noch nicht mit Millionen von Jahren der Evolution konkurrieren", sagt Forschungsleiter Amir Ayali, dessen Doktorandin Neta Shvil die Entwicklung vorangebracht hat. "Ein Bereich, in dem wir der Tierwelt besonders hinterherhinken, ist die Geruchswahrnehmung", so Ayali. Ein Beispiel dafür finde sich am Flughafen, wo ein Magnetometer, das Millionen von Dollar kostet, nötig sei, um Messer und andere Waffen zu erkennen.

 

"Aber wenn man überprüfen will, ob ein Passagier Drogen schmuggelt, braucht man einen Drogenhund", so der Zoologe. Die Herausforderung bei der Entwicklung von Biosensoren bestehe darin, die biologischen Zellen, die Gerüche oder andere Sinneseindrücke erkennen, mit einem elektronischen System zu verbinden, das die von den Rezeptoren empfangenen elektrischen Signale zu entschlüsseln weiß. (pte)


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