Mały, niepozorny chip. Posłuży do poszukiwania życia w kosmosie

W badaniach próbek pochodzących z kosmosu kluczowe bywa nie tylko samo wykrycie aminokwasów, ale też ustalenie, w jakiej "skrętności" występują. Zespół z Osaki zaproponował wyjątkowo mały chip, który ma identyfikować chiralność aminokwasów, czyli rozróżniać formy L i D. To właśnie taka informacja może stanowić istotną przesłankę przy ocenie, czy w badanym środowisku zachodziły procesy związane z życiem.

Dotąd podobne analizy często wykonywano z użyciem chromatografii cieczowej połączonej ze spektrometrią mas – metody skutecznej, ale wymagającej rozbudowanej aparatury, skomplikowanego przygotowania oraz odpowiednio dużej ilości materiału. Nowy prototyp ma działać inaczej: opiera się na detekcji sygnałów elektrycznych pojawiających się pomiędzy dwoma złotymi nanodrutami, co pozwala pracować na minimalnych porcjach próbki. Opis tych prac ukazał się w czasopiśmie "Nature Communications".

Mechanizm czujnika wykorzystuje tzw. prąd tunelowy generowany między nanodrutami rozdzielonymi bardzo małą odległością. Kiedy do sensora trafia roztwór zawierający aminokwasy, rejestrowane są zmiany napięcia, które pozwalają określić, z jakim typem cząsteczek badacze mają do czynienia. W analizie danych pomaga sztuczna inteligencja – według zespołu możliwe jest rozpoznanie, czy dana cząsteczka występuje w wersji L czy D, z ponad 80-proc. skutecznością, co ma być przełomem w badaniach pojedynczych molekuł.

Rozwiązanie sprawdzono na materiale z meteorytu Murchison, odnalezionego w Australii, a także na próbkach gleby z pustyni Atakama w Chile. Nanotechnolog Masateru Taniguchi wskazał, że wyniki uzyskane miniaturowym urządzeniem były porównywalne z rezultatami osiąganymi przez dotychczasowe narzędzia, przy jednocześnie mniejszych wymaganiach dotyczących przygotowania próbek.

Badacze zastrzegają, że chip nie jest na tym etapie gotowym elementem do montażu na pokładzie sond czy łazików. Zwracają jednak uwagę na mocne strony metody: automatyzację, precyzję oraz możliwość badania bardzo niewielkich ilości substancji, co w praktyce może zwiększać szanse na wykrycie potencjalnych sygnałów życia na innych ciałach niebieskich. Do dopracowania pozostaje m.in. przystosowanie sensora do rozpoznawania aminokwasów, z którymi system nie miał wcześniej kontaktu.

Wnioski przytaczane przez ScienceAlert sugerują, że technologia może znaleźć zastosowanie nie tylko w przyszłych misjach kosmicznych, lecz także w analizach prowadzonych w warunkach ziemskich. Dalsze prace mają koncentrować się na ulepszaniu algorytmów sztucznej inteligencji i kolejnych testach, tak by w przyszłości powstały mobilne, wielozadaniowe mikrosensory aminokwasowe dostępne dla naukowców na całym świecie. Zespół podkreśla, że to dopiero początek drogi do prostszych i skuteczniejszych narzędzi do poszukiwania życia poza Ziemią.