Two bioengineers working in a UC 圣地亚哥 lab

信用:威尼斯棋牌圣地亚哥分校

葛瑞格尔Thouvenin并在威尼斯棋牌圣地亚哥分校的实验室生物力学尼古拉斯Csicsery。

当谈到测试饮用水危险的污染物,如重金属:如铅,镉,连续测试直接从人从水龙头喝水是很重要的。然而,很少水质检测的这种做。从威尼斯棋牌圣地亚哥分校和校区分拆定量生物科学团队正在努力改善这种状况。

“可能被罚款水喝,喝精,细到饮料...然后它不是,”比说UCSD生物工程的学生娜塔莉·库克森(2008)作为解释她连续监测饮用水,价值零星的水质监测。

Natalie Cookson
娜塔莉·库克森(UCSD生物工程博士2008)是CEO定量生物科学,威尼斯棋牌圣地亚哥分校纺出的冬冬实验室的其中一个启动。
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这项工作,她希望将生产出物美价廉的水质检测系统可以安装在水龙头,从人卫生组织饮料。那是水留在密歇根州弗林特处理厂,例如,没有危险的高浓度的铅。但受时间从火石的水龙头居民就在同一瓢水,铅在水中。

来自威尼斯棋牌圣地亚哥分校团队和 定量生物科学 具有使用细菌作为污染的传感器在饮用水一种新的方法,以连续监测重金属污染。最近发表在杂志球队的进步他们的国家科学院(PNAS)的诉讼。

“我们的首要任务是做好我们的骄傲感和都会产生影响,作品”库克森说。

而对于重金属水质检测一些住宅的选择确实存在,但是也有一些在内部的家庭,学校和农场广泛,连续监测自来水的方式获得技术,成本和后勤方面的限制。圣地亚哥团队正在消除这些障碍。

即大肠杆菌作为水测试

新的水质监测方法依赖于菌株无害化电子商务。杆菌细菌卫生组织检测重金属污染物。而如在食物中毒的大肠杆菌连接成为头条威尼斯棋牌,微生物的无害菌在世界各地的实验室为许多不同的研究目的使用。

它们是细菌世界的实验室老鼠。

“好吧即大肠杆菌,说:”缺口Csicsery。 “如果有砷,你知道吧,让我们知道。”

有时电子。大肠杆菌自知,有时不是他们这样做,“根据金属,” Csicsery解释。我最近获得了生物工程博士学位冬冬在威尼斯棋牌圣地亚哥分校的实验室,并已加入定量生物科学,他在那里的工作发展为基础的生物合成的监测技术。

Three bioengineers
>UC San Diego bioengineers Nicholas Csicsery, Lizzy Stasiowski, Gregoire Thouvenin in the UC 圣地亚哥 Biodynamics Lab run by bioengineering and biology professor Jeff Hasty.
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如何将这些微生物“让我们知道”一个危险的重金属在水中的存在?

这就是答案细菌基因组作出反应途径的污染物已经学会识别人类。

“我们已经进入生命我们周围的代码”说着葛瑞格尔Thouvenin,威尼斯棋牌圣地亚哥分校生物工程博士学生,另一个在PNAS论文的共同第一作者。 “当你正在学习的微生物,你越挖越深,你知道他们更连接到一切INITIALLY比你想象的。”

在这种情况下,利用这些连接所需的研究人员来自许多领域,包括生物工程,合成生物学,微流体,数学和科学数据结合力。其结果是一个系统,水两周监视器和确认在水中的污染物当改变的细菌的2000个不同遗传品系的行为。

即大肠杆菌酒店

在此菌驱动的水的测试系统,细菌生命的每种菌株自己的小室的内部,并且所有2000菌株在由硬质半透明材料相同的芯片排列。有,可提供水,污染物和食品到每个腔室以受控方式微小通道。

Microfluidic device
装载有蓝色染料2000 - 应变微流体装置。 TEAL色污点每个对应于单个生长室中产生光的例如大肠杆菌。从荧光值检索的水鸭色的每一个污点(他们是形灯泡,如果你仔细看)来监控每个E的唯一回应。大肠杆菌菌株对环境的输入。该设计允许每个腔室与连续生长培养基而废物流走供给。平均生长可与水样被掺入到用于重金属检测进行测试。
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这些细菌菌株2000每个都具有位遗传物质进入插入STI(质粒)的DNA小圆片,其使得荧光输出为“突出”的特定基因的活性。当水污染物相互作用随着插入的基因,细菌点亮。

随着他们的微流控的设置,这株研究人员可以点亮时的记录。闪烁的ESTA图案被记录并送入人工智能系统。结果是确定当细菌遇到在水中特定重金属污染物,基于由所述细菌中产生的光的图案的自动化能力。生物工程博士加勒特·格雷厄姆的学生数据导致了项目的科学和人工智能的一部分。 (我毕业和正在工作,在北卡罗莱纳州的研究所气候研究数据分析环境。)

理念是要安装在地方系统中的人卫生组织喝水,以确定身份受污染的水。

而重金属研究人员选择,以鉴定证明的力量和他们的系统的灵活性,它的人工智能组件可以通过训练来识别身份的其他污染物也。

艺术与决策科学

一个用于该项目的大进步,就是如何设计,建造和运行系统用于插入,住宿,膳食和跟踪细菌2000株不同的两个多星期的课程。

丽兹Stasiowski和尼克Csicsery带领了所有2000Ë允许系统的设计和制造。大肠杆菌菌株在一次被加载到系统中。

该项目合并“制造”与合成生物学,基因组分析和机器学习,创造准备做好在世界体系的艺术和科学。

“我的一个关于这个项目最喜欢的事情是如何多才多艺的都可以。让您在我们的基因表达系统监测动态变化的成千上万的细菌菌株的任何同时环境变化。这是一个项目,是相关产业界和学术界都“之称Stasiowski。

她最近完成了她的博士生物工程威尼斯棋牌圣地亚哥分校和是老乡Vertex制药公司在圣迭戈仪器仪表的研发工作。

“虽然我觉得重点重金属概念的仔细论证方面有意思的,我最兴奋的技术为研究人员筛查工具和公司,专注于合成生物学,说:”杰夫冬冬,圣迭戈威尼斯棋牌教授生物工程和生物谁在PNAS论文的资深作者。 “该技术是很好的定位于基因应对复杂的信号,环境和医疗应用中发现的发现。”

作为筛选工具,该平台独特的微流体和人工智能的组合可以帮助的机制,使细胞解释和应对不断变化的环境有了新的认识,并能设计互动以全新的方式对环境合成株的检测。现有的筛选技术很少无论是时间分辨率已经和吞吐量所需这样做。因此,平台必须是很有价值的两种合成生物学家(WHO设计并实现了在活细胞中的新功能)和系统生物学家(WHO建立在一个小区存在的所有反应的综合模型)的潜力。

Thouvenin打蜡多一点哲学。 “我们周围的生物都是延展性,他们已经经过精心塑造和进化了数百万年的制作。现在我们有权访问,无论是在从优化它不断变化的世界了解它,再利用它,并最终条款。“