一种用于检测生物信号的纸基生活装置

UPF合成生物学生物医学应用研究小组设计了一种细胞设备，可以通过在纸上打印细胞来进行计算。他们首次开发出了一种可以在实验室之外使用的活体设备，而且可以以低成本进行工业规模生产。

我们现在有很多电子设备，比如电脑和平板电脑，它们的计算能力非常高效。但是，尽管它们的功能强大，但它们在检测生物标记(如那些表明疾病存在的标记)方面是非常有限的设备。为此，几年前，“生物计算机”开始被开发，换句话说，这是一种可以检测多种标记物并产生复杂反应的活细胞设备。在这些实验中，研究人员利用生物受体来检测外源性信号，并通过合成生物学的方法对其进行修改，使其根据检测到的信息发出响应。

到目前为止，细胞设备已经被开发出来，必须在实验室中，在有限的时间内，在特定的条件下，并且必须由分子生物学专家操作。现在，UPF的一组研究人员已经开发出一种新技术，将蜂窝设备“打印”在纸上，可以在实验室外使用。

有趣的是，他们使用不同细胞类型的“墨水”和营养物质来“绘制”电路。这些细胞仍然被困在纸上，有生命和功能，在那里，它们继续生长，并能够释放信号，通过纸传播到其他细胞。在纸上(或其他表面，如织物)这样做的原因主要是实用的;它价格低廉，易于工业应用，而且可以以很低的成本大量生产。

该研究的第一作者Sira Mogas-Díez详细介绍说:“我们想设计一个可扩展的模型，我们考虑使用一种打印系统，就像打印t恤那样。”她补充说:“我们用图画制作模具，用不同的细胞墨浸泡它，就像缓冲液一样，把它放在纸上，细胞就会沉淀下来。”一个优点是，这些纸上的设备可以保存在冰箱里，甚至可以冷冻，因为细胞墨水包含了低温保护器，所以可以这样做。因此，与以前的设备不同，它们可以在使用前存储很长一段时间。

在这种新方法中，设备的每个元素在这种情况下都是一组细胞细菌通过最小的基因修改，就可以检测到不同的信号。这些细胞生活在纸条上，并相互交流，整合信号，根据检测到的不同信号组合，产生一种或另一种反应。元素不会发生变化，但通过在纸上绘制图形，改变它们在空间上的排列，可以构建出具有不同功能的设备。“因此，细胞被放置的顺序是软件，细胞是硬件，而纸是承载这些细胞的物理基板”，该工作的协调者哈维尔Macía解释道。

研究团队设计了各种各样的生物传感器这是一种专门用于检测汞的仪器。与现有的其他系统相比，该系统的贡献在于，它可以直观地估计汞的浓度，而不需要在实验室里安装测量设备。根据汞的含量，反应带上或多或少会出现点，这些点可以用肉眼数出来。

正在开发的另一个应用程序是基于检测的霍乱在受污染的水。“有霍乱风险的定居点往往没有实验室或专家。因此，我们的想法是开发一种新方法，使我们能够在实验室之外获得生活技术，并在野外使用它。我们的方法对于解决这类问题很有趣，因为它价格低廉，并且可以实现工业批量生产蜂窝设备。”

另一个潜在的用途是识别，例如，风险子痫前期．它的检测不仅依赖于单一的标记，而且依赖于复杂的标记组合。一种带有适当结构的细胞设备的条带可以检测生物标记组合，分析它们，并确定孕妇患这种疾病的风险。

“当然，还有很多工作要做，但这些初步结果表明，开发的方法可能是一种手段，以生活设备为基础，促进商业产品的创造。”Javier Macía总结道。

这项研究发表在自然的交流年代。