狗的強大鼻子以其嗅出從疾病到爆炸物的能力而聞名，但科學正在迅速趕上它，一系列人造鼻子正研發中。現在，在這一令人興奮的領域的最新突破中，研究人員已經使用轉基因大腸桿菌旋轉導電納米線，能夠檢測到由腎臟疾病產生的氣味分子。更重要的是，他們說他們的微生物製造廠可以被調整，以創造出其他的線，來探測更多的醫療條件。

當涉及到通過我們的鼻子感知我們周圍的世界時，人類遠遠落後於我們的犬類夥伴。不過，為了努力追趕，科學家們多年來一直在努力工作，創造了一系列令人眼花繚亂的人工氣味傳感器。我們已經看到人造的”鼻子”可以從血液或尿液樣本中發現癌症，從皮膚氣味中檢測出帕金森病，監測水中的細菌，找到自然災害中埋在廢墟下的人，並嗅出空氣中的危險毒素。

馬薩諸塞大學阿默斯特分校（UMA）的研究人員說，這些傳感器中使用的許多納米線的問題是，它們是由有毒和不可降解的材料製成的，如矽或碳纖維。為了解決這個問題，研究小組轉向了細菌解決方案。

去年，UMA的微生物學家Derek Lovley和電氣與計算機工程師Jun Yao使用一種名為Geobacter sulfurreducens的細菌創造了一種可穿戴的生物膜，該生物膜可通過汗水發電。該實驗的成功集中體現在該細菌生長出能夠實際導電的極小電線的能力。研究小組決定將這些納米線用於他們新的人造鼻中。

然而，巰基細菌很難培養，因為它需要非常特殊的條件才能生長。因此，該團隊爭取到了一種更堅韌的細菌的幫助。

研究人員把’納米線基因’–稱為pilin–從G. sulfurreducens中取出，並把它拼接到大腸桿菌的DNA中，這是世界上最常見的細菌之一。

除了讓大腸桿菌開始生產納米線外，Lovely和Yao還進行了額外的基因修改，使這些線被一種被稱為DLESFL的肽所覆蓋。這使得這些電線對氨的敏感度比以前高100倍，氨是腎臟疾病患者呼吸中的一種副產品。然後，這些生物導線被植入一個傳感器，該傳感器在發現氨方面比以前由傳統材料製成的傳感器更有效。

Yao介紹說：”這項研究最令人興奮的事情之一是，我們正在將電氣工程帶入一個根本性的新方向。這些蛋白質納米線的魅力在於，可以利用生命的基因設計來建立一個穩定的、多功能的、低影響的和具有成本效益的平台，而不是用不會生物降解的稀缺原材料製成的電線。”

研究人員說，可以讓這些微小的細菌工廠生產出塗有不同肽的電線，可以為其他疾病的化學製造者提供感應。

“有可能設計出獨特的肽，每個肽都能特異性地結合感興趣的分子，”研究報告的共同作者Toshiyuki Ueki說。”因此，隨著更多由身體發出的、對某種特定疾病具有特異性的示踪分子被確定，我們可以製造出結合了數百種不同化學嗅覺的納米線的傳感器來監測各種健康狀況。”

這項研究已經發表在《生物傳感器和生物電子學》雜誌上。