افزایش بقا با حسگرهای بیولوژیکی

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ افزایش احتمال بقا و زنده ماندن سربازان یکی از نگرانی‌های اصلی نیروهای مسلح کشورهای مختلف است. وزارت دفاع آمریکا در همین راستا موفق به توسعه میکروارگانسیم‌هایی شده است که نه تنها می‌تواند تهدیدات نامرئی مانند گازهای سمی موجود در محیط را شناسایی کنند، بلکه امکان دفع آن را نیز دارند.

برای نمونه به کمک دستاورد بالا، حسگرها و سیستم‌های دفاعی را می‌توان بدون این که موادی خارجی را به بدن سربازان تزریق کرد به داخل لباس آن‌ها وارد نمود. این کار با استفاده مهندسی میکروب‌ها صورت می‌گیرد که بسیار کوچک هستند و برخلاف حسگرهای سنتی، به انرژی الکتریکی برای فعالیت نیاز ندارند.

پشه‌ها به عنوان یکی از چالش‌های اصلی که نیروهای آمریکایی سراسر دنیا با آن مواجه هستند، شناخته می‌شوند. یکی از راه‌کارهای فعلی نیروی زمینی آمریکا برای مقابله با این مسئله آغشته کردن پوشش سربازان به ماده «DEET» است.

با توجه به گزارش موسسه بَتِلِ مموریال (Battelle Memorial Institute) و سازمان دارپا، به منظور دفع حشرات می‌توان از ابزار ویرایش ژن کریسپر کس 9 (CRISPR-Cas9) بهره گرفت. در این روش امکان تغییر DNA میکروارگانسیم فراهم می‌آید تا ماده‌ای شیمیایی مصنوعی و فرار ایجاد شود که بوی آن حشرات را دفع می‌کند.

سارا گلاون (Sarah Glaven)، زیست‌شناس آزمایش تحقیقات نیروی دریایی آمریکا توضیح داد، این ارگان نظامی نیز روی فناوری بیولوژیکی مشابهی تحقیق می‌کند. بدن انسان به صورت طبیعی به‌منظور محافظت از پوست در برابر تابش خورشید ماده‌ی ملانین (melanin) را ترشح می‌کند. در حال حاضر دانشمندان روشی را برای تولید آن به صورت مصنوعی کشف کرده‌اند. مؤثرترین روش برای تولید این ماده بدون این که بدن از طریق روش‌های مختلف مجبور به این کار شود، پرورش باکتری‌هایی خاص با توانایی انجام این کار و تزریق مستقیم آن به پوشش سربازان است.

گلاون ادامه داد: میکروارگانسیم‌ها را می‌توان به عنوان حسگرهای زنده‌ای که وظیفه‌ی محافظت از غواص نیروی دریایی را دارند نیز در نظر گرفت. در حالی که این ارگان به صورت روزافزون روی تولید زیردریایی‌های بدون سرنشین سرمایه‌گذاری می‌کند، به‌کارگیری غواصان همچنان بهترین راه‌کار برای از بین بردن مین‌های دریایی و بررسی وضعیت کشتی‌ها به حساب می‌آیند.

با وجود این فرستادن انسان به زیرآب خطرناک است؛ زیرا در حال حاضر هیچ راهی وجود ندارد که بتوان به سرعت پاک یا آلوده بودن آن را مشخص کرد. این مسئله زمانی که آب‌های موجود در مناطق جنگی یا جهان سوم مطرح می‌شود، شکل جدی‌ترین به خود می‌گیرد؛ زیرا کشتی‌های آسیب‌دیده، به طور پیوسته انواع مختلفی از مواد مضر و سمی را دفع می‌کنند.

پژوهشگران برای مقابله با چالش بالا در حال توسعه میکروارگانسیم‌هایی هستند که به سمومی خاص حساس بوده و برای آگاه‌سازی غواص‌ها به سرعت به آن واکنش نشان می‌دهند. این باکتری‌ها در زمان تشخیص خطر یک ماده رسانا از خود ترشح می‌کنند که عملکردی مشابه با انتقال برق دارد. این عمل باعث می‌شود تا یک چراغ کوچک تعبیه شده روی حسگر پوشیدنی سرباز روشن شود.

راه‌کار بیولوژیکی مذکور را می‌توان جایگزین حسگرهای فعلی کرد که وزن بسیار زیادی را به غواصان تحمیل می‌کند. همچنین امکان آزمایش آب پیش از ورود به آن را به وجود می‌آورد. میکروب‌ها حسگرهای طبیعی بسیار مؤثری هستند که بهتر و دقیق‌تر از تجهیزات ساخته شده توسط انسان عمل می‌کنند.

به کمک روش بالا همچنین می‌توان گیاهان را به‌گونه‌ای تغییر ژنتیکی داد که به محیط اطراف حساس باشند. سپس با کاشت این گیاهان در اطراف یک پایگاه نظامی امکان محافظت از آن در برابر تهدیدات به وجود می‌آید. این حسگرها نه‌تنها به باتری نیاز ندارند، بلکه بدون مراقبت انسان‌ها به رشد و تکثیر خود ادامه خواهند داد. همچنین در زمانی که آسیب ببینند، قادر به ترمیم خود هستند.