Todos os dias, milhares de cães treinados K9 farejam narcóticos, explosivos e pessoas desaparecidas nos Estados Unidos. Esses cães são inestimáveis ​​para a segurança, mas também são muito caros e podem se cansar.

Os pesquisadores da Duke deram os primeiros passos para construir um dispositivo artificial de "nariz de robô" feito de células vivas de camundongos que os oficiais poderiam usar em vez de cães.

Os pesquisadores desenvolveram um protótipo baseado em receptores de odor cultivados a partir de genes de camundongos que respondem a odores-alvo, incluindo o cheiro de cocaína e explosivos. O trabalho deles apareceu no início deste mês em Nature Communications .

Acontece que existem algumas diferenças muito grandes entre testar coisas em uma placa de laboratório e testá-las em um nariz real.

“Essa ideia de nariz artificial está presente há muito tempo, "disse o autor sênior do estudo, Hiroaki Matsunami, professor de genética molecular e microbiologia na Duke School of Medicine. "Os receptores foram identificados na década de 1990, mas existem obstáculos técnicos significativos para produzir todos esses receptores e monitorar a atividade para que possamos usá-los em um dispositivo artificial. "

Os "narizes elétricos" que existem agora usam vários compostos químicos para detectar odores em vez de células-tronco receptoras, Matsunami disse. Ele disse que esses dispositivos "não são tão bons quanto um cão treinado".

"A ideia é que, usando o real, receptores vivos, talvez possamos desenvolver um dispositivo semelhante aos animais, "Disse Matsunami." Ninguém conseguiu isso ainda, mas este estudo está se movendo em direção a esse objetivo. "

Humano, os genomas do cão e do camundongo contêm cerca de 20, 000 genes, que contém instruções para criar proteínas com cheiro, gosto, sentir, mover e fazer tudo o que nossos corpos fazem. Cerca de 5 por cento dos genes de camundongos foram identificados como instruções para fazer receptores de odor, Matsunami disse. Em contraste, os humanos usam apenas cerca de 2 por cento de seus genes para fazer receptores de odor.

“Esses animais investem muitos recursos para esse fim, "Matsunami disse." Camundongos e ratos cheiram muito bem; simplesmente não usamos ratos para detectar explosivos na vida real. Existem alguns problemas práticos para fazer isso. "

A primeira etapa do estudo foi identificar os melhores receptores de odor para responder a odores-alvo como cocaína ou maconha.

Os pesquisadores criaram um meio líquido preparado com moléculas que podem se iluminar a partir de reações. Em seguida, eles copiaram cerca de 80 por cento dos receptores de odor de camundongos, e misturei esses receptores com sete produtos químicos de odor alvo no meio.

Eles mediram a luminescência resultante e escolheram os receptores de odor de melhor desempenho para a segunda parte do estudo, que monitorou a ativação do receptor em tempo real.

Pesquisas anteriores haviam feito isso expondo receptores selecionados a odores químicos em um líquido. Mas existem várias diferenças entre a placa de Petri e o nariz. Para um, raramente submergimos nossos narizes em banhos líquidos de odores químicos. Em vez de, nossos narizes detectam cheiros de perfumes flutuantes ou fedorentos transportados pelo ar. E nossos narizes estão cheios de muco.

Então, para a segunda metade do estudo, que foi apoiado pelo National Institute of Health concede DC014423 e DC016224 e o Defense Advanced Research Project Agency RealNose Project, eles tentaram imitar como usamos nossos narizes, expondo odores a vapores e algumas enzimas.

Os pesquisadores testaram os receptores que identificaram contra dois vapores de odor para este estudo.

"Testamos apenas dois deles no papel, mas está mostrando a prova de princípio de como pode ser usado, "Matsunami disse.

Os pesquisadores esperam poder ajustar o dispositivo para testar todos os receptores contra muitos cheiros diferentes.

"Temos um painel de receptores para que possamos monitorar como diferentes receptores respondem de maneira diferente a vários cheiros, incluindo aqueles que são semelhantes uns aos outros na estrutura química ou aqueles que podem estar relacionados ao uso no mundo real, como algo associado a explosivos ou drogas, "Matsunami disse.

Os pesquisadores também testaram várias enzimas que podem ser encontradas no muco para ver como elas auxiliam ou impedem as reações. Esse processo é mais realista do que as moléculas de vapor interagindo diretamente com os receptores de odor.

"Você pensaria que quando cheiramos um produto químico, o produto químico se ligaria ao receptor químico no nariz, mas na verdade não é tão simples, "Disse Matsunami." Quando a substância química se dissolve no muco nasal antes de se ligar ao receptor, pode ser convertido em outro produto químico por enzimas no muco nasal. "

O muco é uma fronteira desconhecida na compreensão de como cheiramos. A reconstrução dos principais componentes do muco nasal pode ser o próximo passo para a construção de um nariz artificial, de acordo com o jornal.

"Não é como se nosso papel fosse imediatamente aplicado a um dispositivo portátil usado no aeroporto em breve, mas este é um passo importante para mostrar que é possível, "Matsunami disse." Podemos ver mais claramente que tipo de obstáculos ultrapassar para que a comunidade crie tal dispositivo. "