Une microbrasserie portable sauve le corps humain des dommages causés par les rayonnements

WEST LAFAYETTE, Ind. – La levure de bière et le pain peuvent aider les travailleurs des laboratoires hospitaliers à mieux suivre leur exposition quotidienne aux radiations, permettant ainsi une évaluation plus rapide des lésions tissulaires pouvant mener au cancer.

Au lieu de construire des caves ou des fours portatifs, les chercheurs de l'Université Purdue ont fabriqué des microbrasseries à base de levure dans des badges jetables en papier congélateur, en aluminium et en ruban adhésif. Le simple fait d'ajouter une goutte d'eau active la levure pour montrer l'exposition à la radiation lue par un dispositif électronique.

Au niveau commercial, le périphérique de lecture pourrait un jour être une tablette ou un téléphone. Le badge pourrait également être adapté à l'avenir pour les travailleurs des centrales nucléaires et les victimes de catastrophes nucléaires.

"Vous utiliseriez le badge lorsque vous étiez au laboratoire et le recycleriez après avoir vérifié votre exposition en le branchant dans un appareil", a déclaré Manuel Ochoa, chercheur postdoctoral à l'école Purdue's . de génie électrique et informatique. Regardez une vidéo sur YouTube à https://youtu.be/U6jCUr_kYcY.

Les travailleurs en radiologie sont régulièrement exposés à de faibles doses de rayonnement lorsqu'ils obtiennent des images du patient, telles que des rayons X. Bien que les équipements de protection maintiennent en grande partie les travailleurs dans une gamme sûre d'exposition aux rayonnements, l'absorption est encore inévitable.

Les doses de rayonnement qui rampent au-dessus des directives réglementées présentent un risque de développer des affections telles que le cancer, la cataracte, une irritation cutanée ou une maladie de la thyroïde.

"Actuellement, les travailleurs en radiologie doivent porter des badges, appelés dosimètres, sur différentes parties de leur corps pour surveiller leur exposition aux rayonnements", a déclaré Babak Ziaie . "Ils portent les badges pendant un mois ou deux et ensuite ils les envoient à la compagnie qui les a fabriqués. Mais il faut des semaines à l'entreprise pour lire les données et envoyer un rapport à l'hôpital. Le nôtre donne une lecture instantanée à un coût beaucoup moins élevé. "

Le succès du badge réside dans la réponse rapide et mesurable de la levure au rayonnement: plus la dose de rayonnement est élevée, plus le pourcentage de cellules de levure qui meurent est élevé. Mouiller le badge active les cellules encore en vie pour consommer du glucose et libérer du dioxyde de carbone – le même processus de fermentation responsable de la fabrication de la bière et de la montée du pain.

Lire Aussi :  L'erreur # 1 destructrice de la vie les victimes de maladies cardiaques font

Lorsque des bulles de dioxyde de carbone apparaissent à la surface, des ions se forment également. La concentration de ces ions augmente la conductivité électrique de la levure, ce qui peut être mesuré en raccordant le badge à un système de lecture.

"Nous utilisons le changement des propriétés électriques de la levure pour nous indiquer la quantité de dommages causés par le rayonnement. Une diminution lente de la conductivité électrique au fil du temps indique des dommages supplémentaires », a déclaré Rahim Rahimi, chercheur postdoctoral de Purdue en génie électrique et informatique.

Les chiffres du système de lecture se traduisent par rads – les unités utilisées par des entités telles que l'Administration de la sécurité et de la santé au travail pour définir les limites de la quantité de radiation que les tissus humains peuvent absorber en toute sécurité. La peau de tout le corps, par exemple, ne devrait pas être exposée à plus de 7,5 rad sur une période de trois mois.

Les chercheurs ont pu détecter une dose de rayonnement aussi faible que 1 millirad dans les badges de levure, ce qui est comparable aux badges commerciaux actuels.

La levure est également connue pour être génétiquement similaire au tissu humain. Les données provenant des badges peuvent donc guider les travaux futurs sur la manière dont les dommages causés par les rayonnements affectent l’ADN et les protéines humains.

"Pour la levure, il semble que le rayonnement affecte principalement les parois cellulaires de la membrane et des mitochondries", a déclaré Ochoa. "Comme les biologistes sont déjà familiers avec la levure, alors nous sommes plus susceptibles de comprendre ce qui cause les effets biologiques des rayonnements dans la matière organique."

Les résultats publiés apparaissent dans le journal Advanced Biosystems. Un brevet est en instance pour cette technologie via la Purdue Research Foundation. La recherche a été financée en partie par NextFlex dans le cadre de l'accord de coopération AFRL n ° FA8650-15-2-5401.

Lire Aussi :  Avantages de noix de cajou - la santéologie

Écrivain: Kayla Wiles, 765-494-2432, [email protected]

Sources: Babak Ziaie, 765-494-0725, [email protected]

Manuel Ochoa, [email protected]

Rahim Rahimi, [email protected]

Note aux journalistes: Pour une copie intégrale du document, veuillez contacter Kayla Wiles, Purdue News Service, à [email protected]. Une vidéo YouTube est disponible à https://youtu.be/U6jCUr_kYcYet d’autres fichiers multimédia peuvent être trouvés dans un dossier Google Drive à http://bit.ly/2OWuLED . Les documents ont été préparés par Erin Easterling, productrice numérique du Purdue College of Engineering, au 765-496-3388, [email protected].


RÉSUMÉ

Réponse métabolique de la levure en tant qu'indicateur des dommages par irradiation dans les tissus biologiques

Chang Keun Yoon, Manuel Ochoa, Albert Kim, Rahim Rahimi, Jiawei Zhou et Babak Ziaie

Université Purdue, West Lafayette, IN, États-Unis

doi: 10.1002 / adbi.201800126

Des capteurs de rayonnement portables pour les travailleurs des industries à forte intensité de rayonnement fournissent une mesure de l'exposition aux rayonnements, mais pas de ses effets sur les tissus biologiques. La présente invention concerne une plate-forme de détection de rayonnement biohybride basée sur un nouveau mécanisme de transduction permettant de détecter les dommages dus aux rayonnements biologiques en utilisant l'activité métabolique d'une population de microorganismes. Le capteur est un dispositif portable, jetable, de type film, fabriqué sur un substrat en papier avec des cellules de levure (Saccharomyces cerevisiae) qui sont structurées entre deux électrodes conductrices et utilisées comme matériau intelligent. L'appareil est sensible au rayonnement lorsqu'il est sec et peut être lu en l'activant avec de l'eau. Les cellules de levure (S. cerevisiae), qui sont exposées à des rayonnements ionisants et ont ensuite permis de fermenter une solution de glucose, présentent une conductivité électrique inférieure à celle de la levure non exposée. Les dommages causés par le rayonnement à ce micro-organisme sont directement proportionnels à l’impédance mesurée du milieu de fermentation. Une densité surfacique de 3,0 × 10 mm -2filtrée avec une maille de 50 µm, montre une sensibilité de 4,5% Ω / Ω0. dix ans après l'exposition au Cs-137. La dose minimale détectable (résolution) est mesurée à 1 mrad. De plus, la source de la réponse électrique est étudiée; Les résultats de la microscopie par fluorescence suggèrent qu’elle est principalement due aux membranes endommagées dans la paroi cellulaire et les mitochondries.


Source

Tags: