Genen zijdemot verschaffen robot scherpe reukzin

De reukzin van een robot valt sterk te verbeteren met een combinatie van kikkereicellen en geurgevoelige receptoren van motten of fruitvliegen. Ingenieurs van het instituut voor Industriële wetenschappen van de Universiteit van Tokio hebben dat aangetoond met een ingenieus experiment. De Japanners bouwden de bio-elektronische neus in een witte robotkop. Die schudt gedecideerd nee als hij bijvoorbeeld de geurstoffen signaleert die zijdemotten gebruiken om mannetjes te lokken (pnas Online Early Edition, 23 augustus).

Volgens Sjoji Takeuchi, specialist in het ontwerp van micro-elektromechanische systemen, is zijn bio-elektronische neus ook bruikaar voor het opsporen van luchtvervuiling, koolstofdioxide of voor een zorgrobot die bijvoorbeeld lichaams- of mondluchtjes van een kind moet kunnen detecteren. Dankzij de toepassing van dierlijke receptoren kan de neus gevoeliger zijn dan sensoren die stoffen detecteren door hun binding aan polymeerlaagjes of metaaloxiden. Dat is nu nog niet het geval.

De Japanners bouwden genen van zijdemotten, koolmotten en fruitvliegen in in eicellen van de Afrikaanse klauwkikker Xenopus laevis. Deze stukjes DNA geven de code voor het aaneenrijgen van aminozuren tot receptoren die gevoelig zijn voor feromonen: vluchtige geurstoffen waarmee insecten communiceren. De vrouwelijke zijdemot Bombyx mori gebruikt dergelijke lokstoffen om mannetjes op kilometersafstand het hoofd op hol te brengen.

De geurgevoelige receptoren kwamen terecht in de celmembranen van de eicellen. Takeuchi klemde de speciaal geprepareerde kikkereicellen tussen twee elektroden en registreerde de stroomverschillen die optraden als de geurmoleculen aan de receptoren bonden.

De bio-elektronische neus reageert bij een geurstofconcentratie van enkele op een miljard. De geurantennen van zijdemotten zijn nog veel gevoeliger, maar volgens de Japanners komt de sensitiviteit van hun experimentele systeem dicht in de buurt van de beste bestaande elektronische neuzen.

De insectenreceptoren onderscheiden stoffen die alleen in een enkele chemische binding van elkaar verschillen. Volgens Sjoji Takeuchi zijn geurgevoelige receptoren uit dieren of planten bij uitstek geschikt om bijna identieke moleculen uit elkaar te houden. In kikkereicellen zijn al 50 verschillende geurreceptoren gebouwd, waaronder de CO2-receptoren die de malariamug gebruikt om zijn slachtoffers op te sporen. Michiel van Nieuwstadt