MISTAR.ID
Sebuah tim insinyur dari Universitas Washington di St. Louis sedang mencari cara untuk memanfaatkan indera penciuman pada belalang untuk menciptakan sistem penginderaan biorobotik baru yang dapat digunakan dalam aplikasi keamanan dalam negeri.
Baranidharan Raman, profesor teknik biomedis di School of Engineering & Applied Science, telah menerima hibah tiga tahun senilai $ 750.000 dari Office of Naval Research (ONR) untuk penelitian menggunakan sistem penciuman belalang yang sangat sensitif sebagai dasar untuk mengembangkan bio -Hidung hibrida. Bergabung dengan Raman dalam penelitian ini adalah rekan teknik Srikanth Singamaneni, profesor ilmu material, dan Shantanu Chakrabartty, profesor ilmu komputer & teknik.
Sistem penginderaan biologis jauh lebih kompleks daripada yang direkayasa, termasuk sistem penginderaan kimiawi yang bertanggung jawab atas indera penciuman kita, kata Raman. Meskipun indera penciuman adalah indera primitif, indera penciuman dikonservasi di banyak spesies vertebrata dan invertebrata.
Baca juga: Penelitian: Kecerdasan Anak Diturunkan Oleh Ibunya
“Tampaknya biologi menyatu dengan solusi untuk masalah non-invasif, atau penginderaan kimiawi dan telah mereplikasi desain dan prinsip komputasi yang sama di mana-mana,” kata Raman. “Oleh karena itu, memahami prinsip dasar pemrosesan penciuman diperlukan untuk merekayasa solusi yang terinspirasi oleh biologi.”
Baca juga: Studi Baru, Obat Kumur Dapat Mengurangi Resiko Transmisi Virus Corona
Selama beberapa tahun dan dengan dana sebelumnya dari ONR, Raman telah mempelajari bagaimana sinyal sensorik diterima dan diproses dalam otak belalang yang relatif sederhana. Dia dan timnya telah menemukan bahwa bau memicu aktivitas saraf dinamis di otak yang memungkinkan belalang mengidentifikasi bau tertentu dengan benar, bahkan dengan bau lain yang ada. Dalam penelitian lain, timnya juga menemukan bahwa belalang yang dilatih untuk mengenali bau tertentu dapat melakukannya meskipun bau yang dilatih itu muncul dalam situasi yang kompleks, seperti tumpang tindih dengan aroma lain atau dalam kondisi latar belakang yang berbeda.
” Mengapa tidak memanfaatkan solusi biologis? ” Kata Raman. “Itulah filosofi yang kami gunakan di sini. Bahkan miniatur perangkat penginderaan kimiawi yang canggih memiliki beberapa sensor. Di sisi lain, jika Anda melihat antena serangga, tempat sensor kimianya berada, terdapat beberapa ratus ribu sensor dan dari berbagai jenis. ”
Tim bermaksud untuk memantau aktivitas saraf dari otak serangga saat mereka bergerak bebas dan mengeksplorasi serta memecahkan kode bau yang ada di lingkungan mereka.
Pendekatan semacam itu juga akan membutuhkan komponen elektronik berdaya rendah untuk mengumpulkan, mencatat, dan mengirimkan data. Chakrabartty, seorang ahli dalam pengembangan miniatur elektronik di Laboratorium Adaptive Integrated Microsystems, akan bekerja sama dengan Raman untuk mengembangkan komponen pekerjaan ini.
Tim juga berencana menggunakan belalang sebagai sistem biorobotik untuk mengumpulkan sampel menggunakan remote control. Singamaneni, seorang ahli dalam nanomaterial multifungsi, akan mengembangkan “tato” plasmonik yang terbuat dari sutra biokompatibel untuk diterapkan pada sayap belalang yang akan menghasilkan panas ringan dan membantu mengarahkan belalang untuk bergerak ke lokasi tertentu dengan remote control. Selain itu, tato bertabur struktur nano plasmonik, juga dapat mengumpulkan sampel senyawa organik yang mudah menguap di dekatnya, yang memungkinkan para peneliti untuk melakukan analisis sekunder dari susunan kimiawi senyawa menggunakan metode yang lebih konvensional.
“Sistem penciuman anjing masih tetap menjadi sistem penginderaan mutakhir untuk banyak aplikasi teknik, termasuk keamanan dalam negeri dan diagnosis medis,” kata Raman. “Namun, kesulitan dan waktu yang diperlukan untuk melatih dan mengkondisikan hewan-hewan ini, ditambah dengan kurangnya prosedur decoding yang kuat untuk mengekstrak informasi pengiriman bahan kimia yang relevan dari sistem biologis, menimbulkan tantangan yang signifikan untuk penerapan yang lebih luas.
“Kami mengharapkan pekerjaan ini untuk mengembangkan dan mendemonstrasikan bukti konsep, pendekatan penginderaan kimia berbasis belalang hibrida untuk mendeteksi ledakan.” (Washington University/JA/hm06)
