科學(xué)家研發(fā)出生物納米電子平臺(tái)

近日，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)出一種多功能的混合平臺(tái)，利用脂質(zhì)覆蓋的納米線來構(gòu)建生物納米電子設(shè)備的原始模型。科學(xué)家表示，將生物組件混合在電路中可增強(qiáng)生物感測及診斷工具的功能，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，甚至有可能增加未來電腦的運(yùn)行速度。該項(xiàng)研究發(fā)表在美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)的網(wǎng)絡(luò)版上。 　　現(xiàn)代的通信設(shè)備多依靠電場和電流攜帶信息流，生物系統(tǒng)的信息傳達(dá)方式則要復(fù)雜得多。它們通過大量的膜受體、通道和“泵”來控制信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，而這是最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)也無法比擬的。例如，將聲波轉(zhuǎn)換成神經(jīng)沖動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，但對于人耳來說卻輕而易舉，沒有任何執(zhí)行障礙。
　　此次研究的主導(dǎo)科學(xué)家，亞歷山大·諾依表示：“使用含有復(fù)雜生物組件的電子電路可以更有效率。”盡管早期研究曾試圖將生物系統(tǒng)融入微電子中，但都未達(dá)到無縫的材料混合水平。“而隨著與生物分子大小相媲美的納米材料的誕生，我們可以在定域的能級范圍內(nèi)對生物系統(tǒng)進(jìn)行融合。”
　　為了研制出生物納米電子平臺(tái)，研究小組使用了脂質(zhì)薄膜，其在生物細(xì)胞中十分普遍。這些薄膜構(gòu)成了穩(wěn)定、可自我修復(fù)、對于離子和小分子來說幾乎不可逾越的障礙。研究報(bào)告的共同作者之一，加州大學(xué)伯克利分校的尼潘·米斯拉談到，脂質(zhì)薄膜中還能夠容納無限的蛋白質(zhì)機(jī)械，其可在細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行臨界識(shí)別，信號傳輸、轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能。
　　研究人員借助連續(xù)的脂質(zhì)雙層薄膜覆蓋了納米線的外層，將薄膜融入硅納米線晶體管中，在納米線表面和溶液間形成了屏障。諾依表示，這種屏障結(jié)構(gòu)能使薄膜上的細(xì)孔成為離子到達(dá)納米線的唯一途徑。這也是其借助納米線設(shè)備監(jiān)視特定的傳輸，對膜蛋白進(jìn)行控制的關(guān)鍵所在。通過改變納米線設(shè)備的觸發(fā)電壓，研究人員可以實(shí)現(xiàn)膜細(xì)孔開合的電子控制。
　　但加州大學(xué)戴維斯分校的胡里奧·馬丁內(nèi)茲和另一名聯(lián)合作者也都表示，除了一些基礎(chǔ)工作，該研究尚處于起步階段，仍需付出大量努力才能真正實(shí)現(xiàn)脂質(zhì)薄膜在納米電子器械中的應(yīng)用。