科學家研發出生物納米電子平臺

近日，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的研究人員開發出一種多功能的混合平臺，利用脂質覆蓋的納米線來構建生物納米電子設備的原始模型。科學家表示，將生物組件混合在電路中可增強生物感測及診斷工具的功能，促進神經修復，甚至有可能增加未來電腦的運行速度。該項研究發表在美國國家科學院學報的網絡版上。 　　現代的通信設備多依靠電場和電流攜帶信息流，生物系統的信息傳達方式則要復雜得多。它們通過大量的膜受體、通道和“泵”來控制信號的轉導，而這是最強大的計算機也無法比擬的。例如，將聲波轉換成神經沖動是一個非常復雜的過程，但對于人耳來說卻輕而易舉，沒有任何執行障礙。
　　此次研究的主導科學家，亞歷山大·諾依表示：“使用含有復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融入微電子中，但都未達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對生物系統進行融合。”
　　為了研制出生物納米電子平臺，研究小組使用了脂質薄膜，其在生物細胞中十分普遍。這些薄膜構成了穩定、可自我修復、對于離子和小分子來說幾乎不可逾越的障礙。研究報告的共同作者之一，加州大學伯克利分校的尼潘·米斯拉談到，脂質薄膜中還能夠容納無限的蛋白質機械，其可在細胞內執行臨界識別，信號傳輸、轉導等功能。
　　研究人員借助連續的脂質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，這種屏障結構能使薄膜上的細孔成為離子到達納米線的唯一途徑。這也是其借助納米線設備監視特定的傳輸，對膜蛋白進行控制的關鍵所在。通過改變納米線設備的觸發電壓，研究人員可以實現膜細孔開合的電子控制。
　　但加州大學戴維斯分校的胡里奧·馬丁內茲和另一名聯合作者也都表示，除了一些基礎工作，該研究尚處于起步階段，仍需付出大量努力才能真正實現脂質薄膜在納米電子器械中的應用。