Hybryda krzemowo-biologiczna

[KopalniaWiedzy.pl 289]

Inżynierowie z Columbia University są pierwszymi, którymi udało się zaprząc mechanizmy molekularne żywych organizmów do zasilania układów scalonych. Uczeni wykorzystali w tym celu ATP (adenozyno-5'-trifosforan). To niezwykle ważna molekuła, która transportuje energię wewnątrz komórek.

ATP połączono z układem CMOS dzięki sztucznej membranie lipidowej zawierającej pompy jonowe napędzane przez ATP. Niewykluczone, że w przyszłości prace prowadzone na Columbia University będą stanowiły podstawę do zbudowania całkowicie nowego systemu łączącego elementy biologiczne z układami scalonymi.

Łącząc element biologiczny z CMOS uzyskaliśmy nowy system, którego stworzenie za pomocą jednego z tych elementów nie jest możliwe. Jesteśmy podekscytowani nowymi możliwościami, które stwarzają takie systemy, jak np. zasilanie elementów elektronicznych przez ATP czy rozpoznawanie molekuł przez układy scalone wyposażone w zmysły węchu i smaku. Układy elektroniczne, wzbogacone o komponenty biologiczne, mogą zyskać nowe możliwości - mówi profesor Ken Shepard, szef zespołu badawczego.

W systemach biologicznych energia jest przechowywana w formie potencjałów w membranach lipidowych. ATP transportuje energię z miejsca wytworzenia do miejsca użycia. Uczeni z Columbia University umieścili w układzie CMOS "komórkę", która dzięki ATP przesyłała jony, prowadząc do pojawienia się potencjału elektrycznego z którego korzystał układ scalony. Stworzyliśmy system w skali makro, o rozmiarach kilkunastu milimetrów, by sprawdzić, czy całość działa. Dzięki temu uzyskaliśmy dane pozwalające na stworzenie generalnego modelu takiego systemu, co pozwoli nam stwierdzić, jakie warunki muszą być spełnione, by zmaksymalizować pozyskiwanie energii chemicznej za pomocą pomp jonowych - dodaje Shepard.

Już wcześniej pozyskiwano energię z systemów biologicznych, jednak grupa Sheparda zrobiła to na znacznie mniejszą skalę, wykorzystując tylko te elementy komórki, które są niezbędne do wytworzenia energii. Dzięki temu możliwe było stworzenie krzemowo-biologicznej hybrydy. To bardzo obiecujące osiągnięcie. Obecnie do poszukiwania ładunków wybuchowych wykorzystuje się psy. Jednak gdybyśmy mogli wykorzystać tylko część psa - molekułę odpowiadającą za wyczucie materiału - nie potrzebowalibyśmy całego zwierzęcia - mówi Shepard.

« powrót do artykułu