《電子技術應用》
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直接把納米電子芯片插進你的細胞里

2015-12-14

  科學家首次研制成功了一種微型芯片,這種芯片能夠利用為細胞生存提供能量的燃料源進行供能,。而這一突破性的進展將能夠使得未來的某一天,,我們能夠向病人體內直接植入這種芯片,,而無需考慮電池消耗的問題(電池哥你怕不怕)。

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  說道細胞的供能原理,,我們不得不翻開高中生物課本,,尋找有關ATP的章節(jié)。如果記得沒錯的話,,我們的細胞存儲有一定量的ATP(三磷酸腺苷),,它在轉化為ADP的時候會釋放能量,為細胞活動提供必要的需求,。這種新型微芯片就能夠利用這種被稱為納-鉀ATP酶的酶功能,。他們在接觸到ATP的時候,會初始ATP分解釋放能量,,位于芯片中的酶能夠促使鉀離子和鈉離子(帶有正電荷)穿過特殊的膜,,產生電勢能,形成電流,,為芯片供電,。

  “這種離子泵,就像是生命系統(tǒng)中的電子器件,?!眮碜愿绱蟮碾姎夤こ處烱en Shepard這樣介紹到。他和同事們將最新的研究發(fā)布在12月7號的《Nature Communications》上,。

  研究人員先從豬腦中提取了這種納-鉀ATP酶,,然后將他們嵌入到人造脂肪膜上。最后的芯片能夠在一平方毫米的面積上獲得200萬分子所提供的能量,,這一(細胞)密度只有普通哺乳動物神經纖維的5%,。

  通過獲取ATP分解的能量,這種離子泵能夠產生78毫伏的電壓,,兩塊這種大小的生物細胞芯片能夠為CMOS集成電路提供足夠的電壓,。這種電化學能轉換的離子泵的轉化率在14.9%。

  通過離子泵,,我們能夠建立一個可以驅動系統(tǒng)的電場,。而ATP只存在細胞內,而不是血液中,,所以這種新系統(tǒng)并不能像常規(guī)的醫(yī)療裝置那樣植入體內進行驅動,。

  不過這種系統(tǒng)能夠被植入到細胞內部,目前已經有很多納米級的材料用來作為可植入設備的制造,,不過他們都是被動驅動的,。我們希望芯片能夠同伙生物材料獲得能量,完成一些計算和決策,然后執(zhí)行一些特殊的功能,。

  未來的研究可能會制作一些具有膜蛋白的電子產品,,比如能夠形成嗅覺或者味覺功能的傳感器,我們的功能模塊能夠與不同的功能模塊進行組合,,完成一些細胞級別的生物應用,。


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