Материалы портала «Научная Россия»

Первая микросхема на биологическом источнике энергии

Первая микросхема на биологическом источнике энергии
Работу нового чипа обеспечивает цикл превращения АТФ, который лежит в основе всего энергетического обмена в живой природе.

Ученым из Колумбийской университетской школы инженерии и прикладных наук (США), под руководством профессора Кена Шепарда (Ken Shepard) и докторанта Джареда Роузмена (Jared Roseman) впервые удалось создать работающую микросхему на базовом биологическом источнике энергии — аденозинтрифосфате (АТФ), молекуле, которая играет ключевую роль в обмене энергией у всех живых существ. Статья об этом прорывном достижении опубликована в журнале Nature Communications, ее пересказывает сайт (e) Science News.

АТФ, теряя и вновь присоединяя молекулы фосфорной кислоты в ходе сложных биологических циклов, происходящих в живых клетках с участием многих органических веществ, снабжает их (клетки) необходимой для жизнедеятельности энергией. Выработка энергии при этом осуществляется благодаря работе ионных насосов, которые переносят положительно и отрицательно заряженные ионы через клеточные мембраны, создавая тем самым разницу потенциалов, а значит — электрический ток. Фактически, это «биологическая электроника».

Шепарду и Роузмену с коллегами удалось «извлечь» из клетки данный механизм (исключив из него потребляющий энергию фермент АТФазу) и интегрировать его с твердотельным полупроводниковой структурой «металл-оксид-полупроводник» (МОП). На этой основе ученые создали работающий чип размером в несколько миллиметров. Авторы разработки особо оговариваются, что сделали микросхему такой большой для ее первого тестирования — в дальнейшем можно будет разрабатывать версии гораздо меньших размеров.

Данная разработка открывает большие новые перспективы. «Комбинируя биологическую электронику с МОП, мы сможем создавать новые системы, невозможные при использовании любой другой технологии, — объяснил Шепард. — Это захватывающая перспектива — расширить спектр устройств, которые будут иметь новые функции, такие, как сбор энергии от АТФ, как это было сделано здесь, или распознавании конкретных молекул, что позволит чипам в перспективе "ощущать вкус" и "нюхать". Это совершенно уникальное новое направление с большим потенциалом придать твердотельным системам новые возможности, с биологическими компонентами».

В том числе, подчеркнули ученые, такую «гибридную» электронику можно будет вживлять в живые клетки, чтобы отслеживать там необходимые процессы или управлять ими.

Напомним, недавно портал Научная Россия писал о разработке на основе гидрогеля «умного» пластыря, в который можно встраивать любую электронику. Из него же в перспективе можно будет делать и имплантаты, обещают разработчики.

аденозинтрифосфат атф биологические источники энергии микросхемы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий