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融合生物机制的纳米电子装置问世

2009/8/13/09:21 来源:中国仪表展览网

    慧聪教育网8月10日报道称,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员设计出一种多功能混合平台,利用脂类膜纳米线成功制造出生物纳米电子原型装置。这种融入了生物成分的电路不仅能够提升生物感测和诊断工具的性能,推动神经修复技术的发展,甚至可以大幅提高未来计算机的效率。该研究成果发表在8月10日《美国国家科学院院刊》网络版上。

    现代通讯设备依赖电场和电流来进行信息传递,而生物系统则复杂得多。它们通过膜受体、各种生物渠道和生物泵来控制信号转导,即使是最强大的计算机也无法与之匹敌。例如,将声波转换成神经脉冲是一个非常复杂的过程,但人耳却可以轻而易举地做到这点。为此,科学家们一直试图将微电子与生物系统进行有效地整合,但总是达不到无缝连接的水平。现今更小的、如同生物分子大小的纳米材料的出现,使这种无缝整合成为了可能。

    为了创建生物纳米电子平台,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员将目标转向了生物细胞中无处不在的脂类膜。这种薄膜会形成一个稳定的、可自愈的屏障,对于离子和小分子来说,这个屏障几乎是坚不可摧的。脂类膜还能容纳多种蛋白质,使其在细胞中发挥识别、运输和信号转导功能。研究人员用连续的脂类双层膜包裹纳米线,在纳米线外层形成保护屏障,进而达到脂类膜与硅纳米线晶体管有效结合的效果。这种有“防护罩”的纳米线结构使得膜孔成为离子到达纳米线的唯一路径,而膜孔会随着纳米装置栅极电压的改变而自动地打开和关闭。利用这种纳米装置,研究人员可监控特定信息的传送,也可以用来控制膜蛋白。

    该项目首席科学家、利弗莫尔国家实验室的亚历山大·诺伊指出,有了复杂生物成分的协助,电子电路会变得更加高效。该项目的另一位研究人员胡里奥·马丁内兹则指出,关于脂类膜在纳米电子设备中的应用研究还处于起步阶段,尚有许多工作要做。

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