پیوند میان مدارهای مجتمع و بیوتکنولوژی

دانشمندان دانشگاه برکلی و لابراتوار ملی لارسن لیورمور پیوندی میان نانو مدارات سیلیکونی و اجزای بیولوژیکی به وجود آورده‌اند که قادر به تقلید فرآیندی است که عبور مولکول‌ها به داخل یا خارج از سلول‌ها را کنترل می‌کند.

کد خبر: ۲۸۲۲۰۰

نانو مدارهایی با روکش لیپیدی (چربی) می‌توانند منجر به تولید کلاس جدیدی از زیست حسگرها و کاربردهای بیولوژیکی مانند آزمایش‌های جامع شیمیایی خون شده و در پیشرفت داروهای جدید موثر باشند.

این تحقیق مثالی از پیوند میان فناوری مدارهای مجتمع و بیولوژیکی است.

در حالت عادی هر دو فناوری قابلیت انبوه‌سازی را دارد و به لحاظ تئوری نیز ادغام این دو می‌تواند همان قابلیت انبوه‌سازی را داشته باشد.

از آنجا که ابزارهای ارتباطی مدرن برای انتقال اطلاعات به خواص میدان الکتریکی و جریان وابسته هستند اما این موضوع در سیستم‌های بیولوژیکی بسیار پیچیده‌تر است.

استفاده از رسپتور (گیرنده) غشا، کانال‌های مختلف و پمپ‌ها و سیگنال‌های کنترل شیمیایی در داخل سلول‌ها و بین آنها آنچنان بی‌نظیر و بی‌همتاست که حتی قدرتمندترین رایانه‌ها هم با آن قابل مقایسه نیست.

به دلیل توان بالقوه همین اعمال پیچیده در جهت ارتقای سیستم‌های تکنولوژیکی است که دانشمندان در پی فرآیندی هستند تا این سیستم‌ها را با یکدیگر ترکیب کنند.

یکی از مزایای جالب چنین ترکیب‌هایی توان بالقوه آنها در کوچک‌سازی ساختارهاست. اگر شما بخواهید در فناوری مدارات مجتمع به مقیاس نانو برسید، نیاز دارید که بعضی قطعات را در اندازه‌های فوق‌العاده کوچک بسازید که دست‌یابی به چنین امکاناتی بسیار دشوار است.

از سوی دیگر بسیاری از اجزای بیولوژیکی استعداد و زمینه‌ای خود مونتاژی دارند.

برای ایجاد سیستم پیوندی میان این دو سیستم دانشمندان پوسته‌ 2 لایه‌ای را طراحی کردند؛ پوسته‌ای نازکی که سلول‌ها را احاطه کرده و همچون دروازه‌بانی ورود و خروج مولکول‌ها به داخل یا خارج سلول را کنترل می‌کرد.

محققان با استفاده از فناوری‌های قبلی ترانزیستورهای بسیار ریز سیلیکونی را در ملکول‌های چربی معلق در آب غوطه‌ور ساختند.

چربی‌ها دور سیم‌های سیلیکونی دارای بار منفی جمع شده و یک پوسته 2 لایه‌ا‌ی را تشکیل می‌دادند که باعث مجزا کردن (عایق‌سازی) خواص الکتریکی سیم‌ها و محافظت از آنها در برابر آب اطرافشان می‌شد.

با ایجاد ولتاژهای مختلف در پوسته پروتئین محققان دریافتند که آنها قادرند کانال‌های پروتئین را باز یا بسته کنند. این اتفاق بسیار شبیه به چیزی بود که درون سلول انجام می‌شود.

اکنون با این فناوری می‌توان توانایی سیستم بدن را برای احساس مواد شیمیایی در محیط اطرافش تنظیم کرد.