科学家研发出生物纳米电子平台

近日，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员开发出一种多功能的混合平台，利用脂质覆盖的纳米线来构建生物纳米电子设备的原始模型。科学家表示，将生物组件混合在电路中可增强生物感测及诊断工具的功能，促进神经修复，甚至有可能增加未来电脑的运行速度。该项研究发表在美国国家科学院学报的网络版上。 　　现代的通信设备多依靠电场和电流携带信息流，生物系统的信息传达方式则要复杂得多。它们通过大量的膜受体、通道和“泵”来控制信号的转导，而这是最强大的计算机也无法比拟的。例如，将声波转换成神经冲动是一个非常复杂的过程，但对于人耳来说却轻而易举，没有任何执行障碍。
　　此次研究的主导科学家，亚历山大·诺依表示：“使用含有复杂生物组件的电子电路可以更有效率。”尽管早期研究曾试图将生物系统融入微电子中，但都未达到无缝的材料混合水平。“而随着与生物分子大小相媲美的纳米材料的诞生，我们可以在定域的能级范围内对生物系统进行融合。”
　　为了研制出生物纳米电子平台，研究小组使用了脂质薄膜，其在生物细胞中十分普遍。这些薄膜构成了稳定、可自我修复、对于离子和小分子来说几乎不可逾越的障碍。研究报告的共同作者之一，加州大学伯克利分校的尼潘·米斯拉谈到，脂质薄膜中还能够容纳无限的蛋白质机械，其可在细胞内执行临界识别，信号传输、转导等功能。
　　研究人员借助连续的脂质双层薄膜覆盖了纳米线的外层，将薄膜融入硅纳米线晶体管中，在纳米线表面和溶液间形成了屏障。诺依表示，这种屏障结构能使薄膜上的细孔成为离子到达纳米线的唯一途径。这也是其借助纳米线设备监视特定的传输，对膜蛋白进行控制的关键所在。通过改变纳米线设备的触发电压，研究人员可以实现膜细孔开合的电子控制。
　　但加州大学戴维斯分校的胡里奥·马丁内兹和另一名联合作者也都表示，除了一些基础工作，该研究尚处于起步阶段，仍需付出大量努力才能真正实现脂质薄膜在纳米电子器械中的应用。