Биоинженеры и специалисты в микроэлектронике создали первый в мире КМОП-микрочип, который питают молекулы АТФ, являющиеся универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых организмах. То есть такой подход позволяет создавать настоящие "живые" кремниевые электронные приборы.
Биологические системы и электроника фундаментально противоположны друг другу в том, как передается информация. В компьютерах и прочих электронных устройствах её носителями выступают электроны, а в живых организмах – ионы, передвижение которых определяют мембраны.
Авторы новой работы "научили" их общению друг с другом, создав специальную двуслойную жировую мембрану, которая преобразует энергию, заключенную в молекулах АТФ, в электрический ток, который может питать микросхему.
Благодаря этому, подобная "гибридная" микросхема, находящаяся в среде, богатой АТФ, сможет использовать молекулы для снабжения себя электричеством. Вдобавок к этому мембрану можно модифицировать таким образом, что она будет поглощать молекулы АТФ только в присутствии определённых других веществ, что позволит микросхеме определять, что в окружающей среде присутствуют токсины или, к примеру, раковые клетки.
"Сейчас для поиска бомб в аэропортах нам нужны обученные собаки, но в будущем мы сможем позаимствовать у них молекулы, которые помогают распознать запах взрывчатки, для создания электронных аналогов носа собаки. Благодаря этой технологии нам не нужна вся клетка или животное – мы можем взять только то, что нам нужно", — поясняет Кен Шепард (Ken Shepard) из Университета Колумбии в Нью-Йорке.
Подробности работы — в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
В данном исследовании учёные работали с микрочипом, размеры которого доходили до нескольких миллиметров (необходимо было подтвердить работоспособность концепции). Однако в дальнейшем инженеры попытаются значительно уменьшить размеры питаемых биологическими жидкостями устройств.
Напомним, что ранее учёные внедрили электрическую цепь в живую розу, создали чип, питающийся от человеческого мозга, и подсадили компьютер на "электронную кровь". Однако команда Шепарда впервые попыталась запитать электронику от биологических систем на молекулярном уровне.
