با جفت کردن یک پروتئین با نانولوله کربنی یک رابط زیستی- به – الکترونیک ایجاد شده است که قبلاً امکانپذیر نبود و مخترعان این اتصال امیدوارند که از آن در اندام‌های مصنوعی کنترل شونده با مغز استفاده نمایند.
ساخت اتصال زیست‌الکترونیکی با تراشه نانولوله‌ای
با جفت کردن یک پروتئین با نانولوله کربنی یک رابط زیستی- به – الکترونیک ایجاد شده است که قبلاً امکانپذیر نبود و مخترعان این اتصال امیدوارند که از آن در اندام‌های مصنوعی کنترل شونده با مغز استفاده نمایند. گروهی از دانشمندان از دانشگاه کالیفرنیا با پوشاندن نانولوله با یک غشاء لیپیدی دولایه‌ای که شامل پروتئین‌های انتقال‌دهنده‌ی یون است، توانستند این رابط را تولید کنند.
این ترانزیستور از یک نانولوله کربنی منفرد که با یک غشاء لیپیدی دولایه‌ای پوشیده شده است، تشکیل شده و با به کارگیری پمپ یونی ATPase سدیم/پتاسیم می‌تواند اتصالی بین الکترود چشمه S و الکترود خروجی D ایجاد کند.
الکساندر نوی از دانشگاه کالیفرنیا که مدیر این پروژه است می‌گوید: “هدف نهایی ما استفاده از این نوع سیستم برای ساخت اتصالات سیناپسی سنتزی جهت انتقال مستقیم سیگنال به ماهیچه‌ها و بافت‌ها است. ”
در حالیکه نانولوله‌های کربنی دارای اندازه مناسبی برای اجتماع با مولکول‌های زیستی هستند ولی معمولاً دشمن بزرگی برای آنها می‌باشند. بنابراین، پروتئین‌های فعالی مانند “ماشین بیولوژیکی” ATPase سدیم/پتاسیم که در ترانزیستور این محققان مجتمع شده‌اند، تاکنون جهت کنترل افزاره‌های نانوالکترونیکی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. نوی توضیح می‌دهد: “اگر شما سعی کنید که پروتئین‌ها را به سمت نانولوله جذب کنید آنها معمولاً ماهیت خود را تغییر خواهند داد. ما با پوشاندن نانولوله با یک غشاء لیپیدی دولایه‌ای بر این مشکل فائق آمدیم. ”
ATPase تقریباً در تمام سلول‌های موجود در اندام‌های مهم یافت می‌شود و از طریق حمل و نقل یون‌ها در عرض غشاء‌های پلاسمایی می‌تواند فشار اسمزی را متعادل کند. این پروتئین می‌توان با تغذیه از مولکول آدنوزین تری فسفات (ATP) سه یون سدیم را در یک جهت و دو یون پتاسیم را در جهت عکس حرکت دهد. در این ترانزیستور از این رفتار برای کنترل غلظت یون‌ها در فضای بین غشاء لیپیدی دولایه‌ای و نانولوله استفاده می‌شود. نوی توضیح می‌دهد: “یون‌های اضافی باعث تغییر میدان الکتریکی در اطراف نانولوله می‌شوند. ” از آنجایی که این نانولوله یک نیمه‌رسانا است با دستکاری میدان می‌توان رسانایی و از اینرو رفتار الکترونیکی ترانزیستور را کنترل کرد.
گروه نوی که شامل پژوهشگرانی از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، داویس و لس آنجلس است کار خود را برای توسعه این فناوری به‌عنوان یک سکوی ارتباطی زیست‌الکترونیک ادامه خواهد داد. نوی گفت: “این راهی برای سیم‌کشی مولکول‌های زیستی در مدارهای الکترونیکی است و تقریباً تعداد نامحدودی از زیست‌مولکول‌ها هستند که قابل استفاده هستند. ”
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nano Letters منتشر شده است.
