Революционное биоэлектронное устройство

15.06.2021 8102

Создано революционное биоэлектронное устройство, похожее на живой организм.

Исследователи давно пытаются создать биоэлектронные устройства, которые были бы не только быстродействующими, чувствительными, биосовместимыми, мягкими и гибкими, но и обладали стабильностью в в физиологических средах, таких как человеческий организм. Такие устройства значительно улучшили бы здоровье человека.

Команда ученых из США разработала электронную микросистему, которая реагирует на информацию без какого-либо внешнего источника энергии, как автономный живой организм. Она состоит из двух ключевых компонентов: электроники, которая обрабатывает сверхнизкие сигналы, и устройства, генерирующего электричество «из воздуха». Каждый из них изготовлен из белковой нанопроволоки.

В прошлом году команда ученых из Массачусетского университета в Амхерсте разработала устройство Air-Gen, генерирующее электричество из окружающей среды, и установила, что оно может работать почти в любом уголке мира. В том же 2020 году они же нашли способ изготавливать так называемые мемристоры, имитирующие нейроны мозга и обрабатывающие сверхнизкие электрические сигналы, соответствующие по амплитудам биологическим, пишет Phys.org.

«Теперь мы соединили эти два элемента, — сказал Яо Цзюнь, руководивший командой вместе с профессором Дереком Лавли. — Мы создали микросистему, в которой электричество из Air-Gen используется для запуска сенсоров и электрических цепей, изготовленных из мемристоров из белковой нанопроволоки. Электроника получает энергию из окружающей среды для обеспечения работы сенсоров и вычислительного блока, без необходимости во внешнем источнике энергии. Он полностью автономный и интеллектуальный, в точности как автономный живой организм».

Устройство собрано из экологически чистых биоматериалов — белков, полученных из бактерий. Air-Gen сделан из протеобактерий Geobacter, которые Лавли открыл много лет назад, а затем использовал для получения электричества из влажного воздуха.

Работа американских ученых демонстрирует возможность производства автономных интеллектуальных микросистем и использования искусственных нейронов в вычислениях. Особенно важно для последующего применения то, что белковая нанопроволока в мемристорах сохраняет стабильность в водной среде и поддается дальнейшей модификации.

В прошлом году немецкие ученые разработали прорывную биогибридную систему. Она состоит из гидрогеляиз углеродных нанотрубок и кварцевых наночастиц, соединенных нитями ДНК, с добавлением экзоэлектрогенных бактерий вместе с богатой питательными веществами средой.

Источник : ( Ссылка ), ( Ссылка )