Ученые в шаге от создания киборгов
Исследователи сразу из нескольких областей науки одновременно работают над проблемой новых методов взаимодействия живых организмов и электронных устройств. Такие био-электронные устройства могли бы существенно повысить производительность электронных устройств, открыть новые сферы для их применения и даже помочь лечении ряда неизлечимых на сегодня устройств.
Пока что исследователи далеки от создания полноценных "киборгов" в том виде, как это описывается в фантастических фильмах, впрочем и на практике здесь есть некоторые первые результаты. Так, группа специалистов из Лаборатории им.Лоренца в американском Ливерморе, сообщила о создании "универсальной смешанной платформы, использующей электронные основания и нанотрубки на основе природных липидов". Подобное устройство является первым в своем роде био-наноэлекторическим прибором.
По словам разработчиков, использование биологических компонентов в электронной цепи может в итоге привести к созданию совершенно новых имплантантов, способных заменить многие сложнейшие внутренние органы. В будущем на базе данной технологии ученые надеются делать искусственные нервные системы или даже искусственные глаза.
"Все современные коммуникационные устройства полагаются на электрические поля и токи для передачи и получения информации, биологические системы в этом плане гораздо более сложны - они используют другие арсеналы: мембранные рецепторы, миниатюрные каналы капилляров, крошечных насосов и тончайших сенсоров, принимающих химические и электрические сигналы. Такая организация является недостижимой даже для современных сложных компьютеров. Например, преобразование звуковых волн в нервные импульсы внутри организма - это чрезвычайно сложный процесс", - говорит Александр Ной, ведущий специалист по био-наноэлектронике в Лаборатории им.Лоренца.
Ученый говорит, что биологические системы, в том числе и те, что реализованы в нашем организме, зачастую более эффективны, чем современные электронные цепи. Именно этим объясняется их сложность, а также все прошлые неудачные попытки интегрировать электронику и биологию.
"В то же время создание наноматериалов, сравнимых по размерам с биологическими молекулами, здесь может дать свой эффект. Мы можем объединять эти две разные системы на более локализованном уровне", - говорит Ной.
Для создания таких объединенных систем ученые использовали липидные мембраны, широко используемые для объединения клеток в организме человека и всех животных. Эти мембраны представляют собой стабильные барьеры для ионов и молекул. Разработчикам удалось внедрить биологический слой липидных мембран в кремниемые транзисторы путем создания нанопроводов.
"У нас получились своего рода экранированные биологические провода, которые используют природные мембраны для работы кремниевого чипа за счет регулирования потоков ионов внутри чипа", - говорит Хулио Мартинез, один из участников проекта.