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生物学和技术之间的界限正在变得模糊。瑞典隆德大学(link?ping)和哥德堡大学(Gothenburg university)的研究人员利用人体分子作为触发器,成功地在活体组织中培育出电极。这一结果发表在《科学》杂志上,为在生物体内形成完全集成的电子电路铺平了道路。
“几十年来,我们一直试图创造模拟生物学的电子产品。现在我们让生物为我们创造电子,”link?ping大学有机电子实验室(LOE)的马格努斯·伯格伦教授说。
将电子设备与生物组织连接起来,对于理解复杂的生物功能、对抗大脑疾病,以及开发未来人机界面都非常重要。然而,与半导体工业并行发展的传统生物电子学具有固定和静态的设计,即使不是不可能,也很难与活的生物信号系统结合起来。
为了弥合生物学和技术之间的差距,研究人员开发了一种在活体组织中制造柔软、无衬底、电子导电材料的方法。通过注射含有酶的凝胶作为“组装分子”,研究人员能够在斑马鱼和药用水蛭的组织中生长电极。
大地影院日本韩国电影“与身体物质的接触会改变凝胶的结构,使其导电,而注射前是不导电的。根据组织的不同,我们还可以调整凝胶的成分,让电过程继续进行,”LOE和隆德大学的研究员、该研究的主要作者之一Xenofon Strakosas说。
人体的内源性分子足以触发电极的形成。不需要基因改造或外部信号,如光或电能,这在以前的实验中是必要的。瑞典研究人员是世界上第一个在这方面取得成功的人。
他们的研究为生物电子学的新范式铺平了道路。以前是通过植入的物理物体来启动体内的电子过程,而未来注射一种粘性凝胶就足够了。
在他们的研究中,研究人员进一步表明,该方法可以将电子传导材料定向到特定的生物亚结构,从而为神经刺激创造合适的界面。从长远来看,在生物体内制造完全集成的电子电路是可能的。
在隆德大学进行的实验中,该团队成功地在斑马鱼的大脑、心脏和尾鳍以及药用水蛭的神经组织周围实现了电极的形成。动物没有受到注射凝胶的伤害,也没有受到电极形成的影响。这些试验面临的众多挑战之一是将动物的免疫系统考虑在内。
“通过对化学成分进行巧妙的改变,我们能够开发出可被脑组织和免疫系统接受的电极。斑马鱼是研究大脑中有机电极的极好模星空传媒剧国产剧在线看型,”隆德大学蜜芽miya737.mon牢记跳转接口免费医学院的罗杰·奥尔森教授说,他在哥德堡大学也有一个化学实验室。
罗杰·奥尔森教授在2015年读到link?ping大学研究人员开发的电子玫瑰后,主动发起了这项研究。一个研究问题,也是植物和动物之间的一个重要区别,是细胞结构的不同。植物有坚硬的细胞壁,可以形成电极,而动物细胞更像一团柔软的东西。在这样的环境中,创造一种具有足够结构和正确的物质组合来形成电极的凝胶是一项需要多年才能解决的挑战。
“我们的研究结果为思考生物学和电子学开辟了全新的方式。我们仍然有一系列问题需要解决,但这项研究是未来研究的一个很好的起点,”LOE的博士生、主要作者之一Hanne Biesmans说。