布拉斯加-林肯大学的研究员更近一步发展一种新的晶体管芯片,利用生物体的生物反应通过设备驱动电流,阐明细胞活动空前的灵敏度。最终,这“活”芯片可以使更简单、更快速的诊断败血症,阐明对抗生素耐药性的了解和支持开发神经形态设备,模拟人类大脑。
最近发表的一篇文章中在ACS应用纳米材料,拉维Saraf细节他的团队的发展自组装的项链的小网络由粒子的黄金欧洲杯足球竞彩。欧洲杯猜球平台每个网络横跨大约25微米,大约四分之一的人类头发的直径。当连接时,这些网络作为当前的一个渠道,可以调节晶体管。
网络的结构复杂性使得晶体管1000倍响应外部的刺激比今天最先进的金属设备。
研究标志着一个金项链结构首次被用于晶体管,方法是使Saraf的团队克服设备物理在这一领域长期存在的障碍。
迄今为止,科学家们已经依赖所谓的库仑阻塞效应-;充电的方法控制当前某些纳米颗粒与一个电子;欧洲杯猜球平台开发小,高度敏感的金属具有低功率需求的晶体管。但是这个过程只能在极低的温度约为- 325华氏度,限制了其应用。
项链的形态学绕过了这个问题通过引入复杂网络,决定了目前可以通过哪些渠道传递。Saraf喻设置到成千上万的州际公路,高速公路、街道和土路连接美国的东部和西部海岸。
传统库仑封锁的方法下,“交通流”,或电流,是受了小路障,单个电子电荷的形式,在大多数主要街道。但在室温下,克服障碍,消除效果。
Saraf的创新使一个更有效的方法来控制交通流:打开和关闭的部分网络的传导渠道。
“道路总是在那里,但是我们所做的是调节交通流的控制道路使用,“Saraf说,洛厄尔·e·安德森和贝蒂杰出的化学和生物分子工程学教授。“现在,这是整个额外公路参与,目前有了很大的提高。通过开放更多的道路,可以用相同的电流传输设备特点,低温全金属晶体管工作在库仑封锁,但这功能在室温下,和当前的规定可以在高1000倍。”
Saraf说网络的体系结构可以根据引入额外的属性,比如通过一个过程被称为nano-cementing致发光和磁性。这赋予记忆项链,使他们能够在日益复杂的神经形态中发挥作用的设备。这些工具模拟大脑,加强人工智能功能。
这项研究的一个最令人兴奋的发现,他说,是关键控制晶体管的现象。与库仑封锁设备,引爆可能对当前Saraf晶体管的开关不改变控制。他的团队表明,随着通道的开启和关闭,网络的拓扑结构是不变的。这种普遍的行为,连同nano-cementing-induced内存,可能有一天会导致与多个终端设备,可以作为类似人类神经网络。
功能在室温下开门Saraf团队部署的另一个新概念:把活细胞-;它需要水和不会生存非常低的温度,;芯片,使用他们的生物反应,推动当前通过设备。
“当你给一个活细胞,像药物一样,营养或抗生素,导致生化活动,和这些反应变化的表面势细胞,”Saraf说。“这同样的效果的应用外部电压门当前。”
设备可以使用的方法之一是作为一个芯片的构建块,由10到12个晶体管,其中每个通过microwell将连接到单个细胞。当一个细胞集落放置在芯片然后刺激,细胞在井控制电流。科学家可以分析当前查明发生了什么殖民地,包括重要的细胞间的信息交流。
芯片可以为更详细的理解抗生素耐药性的细菌和真菌时出现的,作为一个团队工作,学会逃避药物应该杀死他们。
通过观察的模式电流触发细胞暴露于不同的抗生素时,科学家们可以更多了解细胞如何躲避治疗-;可能减少美国每年550亿美元的年度成本花在抗菌素耐药性。
Saraf说,他认为芯片可以深刻影响对抗败血症,感染危险,极端的反应。做出及时的决策最佳组合的抗生素来治疗,这种状况会有生死攸关的影响。
今天,确定需要细胞培养,这需要几天。,Saraf的技术可以减少时间几个小时:血液中的细菌会放置在芯片和暴露于抗生素。通过评估的输出电流,医生可以确定理想的方案。
另一个潜在的应用程序是在机器学习。科学家可以利用芯片作为一个“人造鼻子,”相关细胞集落的累积应对复杂环境的有毒化学物质和身体条件。
团队的工作是由美国陆军作战能力发展命令陆军研究实验室的兴趣主要集中在晶体管的生物应用。
Saraf隶属于内布拉斯加州的材料和纳米科学中心,在那里他的团队制造芯片的一部分。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球剥皮机学生Abhijeet普拉萨德和Aashish Subedi为工作做出了贡献。
来源:https://www.unl.edu/