科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

英國(guó)牛津大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型的生物相容性液滴電子裝置。這種新型傳感器能夠以“離子語言”與細(xì)胞直接交流，記錄心臟發(fā)出的電信號(hào)。其不僅能復(fù)制許多傳統(tǒng)電子設(shè)備的功能，甚至在某些方面實(shí)現(xiàn)了超越，為未來的生物工程和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了新的可能性。該成果28日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)屬于離子電子學(xué)的一個(gè)分支。它模仿大腦的工作方式，利用鈉離子、鉀離子和鈣離子等帶電粒子來傳遞信息。與傳統(tǒng)的基于電力的電子設(shè)備不同，離子電子裝置通過離子傳遞信息，有望實(shí)現(xiàn)生物相容性好、能耗低且信號(hào)傳輸精度高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如用于藥物遞送的精準(zhǔn)控制系統(tǒng)。

此前大多數(shù)離子電子裝置與人體軟組織的整合都有待改善。鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種由生物相容性水凝膠液滴組成的多功能離子電子裝置。這些液滴可在特定條件下組裝并連接起來，形成能導(dǎo)引離子流動(dòng)的通道，類似于電子半導(dǎo)體的作用機(jī)制。通過這種方式，團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)建了多種液滴電子組件，如二極管、晶體管、邏輯門和存儲(chǔ)單元，其性能顯著優(yōu)于現(xiàn)有的軟質(zhì)離子電子裝置，甚至可與硬質(zhì)基體內(nèi)的同類裝置相匹敵。

該裝置能與細(xì)胞建立連接，記錄細(xì)胞產(chǎn)生的生物電信號(hào)。團(tuán)隊(duì)展示了如何利用這種技術(shù)制造生物相容性傳感器。該傳感器能準(zhǔn)確捕捉到培養(yǎng)皿中人類心臟細(xì)胞發(fā)出的電信號(hào)。這是首次成功制造出能感知和響應(yīng)細(xì)胞功能變化的實(shí)驗(yàn)室生物傳感器，標(biāo)志著向開發(fā)更復(fù)雜、能在體內(nèi)檢測(cè)器官異常并通過智能藥物遞送來作出反應(yīng)的生物裝置邁出了重要的一步。

總編輯圈點(diǎn)

獨(dú)特的離子信號(hào)傳輸機(jī)制，突破了傳統(tǒng)電子裝置與生物體兼容性的限制。可以預(yù)見，其不僅為檢測(cè)、給藥技術(shù)帶來革新，也會(huì)為神經(jīng)形態(tài)計(jì)算、生物-非生物界面及能量存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展打開了新視野。而隨著研究和技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，這類生物相容性液滴裝置，有望成為連接生物學(xué)世界與電子世界的橋梁，開啟全新的治療和診斷方法。