Благодаря последним достижениям в области нанотехнологий есть все предпосылки считать, что в будущем электронные устройства можно будет тесно интегрировать в живые биосистемы.

Ученые из Национальной лаборатории им. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) смогли создать гибкую гибридную наноэлектронную платформу на основе нанострун, покрытых липидами. Это – прямой шаг к появлению прототипов биологически совместимой электроники.

Биосистемы живых организмов гораздо сложнее электронных устройств, созданных человеком. На поверхности обычной клетки содержатся тысячи рецепторов, каналов и ионных насосов, контролирующих поступающие в и выходящие из клетки вещества лучше современных компьютеров.

Интеграция же электронных компонентов в бионику клетки выполнить очень сложно из-за невозможности наладить полноценную биологическую совместимость нанопроводов и тканей. Это проблема всех современных имплантов – их работа в человеческом организме связана с длительным контактом с живыми тканями.

Рис. 1. Нантранзистор (серым), закрывающий и открывающий нанопору из молекул аламетицина (розовым) в составе двухслойной мембраны (голубым)

Александр Ной (Aleksandr Noy) и его коллеги превратили липидные двухслойные мемебраны в полноценное наноэлектронное устройство. Мембрана представляет собой двойной слой молекул липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Толщина мембраны составляет 7–8 нм.

Мембраны также являются «домом» для большого количества белковых машин, расположенных на их поверхности.

Ученые же решили покрыть часть нанонитей липидами, что позволило интегрировать кремниевый нанотранзистор на тех же нитях в состав двуслойной мембраны. Так Александр и его коллеги планируют наблюдать за молекулярным транспортом белков через мембрану, превратив нанотранзистор в химический сенсор.

Более того – ученые смогли открывать и закрывать нанопору мембраны, находящуюся возле нанотранзистора, подав на него напряжение. Это – одно из самых весомых достижений Александра и его коллег. Вполне возможно, что в недалеком будущем эта технология изменит биомедицинскую промышленность и внесет много новшеств в производство имплантов.

О результатах своих исследований ученые сообщили в выпуске PNAS от 10 августа.

Свидиненко Юрий