Ученые из США и Канады впервые создали «живой транзистор» – устройство для управления электрическим током, представляющим собой поток не электронов, а протонов и ионов, как во всех живых организмах, говорится в статье, опубликованной в Nature Communications.

Энергия и информация во всех созданных человеком электрических и электронных приборах передается с помощью электронов. Именно движение электронов называется электрическим током.

Однако для живых существ это не так: электрические импульсы в живых организмах передаются с помощью протонов и ионов. Протоны и ионы «включают» и «выключают» различные системы, открывают и закрывают доступ в клетки различных веществ, являются передатчиками нервных импульсов.

«Всегда существовала проблема с интерфейсом – как преобразовать электронный сигнал в ионный и наоборот? Мы обнаружили биоматериал, который очень хорошо проводит протоны и позволяет взаимодействовать с живыми системами», – говорит ведущий автор исследования Марко Роланди (Marco Rolandi) из университета Вашингтона.

Он и его коллеги создали на базе модифицированного хитина (основного компонента внешнего скелета насекомых) твердотельный полевой транзистор размером 5 микрон, с помощью которого можно было управлять протонным током, который подавался на выводы транзистора, сделанные из «прозрачного» для протонов гидрида палладия.

Авторы статьи особо подчеркивают, что производные хитина нетоксичны, биосовместимы и легко разлагаются, а значит такие транзисторы могут быть непосредственно вживлены в биологические ткани.

Ток поступал через палладиевые контакты поступал на малеин-хитозановое нановолокно, лежащее на диэлектрической подложке из двуокиси кремния и соединенное с другим контактом. Транзистор можно было «открывать» и «закрывать», прикладывая к переходу электрическое поле, как в обычном полевом транзисторе.

Ученые отмечают, что возможность управлять протонным током с помощью биосовместимого наноприбора открывает большие возможности для взаимодействия с живыми организмами и тканями. В частности, такие устройства могут быть использованы для создания управляемых нервными импульсами протезов, для вживленных в тело устройств для мониторинга, для прямого управления клеточными процессами.

По мнению авторов исследования, созданное ими устройство открывает новое направление – бионанопротонику.