研究員稱，他們第一次開發(fā)出了一種由與燃料活細(xì)胞相同的富含能量的分子驅(qū)動的微芯片。這一進(jìn)步標(biāo)志著有朝一日可將設(shè)備植入到細(xì)胞內(nèi)，并獲取生物能量來驅(qū)動設(shè)備。

　　三磷酸腺苷分子（ATP）儲存化學(xué)能量，并且在細(xì)胞內(nèi)部將能量從產(chǎn)生地運(yùn)輸?shù)较牡亍＿@種新型微芯片依賴于被稱之為鈉-鉀磷酸腺苷合成酶的酶類。這種分子會分解ATP，使之釋放能量，并利用這些能量將鈉、鉀離子穿透細(xì)胞膜，從而產(chǎn)生電位差。

　　該研究第一作者Ken Shepard說道：“在生命系統(tǒng)中，離子泵是類似電子的組成。”他也是哥倫比亞大學(xué)的電子工程師，和他的同事們在12月7日版的《自然通訊》上詳述了他們的發(fā)現(xiàn)。

　　研究員們將豬腦中提取的鈉-鉀磷酸腺苷合成酶嵌入到了人工脂肪膜中，在這塊膜上，每平方毫米里就有超過200萬個這樣的分子，大約是哺乳動物神經(jīng)纖維上這種分子密度的5%。

　　這些離子泵產(chǎn)生了約78毫伏的電位差。兩塊這樣的細(xì)胞膜上的“生物細(xì)胞”就能夠提供足夠的電壓來啟動一塊CMOS集成電路。這種離子泵的化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換效率大約為14.9%。

　　Shepard說道：“這些離子泵產(chǎn)生了電場，能夠用來驅(qū)動一個固態(tài)系統(tǒng)。”

　　由于ATP僅在細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)，而從未在血液中發(fā)現(xiàn)過，Shepard因此警告到這種新系統(tǒng)并不適用于傳統(tǒng)的植入式醫(yī)療裝置，比如心臟起搏器。

　　但他也說道：“然而，這樣的系統(tǒng)足以使我們將植入物做的足夠小從而可以植入到細(xì)胞內(nèi)。固態(tài)材料已經(jīng)用于納米粒子中，來提供不同的治療方法和成象目標(biāo)，但這些都僅僅只是無源性材料。我們的想法是制造出某種有能力計(jì)算和行動，有能力決策并在某些方面執(zhí)行決策的東西。”

　　Shepard認(rèn)為，未來的研究也可能會將膜蛋白納入到電子中，比如那些對味覺和嗅覺有作用的膜蛋白。“會有很多種方式將固態(tài)系統(tǒng)和細(xì)胞生物裝置組合到一起的。”