Salı, Nisan 16, 2024
Ana Sayfa arşiv Biyolojik Hibrit Transistörlerin Şafağı - Son Haberler

Biyolojik Hibrit Transistörlerin Şafağı – Son Haberler

– Advertisement –

Tufts Üniversitesi'nin Silklab'ındaki bir ekip, yalıtım malzemesi olarak biyolojik ipeği kullanan ve onların çevreyle canlı doku gibi etkileşime girmelerine olanak tanıyan transistörler geliştirdi. Bu hibrit transistörler çeşitli maddeleri ve koşulları tespit ederek sağlık izleme ve hesaplamada devrim yaratma potansiyeli taşıyor. İpek yalıtkanın iyonik bileşimini değiştirerek bu transistörler, analog hesaplamaya benzer şekilde değişken bilgileri işleyebilir. Mikroişlemci teknolojisindeki bu atılım, kendi kendini eğiten mikroişlemcilere ve elektronik ile biyoloji arasında yeni arayüzlere yol açabilir.
Tufts Üniversitesi’nin Silklab’ındaki bir ekip, yalıtım malzemesi olarak biyolojik ipeği kullanan ve onların çevreyle canlı doku gibi etkileşime girmelerine olanak tanıyan transistörler geliştirdi. Bu hibrit transistörler çeşitli maddeleri ve koşulları tespit ederek sağlık izleme ve hesaplamada devrim yaratma potansiyeli taşıyor. İpek yalıtkanın iyonik bileşimini değiştirerek bu transistörler, analog hesaplamaya benzer şekilde değişken bilgileri işleyebilir. Mikroişlemci teknolojisindeki bu atılım, kendi kendini eğiten mikroişlemcilere ve elektronik ile biyoloji arasında yeni arayüzlere yol açabilir.

Mikroişlemci ölçekli transistörler biyolojik durumları ve çevreyi algılar ve bunlara yanıt verir.

Telefonunuzun mikroişlemci çiplerinde 15 milyardan fazla küçük transistör bulunuyor olabilir. Transistörler silikondan, altın ve bakır gibi metallerden ve birlikte elektrik akımını alan ve bilgiyi iletmek ve depolamak için onu 1’lere ve 0’lara dönüştüren yalıtkanlardan yapılmıştır. Transistör malzemeleri inorganiktir ve temel olarak kaya ve metalden türetilmiştir.

Peki ya bu temel elektronik bileşenleri biyolojik olarak çevreye doğrudan tepki verebilecek ve canlı doku gibi değişebilecek hale getirebilseydiniz?

Tufts Üniversitesi’nin Yenilikçi Araştırması

Tufts Üniversitesi Silklab’daki bir ekibin, yalıtım malzemesini biyolojik ipekle değiştiren transistörler yaratırken yaptığı şey buydu.

İpek liflerinin yapısal proteini olan ipek fibroini, yüzeylere hassas bir şekilde yerleştirilebilir ve özelliklerini değiştirmek için diğer kimyasal ve biyolojik moleküllerle kolayca değiştirilebilir. Bu şekilde işlevselleştirilen ipek, vücuttan veya ortamdan çok çeşitli bileşenleri alıp tespit edebilir.

Sağlık Takibinde Gelişmeler

Ekibin ilk prototip cihazın gösteriminde, nemdeki değişiklikleri tespit eden son derece hassas ve ultra hızlı bir nefes sensörü yapmak için hibrit transistörler kullanıldı. İpek tabakasında yapılacak daha ileri modifikasyonlar, cihazların bazı kardiyovasküler ve pulmoner hastalıkların yanı sıra uyku apnesini tespit etmesine veya nefesteki karbondioksit seviyelerini ve teşhis bilgisi sağlayabilecek diğer gaz ve molekülleri tespit etmesine olanak sağlayabilir. Kanla birlikte kullanılır plazmaPotansiyel olarak oksijenlenme ve glikoz seviyeleri, dolaşımdaki antikorlar ve daha fazlası hakkında bilgi sağlayabilirler.

Hibrit transistörlerin geliştirilmesinden önce, Frank C. Doble Mühendislik Profesörü Fiorenzo Omenetto liderliğindeki Silklab, transistörleri yapmak için zaten fibroin kullanmıştı.

Hibrit Transistör İşlevselliğini Anlamak

Bir transistör, metal bir elektrik kablosunun girip çıktığı bir elektrik anahtarıdır. Kabloların arasında, koaksiyel hale getirilmediği sürece elektriği iletemediği için yarı iletken malzeme adı veriliyor.

Kapı adı verilen başka bir elektrik girişi kaynağı, bir yalıtkanla diğer her şeyden ayrılır. Kapı, transistörü açıp kapatan “anahtar” görevi görür. “1” diyeceğimiz bir eşik voltajı yalıtkan boyunca bir elektrik alanı oluşturduğunda, yarı iletkendeki elektron hareketini başlatarak ve uçlar boyunca akım akışını başlattığında açık durumu tetikler.

Biyolojik hibrit bir transistörde, yalıtkan olarak ipek bir katman kullanılır ve nemi emdiğinde, içinde bulunan iyonları (elektrik yüklü moleküller) taşıyan bir jel gibi davranır. Kapı, ipek jeldeki iyonları yeniden düzenleyerek açık durumu tetikler. İpeğin iyonik bileşimini değiştirerek transistörün çalışması değişir ve sıfır ile bir arasındaki herhangi bir kapı değeri tarafından tetiklenmesine olanak tanır.

Bilgi İşlem ve Biyoloji Entegrasyonunun Geleceği

Omenetto, “Dijital hesaplamada kullanılan ayrık ikili düzeylerle temsil edilmeyen bilgileri kullanan, ancak analog hesaplamadaki gibi değişken bilgileri işleyebilen, ipek yalıtkanın içindeki şeyin değişmesinin neden olduğu varyasyonla işleyen devreler oluşturmayı hayal edebilirsiniz” dedi. Omenetto, “Bu, modern mikroişlemciler içindeki hesaplamalara biyolojinin dahil edilmesi olasılığının önünü açıyor” dedi. Elbette bilinen en güçlü biyolojik bilgisayar, bilgiyi çeşitli düzeylerde kimyasal ve elektrik sinyalleriyle işleyen beyindir.

Hibrit biyolojik transistörlerin yaratılmasındaki teknik zorluk, ipek işlemeyi aynı seviyede gerçekleştirmekti. nano ölçekli10 nm’ye kadar veya 1/10000’den az bir insan saçının çapı. Mühendislik Fakültesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Beom Joon Kim, “Bunu başardıktan sonra artık ticari çip üretiminde kullanılan üretim süreçlerinin aynısını kullanarak hibrit transistörler üretebiliyoruz” dedi. “Bu, bugün mevcut olan yeteneklerle bunlardan bir milyarını yapabileceğiniz anlamına geliyor.”

İpekteki biyolojik süreçlerle yeniden yapılandırılmış bağlantılara sahip milyarlarca transistör düğümüne sahip olmak, yapay zekada kullanılan sinir ağları gibi davranabilecek mikroişlemcilerin ortaya çıkmasına yol açabilir. Omenetto, “İleriye baktığımızda, kendi kendini eğiten, çevresel sinyallere yanıt veren ve belleği ayrı bir depolama birimine göndermek yerine doğrudan transistörlere kaydeden entegre devrelerin hayal edilebileceği düşünülebilir” dedi.

Daha karmaşık biyolojik durumları tespit eden ve bunlara tepki veren cihazların yanı sıra büyük ölçekli analog ve nöromorfik hesaplamalar henüz oluşturulmamıştır. Omenetto gelecekteki fırsatlar konusunda iyimser. “Bu, elektronik ve biyoloji arasındaki arayüz hakkında yeni bir düşünme yolunun önünü açıyor ve birçok önemli temel keşif ve uygulamayı da beraberinde getiriyor.”

Referans: Beom Joon Kim, Giorgio Ernesto Bonacchini, Nicholas A. Ostrovsky-Snider ve Fiorenzo G. Omenetto tarafından yazılan “Dinamik Olarak Yeniden Yapılandırılabilir Nano Ölçekli Biyopolimer Arayüzlerine Dayalı Hibrit İnce Film Transistörlerde Bimodal Geçit Mekanizması”, 28 Ağustos 2023.

BENZER KONULAR

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...
- Advertisment -

Son Eklenenler

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...

Antibiyotik Direnci Araştırmalarında Oyunun Kurallarını Değiştirecek Bir Şey

Antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadeledeki potansiyeli nedeniyle incelenen bir bakteriyofaj olan φX174, alternatif antibiyotiklerin geliştirilmesine yönelik yeni bilgiler sunuyor. yaşında COVID-19kelime "virüs” bulaşma, hastalık ve hatta...