تاریخ امروز : دوشنبه ۲۹ آبان ۱۳۹۶ساعت : ۲۰:۲۹:۰۳

بیمارستان مجازی | پرسش،پاسخ و مشاوره آنلاین با پزشک

آپلود عکس

قرار گرفتن صفحه بیو چیپس Bio Chips در داخل سلول

0
قرار گرفتن صفحه بیو چیپس Bio Chips در داخل سلول

قرار گرفتن صفحه بیو چیپس Bio Chips در داخل سلول

برای اولین بار،محققان در یک ریزتراشه که توسط مولکول سرشار از انرژی های مشابه که سلولهای زنده سوخت شده را توسعه داده اند، محققان می گویند:

این پیشرفت می تواند یک روز منجر به دستگاه هایی شود که در داخل سلول های پیوند زده را برداشته و با انرژی بیولوژیکی به کار گیرد.

آدنوزین تری فسفات مولکول (ATP) فروشگاه های انرژی شیمیایی در داخل سلول های مورد استفاده شده و به کشتی انرژی از جایی که آن را به جایی که آن را مصرف تولید می شود. ریزتراشه جدید متکی بر آنزیم شناخته شده به عنوان ATPases سدیم-پتاسیم است. این مولکولها شکستن ATP انرژی آنزیم استفاده به پمپ یون سدیم و پتاسیم در سراسر غشاء، و تولید یک پتانسیل الکتریکی در طول فرآیند آزاد می کند.

پمپ های یونی قطعات الکترونیک مانند در سیستم های زنده می گوید مطالعه نویسنده ارشد این در Ken Shepard که یک مهندس برق در دانشگاه کلمبیا در نیویورک است. Shepard و همکارانش یافته های خود را در ۷ نسخه ماه دسامبر مجله Nature Communications نوشتند.

محققان ATPases سدیم تعبیه شده را از مغز خوک در غشاء چرب مصنوعی گرفته اند. بیش از ۲ میلیون نفر از این مولکول فعال در هر میلیمتر مربع از غشاء وجود دارد، حدود ۵ درصد از تراکم به طور طبیعی در رشته های عصبی پستانداران اتفاق می افتد.

در حضور ATP، این پمپ های یونی از ۷۸ میلی ولت تولید شده اند. A “biocell” از دو غشاء به اندازه کافی از یک ولتاژ به کار یک مدار مجتمع CMOS فراهم می کند. پمپ های یونی از راندمان مواد شیمیایی به الکتریکی تبدیل انرژی از ۱۴٫۹ درصد است.

Shepard می گوید این پمپ های یونی تولید یک میدان الکتریکی که ما به قدرت مهار یک سیستم حالت جامد است.

از آنجا که ATP واقعا فقط در سلول ها و در جریان خون یافت می شود، Shepard اخطار می دهد که این یک سیستم جدید است که یک راه به قدرت دستگاه های معمولی قابل کاشت پزشکی مانند ضربان ساز انجام می دهد.

به گفته Shepard : با این حال، چنین سیستمی ممکن است یک ایمپلنت به اندازه کافی کوچک در داخل یک سلول با قدرت بایستد. مواد حالت جامد در حال حاضر در نانوذرات برای مقاصد مختلف درمانی و تصویربرداری در بدن استفاده می شود، ولی برای کسانی است که تمام مواد فقط فعال اند. ایده ما این است که چیزی که توانایی برای محاسبه و عمل می کنند، برای تصمیم گیری و سپس در برخی از راه انداختن ممکن است.

Shepard می گوید پژوهش های آینده نیز می تواند پروتئین های غشای دیگر را به ترکیب الکترونیک، مانند کسانی که مسئول طعم و بو دارد باشد. او می گوید راه های بسیاری برای سیستم های حالت جامد زن و شوهر با ماشین آلات بیولوژیکی سلول وجود دارد .

 

Bio-Powered Chips Might One Day Fit Inside Cells

For the first time, researchers have developed a microchip that is powered by the same energy-rich molecules that fuel living cells, researchers say. This advance could one day lead to devices that are implanted within cells and harvest biological energy to operate.

The molecule adenosine triphosphate (ATP) stores chemical energy and is used inside cells to ferry energy from where it is generated to where it is consumed. The new microchip relies on enzymes known as sodium-potassium ATPases. These molecules break down ATP to release energy the enzymes use to pump sodium and potassium ions across membranes, generating an electrical potential during the process.

“Ion pumps are electronics-like components in living systems,” says study senior author Ken Shepard, an electrical engineer at Columbia University in New York. Shepard and his colleagues detailed their findings in the 7 December edition of the journal Nature Communications.

The researchers embedded sodium-potassium ATPases taken from pig brains in artificial fatty membranes. There were more than 2 million of these molecules active per square millimeter of the membranes, about 5 percent of the density naturally occurring in mammalian nerve fibers.

In the presence of ATP, these ion pumps generated 78 millivolts. A “biocell” of two membranes provides enough of a voltage to operate a CMOS integrated circuit. The ion pumps have a chemical-to-electrical energy conversion efficiency of of 14.9 percent.

“These ion pumps generated an electrical field that we harnessed to power a solid-state system,” Shepard says.

Since ATP is only really found within cells and not in the bloodstream, Shepard cautions that this new system is not a way to power conventional implantable medical devices such as pacemakers.

“However, such a system might power an implant small enough to sit inside a cell,” Shepard says. “Solid-state materials are already used in nanoparticles for various therapeutic and imaging purposes in the body, but those are all just passive materials. Our idea is to make something that would have the ability to compute and act, to make decisions and then actuate in some way.”

Future research could also incorporate other membrane proteins into electronics, such as those responsible for taste and smell, Shepard says. “There could be many ways to couple solid-state systems with the biological machinery of cells,” he says

 

مترجم: میلاد رشیدی

Ind.rashidi@yahoo.com

اشتراک.

درباره نویسنده

پاسخ دهید