ابزارهای میکروالکترونیک مختلف از ضربان‌سازها گرفته تا گوشی‌های موبایل سالیان بسیاری است که در شکل‌گیری ارتباطات از راه دور و سلامت انسان نقش ایفا می‌کنند. اما دانشمندان امروزه به دنبال آن هستند که بتوانند شکاف موجود بین بیولوژی و میکروالکترونیک‌ها را به نحوی از بین ببرند.
برای مثال، تاکنون امکان دریافت اطلاعات در مورد عفونت و یا بیماری که به آن مبتلا شده‌‌ایم توسط گوشی‌های هوشمند فراهم نشده است و یا هنوز قادر نیستیم به کمک گوشی‌های هوشمند خود طی پیامی دارو و یا آنتی‌بیوتیک بدن خود را هدایت کنیم.
یکی از دلایل وجود شکاف بین بدن و تکنولوژی این است که میکروالکترونیک‌ها اطلاعات را با استفاده از موادی چون سیلیکون، طلا و یا مواد شیمیایی پردازش می‌کنند و منبع انرژی آن‌ها الکترون آزاد را فراهم می‌کند، در حالی که الکترون‌های آزاد در بیولوژی وجود ندارند. بنابراین موانع بزرگی در پیش روی دانشمندان وجود دارد.
در سیستم‌های بیولوژیک تعداد کمی از مولکول‌ها وجود دارند که می‌توانند الکترون‌ها را جابه‌جا کنند. این مولکول‌ها که معروف به مولکول‌های ریداکس هستند، قادرند الکترون‌ها را به مکانی دیگر منتقل کنند. اما لازم است که ابتدا واکنش‌های شیمیایی اکسایش و کاهش را انجام دهند تا بتوانند الکترون را منتقل کنند.
این تیم تحقیقاتی به کمک اجزاء مصنوعی بیولوژیک به طور آزمایشگاهی یک سلول ایجاد کردند و نشان دادند که می‌توان بین حوزه بیولوژیک(مولکول) و حوزه الکترونیک اطلاعات ارزشمند بسیاری را رد و بدل کرد.
این تیم اکنون به دنبال آن است که ابزارهای بیولوژیک ذخیره حافظه‌ای را بسازد که بتوان بر روی آن اطلاعاتی را هم از طریق بیولوژیکی و هم الکترونیکی نوشت و سپس خواند. این‌گونه ابزارهایی مثل یک کارت حافظه عمل می‌کنند که از سیگنال‌های مولکولی برای حفظ اطلاعات کلیدی استفاده می‌کنند و تقریبا انرژی‌ای مصرف نمی‌کنند. در بدن نیز این ابزارها برای هدف مشابهی استفاده خواهند شد با این تفاوت که علاوه بر ذخیره انرژی، رفتار بیولوژیک را هم کنترل خواهند کرد.
دکتر رضا قدسی می‌گوید: “برای سالیان بسیاری، جریانات میکروالکترونیک توانایی ناچیزی در افزایش قابلیت محاسباتی و حافظه داشتند. زیرا از مواد غیرارگانیک در آن‌ها استفاده می‌شد که محدودیت‌های فیزیکی بسیاری را بر آن‌ها تحمیل می‌کرد. ما تصمیم داریم با طراحی سیستم‌های بیولوژیک جدید از طریق تکنولوژی پیشرفته هم‌کنشگر مجهز به پردازش نیمه‌هادی، این محدودیت‌ها را رفع کنیم.”
در آینده این تیم ابزارهای کنترل شده الکترونیکی را طراحی خواهد کرد که بتوان آن‌ها را در بدن به‌کار بست. این وسیله، اطلاعات مولکولی بدن را ترجمه خواهد کرد، نتایج مطلوب را تخمین خواهد زد و سپس به طور الکترونیکی سلول‌ها را هدایت خواهد کرد تا جمعیت‌های بیولوژیکی را کنترل کنند.
امید آن است که در آینده چنین سیستم‌هایی بتوانند پاتوژن‌های باکتریایی را با ردیابی مولکول‌های سیگنالینگ ترشح شده از آن‌ها پیدا کرده و با تولید سم مختص آن‌ها، پاتوژن را از بین ببرند.
✅ لینک خبر
