پژوهشگران دانشگاه کلمبیا نخستین میکروچیپ بهره مند از انرژی سیستم های زیستی را تولید کردند

پژوهشگران دانشگاه کلمبیا موفق شدند برای نخستین بار، چیپی کامپیوتری را طراحی کنند که انرژی خود را از یک فرایند بیولوژیکی شیمیایی دریافت می کند.

سیستم های طبیعی، میزان قابل توجهی انرژی از خود ساطع می کنند که غالبا هم کمترین میزان آن مورد استفاده قرار می گیرد. حالا اما پژوهشگران موفق شده اند چیپی را تولید کنند که بیشترین بهره را از این انرژی می برد و عملکرد بسیار خوبی را هم در محیط آزمایشگاه از خود به نمایش گذاشته است.

در ادامه این مطلب با دیجیاتو همراه باشید.

محققین دانشگاه کلمبیا برای مهار کردن انرژی شیمیایی-بیولوژیکی مورد نیاز چیپ خود، نوعی غشاء چربی دولایه را طراحی کردند که دربرگیرنده پمپ های یونی بود. این پمپ ها که به صورت طبیعی ایجاد شده بودند انرژی مورد نیاز خود را از ATP تامین می کردند که در واقع همان مولکول معجره آسایی است که انرژی شیمیایی را میان سلول های زنده رد و بدل می کند.

گیاهان، این مولکول را از طریق فرایند فوتوسنتز تولید می کنند و از انرژی آن برای انجام کارکردهای مهمی نظیر تقسیم سلولی بهره می گیرند.

در ادامه، پژوهشگران این غشاء را به یک مدار نیمه رسانای معمولی متصل کردند. یکی از محققین این گروه به نام شپرد می گوید: پمپ های یونی در اصل نقش نوعی ترانزیستور را ایفا می کنند و نوعی که ما در آزمایشات خود مورد استفاده قرار دادیم از همانی است که پتانسیل استراحت را در نورون ها نگهداری می کند.

البته در گذشته نیز کل سیستم های بیولوژیکی با چیپ های کامپیوتری یکپارچه سازی شده اند اما ایزوله سازیی و کاربرد یکی از عوامل مربوط به این سیستم ها امری است کاملا نوین.

شپرد در ادامه گفت: حالا ما دیگر نیازی به کل سلول نداریم و صرفا از همان بخشی استفاده می کنیم که کارکرد مد نظرمان را از خود نشان می دهد. ما در جریان این آزمایش، گروهی از آنزیم های ATPases را ایزوله کردیم چراکه آنها همان پروتئین هایی بودند که به ما امکان می دادند انرژی را از ATP استخراج کنیم.

شپرد باور دارد که این فرایند می تواند دستاوردهای علمی بسیار مهمی را در پی داشته باشد. تصور کنید که به یک سگ مواد یاب نیاز دارید، اما اگر بتوانید همان بخش مفید این حیوان (یعنی مولکول هایی که عمل حس کردن و بو کشیدن را انجام می دهند) پیدا کنید، دیگر نیازی به کل حیوان نخواهید داشت.

این پژوهشگران باور دارند که دستاورد علمی شان در نهایت می تواند امکانی را برای چیپ های کامپیوتری فراهم نماید که کار مزه کردن و بو کشیدن را انجام دهند و این تجربه ایست که چیپ های امروزی از آن بی بهره اند.