Створені спеціальні сумісні з мікроелектронікою бактерії, здатні стати елементами біологічних мікропроцесорів

Jun 10 7:00 2020 Друк цієї статті

Основою функціонування одного "бактеріального елемента" є динаміка популяції його бактерій, яка перетворює його в синхронізований генетичний генератор. Управління всім цим здійснюється шляхом регулювання концентрації іонів важких металів у середовищі існування цих бактерій, а результатами роботи бактерій є концентрація заряджених іонів, що входять до складу метаболітів (продуктів життєдіяльності бактерій), яка зчитується за допомогою спеціальних електродів.

Більш того, створивши матрицю мініатюрних електродів і зв'язків між ними, можна скласти досить складні генетико-електронні схеми, націлені на виконання певних функцій і здатних взаємодіяти з іншими подібними схемами або різними чисто електронними пристроями. Все це відкриває масу нових можливостей в областях синтетичної біології, аналітичної хімії, мікроелектроніки і т. п.

Однією з головних проблем "бактеріальних чіпів" є їх мала швидкодія. Наприклад, створений вченими експериментальний датчик демонструє реакцію через 40 плюс мінус 10 хвилин на надану вплив. Тривалість цієї реакції залежить від швидкості обміну білками між бактеріями і у вчених вже є деякі ідеї щодо істотного прискорення цього процесу.

Другий "Ахіллесовою п'ятою" даної технології є її чутливість до забруднень, адже деякі речовини, що потрапили в середовище перебування бактерій ззовні, можуть спровокувати процеси, які призведуть до появи неправильних результатів впливу цих речовин на бактерії, впливу на електроди або інші елементи пристрою. Зараз ця проблема вирішується шляхом використання одноразових підстав і матриць електродів в кожному експерименті, не в майбутньому вчені можуть знайти відповідні технології захисту і видалення продуктів метаболізму бактерій, що дозволить використовувати "бактеріальні чіпи" протягом тривалого часу.

Результати даної роботи і майбутніх робіт в цьому напрямку можуть привести нас до можливості створення гібридних обчислювальних пристроїв, в яких безліч бактеріальних елементів, об'єднаних в єдину схему, обробляє вхідну інформацію певним способом і видає результати цієї обробки електронних пристроїв. І такі гібридні обчислювальні пристрої, незважаючи на їх малу швидкодію, зможуть виконувати дуже специфічні завдання або працювати в умовах, в яких в силу різних причин не може працювати традиційна електроніка.