Kolombiya Üniversitesi’nden bilim insanlarının çalışması sayesinde biyoloji ile mekaniğin birleşmesine bir adım daha yaklaşıldı. Yeni geliştirilen katı hal CMOS entegre düzenek, biyolojik –kimyasal bir proses sayesinde ATP’den enerjisini kazanıyor.
Prof. Ken Shepard liderliğinde yürütülen çalışmalar sayesinde dünyanın ilk kez izole edilen bir biyolojik proses kullanılarak entegre düzeneğe güç sağlandı. Devre cep telefonlar ve bilgisayarlarda kullanılan CMOS çiplerinin bir benzeri.
Araştırmacılar doğal iyon pompaları içeren yapay lipid ikili tabakası yaratarak, normal hücreler gibi ATP kullanan bir sistem geliştirdi. ATP kimyasal enerjiyi yaşayan hücreler arasında taşıyan bir koenzim. Fotosentez ve hücre solunumu sonucunda ortaya çıkan bu son ürün, hücre bölünmesi ve kas kasılması gibi canlı mekanik sistemlere güç veriyor.
Bilim adamları lipid membranını, normalde fotoğraf makinelerinden bildiğimiz CMOS (tümler metal oksit yarıiletken) entegre devreye bağlayarak iyon pompasıyla besledi .
“ İyon pompası temelde transistörler gibi çalışır. Bizim kullandığımız pompa , nöronlarda potansiyel birikimi için kullanılıyor. Bu pompa yapay lipid membranları arasında gerçekten potansiyel üretiyor. IC ile birlikte paketlediğimiz sistemde, pompalanan iyonlar membrandan geçerek devreye enerji sağlıyor,” diyor Prof. Ken Shepard.
Yapay olarak geliştirilen bu sistemde farklı bir yaklaşım izlendiğinden, geçmişte denenen sistemlerden daha başarılı. Çünkü bu sistem tümüyle canlı sistemler çiplerle birleştirildi.
“Artık hücrenin tümüne ihtiyacımız yok. Sadece hücrenin işimize yarayan kısmını alıyoruz. Bu proje için ATPazları(ATP kinaz) izole ettik, çünkü bu proteinler sayesinde ATP’den enerji elde edebiliyoruz,” diyor Prof. Shepard .
Bu teknolojinin kullanım alanının geniş olması gerçekten araştırmacıları heyecanlandırıyor.
Burada asıl zorluk sistemi küçültmek ve biyolojik bozunmayı yönetmek için yöntem bulmak. Zorluklar bir yana bırakılırsa, biyolojik ve elektronik prosesleri birleştirmek insanın hayal gücünü ateşliyor.
Araştırma Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Kaynak : http://engineering.columbia.edu/columbia-engineers-build-biologically-powered-chip
