據美國物理學家組織網5月13日報道，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家建造了可由三磷酸腺苷（ATP）驅動和控制的生物納米電子混合晶體管。他們稱，新型晶體管是首個整合的生物電子系統(tǒng)，其將為義肢等電子修復設備與人體的融合提供重要途徑。相關研究發(fā)布在近期出版的《納米快報》上。

    三磷酸腺苷可作為細胞內能量傳遞的“分子通貨”，儲存和傳遞化學能，為人體新陳代謝提供所需能量；其在核酸合成中亦具有重要作用。

    該實驗室的研究人員亞歷山大·諾伊表示，離子泵蛋白是新型晶體管裝置中最核心的部分。此次開發(fā)的晶體管由處于兩個電極之間的碳納米管組成，起半導體的作用。納米管的末端附有絕緣聚合物涂層，而整個系統(tǒng)則包裹于雙層油脂膜之中，與活體細胞膜的原理相似。當科學家將電壓加在電極之上時，含有三磷酸腺苷、鉀離子和鈉離子的溶液便會傾瀉而出，覆蓋在晶體管裝置表面，并引發(fā)電極之間電流的流動。使用的三磷酸腺苷越多，產生的電流也越強烈。

    科學家解釋說，之所以會產生如此效果，是由于雙層油脂膜內的蛋白質在接觸三磷酸腺苷時會表現得如同“離子泵”一般。在每個周期中，蛋白質會往一個方向抽送3個鈉離子，并向相反方向抽送2個鉀離子，致使1個電荷在“離子泵”的作用下越過雙層油脂膜抵達納米管之中。隨著離子的不斷累積，其將在納米管中部的周圍產生電場，從而提升納米晶體管的傳導性。

    耶路撒冷希伯來大學的伊特瑪·維爾納表示，這一生物電子系統(tǒng)通過離子運動將納米層級的機械能轉化為了電能，從而為晶體管的運行提供了支持。在這種情況下，晶體管可被用于制造由生物信號驅動和控制的電子設備。例如，這一進展能使電子儀器不需電池或其他外界電力供給便可永存于體內，而義肢等人體修復器械也有望直接與人體神經系統(tǒng)“連線”。諾伊希望，這種技術將來能被用于建設無縫生物電子界面之中，以實現生物體和機器的更好溝通。