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最新研製生物計算機:可在紙張上列印活細胞

作者:由 新浪科技 發表于 書法日期:2022-07-02

生物計算機中的主要原料是什麼

最新研製生物計算機:可在紙張上列印活細胞

新浪科技訊 北京時間3月25日訊息,目前,西班牙龐培·法布拉大學的一支研究小組設計了“生物計算機”,能夠在紙片上列印細胞。這項最新研究報告發表在近期出版的《自然通訊雜誌》上。

更重要的是,這種“活電腦”在實驗室之外操作十分簡單,它擁有廣泛的潛在應用前景,例如:以非常低的成本檢測身體汞指數或者婦產子癇前期診斷。

計算機並不是新鮮事物,人們生活中普及使用著平板電腦、膝上型電腦、智慧手機,然而,儘管計算機系統在人們日常生活中已普及,但它們作為生物標記處理以及識別某些疾病的用途卻非常有限。

為了填補這一空白,研究人員開始涉足“生物計算機”,與主機板和記憶體不同的是,生物計算機是用活細胞製造的,生物計算機不使用電力,而是使用來自蛋白質或者DNA等分子的化學輸入來處理資料,雖然要讓生物計算機達到智慧手機的便捷高效性,仍有很長的路需要探索前行,但研究人員能夠製造出此類裝置是非常令人震驚的。

令人感到驚奇的是,一旦第一個細胞被程式設計,培育數十億個相同的細胞就很容易,成本也很低,實際上該生物計算機可能比標準電子裝置更加精準可靠,想想我們的身體是如何倖存的,即使每天有數百萬細胞被替換,但試著在電腦上切斷一根資料線,會變成什麼樣?它將是一臺“死去”的電腦。

然而,之前的生物計算機過於複雜,很難脫離實驗室環境進行操作,僅能在嚴格的條件下工作。目前,龐培·法布拉大學一支研究團隊發現一種將活細胞“列印”在紙上的方法,實際上創造了一種可以在任何環境都使用的生物計算機,令人難以置信的是,這些儲存在紙上的細胞仍然活得很好,能夠繼續正常的新陳代謝,釋放生物訊號,傳遞到鄰近的細胞。

該生物計算機之所以選擇紙張的解釋是:紙張便宜,易於大規模使用,複製成本低。研究報告第一作者西拉·莫加斯·迪茲說:“我們想設計一個可擴充套件生物計算機模型,其原理基於類似列印T恤衫的列印系統,我們用圖紙製作模具,使用不同細胞墨水浸泡,就像緩衝器一樣,細胞列印在紙張上,它們就逐漸沉澱下來。”

該生物計算機的工作原理很簡單:使用幾種元素,每種元素都由一組細胞構成,通常在這種情況下,採用的是細菌細胞,細菌能探測到不同訊號。透過改變元素序列,細菌細胞被列印在紙張上,從而可能改變生物計算機的整體功能,因此細胞序列是軟體,細胞自身是硬體,而紙張則是承載這些細胞的物理基質。

由於研究人員希望生物計算機能夠投入實際應用,該研究團隊已設計出能夠測量各種不同引數的生物感測器,例如:依據重金屬濃度來顯示點數量多少的汞測試方法。

第二個應用是婦產子癇前期診斷檢查,這實際是一個複雜的診斷過程,因為它不依賴於一個生物標記,而是多個生物標記的組合。雖然當前仍有很多工作要做,但開發生物計算機來分析這些不同生物標記,並確定孕婦患有該疾病的風險並非不合理。

研究人員仍有很多工作要做,但這些初步結果表明,該方法可能有助於研製基於活細胞裝置的新一代生活產品。(葉傾城)