人類的各種用電器,，從電燈泡到iPod都是通過電子來傳輸信息,，而人體和其他生物自身卻是用離子和質(zhì)子來傳輸信號并執(zhí)行任務(wù),。據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)近日報道,，華盛頓大學材料科學家制造出一種能傳輸質(zhì)子流的新式晶體管,，有望開發(fā)出和生物體直接溝通聯(lián)系的設(shè)備,。該研究發(fā)表在本周的在線雜志《自然·通信》上,。
    　　在體內(nèi)，質(zhì)子處于“開”或“關(guān)”兩種狀態(tài),，其在生物能量轉(zhuǎn)移中至關(guān)重要,，可通過細胞膜中的離子開關(guān)通道，把物質(zhì)吸進或推出細胞;動物和人則用離子傳輸大腦和肌肉信號來保持靈活運動。那些能與人體生理過程相連的設(shè)備,，可用來開發(fā)生物傳感器或義肢,。但通常，這些設(shè)備都是用帶負電荷的電子來通訊,，而非質(zhì)子或離子,。
    　　如何讓一臺機器和一個生命系統(tǒng)兼容，這二者間的接口是最大的挑戰(zhàn),。“怎樣才能把電子信號轉(zhuǎn)化為離子信號,，或反過來?”論文領(lǐng)導(dǎo)作者、華盛頓大學材料科學與工程副教授馬科·羅蘭蒂說,，“我們發(fā)現(xiàn)了一種生物兼容材料,，非常適于傳導(dǎo)質(zhì)子，很有可能成為連接生命系統(tǒng)的接口,。”
    　　這種材料是一種改良的殼聚糖(chitosan),，最初從魷魚骨中提取，也能從食物加工廠丟棄的蟹殼和魷魚骨中回收利用,。研究人員發(fā)現(xiàn),，它在傳輸質(zhì)子方面效果顯著，能吸水而形成許多氫鍵,，由此質(zhì)子能從一個氫鍵跳到另一個,。他們還用電荷傳輸計算機模型進行了驗證，與實驗結(jié)果能夠很好地吻合,。
    　　研究人員制作的樣品設(shè)備仿照了一種場效應(yīng)晶體管,，寬約5微米，是人類發(fā)絲的1/20,，包括一個柵極(gate),、一個漏極(drain)和一個源終端(source terminal)，但它傳輸?shù)膮s是質(zhì)子流脈沖,。“在我們的設(shè)備中,，生物激發(fā)分子能移動質(zhì)子，質(zhì)子流可以被打開或關(guān)閉,。這種方式完全能比擬任何其他的場效應(yīng)晶體管中的電子流,。”羅蘭蒂說。
    　　關(guān)于這種晶體管的應(yīng)用,，羅蘭蒂說,，在下個10年左右很可能出現(xiàn)實驗室用的細胞直接傳感器。目前的質(zhì)子流樣品設(shè)備有一個硅基,，不能用在人體中,。但從長遠來看,，可能會有能直接植入生物體內(nèi)的兼容設(shè)備，監(jiān)控甚至控制特定的生物過程,。