生物纳米电子平台

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员开发出一种利用脂质薄膜覆盖的纳米线来构建生物纳米电子设备的原始模型，它是一种多功能的混合平台。该项技术将生物组件混合在电路中可增强生物感测及诊断工具的功能，促进神经修复，甚至有可能增加未来电脑的运行速度。

生物系统的复杂的传达方式是这项技术的原理。它们通过大量的膜受体、通道和“泵”来控制信号的转导。 　　

生物细胞信号传导通路中膜受体包括 　　

1．环状受体(离子通道型受体) 多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。引起迅速短暂的效应。 　　

2．蛇型受体 7个跨膜α-螺旋受体，有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受体。 　　

3．单跨膜α-螺旋受体 包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体（1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。（2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等。当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。 　　

胞内受体位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区。信号传导中受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性 ，这些技术理论都给了生物纳米电子平台的实现提供了理论基础。 　　

中间圆形的为硅纳米线，上面覆盖的是脂质双层薄膜，薄膜内零星分布着孔隙通道。

研制过程中使用的脂质薄膜在生物细胞中十分普遍。这些薄膜构成了稳定、可自我修复、对于离子和小分子来说几乎不可逾越的障碍。脂质薄膜中还能够容纳无限的蛋白质机械，其可在细胞内执行临界识别，信号传输、转导等功能。 　　

连续的脂质双层薄膜覆盖了纳米线的外层，将薄膜融入硅纳米线晶体管中，在纳米线表面和溶液间形成了屏障。这种屏障结构能使薄膜上的细孔成为离子到达纳米线的唯一途径。这也是其借助纳米线设备监视特定的传输，对膜蛋白进行控制的关键所在。通过改变纳米线设备的触发电压，实现膜细孔开合的电子控制。

此次研究的主导科学家，亚历山大·诺依表示：“使用含有复杂生物组件的电子电路可以更有效率。”尽管早期研究曾试图将生物系统融入微电子中，但都未达到无缝的材料混合水平。“而随着与生物分子大小相媲美的纳米材料的诞生，我们可以在定域的能级范围内对生物系统进行融合。” 　　

尽管生物信号传导技术以及脂质薄膜理论上可行性，加州大学戴维斯分校的胡里奥·马丁内兹和另一名联合作者也都表示，除了一些基础工作，该研究尚处于起步阶段，仍需付出大量努力才能真正实现脂质薄膜在纳米电子器械中的应用。