Prvý protónový tranzistor - z chobotníc

|

Elek­tric­ký prúd mô­žu v tran­zis­to­roch pre­ná­šať aj pro­tó­ny. Pro­tó­no­vé tran­zis­to­ry by raz moh­li byť kľú­čo­vou sú­čas­ťou ky­bor­gov, za­is­ťu­jú to­tiž pria­me roz­hra­nie me­dzi elek­tro­ni­kou a bio­lo­gic­kým tka­ni­vom.

Elek­tric­ký prúd spros­tred­kú­va­jú elek­tric­ky na­bi­té čas­ti­ce a je v prin­cí­pe jed­no, či klad­né ale­bo zá­por­né. V po­lo­vo­di­čoch mô­že ísť o elek­tró­no­vú aj di­ero­vú vo­di­vosť.

No anor­ga­nic­ká elek­tro­ni­ka dnes vy­uží­va po­hyb elek­tró­nov. Ži­vé or­ga­niz­my, nao­pak, dá­va­jú pri pre­no­se sig­ná­lu aj ko­na­ní prá­ce pred­nosť iónom a pro­tó­nom - te­da väč­ši­nou sa ho­vo­rí nie o pro­tó­noch, ale vo­dí­ko­vých ka­tió­noch, čo je však to is­té (as­poň po­kiaľ zos­ta­ne­me pri bež­nom ľah­kom vo­dí­ku). Ió­ny a pro­tó­ny hý­bu sva­ly, pre­ná­ša­jú ner­vo­vé vzru­chy ale­bo za­is­ťu­jú tran­sport lá­tok cez bun­ko­vé mem­brá­ny. Po­hyb pro­tó­nov je ta­kis­to sú­čas­ťou kys­lí­ko­vé­ho me­ta­bo­liz­mu, kto­rý v bun­kách vy­ko­ná­va­jú „ži­vé elek­trár­ne" - mi­to­chon­drie.

Ved­ci z od­bo­ru ma­te­riá­lo­vé­ho in­ži­nier­stva na Was­hin­gton­skej uni­ver­zi­te sa roz­hod­li zos­ta­viť na po­dob­nom prin­cí­pe i anor­ga­nic­ký tran­zis­tor, kto­rý by po­tom mo­hol pria­mo ko­mu­ni­ko­vať so ži­vým tka­ni­vom. Vý­sled­kom by moh­li byť efek­tív­nej­šie pra­cu­jú­ce sen­zo­ry na mo­ni­to­ro­va­nie bio­lo­gic­kých fun­kcií, mož­nosť de­tail­ne sle­do­vať pro­ce­sy na bun­ko­vej úrov­ni, ale aj im­plan­tá­ty, pro­té­zy ale­bo čas­ti te­la pria­mo ov­lá­da­né von­kaj­ší­mi sys­té­ma­mi. Prúd pro­tó­nov by mo­hol ta­kis­to ot­vá­rať ka­ná­li­ky v mem­brá­ne, za­is­ťu­jú­ce napr. tran­sport lie­kov do bun­ky.

Pro­to­typ za­ria­de­nia me­ria asi 5 mik­ró­nov (dvad­sa­ti­na šír­ky ľud­ské­ho vla­su). Ide o tran­zis­tor ria­de­ný po­ľom (FET, Field Ef­fect Tran­sis­tor, s elek­tró­da­mi ozna­čo­va­ný­mi ako drain, ga­te a sour­ce). Prúd pro­tó­nov mož­no za­pí­nať a vy­pí­nať úpl­ne ana­lo­gic­ky s fun­kciou bež­ných tran­zis­to­rov ria­de­ných po­ľom. Tran­zis­tor je vy­ro­be­ný z chi­to­sa­nu (po­ly­sa­cha­rid zlo­že­ním prí­buz­ný chi­tí­nu), lát­ky vy­sky­tu­jú­cej sa napr. v sé­pio­vej kos­ti ale­bo kra­bom pan­cie­ri. Chi­to­san mož­no ľah­ko zís­ka­vať z od­pa­du, kto­rý pro­du­ku­je pot­ra­vi­nár­sky prie­my­sel. Lát­ka ľah­ko ab­sor­bu­je vo­du a pri­tom vy­tvá­ra vo­dí­ko­vé mos­tí­ky. Pro­tó­ny - vo­dí­ko­vé ka­tió­ny - po­tom po nich pres­ka­ku­jú a chi­to­san fun­gu­je ako pro­tó­no­vý po­lo­vo­dič.

Prís­luš­ný tran­zis­tor mož­no cez kon­ver­tor pre­po­jiť s bež­nou elek­tro­ni­kou. Za­tiaľ je eš­te umies­tne­ný na kre­mí­ko­vej doš­tič­ke, ale keď sa ju po­da­rí nah­ra­diť, mal by byť už úpl­ne bio­kom­pa­ti­bil­ný.

Hlav­ným auto­rom člán­ku, kto­rý bol pub­li­ko­va­ný v ča­so­pi­se Na­tu­re Com­mu­ni­ca­tions, bol Mar­co Ro­lan­di.