기질이 없는 유기 생체 전자공학의 대사산물 유도 생체 내 제작

생물학과 기술의 경계가 모호해지고 있습니다. 스웨덴의 Linköping, Lund 및 Gothenburg 대학의 연구원들은 생체 분자를 트리거로 사용하여 살아있는 조직에서 전극을 성공적으로 성장시켰습니다. 저널에 게재된 결과 과학살아있는 유기체에서 완전히 통합된 전자 회로의 형성을 위한 길을 열어줍니다.

“수십년 동안 우리는 생물학을 모방한 전자 장치를 만들려고 노력했습니다. 이제 우리는 생물학이 우리를 위해 전자 장치를 만들도록 합니다.

전자 장치를 생물학적 조직에 연결하는 것은 복잡한 생물학적 기능을 이해하고 뇌의 질병과 싸우며 인간과 기계 사이의 미래 인터페이스를 개발하는 데 중요합니다. 그러나 반도체 산업과 병행하여 개발된 기존의 생체 전자공학은 생체 신호 시스템과 결합하기가 불가능하지는 않더라도 어려운 고정 및 정적 설계를 가지고 있습니다.

생물학과 기술 사이의 이러한 격차를 해소하기 위해 연구자들은 살아있는 조직에서 부드럽고 기판이 없는 전자 전도성 물질을 만드는 방법을 개발했습니다. “조립 분자”로 효소를 포함하는 젤을 주입함으로써 연구자들은 제브라피시와 약용 거머리의 조직에서 전극을 성장시킬 수 있었습니다.

Xenofon은 “신체 물질과의 접촉은 젤의 구조를 변경하고 전기 전도성을 갖게 합니다. 이는 주사 전에는 그렇지 않습니다. 조직에 따라 전기 프로세스가 진행되도록 젤의 구성을 조정할 수도 있습니다.”라고 Xenofon은 말합니다. LOE 및 Lund University의 연구원이자 연구의 주요 저자 중 한 명인 Strakosas.

신체의 내인성 분자는 전극 형성을 촉발하기에 충분합니다. 기존 실험에서 필요했던 빛이나 전기 에너지 등의 외부 신호나 유전자 변형이 필요 없다. 스웨덴 연구원들은 세계 최초로 이것에 성공했습니다.

그들의 연구는 바이오전자공학의 새로운 패러다임을 위한 길을 열어줍니다. 이전에는 신체의 전자 프로세스를 시작하기 위해 이식된 물리적 개체를 사용했지만 미래에는 점성 젤 주입으로 충분할 것입니다.

그들의 연구에서 연구원들은 이 방법이 특정 생물학적 하부 구조에 대한 전자 전도성 물질을 표적으로 삼아 신경 자극을 위한 적절한 인터페이스를 생성할 수 있음을 보여줍니다. 장기적으로 살아있는 유기체에 완전히 통합된 전자 회로의 제조가 가능할 수 있습니다.

룬드 대학에서 실시한 실험에서 연구팀은 제브라피쉬의 뇌, 심장, 꼬리지느러미와 약용 거머리의 신경 조직 주변에서 전극 형성에 성공했다. 동물은 주입된 젤에 의해 해를 입지 않았고 전극 형성에 의해 영향을 받지 않았습니다. 이 시험에서 많은 도전과제 중 하나는 동물의 면역 체계를 고려하는 것이었습니다.

“화학에 스마트한 변화를 줌으로써 우리는 뇌 조직과 면역 체계에 의해 받아들여지는 전극을 개발할 수 있었습니다. 제브라피쉬는 뇌의 유기 전극 연구를 위한 훌륭한 모델입니다.”라고 의학부의 Roger Olsson 교수는 말합니다. 예테보리 대학교에 화학 실험실이 있는 룬드 대학교에 있습니다.

2015년 Linköping 대학의 연구원들이 개발한 전자 장미에 대해 읽은 후 연구를 주도한 것은 Roger Olsson 교수였습니다. 한 가지 연구 문제이자 식물과 동물의 중요한 차이점은 세포 구조의 차이였습니다. 식물은 전극을 형성할 수 있는 단단한 세포벽을 가지고 있는 반면, 동물 세포는 부드러운 덩어리에 가깝습니다. 그러한 환경에서 전극을 형성하기 위해 충분한 구조와 물질의 올바른 조합을 가진 젤을 만드는 것은 해결하는 데 수년이 걸리는 도전이었습니다.

“우리의 결과는 생물학과 전자 공학에 대한 완전히 새로운 사고 방식을 열어줍니다. 우리는 여전히 해결해야 할 다양한 문제가 있지만 이 연구는 미래 연구를 위한 좋은 출발점입니다.”라고 LOE의 박사 과정 학생이자 주요 저자.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/02/230223181803.htm