目前, 西班牙庞培·法布拉大学的一支研究小组设计了“生物计算机”, 能够在纸片上打印细胞 。 这项最新研究报告发表在近期出版的《自然通讯杂志》上 。
更重要的是, 这种“活电脑”在实验室之外操作十分简单, 它拥有广泛的潜在应用前景, 例如:以非常低的成本检测身体汞指数或者妇产子痫前期诊断 。
计算机并不是新鲜事物, 人们生活中普及使用着平板电脑、笔记本电脑、智能手机, 然而, 尽管计算机系统在人们日常生活中已普及, 但它们作为生物标记处理以及识别某些疾病的用途却非常有限 。
为了填补这一空白, 研究人员开始涉足“生物计算机”, 与主板和内存不同的是, 生物计算机是用活细胞制造的, 生物计算机不使用电力, 而是使用来自蛋白质或者DNA等分子的化学输入来处理数据, 虽然要让生物计算机达到智能手机的便捷高效性, 仍有很长的路需要探索前行, 但研究人员能够制造出此类设备是非常令人震惊的 。
令人感到惊奇的是, 一旦第一个细胞被编程, 培育数十亿个相同的细胞就很容易, 成本也很低, 实际上该生物计算机可能比标准电子设备更加精准可靠, 想想我们的身体是如何幸存的, 即使每天有数百万细胞被替换, 但试着在电脑上切断一根数据线, 会变成什么样?它将是一台“死去”的电脑 。
然而, 之前的生物计算机过于复杂, 很难脱离实验室环境进行操作, 仅能在严格的条件下工作 。 目前, 庞培·法布拉大学一支研究团队发现一种将活细胞“打印”在纸上的方法, 实际上创造了一种可以在任何环境都使用的生物计算机, 令人难以置信的是, 这些保存在纸上的细胞仍然活得很好, 能够继续正常的新陈代谢, 释放生物信号, 传递到邻近的细胞 。
该生物计算机之所以选择纸张的解释是:纸张便宜, 易于大规模使用, 复制成本低 。 研究报告第一作者西拉·莫加斯·迪兹说:“我们想设计一个可扩展生物计算机模型, 其原理基于类似打印T恤衫的打印系统, 我们用图纸制作模具, 使用不同细胞墨水浸泡, 就像缓冲器一样, 细胞打印在纸张上, 它们就逐渐沉淀下来 。 ”
该生物计算机的工作原理很简单:使用几种元素, 每种元素都由一组细胞构成, 通常在这种情况下, 采用的是细菌细胞, 细菌能探测到不同信号 。 通过改变元素序列, 细菌细胞被打印在纸张上, 从而可能改变生物计算机的整体功能, 因此细胞序列是软件, 细胞自身是硬件, 而纸张则是承载这些细胞的物理基质 。
由于研究人员希望生物计算机能够投入实际应用, 该研究团队已设计出能够测量各种不同参数的生物传感器, 例如:依据重金属浓度来显示点数量多少的汞测试方法 。
第二个应用是妇产子痫前期诊断检查, 这实际是一个复杂的诊断过程, 因为它不依赖于一个生物标记, 而是多个生物标记的组合 。 虽然当前仍有很多工作要做, 但开发生物计算机来分析这些不同生物标记, 并确定孕妇患有该疾病的风险并非不合理 。
【最新研制生物计算机:可在纸张上打印活细胞】研究人员仍有很多工作要做, 但这些初步结果表明, 该方法可能有助于研制基于活细胞设备的新一代生活产品 。 (叶倾城)
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