تمكن العلماء للمرة الأولى من تطوير رقاقة إلكترونية تتكون من خمس مواد عضوية وسبع معدنية معاً، ويمكن ضخ الطاقة فيها بطريقة عضوية، كي تولد حاستي الشم والتذوق. ويمكن أن يقود هذا الاكتشاف إلى جيل جديد من الرقاقات، التي تدمج مجموعة من الحواس المختلفة، مثل الشم والتذوق مع مكونات إلكترونية أخرى.
دمج الطاقة
وتتداخل الحالة الصلبة لمعادن أكسيد أشباه الموصلات مع غشاء الدهون الاصطناعي المكون من طبقة ثنائية مصنوعة من عشر مضخات أيونية لصنع الرقاقة البيولوجية المعدنية. ويؤكد العلماء أن القدرة على تشكيل نظام يدمج بين طاقة الإلكترونات في الحالة الصلبة وبين قدرات الإلكترونات في المكونات العضوية تعد بأمور كثيرة.
وقاد فريق الدراسة المتعلقة بهذا الاكتشاف كين شيبارد، أستاذ الهندسة الكهربائية وأستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة كولومبيا، بالولايات المتحدة الذي قال: «لدى دمج الجهاز البيولوجي الإلكتروني مع تقنية بناء الدوائر المتكاملة سنتمكن من بناء أنظمة جديدة، بمقدورها العمل مع التكنولوجيا بمفردها. ونحن متحمسون إزاء احتمال توسيع لوحة الأجهزة النشطة التي من شأنها أن يكون لها وظائف جديدة، مثل تجميع الطاقة والتعرف على بروتينات معينة ومنح الرقاقات القدرات اللازمة الخاصة بالشم والتذوق».
مزيد من الفعالية
ويمكن لهذا الاكتشاف أن يوجد نظما تمزج بين السليكون والخلايا البيولوجية بشكل أكثر فعالية. أنظمة نقل الطاقة في المعادن، مثل تلك الموجودة في أجهزة الكمبيوتر والاتصالات، تستخدم الإلكترونات. وتدار الإشارات الإلكترونية والطاقة مثل تلك الموجودة في وسائل التواصل عبر ناقلات الشحنات الإلكترونية. النظم الحية تخزن الطاقة في أغشية حية، ولكن في هذه الحالة يمكن توفيرها من خلال عمل المضخات الإلكترونية.وقال شيبارد: «لقد ولدنا رؤى جديدة لنموذج الدارة الإلكترونية العامة، بشكل سمح لنا بتحديد الظروف التي تسمح بزيادة كفاءة استهلاك الطاقة الكيميائية من خلال استخدام عملية ضخ هذه الأيونات. وتمكن العلماء من عزل الوظيفة المرغوبة والتفاعل مع الإلكترونات».
وشدد شيبارد على أن القدرة على بناء نظام يجمع بين الإلكترونيات الصلبة مع قدرات المكونات البيولوجية يحمل وعدا كبيرا بالنسبة للتطور في عالم الغد. وقال: «إنك تحتاج الآن إلى كلب مدرب على شم الأجسام التي يشتبه في أنها متفجرات، ولكن يمكنك الاكتفاء بأخذ الجزء من الكلب الذي يفيدك في هذه العملية، أي الجزيئات التي تقوم بعملية الشم هذه، وبالتالي فإننا في المستقبل القريب لن نحتاج إلى الكلب لأداء هذه المهمة».
وأوضح العلماء أنهم طوروا خلايا من «دوائر مدمجة» يبلغ طولها بضعة ملليمترات لمعرفة ما إذا كانت هذه الجزيئات تعمل بالشكل المطلوب. وتمكن علماء من جامعة كولومبيا من تطوير خلية بيولوجية تحتوي على مكونات حية وغير حية. ويعد الخبراء في هذا المجال بتطوير أجهزة مفيدة للبشرية مستقبلاً.
