電子學和生物學重新整合，直接響應環境的混合生物晶體管問世

　　你的手機微處理器芯片中，其實裝有超過150億個微型晶體管。晶體管由硅、金和銅等金屬以及絕緣體制成，它們共同吸收電流并將其轉換為1和0，以傳輸和存儲信息。晶體管材料是無機的，基本上來自巖石和金屬，但現在美國塔夫茨大學研究團隊在制造晶體管時首次用生物絲取代了絕緣材料。研究成果發表在新一期《先進材料》上。

　　混合生物晶體管會響應環境中的氣體和其他分子而改變其電子行為。

圖片來源：塔夫茨大學

　　絲素蛋白（絲纖維的結構蛋白）可精確沉積在材料表面上，并可輕松地用其他化學和生物分子進行修飾以改變其特性。以這種方式功能化的絲綢，可檢測身體或環境中的多種成分。

　　該團隊首次演示的原型設備，是一種使用混合晶體管制作的高靈敏度且超快的呼吸傳感器，用于檢測濕度的變化。對絲層的進一步修改，可使設備能檢測一些心血管和肺部疾病以及睡眠呼吸暫停，或者檢測呼吸中的二氧化碳水平以及其他氣體和分子，從而提供診斷信息；與血漿一起使用，設備還可提供有關氧合和葡萄糖水平、循環抗體等的信息。

　　在生物混合晶體管中，絲層用作絕緣體，當它吸收水分時，它就像凝膠一樣攜帶其中包含的任何離子（帶電分子）。柵極通過重新排列絲凝膠中的離子來觸發導通狀態。通過改變絲中的離子成分，晶體管的操作會發生變化，從而允許它被0到1之間的任何門值觸發。

　　團隊表示，這一研究開辟了一種電子學和生物學整合的新方式，未來或有許多重要應用。

　　未來電子學和生物學的融合是什么樣？會像鋼鐵俠和他的AI助手賈維斯一樣？還是現在人們都難以想象的賽博朋克義體？我們可以更實際一點：本文中，在科學家改造后，絲綢擁有了數十億個經生物過程重新配置連接的晶體管節點，其實現了微處理器的作用，正類似于AI中使用的神經網絡。不久的將來，人們或可擁有能夠自我訓練、響應環境信號并直接在晶體管中記錄內存，而不用再將信號發送到單獨存儲器的集成電路——這對我們身邊電子產品的改進，將是翻天覆地的。