這些生物雜交系統(tǒng)被設(shè)計為執(zhí)行某些功能,例如計數(shù)信號脈沖以在正確的時間釋放生物活性分子或藥物,或檢測酶和小分子,例如牛奶中的抗生素。
跨學(xué)科團隊在該領(lǐng)域的一些主要期刊上展示了他們的成果,包括今日的材料和材料。
生命系統(tǒng)(例如細胞和生物體)和電氣系統(tǒng)(例如計算機)響應(yīng)不同的輸入信息,并具有不同的輸出能力。但是,這些復(fù)雜系統(tǒng)共有的基本屬性是處理信息的能力。
在過去的二十年中,科學(xué)家們應(yīng)用電氣工程原理來設(shè)計和構(gòu)建能夠感知和處理信息并執(zhí)行所需功能的活細胞。該領(lǐng)域被稱為合成生物學(xué),它在醫(yī)學(xué),生物技術(shù),能源和環(huán)境領(lǐng)域有許多令人興奮的應(yīng)用。
“由于我們對生物信號傳導(dǎo)過程的組件和接線的理解取得了重大進展,我們現(xiàn)在處于可以將生物模塊從合成生物學(xué)轉(zhuǎn)移到材料的階段”,生物學(xué)系主任研究員Wilfried Weber教授解釋道。 BIOSS生物信號研究中心。
開發(fā)這些智能材料系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟是*佳地調(diào)整生物構(gòu)建塊的活動。與計算機類似,各個組件的不兼容性可能會使整個系統(tǒng)崩潰?朔@一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵是由Jens Timmer教授和數(shù)學(xué)與物理學(xué)院的Raphael Engesser博士開發(fā)的定量數(shù)學(xué)模型。
“這些合成生物學(xué)材料系統(tǒng)的優(yōu)點在于它們的多功能性”,其中一項研究的作者,斯皮曼生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究生院(SGBM)的博士候選人Hanna Wagner說。
這些研究中提出的模塊化設(shè)計概念為工程生物混合材料系統(tǒng)提供了藍圖,可以感知和處理各種物理,化學(xué)或生物信號,并執(zhí)行所需的功能,如信號放大,信息存儲或控制釋放生物活性分子因此,這些創(chuàng)新材料可能在研究,生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。